LA FACULTE

Géochimie

Présentation par disciplines

Objectifs

L'étude de la chimie des matériaux terrestres a permis, dans les dernières décennies, des avancées considérables dans la compréhension du globe terrestre. Cycles des éléments chimiques, études environnementales, traçage des pollutions, étude des processus de formation des gisements pétroliers et métallifères, dynamique interne du globe, origine du système solaire, interactions du monde minéral et de la biosphère font partie des nombreux thèmes abordés par les méthodes de la géochimie à Nancy. Notre formation se base sur un enseignement de chimie minérale, de chimie organique et de chimie physique et comprend les disciplines suivantes. 

Répartition des éléments chimiques majeurs dans le globe terrestre
Répartition des éléments chimiques majeurs dans le globe terrestre

  • La géochimie générale décrit la répartition et le comportement des éléments chimiques dans le globe terrestre.
  • La géochimie isotopique comprend l'étude des isotopes stables et celle des isotopes radioactifs des éléments chimiques. Les fractionnements des isotopes stables sont dus à des processus physico-chimiques (évaporation/condensation, réactions chimiques) et sont des traceurs des interactions entre les réservoirs terrestres ainsi que des géothermomètres. Les concentrations en isotopes radioactifs évoluent au cours du temps et servent donc de géochronomètres et de témoins de l'histoire de la différenciation des grands réservoirs géochimiques terrestres. 
    Analyses isotopiques par spectrométrie de masse
    Analyses isotopiques par spectrométrie de masse
  • La thermodynamique chimique. L'application des lois de la thermodynamique à la compréhension des processus géologiques s'adresse à l'ensemble des enveloppes terrestres. Elle permet par exemple:
    • d'interpréter en termes d'équilibre chimique les assemblages minéralogiques des roches magmatiques et métamorphiques
    • de calculer à l'aide d'équations d'état la composition de fluides en fonction de la température et de pression, afin d'interpréter la composition de fluides hydrothermaux ou de gaz volcaniques
    • de prévoir l'évolution du pH et de la spéciation des éléments chimiques dans les eaux (afin par exemple de prévoir l'évolution de l'état de saturation de l'océan par rapport aux carbonates de calcium suite à l'accumulation de CO2 dans l'atmosphère)
    • de déchiffrer les processus biogéochimiques (par exemple le fonctionnement des organismes chimiolithoautotrophes vivant à proximité des évents hydrothermaux des rides médio-océaniques) 
      Diagramme de phase aragonite-calcite
      Diagramme de phase aragonite-calcite
      Un fumeur noir, évent hydrothermal océanique
      Un fumeur noir, évent hydrothermal océanique
  • L'étude des interactions fluides-roches nécessite une approche à la fois théorique (basée sur la thermodynamique et la cinétique chimiques) et expérimentale (solubilité des minéraux, complexation des métaux en solution ...). Cette étude permet de quantifier les processus de transfert de matière entre les minéraux des roches et les fluides météoriques, hydrothermaux ou diagénétiques. Ses principales applications concernent les environnements de surface, la diagenèse des réservoirs pétroliers, la formation des gisements métallifères et, de façon plus générale, l'altération chimique des roches constituant la croûte terrestre.
    Dissolution théorique du feldspath potassique à 25ºC
    Dissolution théorique du feldspath potassique à 25ºC
Intervenants
  • Anne Poszwa
  • Jérome Sterpenich
  • Alexandre Tarantola
  • Lyderic France
  • Etienne Deloule
  • Raphael Pik
  • Albert Galy
  • Pierre Faure
  • Raymond Michels 
Documentation
  • Modules : LCTE 1.U06, 2.U15, MS.S7-5, MS.S9-11, MS.S9-15, MS.S9-23, MS.S9-24, MS.S9-26, MS.S9-27
  • Liens : Geochemistry, William White
  • Bibliographie
    • Albarède F (2001) La Géochimie. Collection Géosciences. Editions scientifiques GB
    • Anderson G.M. (1995) Thermodynamics of natural systems. Wiley
    • Anderson G.M. et Crerar D.C. (1993) Thermodynamics in Geochemistry. Oxford.-Atkins P. & Jones L. (1998) CHIMIE. Molécules, Matière, Métamorphoses. Traduction de la 3ème édition américaine par André Pousse. De Boeck Université
    • Barbey, P., Libourel, G. Les relations de phase et leurs applications. 2003 (Editions Scientifiques GB)
    • Berner E.K. & Berner R.A. (1996) Global Environment, Water, air and geochemical cycles. Prentice Hall
    • Lasaga A.C. (1998) Kinetic Theory in the Earth Sciences. Princeton.
    • Sigg L., Stumm W., Behra P. (2000) Chimie des milieux aquatiques, Chimie des eaux naturelles et des interfaces dans l'environnement. Masson
    • Vidal (2003) Géochimie - Dunod