Question : Pourquoi les métaux ne sont pas réparties équitablements dans la croute terrestre ?

[Seiter2468]

Bonjour.

J'aurais une question pour les plus spécialisés d'entre vous.

J'aimerais savoir qu'elle est/sont le/les procédé.s de formation des concentrations de métaux du point de vue géologique étant donné que les minerais de ceux-ci ne soit pas réparties équitablement sous la surface de la terre. En effet les métaux ont tendance à former des "filons" qui sont des concentrations d'un seul élément métallique.

Pourquoi les métaux ne sont ils pas réparties de manière homogène dans la croute terrestre ? Pourquoi les gisements sont ils aussi mal répartis autour de la planète ?

Merci pour votre attention !
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[Tawahi-Kiwi]

Bonjour et bienvenue sur les forums Futura-Sciences,

La gitologie et la metallogenie sont les disciplines des sciences de la Terre qui repondent a tes questions.

Il y a differents types de gites metalliques, mais pour simplifier tres fort, on peut les diviser en magmatiques, hydrothermaux et sedimentaires.

Les gites sedimentaires sont le plus souvent (pas toujours) le resultat de l'erosion et de l'accumulation de mineraux denses dans les rivieres et mers (Au, PGE, Sn, Ti, Cr, Zr, REE)
Beaucoup d'exceptions existent comme les nodules oceaniques (REE,...) ou les fers rubannes (Fe) par exemple, qui sont formes sur place.

Les gites magmatiques sont le resultat de la cristallisation dans un magma legerement riche en certains elements (Cr, Ti, Ni, PGE) ou la precipitation massive se fait sous forme d'horizons dans la roche. Ces types d'enrichissements ne sont pas particulierement rares, mais il faut des conditions assez exceptionelles pour qu'ils soient exploitables et surtout rentables. Les grands gisements de ce type ont tendance a etre concentres dans les parties anciennes des continents

Les gites hydrothermaux se forment pas la mise en solution, a haute temperature*, de metaux (Cu, Zn, Pb,...) presents dans une roche pour etre precipites plus loin, ou les conditions du fluide qui les transportent changent (changement de temperature, pression, pH, fO[SUB]2[/SUB}, etc.). Ces fluides sont transportes dans des conduits qui peuvent (pas forcement) precipiter sous forme de veine et former des filons. Ces precipitations metalliques sont tres frequentes mais a nouveau, rarement economiquement rentables. Les gisements de ce type ont tendance a etre concentres sur les marges actives des continents (ceinture de feu du Pacifique notamment) et les anciennes marges actives (car ce sont des zones riches en fluide, necessaire pour le transport)
* haute temperature peut aller de 900ºC a 150ºC, ce n'est pas toujours tres 'chaud'.

Entre hydrothermal et magmatique, il existe un ensemble de gisements aux caracteristiques intermediaires riches en Sn, Li, Be, W, Mo, Nb, Ta...

C'est evidemment tres simplifie et j'omets pas mal de types de gisements.

Pour ce qui est de la selectivite des gisements en terme de metaux disponibles, il y a le comportement geochimique general des elements (certains metaux sont stables dans certains fluides et ne seront pas transportes et accumules ailleurs alors que d'autres le sont) et les conditions de precipitations (les metaux vont precipiter pour differentes conditions physico-chimiques, un peu de la meme maniere que les metaux ont chacun leur propre temperature de solidification.

T-K

[Seiter2468]

Bonjour et merci beaucoup pour cette réponse rapide !

Pour les gisements terrestres exploitable directement par les première civilisations (Fe, Cu, Sn, Pb, Ag, Au) j'imagine que ces gisements étaient de type "sédimentaire" ? étant donné leur importante accessibilité dû au fait qu'ils était exploités historiquement avec des moyens limité depuis des millénaires.

Pour les gisement "magmatique" vous évoquez des conditions "exceptionnel" pour l'exploitation de ceux-ci. Quelle sont ces conditions ? La concentration en minerais dans la roche ? La distance à la surface ?

[Seiter2468]

J'aurais une autre question. N'ayant peu-être pas assez de base en géologie quand vous évoquez les zones où se trouves les gisements hydrothermaux et magmatiques vous évoquez deux point que je ne comprend pas.

La marge "active des continents". Vous évoquez les zones où s’effectue la subduction ? Ou où se trouve les dorsales océaniques ?

La "partie ancienne des continents" Vous évoquez les zones le plus éloignés de là où le magma issu de la subduction est remonté pour s’ajouter à la matière des croûte continentales ?


Sinon j'imagine que les gîtes sédimentaires sont à la base des filons magmatiques ou hydrothermaux qui ont subies une érosion ?

Edit : Je précise que je n'ai que les connaissances de la terminal S je ne suis pas étudiant en géologie ^^

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[Tawahi-Kiwi]

Pour les gisements terrestres exploitable directement par les première civilisations (Fe, Cu, Sn, Pb, Ag, Au) j'imagine que ces gisements étaient de type "sédimentaire" ? étant donné leur importante accessibilité dû au fait qu'ils était exploités historiquement avec des moyens limité depuis des millénaires.

Pas forcement. Les gites sédimentaires peuvent avoir l'avantage d'etre plus meubles et facile a exploiter. Pour l'or, c'est certainement le cas, peut etre l'étain egalement.

Ce qui est exploité par les premieres civilisations sont generallement les gossans, ce sont les zones d'altération surmontant les gisements. Ce sont des roches moyennement meubles (donc plus facile a extraire), avec des concentrations considerables en métaux et facile a identifier vu les minéraux secondaires qui s'y forment (ex: malachite vert vive pour les gisements de cuivre).
Ainsi il existe des gisements toujours exploités (ou jusqu'a recemment) dont la surface était deja utilisée durant l'antiquité.

Pour les gisement "magmatique" vous évoquez des conditions "exceptionnel" pour l'exploitation de ceux-ci. Quelle sont ces conditions ? La concentration en minerais dans la roche ? La distance à la surface ?

La concentration en métal dans la roche est tres importante mais n'est pas le seul parametre qui joue, sa distribution dans la roche, son homogeneité, sa phase hote dans la roche, les éléments associés, l'accessibilité, etc. tout cela joue un role dans le modele économique d'un gisement, qui le rend rentable ou pas. L'équilibre entre économiquement rentable ou pas est délicate, il y a de nombreux cas de mines périodiquement fermées en fonction du cours en bourse du metal exploité.

La marge "active des continents". Vous évoquez les zones où s’effectue la subduction ? Ou où se trouve les dorsales océaniques ?

Oui, ce sont les zones de subductions, ou d'anciennes zones de subduction. Les dorsales oceaniques ne nous sont pas accessibles (et il n'y a rien de particulierement interessant a exploiter de toute maniere).

La "partie ancienne des continents" Vous évoquez les zones le plus éloignés de là où le magma issu de la subduction est remonté pour s’ajouter à la matière des croûte continentales ?

La croute continentale actuelle croit autour de coeur continentaux formé il y a plusieurs milliards d'années. Ces coeurs se trouvent souvent au millieu des continents actuels.


Distribution des cratons (coeurs continentaux), le vert a plus de 2,5 milliards d'annees, le rouge et le jaune entre 2,5 et 0,6 milliards d'annees - Credit: Newgeology.us

Les conditions qui existaient lors de la formation de ces coeurs n'existent plus actuellement (ex: temperatures plus élevées), il est donc rare voire impossible de trouver certains types de gisements en dehors de ces zones.

Sinon j'imagine que les gîtes sédimentaires sont à la base des filons magmatiques ou hydrothermaux qui ont subies une érosion ?

Pas forcement, le type de gisement que tu décris est ce que l'on appelle un 'placer'. C'est souvent exploité pour des éléments comme l'or, Sn, Ti, Zr, REE.

Mais d'autres gisements comme les fers rubannés, sont formés directement comme sédiment. Il y a 2-3 milliards d'années, la Terre avait peu d'oxygene disponible et le fer était sous forme Fe²⁺, soluble dans l'eau. Quand l'oxygene a augmenté dans les mers du globe, le fer est devenu Fe³⁺ et insoluble, il a donc precipité et formé des couches d'oxydes de fer au fond des mers.

T-K

[Seiter2468]

Merci d'avoir pris du temps pour répondre à mes questions !