Formation des éléments lourds

[QuantumVacuua]

Bonjour,

Quelque chose que je n'ai jamais vraiment compris avec la création des éléments du tableau périodique par la nucléosynthèse et autres supernovas c'est le passage entre la création des atomes, et leur disposition à l'état "naturel" ici sur Terre.

Je veux dire, je "comprends" la création de ces atomes par la fusion nucléaire et l'intense énergie de ces étoiles mais ça doit se retrouver sous forme de poussière microscopique non ? Comment de cette poussière d'atomes envoyés valdingués par les étoiles on se retrouve avec des mines d'or, de produits radioactifs etc alors que tout ça devrait être dispersé sous forme d'atomes un peu partout. C'est vraiment flou pour moi le passage entre leur création et la forme qu'ils ont sur Terre.

Ce que je pense c'est qu'avec la gravité et la formation des planètes tous les éléments se mettent à s'agglomérer les uns aux autres pour former nos planètes mais que comme les éléments ont des densités différentes ils finissent eux mêmes par se foutre à tel ou tel endroit de la Terre mais... c'est bizarre dans ma tête
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[XK150]

Salut ,

En fait , c'est la formation de la Terre qui vous intéresse , voyez le moteur de recherches , un exemple :
http://acces.ens-lyon.fr/acces/thema...39;ann%C3%A9es.

[QuantumVacuua]

Merci pour le lien c'était fort interessant. Si je comprends bien, les éléments tendent à se regrouper les uns aux autres par des interactions électrostatiques? Ca ok. Pour le fait que les éléments lourds soient proches du centre et les éléments légers proches de la surface ça je savais.

Maintenant ce que j'ai du mal à comprendre c'est la formation de lieux localisés d'un même groupe d'atomes. Par exemple de l'or pur, de l'uranium pur etc. Statistiquement si tout était sens dessus dessous les atomes auraient dû former des molécules avec les atomes d''à côté non ? Pourquoi y a des endroits avec beaucoup d'un seul type d'atomes. Et pourquoi même y a des endroits avec un seul type de mélange (genre des rivières de sel par exemple).

Est ce que les molécules de même type se regroupent ensemble naturellement. Avec l'exemple du sel de l'astronaute dans ton lien visiblement oui. Mais cette attraction n'est pas possible avec des molécules différentes ? Et visiblement ça marche aussi avec de simples atomes (cf les mines d'or) ? J'ai dû avoir mal compris quelque chose mais en gros mon problème est simple : Je ne comprends pas l'existence de mines d'or (et d'autres éléments)

[XK150]

La question se rapporte maintenant aux ( nombreux ) processus de formation des gîtes métallifères . Un exemple :

http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/...tes.metal.html

[A voir en vidéo sur Futura]

[QuantumVacuua]

Ca m'a l'air bien technique (plus que l'autre). Merci je vais lire ça !

[Tawahi-Kiwi]

Si je comprends bien, les éléments tendent à se regrouper les uns aux autres par des interactions électrostatiques? Ca ok.

Classification geochimique
En geologie (et plus particulierement en geochimie), il y a un concept de base qui s'appelle les regles de Goldschmidt. Ca devient evidemment tres vite complique lorsque l'on se penche sur les details mais le principe est la et peut expliquer ton interrogation.

Un exemple simple et evident: si tu as du magma et de l'eau (sous forme de vapeur evidemment); lors de la cristallisation du magma en roche, l'eau s'echappe du solide. C'est pour cette raison que les volcans 'fument' lorsqu'ils ne sont pas en eruption. L'hydrogene n'est donc pas un element qui reste facilement dans les roches.

C'est un exemple evident ou roche et eau n'aime pas coexister en etant intimement melange (bon il y a de la marge, mais on a rarement des roches qui contiennent plus de 20% d'eau, la plupart sont <1%)) mais c'est le meme principe avec tout les elements du tableau periodique; suivant les conditions physico-chimiques, ils n'aiment pas coexister et vont prendre des chemins differents suivant leurs affinites physico-chimiques.

Avec les regles de Goldschmidt, il y a 4 grands groupes: les atmophiles (en gros, les gaz), les siderophiles (ceux qui se comportent grossierement comme le fer), les chalcophiles (ceux qui aiment se combiner avec le soufre) et les lithophiles (un peu tout le reste, mais qui ont une tendance a former des silicates, des aluminosilicates, etc.).

A l'echelle planetaire, rien que ces 4 divisions peuvent expliquer (en partie) le noyau metallique (siderophiles), le manteau et la croute (lithophile), les gisements metalliques (chalcophiles) et l'atmosphere et les oceans (atmophiles). Donc en prenant toutes les variantes, exceptions et precisions, chaque element a des proprietes legerement differentes des autres, et ils terminent eventuellement a des endroits differents.

Cas de l'or
Puisque tu prends le cas de l'or, allons-y

Au debut de la formation de la Terre, celle-ci est plus ou moins homogene et en grande partie liquide. Le fer metallique (pas bcp Fe²⁺ et pas Fe³⁺) est plus dense que le reste de la Terre et coule au centre formant le noyau. L'or etant (en grande partie) siderophile, il suit (en grande partie) le fer dans le noyau ou on le trouve maintenant a raison de 1 ppm (c'est 0,0001%). C'est pas beaucoup, mais c'est 1000x plus que le reste de la Terre (1-2 ppb en moyenne).

Le petit peu de reste d'or qui n'est pas dans le noyau se promene avec les roches et les magmas et restent disperses jusqu'a l'apparition de certaines conditions qui permettent sa separation (car il va reagir legerement differemment des autres elements). Cette separation se fait grace aux fluides hydrothermaux. Ceux-ci sont chauds et riches en sels dissous (dont des ions chlorures). Quand ces fluides passent pres d'un p'tit atome d'or qui traine dans une roche, celui-ci va s'empresser de se combiner avec les ions chlores presents et partir dans le fluide.

Quand la temperature, la pression, les conditions d'oxydation, etc. du fluide hydrothermal change, la capacite pour cet or de rester en solution diminue et celui-ci precipite.

Maintenant, tu fais intervenir les parametres geologiques comme des milliards de litres d'eau hydrothermale et des centaines de milliers ou millions d'annees a faire ce petit manege, et cela peut etre suffisant pour recolter chaque pouillieme de pourcent d'or dans les parages et l'accumuler dans un endroit plus localise.

Maintenant il faut garder a l'esprit qu'une mine d'or, c'est pas beaucoup d'or. La mine actuelle avec la concentration en or la plus elevee reste de 44 ppm (soit 0,0044%) => pour chaque tonne de roche que tu extrais, elle contient 44g d'or. Et c'est un extreme, une mine d'or classique, c'est 5 ppm!

Pour le fait que les éléments lourds soient proches du centre et les éléments légers proches de la surface ça je savais.

Attention a cette erreur. C'est en partie vrai, mais a nouveau (cf: regles de Goldschmidt entre autre), l'uranium, qui est lourd, n'a jamais fini dans le noyau (ou peu). En fait, tout est quasi dans la croute. Le soufre qui est 'leger', a fini a 90% dans le noyau ou il forme 1-2% de celui-ci.

T-K

[QuantumVacuua]

Okay d'accord !!!
Merci beaucoup (et merci aussi à celui qui a fourni les liens).
Donc en gros comme les éléments (ou mélanges d'éléments comme dans le cas du sel je pense) réagissent différemment chimiquement à terme ça créé des séparations naturelles et les éléments tendent à se regrouper dans certaines zones de la planète.
Et donc les mines d'or que je pensais remplies d'or sont en fait très faiblement concentrées en or ok c'est plus logique effectivement.

C'est maintenant beaucoup plus clair dans ma tête. De la bonne grosse physico-chimie

[Tawahi-Kiwi]

Donc en gros comme les éléments (ou mélanges d'éléments comme dans le cas du sel je pense) réagissent différemment chimiquement à terme ça créé des séparations naturelles et les éléments tendent à se regrouper dans certaines zones de la planète.

Oui, le sel par exemple, peut former des gisements de plusieurs kilometres de long et dizaines de metres d'epaisseur, fait uniquement de sel.
Il y a du sel partout (meme dans le manteau terrestre et les diamants...) mais comme le sel est tres soluble dans l'eau, il s'accumule entre autre dans les oceans et quand la mer s'evapore => l'eau part dans l'atmosphere, le sel reste sur place.

Dans la nature, les elements sont rarement natifs. Les seuls exceptions sont l'or et les platinoides qui sont presque exclusivement seuls car ils sont peu reactifs.

Et donc les mines d'or que je pensais remplies d'or sont en fait très faiblement concentrées en or ok c'est plus logique effectivement.

Oui, mais au sein d'une mine d'or, ce processus de concentration peut se poursuivre et donner des pepites; mais lorsque tu trouves une pepite de 10 kg, cela veut peut etre dire que tu ne vas rien trouver dans les 1000 tonnes de roches suivantes que tu vas extraire de la mine.

T-K

[XK150]

Que veut dire " élément natif " ?
Et si j'ai bien compris l'or , qui maintenant n'est plus groupé , l'était bien dans l'or natif ?
Et comment donc , la formation des éléments natifs ?

[Tawahi-Kiwi]

Que veut dire " élément natif " ?
Et si j'ai bien compris l'or , qui maintenant n'est plus groupé , l'était bien dans l'or natif ?
Et comment donc , la formation des éléments natifs ?

C'est une terminologie (il faut bien l'admettre, un peu archaique) pour des groupes minéraux formes d'un seul element chimique ou d'un alliage ainsi que quelques autres composes pour des raisons cristallochimiques (carbures, nitrures, etc.)

Parmi les especes communes, il y a l'or, les platinoides, l'argent, l'electrum, les alliages fer-nickel de meteorites, le cuivre, le soufre, le carbone (graphite & diamant); le reste est beaucoup plus rare.
http://www.webmineral.com/dana/dana....1#.X3kS5llS_BI

Leur formation veut juste dire qu'a l'état solide (et cristalisé), ils ont une tres forte tendance (pour l'or et les platinoides) a se presenter sous une forme pure 'elementaire'.

T-K