Géochimie

30 h 3 crédits ECTS

Licence STE 2 Semestre 3

CM/TD/TP = 12/12/6 heures

Responsable : Christophe Barnès

OBJECTIFS : Cet enseignement est une introduction à la géochimie, sont abordés :

-        la structure globale actuelle de la Terre, en particulier les aspects chimique et minéralogique, mais aussi énergétique

-        l'histoire du système solaire (succinct), de la Terre et de ses enveloppes,

-        les mécanismes géochimiques en relation avec le géodynamisme,

-        et les méthodes de la géochimie.

 

MATERIEL :

Les étudiants disposent des diapositives du cours sur papier et au format PDF téléchargeable. Les TD/TP sont fournis sur papier et au format PDF téléchargeable (avec correction).


CONTENU DU COURS
1) Définition de la Géochimie, des notions d'enveloppe, de réservoir géochimique, de processus de différentiation ou d’homogénéisation, de traceurs géochimique (propriétés/processus).
2) Rappels de cosmochimie, de physique nucléaire (noyaux, Mendeleiev, isotopes, désintégration), synthèse nucléaire dans les étoiles, abondance des éléments dans l'univers.

3) Histoire de la Terre : formation d'un système planétaire, les chondrites, formation de la Terre et de ses enveloppes, description succincte des enveloppes chimiques, différence avec les enveloppes mécaniques.
4) Rappels sur les silicates et la thermochimie appliquée aux roches (changement d'état, corps purs, mélanges binaires). Description des phénomènes (processus) de fusion partielle et de cristallisation fractionné, de migration des fluides.
5) Bilan énergétique de la Terre (exercices). Profils de pression et de température (gradient géothermique). Méthodes expérimentales pour atteindre les conditions P,T de l’intérieur de la Terre (presse, diamant).

6) Etude des enveloppes (grâce aux différents rappels) : noyau, manteau, croûte (éléments majeurs, mineurs, en trace, coefficient de partage, îlot de compatibilité, caractères magmaphile/lithophile)
7) Rappel des contextes géodynamiques. Les réservoirs liés au géodynamisme : MORB, OIB, andésites, évolution chimique dans les séries magmatiques, les magmas granitiques, diagramme ternaire Qz/Al/Or.
8) Géochronologie, désintégration, méthodes Père, Père/Fils, chaînes U/Pb et Th/Pb, système ouvert et concordance, Pb-Pb concordia, méthode par paliers.
9) Géochimie isotopique, fractionnement, exemple de l'eau et des précipitations, exemple de la paléoclimatologie, cycle de Milankovitch.

10) Application de la géochimie isotopique à la géodynamique (manteau appauvri, recyclage de la croûte, problème des OIB)

 

TD/TP :

-         Thermochimie des mélanges, diagrammes binaires, fusion partielle, cristallisation fractionnée.

-         Chimie des éléments majeurs, norme minéralogique : application au manteau, aux magmas volcaniques (analyse de l’évolution chimique d’une série alcaline du Velay).

-         Individualisation de réservoir, migration de fluides, bilans massiques.

-         Désintégration, géochronologie, utilisation de différentes méthodes de datation, système ouvert et concordance.

-         Bilan énergétique terrestre, accrétion, contraction, solidification de la graine, désintégration des éléments à longue période, flux thermique.

-         Fractionnement isotopique.