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Hydrothermalisme : spéciation métallique hydrique et systèmes hydrothermaux

Couverture du livre Hydrothermalisme : spéciation métallique hydrique et systèmes hydrothermaux

Auteur : Maurice Chenevoy | Michel Piboule

Date de saisie : 17/10/2007

Genre : Sciences et Technologies

Editeur : EDP sciences, Les Ulis, France

Collection : Grenoble sciences

Prix : 49.00 € / 321.42 F

ISBN : 978-2-7598-0003-2

GENCOD : 9782759800032

Sorti le : 18/10/2007


  • La présentation de l'éditeur

■ HYDROTHERMALISME
SPÉCIATION MÉTALLIQUE HYDRIQUE ET SYSTÈMES HYDROTHERMAUX

Hydrothermalisme propose une synthèse des connaissances sur les processus de l'activité hydrothermale terrestre. Le lecteur part du plus simple : l'eau et ses propriétés de solvant, les éléments en solution aqueuse, la solubilisation et les dépôts minéraux. Viennent ensuite les fluides hydrothermaux, leur nature, leurs propriétés physico-chimiques et la spéciation hydrique des métaux dans ces fluides. Les approches modernes appliquées à l'étude des systèmes hydro­thermaux, qui sont à l'origine de la plupart des minéralisations, sont enfin présentées : systèmes océaniques et systèmes continentaux. Le lecteur peut ainsi acquérir les bases expérimentales et théoriques pour comprendre ce qui se passe dans la nature. De nombreuses illustrations et une vaste bibliographie enrichissent ce livre de synthèse, référence unique dans l'édition française.

L'ouvrage intéresse les étudiants de niveau master en Sciences de la Terre, les doctorants et chercheurs, les enseignants des lycées, classes préparatoires et universités. Il sera un outil précieux pour les ingénieurs qui travaillent dans les secteurs géochimie, gitologie, pétrole, environnement, pollution, déchets.

Maurice Chenevoy (à gauche) est professeur émérite de l'Université Claude Bernard (Lyon 1). Il a été professeur à l'ENS des mines de Saint-Etienne et a dirigé le laboratoire CNRS de pétrologie des formations cristallophylliennes. Il est l'auteur de nombreuses publications et de cartes géologiques pour le BRGM et le service géologique du Québec.
Michel Piboule (à droite) a été professeur à l'Université Joseph Fourier (Grenoble 1). Il est l'auteur de nombreuses publications dans le domaine de la géochimie, en particulier des environnements minéralisés et leurs minéralisations. Les deux auteurs ont encadré une centaine de thèses.





  • Les premières lignes

Extrait de la préface :

L'Humanité et son développement sont étroitement liés à l'exploitation et la trans­formation des matières premières. La pierre fut remplacée par le bronze, le bronze par le fer et ce dernier par l'aluminium, le verre et des matériaux composites. Chaque fois, la maîtrise d'une nouvelle matière première induisait une révolution technologique majeure. Il en était de même quant aux ressources énergétiques fossiles. Le charbon fut progressivement remplacé par le gaz, le pétrole, et finalement par l'uranium. L'industrie actuelle a besoin de toute une série d'éléments métalliques dont les composés présentent des propriétés technologiquement valorisâmes. Leur nombre augmente d'une année à l'autre. Il est impossible d'en donner ici une revue exhaustive. Rappelons le rôle du titane dans l'industrie aéronautique et de l'espace, celui des "petits métaux" (Ga, Ge, In, Tl) dans le développement des semi-conducteurs et de l'optique, de Nb et Ta dans l'industrie des microprocesseurs. Il ne faut pas oublier les métaux qui entrent dans la composition des aciers spéciaux (Cr, Ni, Co, V) et les métaux de base (Fe, Cu, Mn). Les matières premières, métaux et leurs composés, font partie de notre vie de tous les jours. Le développement économique galopant des pays émergeants entraîne une demande croissante des matières premières minérales et énergétiques. Malgré une période plutôt terne de ces dix dernières années, l'exploration et l'exploitation des matières premières, y compris celle des métaux, a encore de beaux jours devant elle.

Il faut souligner que l'Homme n'exploite actuellement, pour satisfaire ses besoins en matières premières, qu'une partie superficielle de la croûte terrestre, en général inférieure à deux kilomètres de profondeur. C'est cette portion de la croûte qui fait l'objet des études scientifiques visant à comprendre les mécanismes de distribution, de mobilité et de concentration des métaux. Ces recherches donnent lieu à des considérations métallogéniques. Il convient d'insister sur le fait que la métallogénie se situe au carrefour de plusieurs disciplines scientifiques : géologie, minéralogie, pétrologie, géochimie, mais également chimie et physique. Ceci fait entrevoir une grande complexité des sujets traités. En effet, la métallogénie n'étudie pas uniquement les phases minérales, mais les systèmes minéralisants et leurs conditions de formation. Ceci entraîne des approches pluridisciplinaires impliquant les moyens analytiques lourds.

En revenant sur l'histoire de l'utilisation des métaux, nous devons citer un extraordinaire développement de la métallurgie par les Sumériens, Assyriens, Egyptiens, Grecs, Romains et Celtes pour lesquels la transformation des métaux précieux (Ag, Au) et certains métaux de base ne présentait plus aucun secret. Ils nous laissèrent en héritage des zones d'orpaillage, des travaux miniers importants et des sites métallurgiques.

Le Moyen Age et la Renaissance étaient des périodes particulièrement propices au développement des mines et de la métallurgie. Grâce à la découverte d'une technique de pompage, les mines s'enfoncèrent de plus en plus vers la profondeur. C'est à cette époque qu'un médecin à Joachimstal, un haut lieu de l'activité minière en Bohème, décida de nous livrer un témoignage sur les techniques d'exploration et d'exploitation minière et sur les modes d'extraction des métaux. Il s'agit de Georg Bauer, dit Agricola, et de son ouvrage De re metallica, paru en 1530. Bien que ce livre, abondamment illustré, apporte de précieuses informations sur les mines au XVIe siècle et sur la forme géométrique des gisements exploités, rien n'apparaît sur la genèse des minéralisations. La métallogénie n'était pas encore née.

La querelle entre les "neptunistes" et "plutonistes" au XVIIIe siècle à laquelle participa J.W. von Goethe avait abouti, d'une manière définitive, à la reconnaissance d'une origine ignée de roches volcaniques et de certaines complexes plutoniques. Le rôle joué par la chaleur est pour la première fois évoqué quant à l'origine des minéralisations métallifères. Cependant, celui qui est considéré comme l'un des pères fondateurs de la métallogénie moderne est un géologue autrichien d'origine tchèque, F Posepny (1836-1895), professeur à l'Ecole des Mines de Pribram. Dans ses publications, il reconnut le transport et le dépôt des métaux par un système hydrothermal. Ses idées avaient donné lieu à un foisonnement de travaux scientifiques dans le monde entier. Plusieurs écoles développant des recherches en métallogénie voient le jour, en particulier aux USA, en Allemagne, en Autriche, et plus tard en France et en Russie. Les travaux de Emmons, Lindgren, Schneiderhöhn, Fersman, Saukov, Petraschek, etc. sont les grands classiques de la métallogénie. Bien que ces études soient essentiellement descriptives, elles sont très pertinentes. Ainsi, la zonalité des minéralisations autour des intrusions est reconnue et la nature des éléments métalliques se déposant à proximité de la source de chaleur et celle des métaux apparaissant dans les zones éloignées par rapport à l'intrusion, est établie. Elle met en évidence une relation entre la température de formation du système hydrothermal et la composition des minéralisations. Une classification distinguant les minéralisations catathermales, mésothermales et épithermales est proposée et rapidement utilisée, bien que les limites entre ces catégories demeurent qualitatives.

Les observations effectuées sur des systèmes hydrothermaux actifs (par exemple à Yellowstone, USA) avaient permis d'obtenir les premières données sur la nature des solutions hydrothermales, mais celles-ci ne furent que fragmentaires et imprécises. Les méthodes analytiques appropriées avaient fait défaut.


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