- 42 - LES GAZ RARES Ce sont les éléments centraux

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LES GAZ RARES
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Ce sont les éléments centraux - colonne O - du tableau de Mendeleev.
Ils comprennent les éléments suivants :
Numéro Masse
Symbole atomique atomique
Hélium He 2 4,003
Néon Ne 10 20.183
Argon A 18 39.944
Krypton Kr 36 83.7
Xénon Xe 54 131.3
Radon Rn 66 222
Leur cycle géochimique est lié au fait qu'ils ne rentrent en aucun édifice ionique, leur
activité chimique étant pratiquement nulle. On les appelle également gaz inertes.
Ils sont spécifiquement atmophiles et se trouvent dans l'atmosphère plus
spécialement en troposphère avec des teneurs, en volume très variables :
Argon 0.93 %
Néon 1.8 10-3 %
Hélium 5.25 10-4 %
Krypton 1 10-4 %
Xénon 8 10- 6 %

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Le radon est un élément de la suite de désintégration de l'uranium.
L'argon, le plus abondant des gaz rares dans l'atmosphère, est aussi présent dans
l'hydrosphère (solubilité dans l'eau). Une partie de l'argon contenu dans les roches
provient de la désintégration du potassium radioactif, et joue ainsi un rôle important en
géochronologie.
Industriellement, l'argon est utilisé comme gaz de décharge électrique et toutes les
fois que l'on veut réaliser une atmosphère inerte pour obtenir certaine réaction sans
gaz réactifs,
L'hélium, a un rôle théorique important car, nous l'avons vu, c'est un constituant
important du plasma stellaire puisque c'est l'un des termes de la réaction de Bethe,
réaction fondamentale dans les processus thermonucléaires dont les étoiles sont le
siège.
Certains gaz d'origine profonde - gaz juvéniles en particulier peuvent contenir des
teneurs notables en hélium. Enfin, certains gaz naturels d'origine pétrolière, peuvent
être spécialement riches en hélium. Aux Etats-Unis d'Amérique, l'hélium est ainsi
extrait du gaz de certains champs pétrolifères.
Les autres gaz rares, néon, krypton et xénon, sont bien plus rares. Ils sont
essentiellement utilisés dans la fabrication des tubes à décharge gazeuse, ou des
tubes fluorescents.

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L'OXYGENE ET LES ELEMENTS VOISINS
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Selon la classification de MENDELEEV, on trouve, groupés dans la même colonne,
les éléments suivants :
Numéro Masse Rayon
Symbole atomique atomique ionique Å
Oxygène O 8 16,0000 1,32
Soufre S 16 32,066 (1,74 S2-
(1,34 S6+
Sélénium Se 34 78,96 (1,91 Se2-
(0, 35 Se
6+
Tellure Te 52 127,61 2, 11
Polonium Po 84 211 1,41
Bien que ces 5 éléments - en fait 4, sur le plan pratique, car le polonium, élément
hautement radioactif, ne joue en géochimie classique qu'un rôle pratiquement
négligeable - appartiennent aux mêmes groupes, l'oxygène tient une place nettement
privilégiée en raison de sa très grande capacité de réaction vis à vis des autres
éléments. Ceci se répercutera sur le plan géochimique où, tant dans l'écorce terrestre
que dans l'atmosphère et la biosphère, ce corps joue un rôle prépondérant, Il sera
donc étudié à part. S, Se et Te formeront alors un groupe plus homogène.
Malgré tout, on note des analogies de comportement entre O et ses compagnons, S
en particulier. Certains composés ont une identité structurale assez nette ainsi Zn O,
la zincite, et Zn S cubique, la blende, ont des structures qui sont à bien des points de

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vue comparables. 0 et S peuvent ainsi être interchangeables dans certaines espèces
chimiques ou minérales.
Enfin, pour tous ces éléments, la bivalence, correspondant à un ion du type (M)2- est
la règle générale.
L'oxygène
L'oxygène est le type même de l'élément lithophile. C'est l'élément le plus
caractéristique de l'écorce terrestre. On ne connait pas très bien la teneur et la
répartition de l'oxygène dans le manteau et a fortiori dans le noyau, mais il semble
bien que sa zone de concentration soit l'écorce terrestre et l'atmosphère qui la
ceinture.
Compositions moyennes
de l'oxygène
Ecorce Terrestre 47,5
Roches magmatiques 46,6
G 48,9
D 44,5
Gb 44,7
Py 44,3
Pr 40,2
Roches sédimentaires 48,9
Sd 48,2
Q 51,5
Cn 50,0

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Le tableau ci-dessus nous fournit quelques valeurs donnant les teneurs moyennes, en
% pondéraux, de O pour l'écorce terrestre, la moyenne des roches magmatiques, la
moyenne des roches sédimentaires et quelques grands groupes parmi ces deux types
de roches.
Ces chiffres sont tirés des auteurs suivants: F.W. CLARKE (1924),
V.H. GOLDSCHMIDT (1937), S.R. NOCKOLDS (1954), P. LAPADUHARGUES
(1959).
Pour les différentes catégories de roches magmatiques les cinq moyennes sont
relatives aux granites sensu-Iato (G), aux diorites (Dl. aux gabbros (Gb), aux
pyroxénites (Py) et aux péridotites (Pr).
Pour les roches sédimentaires on a distingué des roches quartzeuses, grès, sables,
arkoses, etc. ou Q, des roches carbonatées avec prépondérance de carbonates,
calcite, dolomites, etc. ou Cn, enfin les schistes sédimentaires Sd qui groupent les
roches détritiques dans lesquelles les minéraux phyllosilicatés jouent un rôle
prépondérant. Il n'est pas fait allusion aux roches métamorphiques dont les types
géochimiques se rapprochent, dans leur moyenne générale, soit des roches dont elles
dérivent, soit pour un métamorphisme très accentué, du groupe des granites.
L'oxygène est donc à une teneur proche de 50 % dans l'écorce terrestre, c'est à dire
qu'en masse, l'oxygène est plus abondant dans la terre que dans l'atmosphère. Mais
si l'on considère maintenant le volume occupé par cet oxygène, qui est à peu près
exclusivement à l'état de combinaison ionique, en raison du rayon ionique important
de (O}2- soit 1,32 Å, l'oxygène occupe selon T. W. BARTH près de 92 % du volume
de cette écorce, alors que O atmosphère n'en occupe que 21 %. Nous marchons
pratiquement sur des édifices “d'oxygènes associés”.
Dans l'hydrosphère, la teneur de O est de 89 % en masse. C'est effectivement au
niveau des masses océaniques et des réseaux fluviatiles que nous trouvons la plus
grande concentration, mais l'importance absolue en est très faible.
Nous noterons enfin que les roches sédimentaires possèdent une teneur un peu plus
forte en oxygène, soit 48,9 % que les roches magmatiques soit 46 %. Il y a dans le