Diversité minéralogique des éléments chimiques
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Les presque 5 000 minéraux recensés par l'Association internationale de minéralogie impliquent plus ou moins fréquemment les 94 éléments chimiques présents sur Terre avant l'intervention de l'homme. Globalement, les éléments chimiques les plus abondants dans la croûte terrestre sont aussi ceux qui forment le plus de minéraux différents. Certains éléments se distinguent néanmoins par leur particulièrement forte ou faible diversité minéralogique, en comparaison de la tendance générale.
Quantification
[Quand ?] L'oxygène est un composant essentiel de 3 961 minéraux[1], mais le gadolinium et l'hafnium d'un seul et 14 éléments (les 6 gaz nobles et 8 des 15 lanthanides) d'aucun. D'une manière générale, les éléments chimiques les plus abondants sont aussi ceux qui forment le plus de minéraux différents. Les éléments O, H et Si, notamment, sont des constituants essentiels de respectivement 80, 55 et 30 % des minéraux connus.
Dans le détail la relation entre abondance et nombre de minéraux varie selon la manière dont on définit l'un et l'autre[2],[3]. On peut notamment comparer le nombre N de minéraux dont un élément chimique est un constituant essentiel à son abondance atomique dans la croûte terrestre, A[3],[4] : une régression linéaire de log N en fonction de log A conduit à la relation log N = 0,218 log A + 1,809 (où A est exprimé en ppm), avec un coefficient de corrélation r de 0,64[5]. Si l'on élimine successivement les points aberrants[6] il reste 41 éléments sur les 70 retenus initialement, et la relation devient log N = 0,255 log A + 1,828 avec r = 0.96, qu'on peut aussi écrire N = 67,3 × A0,255.
Interprétation
Un élément chimique plus abondant qu'un autre a plus de chances que la solubilité (dans un liquide magmatique, dans un fluide hydrothermal, dans une solution en voie d'évaporation, etc.) d'un de ses minéraux potentiels soit dépassée, et que donc ce minéral précipite. C'est aussi dans une plus grande variété de contextes géologiques qu'un tel dépassement peut survenir, en présence d'une plus grande variété d'autres éléments nécessaires à la construction des minéraux le concernant[3]. A contrario, il est bien possible que les minéraux connus d'un élément rare ne représentent qu'une petite partie des espèces minérales qu'il pourrait construire[7],[8].
