Abstract

We have examined the behavior of Cr, Ni, Cu and Zn during the weathering of basaltic rocks in a moderate temperate climate. Samples of unweathered basaltic rocks, moderately weathered and strongly weathered equivalents were studied at six sites from the Massif Central of France. Unweathered basaltic rocks and basanites are rich in Cr (248–455 mg/kg) and Ni (126–237 mg/kg); all four elements are present in similar amounts in all three categories of sample. The location of these trace elements was investigated by optical and electron microscopy (EMPA, SEM–EDS). In unweathered basaltic rocks, Cr bearing phases are: chromian spinel (4–42 wt%), Fe–Ti spinel (0.12–1.24 wt%) and titanian augite (200–8000 mg/kg), whereas nickel is incorporated into forsterite (830–3600 mg/kg) and the spinel-group minerals (0.11–0.14 wt%). Copper and Zn are found at lower concentrations, but regularly distributed in the phases studied. In weathered samples, authigenic phases fill fractures and also replace the primary minerals. They are composed of mixtures of clays, iron oxides and organic compounds. Authigenic phases contain lower amounts of those trace elements than primary minerals. Under conditions of moderate weathering, only 20 to 40% of the total content in Cr, Ni, Cu and Zn appears to be mobile during the weathering of the basaltic rocks. As spinel-group minerals are not affected by strong weathering under a temperate climate, only the fraction of Cr, Ni and Zn present in the silicates of the unweathered basaltic rocks is released.

Abstract

Le comportement des éléments traces Cr, Ni, Cu et Zn lors de l’altération de roches basaltiques en climat tempéré a été examiné à six sites situés dans le Massif Central français. Cette étude a permis d’établir un schéma général du profil d’altération dans lequel trois faciès ont été définis: les échantillons non altérés, modérément altérés et très altérés. Les roches basaltiques sont riches en Cr (248–455 mg/kg) et en Ni (126–237 mg/kg), avec des concentrations totales des quatre éléments comparables dans les trois faciès d’altération. Les phases primaires et authigéniques porteuses de ces éléments ont été identifiées et caractérisées par microscopie optique et électronique. Dans les roches basaltiques non altérées, les phases porteuses du Cr sont: le spinelle chromifère (4–42%, poids), la magnétite titanifère (0.12–1.24%) et l’augite titanifère (200–8000 mg/kg), tandis que le Ni est incorporé dans la forstérite (830–3600 mg/kg) et les deux sortes de spinelle (0.11–0.14%). L’ensemble des phases étudiées contiennent de faibles teneurs en cuivre et en zinc. Dans les échantillons altérés, les phases authigéniques remplissent les fissures et remplacent les minéraux primaires. Ces phases authigéniques sont constituées d’un assemblage d’argiles, d’oxyhydroxydes de fer et de composés organiques avec des teneurs en Cr, Ni, Cu et Zn inférieures à celles des minéraux primaires. Dans les conditions actuelles du Massif Central français, seul 20 à 40% de ces éléments sont redistribués durant l’altération supergène des roches basaltiques. Ces éléments sont libérés lors de l’hydrolyse des minéraux silicatés, tandis que les minéraux du groupe du spinelle restent peu affectés par l’altération supergène.

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