Bull. Minéral. (1985). 108. 29-44
Equilibre entre minéraux et solutions géothermales
par Gil MICHARD
Laboratoire de Géochimie des Eaux (Groupe du LA 196),
Université Paris VII, 2, Place Jussieu, 75251 Paris Cedex 05, France.
Equilibria between minerals and geothermal solutions.
Introduction
Le développement récent d'études chimiques sur les eaux thermales ou géothermales, ainsi que l'obtention de meilleures données thermo¬ dynamiques sur les équilibres entre minéraux et solutions, nous ont incité à faire le point sur la qualité de la représentation des systèmes hydro¬ thermaux par les données d'équilibre actuelle¬ ment disponibles.
Nous avons rassemblé un certain nombre d'informations récentes tant sur l'analyse des eaux géothermales (Revue de Henley et Ellis, 1982 ; articles récents de d'Amore et Panichi, 1980, sur les gaz, et d'Arnorsson et al., 1983, sur les solutions hydrothermales islandaises) que sur les données thermodynamiques des miné¬ raux et des espèces en solution (Helgeson et Kirkham, 1974a, 19746, 1976, Helgeson et al., 1978, 1981 ; Robie et al., 1978 ; Arnorsson et al., 1982 ; Michard, 1983).
La qualité des données thermodynamiques per¬ mettant de calculer les concentrations des diffé¬ rentes espèces ioniques d'un élément chimique dépend beaucoup de l'élément. Par suite, nous avons mené notre étude élément par élément, nous limitant aux plus importants. Pour cela,
nous avons utilisé la notion de tampon minéralo-gique.
"Tampon minéralogique"
Dans plusieurs articles précédents (Michard, 1980, 1982 ; Michard et Fouillac, 1980) nous avons rappelé les notions d'élément mobile et d'élément à solubilité limitée. Si le nombre de minéraux en équilibre avec la solution est égal au nombre d'éléments à solubilité limitée, la composition de la solution est entièrement fixée par la température et la charge totale apportée par les éléments mobiles. En outre, tout élément à solubilité limitée M est régi par une équation chimique du type :
VjRj + Mz+ = VjRj + zH+
Mz+ étant l'ion simple de l'élément M, Ri, Rj des minéraux.
(ex : 3 Si02 + 1/2 KAl3Si3Ol0(OH)2 + K+ =
quartz muscovite
3/2 KAlSi308 + H+)
adulaire
Le quotient (Mz+)/(H+)z (= MH en utilisant la notation de Giggenbach, 1980a, 19806) ne dé-