dimanche, 26 avril, 2026
Éléments majeurs et traces
Les éléments majeurs (Ca, Mg, Na, K, Fe, Mn et Al, Si, P, S) décrivent la matrice géochimique d'un échantillon ; les éléments traces (As, Sb, Cr, Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Co, U, Mo, Se) sont les marqueurs usuels d'une contamination ou d'une signature particulière. IsoFind les stocke dans la table sample_geochem avec une normalisation automatique en mg/kg, accepte une dizaine d'unités natives et propose une visualisation dédiée dans l'onglet Géochimie d'un échantillon. Cette page décrit la structure des données, les conventions d'unités, les méthodes analytiques acceptées et les éléments typiques suivis.
Structure d'une mesure dans sample_geochem
Chaque mesure élémentaire est une ligne de la table sample_geochem. Elle porte à la fois la valeur native (telle que rendue par le laboratoire) et la valeur normalisée en mg/kg qui sert aux calculs et aux comparaisons inter-échantillons.
| Champ | Contenu |
|---|---|
| sample_id | Identifiant de l'échantillon (clé étrangère vers samples) |
| element | Symbole chimique (stocké en majuscules : CR, FE, AS, SB...) |
| display_value | Valeur native telle que saisie ou importée |
| display_unit | Unité native (mg/kg, mg/L, µg/L, ppm, ppb, pct...) |
| value_normalized | Valeur convertie en mg/kg (ou équivalent matrice aqueuse) |
| display_uncertainty | Incertitude analytique en mg/kg |
| method | Méthode analytique (ICP-MS, ICP-OES, AAS, XRF, IC...) |
| lod, loq | Limites de détection et quantification propres à la mesure |
La double valeur native et normalisée est un choix de conception volontaire. La valeur native permet de restituer fidèlement le rendu laboratoire dans les rapports, tandis que la valeur normalisée en mg/kg sert aux calculs, aux moyennes, aux cartes et aux visualisations. L'utilisateur voit toujours l'unité qui a du sens pour son métier sans perdre la traçabilité.
Unités natives supportées
L'interface accepte les unités les plus courantes en géochimie environnementale. Le moteur de conversion reconnaît les synonymes usuels (ppm = mg/kg pour solide, mg/L pour aqueux) et bascule automatiquement vers la normalisation interne.
| Catégorie | Unités acceptées | Équivalence mg/kg |
|---|---|---|
| Matrice solide (sol, sédiment, roche) | mg/kg, µg/g, ppm | 1:1 |
| Matrice solide (trace ultra) | µg/kg, ng/g, ppb | ÷ 1 000 |
| Matrice solide (majeur concentré) | g/kg, mg/g | × 1 000 |
| Matrice solide (pourcentage) | pct, % | × 10 000 |
| Matrice aqueuse | mg/L | Conservée comme mg/L équivalent |
| Matrice aqueuse (trace) | µg/L, ppb | ÷ 1 000 en mg/L équivalent |
| Matrice aqueuse (ultra-trace) | ng/L, ppt | ÷ 1 000 000 |
La logique du moteur est codée dans prediction_routes.py : pour chaque mesure, l'unité est nettoyée (minuscule, trim) puis testée contre les patterns mg, ug et leurs synonymes. Les unités inconnues sont utilisées telles quelles sans conversion, ce qui évite de casser silencieusement les données anciennes ou atypiques.
Le pourcentage (pct) est fréquent pour les majeurs en géologie (CaO 12,5 pct, Fe₂O₃ 4,8 pct). Attention à la distinction entre pourcentage d'élément et pourcentage d'oxyde : un résultat rendu en « CaO 12,5 % » doit être converti en Ca élémentaire (Ca = CaO × 40,08 / 56,08 = 71,5 % du CaO). IsoFind n'effectue pas cette conversion automatique et stocke la valeur sous la forme rendue par le laboratoire. Pour un transfert vers les diagnostics, la conversion doit être faite en amont de la saisie.
Majeurs typiquement suivis
Les éléments majeurs représentent généralement plus de 0,1 % (1 000 mg/kg) de la matrice. Ils permettent de qualifier le contexte lithologique de l'échantillon et servent de dénominateur aux ratios diagnostiques.
| Élément | Rôle typique | Méthode usuelle |
|---|---|---|
| Ca (calcium) | Matrice calcaire, dureté eau, tampon pH | ICP-OES, XRF |
| Mg (magnésium) | Dolomie, micas, ratio Ca/Mg diagnostique d'origine | ICP-OES |
| Na (sodium) | Salinité, feldspaths, contamination saline | ICP-OES, émission de flamme |
| K (potassium) | Argiles, micas, engrais potassiques | ICP-OES, émission de flamme |
| Fe (fer) | État redox (Fe(II) vs Fe(III)), oxyhydroxydes | ICP-MS, ICP-OES, AAS |
| Mn (manganèse) | Oxydant naturel, couple redox avec Fe | ICP-MS, ICP-OES |
| Al (aluminium) | Argiles, indicateur d'altération | ICP-OES, XRF |
| Si (silicium) | Quartz, silicates, rendu XRF uniquement | XRF (ICP difficile) |
| P (phosphore) | Apatites, engrais, indicateur anthropique | ICP-OES, colorimétrie |
| S (soufre) | Sulfures, sulfates, redox | ICP-OES, combustion LECO |
Traces usuelles en forensique environnementale
Les éléments traces sont les marqueurs privilégiés d'une contamination anthropique ou d'une signature géologique particulière. Leurs seuils de détection vont du µg/kg au ng/kg. Le tableau ci-dessous couvre les éléments les plus mobilisés dans les dossiers IsoFind, avec leur rôle et leur présence dans le moteur isotopique.
| Élément | Rôle forensique | CSIA Nexus | Ordre de grandeur usuel |
|---|---|---|---|
| As (arsenic) | Pollution minière, traitement du bois, pesticides anciens | Oui (δ⁷⁵As) | 0,1 à 100 mg/kg sol |
| Sb (antimoine) | Mines, munitions, retardateurs de flamme | Oui (δ¹²³Sb) | 0,01 à 50 mg/kg sol |
| Cr (chrome) | Tannerie, chromage, acier inoxydable | Oui (δ⁵³Cr) | 1 à 500 mg/kg sol |
| Cu (cuivre) | Métallurgie, vignes (bouillie bordelaise) | Oui (δ⁶⁵Cu) | 1 à 200 mg/kg sol |
| Zn (zinc) | Galvanisation, piles, mines sulfurées | Oui (δ⁶⁶Zn) | 10 à 1 000 mg/kg sol |
| Pb (plomb) | Carburants anciens, munitions, soudures | Oui (rapports ²⁰⁶/²⁰⁷/²⁰⁸ Pb) | 5 à 500 mg/kg sol |
| Cd (cadmium) | Engrais phosphatés, piles Ni-Cd, PVC | Non (sans redox) | 0,1 à 20 mg/kg sol |
| Ni (nickel) | Acier inoxydable, roches ultrabasiques | Non | 1 à 100 mg/kg sol |
| Co (cobalt) | Batteries, superalliages, co-produits nickel | Non | 0,5 à 30 mg/kg sol |
| U (uranium) | Industrie nucléaire, phosphates, fond naturel | Via Nexus (δ²³⁸U) | 0,5 à 10 mg/kg sol |
| Mo (molybdène) | Aciers alliés, mines, fertilisants | Oui (δ⁹⁸Mo) | 0,1 à 5 mg/kg sol |
| Se (sélénium) | Charbon, irrigation agricole, suppléments | Oui (δ⁸²Se) | 0,1 à 5 mg/kg sol |
Les ordres de grandeur sont des repères indicatifs pour des sols non contaminés à modérément contaminés. Au-delà, une évaluation spécifique à la zone d'étude et au fond géologique local est nécessaire pour interpréter correctement les valeurs.
Méthodes analytiques reconnues
IsoFind n'impose pas de méthode analytique particulière ; le champ method est une chaîne libre renseignée par l'utilisateur. Les méthodes reconnues recouvrent les pratiques usuelles des laboratoires spécialisés en géochimie environnementale.
| Méthode | Usage principal | Limite de détection typique |
|---|---|---|
| ICP-MS | Traces et ultra-traces, multi-élément | 0,001 à 0,1 µg/L (aqueux), µg/kg (solide) |
| ICP-OES (ICP-AES) | Majeurs et traces classiques, multi-élément | 0,01 à 1 mg/L (aqueux), 1 à 10 mg/kg |
| AAS (flamme) | Mono-élément, méthode historique | 0,01 à 1 mg/L selon l'élément |
| AAS (four graphite) | Traces métalliques, mono-élément | 0,1 à 10 µg/L |
| XRF | Solides, majeurs, peu destructif | 10 à 100 mg/kg |
| Chromatographie ionique (IC) | Anions inorganiques en solution (NO₃⁻, SO₄²⁻, PO₄³⁻) | 0,01 à 0,1 mg/L |
| HG-AFS / HG-AAS | Arsenic, sélénium, antimoine par génération d'hydrures | 0,1 µg/L |
| MC-ICP-MS | Mesures isotopiques haute précision | Spécifique à chaque système isotopique |
Présentation dans l'onglet Géochimie
L'onglet Géochimie d'un échantillon présente l'ensemble des mesures élémentaires sous quatre formes complémentaires. Chaque forme répond à une question distincte que l'utilisateur peut se poser sur les données.
| Visualisation | Question répondue | Forme |
|---|---|---|
| Tableau des mesures | Quels éléments ai-je pour cet échantillon ? | Liste filtrable par élément, avec valeurs native et mg/kg |
| Diagramme en barres | Quelles sont les concentrations médianes ? | Bar chart en échelle log, concentration médiane par élément |
| Carte de couverture | Quels éléments sont les mieux représentés dans le projet ? | Barres horizontales du nombre de mesures par élément |
| Répartition par méthode | Avec quelle méthode ont été faites ces mesures ? | Doughnut ICP-MS / ICP-OES / AAS / autres |
Les graphiques sont générés avec Chart.js et réagissent au filtre élément du haut de page. Un filtre sur Cr réaffiche la médiane, le nombre et la répartition des seules mesures de chrome. L'export CSV est disponible à tout moment via le bouton Exporter dans la barre de filtres.
Import et saisie rapide
Les mesures géochimiques arrivent dans IsoFind par trois voies principales. Chaque voie passe par le parseur CSV universel qui reconnaît les deux orientations classiques.
| Voie d'entrée | Format attendu | Comportement |
|---|---|---|
| Saisie manuelle | Modal d'ajout élément par élément | Formulaire avec dropdown élément, valeur, unité, méthode |
| Import CSV format long | Une ligne par mesure (sample_id, element, value, unit) | Mapping direct, détection automatique par le resolver sémantique |
| Import CSV format large | Une colonne par élément, une ligne par échantillon | Le parseur dépivote automatiquement vers le format long |
Pour le format large, les noms de colonnes acceptés sont souples : Cr, Cr_mg_kg, Cr (mg/kg), chrome, Chromium. Le resolver sémantique du parseur identifie le symbole chimique et l'unité intégrée au nom de colonne.
Pour un import rapide, garder le CSV en format large avec une convention d'en-têtes claire type Cr_mg_kg, As_mg_kg, Pb_mg_kg. Le parseur lira simultanément le symbole et l'unité sans nécessiter de mapping manuel. En cas d'ambiguïté, le prévisualiseur d'import affiche le mapping proposé avant validation.
Qualité et contrôle des mesures
Le contrôle qualité des mesures élémentaires reste à la charge de l'utilisateur : IsoFind stocke les valeurs telles que fournies sans valider leur plausibilité. Quelques bonnes pratiques sont recommandées lors de l'import.
- Vérifier la cohérence dimensionnelle : une mesure de chrome à 10 000 mg/kg dans un sol non industriel est probablement une erreur d'unité (interprétation comme 10 g/kg = 1 pct).
- Conserver systématiquement la LOD et la LOQ du laboratoire : les valeurs sous LOQ peuvent apparaître dans les exports avec une annotation spécifique.
- Noter la méthode dans le champ method avec précision : un « ICP-MS après digestion HNO₃/HF » vaut mieux qu'un simple « ICP ».
- Pour les mesures en pourcentage d'oxyde (XRF géologique), convertir explicitement en élément avant saisie.
- Éviter la saisie de « < LOD » comme valeur : utiliser une valeur nulle ou la moitié de la LOD selon la convention du projet, avec une note dans le champ notes.
Articulation avec les autres vues
Les mesures géochimiques alimentent plusieurs autres parties d'IsoFind au-delà de la simple restitution dans l'onglet Géochimie.
| Destination | Usage des mesures élémentaires |
|---|---|
| Ratios diagnostiques | Calcul automatique de ratios à partir des concentrations (Pb/Sr, Ca/Mg, Mn/Fe) |
| Spéciation redox | Concentration totale utilisée comme contrainte pour Cr(VI)/Cr(III) ou Fe(II)/Fe(III) |
| Moteur de simulation 3D | Alimentation du prior ML pour Cr, calcul des isoconcentrations |
| Cartes 2D et profils verticaux | Visualisation spatiale des concentrations |
| Blocs de rapport | Tableau de concentrations, graphiques de distribution par élément |
Pour aller plus loin
- Ratios diagnostiques : combinaisons d'éléments pour l'attribution de source.
- Spéciation redox : répartition entre formes oxydée et réduite pour Cr, Fe, As et autres.
- Volet inorganique : vue d'ensemble du volet géochimie inorganique.
- Profils verticaux : représentation spatiale des concentrations élémentaires.