Dans les sols, les principaux éléments majeurs sont le fer (Fe), l’aluminium (Al), le manganèse (Mn), le calcium (Ca), le magnésium (Mg), le potassium (K) et le sodium (Na). Ils sont appelés éléments majeurs car leur concentration est en général supérieure à 0,1 % et s’opposent donc aux éléments traces. Ils sont nécessaires à la physiologie des plantes. Connaître leurs teneurs dans les différents horizons du sol permet de comprendre comment le sol s’est formé et de comparer les sols entre eux.

Le fer (Fe) est très abondant dans les sols avec des teneurs allant de 0,05 à 19 % de fer total. Les différentes formes du fer correspondent au résultat de néoformations, selon les conditions physico-chimiques qui prévalent lors de leur formation. Les deux principaux oxydes de fer sont la goethite et l’hématite. Le fer apparaît dans les oxydes et les hydroxydes, dans les silicates argileux et dans les carbonates. Ses composés sont fortement colorés et interviennent pour une part importante dans la couleur des sols. Certaines de ces formes sont notamment indicatrices de la présence d’excès d’eau qui entraîne une réduction du fer et des couleurs gris-bleu à gris-vert. Le fer est assez facilement mobilisable et peut donc migrer au sein du sol et se reconcentrer ailleurs (concrétions, horizons d’accumulation).

L’aluminium étant intégré aux minéraux argileux des sols, il est présent dans tous les sols. La gibbsite est de loin le principal oxyde d’aluminium cristallisé dans les sols. Elle n’est pas rare dans les horizons d’altération des sols des régions tempérées humides, mais en faible quantité. Elle peut être présente dans certains ANDOSOLS (sols développés sur roches volcaniques) jeunes. La forme amorphe de l’aluminium associée à la silice peu ou mal cristallisée constitue l’allophane. Celui-ci s’associe en général à d’importants contenus en matières organiques. Ces minéraux andiques caractérisent les ANDOSOLS des îles volcaniques d’Outre-Mer et du Massif central.

La géochimie du manganèse (Mn) est comparable à celle du fer. Les concentrations en manganèse dans les sols sont très variables et peuvent aller de teneurs très faibles (moins de 5 mg.kg^-1) à des teneurs très élevées dans des horizons d’accumulation ferro-manganique (jusqu’à 25 000 mg.kg^-1). Dans les sols acides, le manganèse est beaucoup plus mobile que le fer. Mais en milieu calcaire, il est insolubilisé sous la forme d’oxydes de manganèse ce qui peut générer des carences pour les plantes.

Dans les roches, le calcium est associé au sodium et au potassium, alors que le magnésium est associé au fer. Au cours des transformations des minéraux, le calcium participe à la formation des carbonates. Le magnésium, quant à lui, peut être intégré dans les silicates avec le potassium. Dans la formation des calcaires dolomitiques, il est associé au calcium. L’ensemble concourt à la présence de calcium et de magnésium dans les sols associés à des minéraux primaires ou secondaires dans le cas de carbonates et de silicates. Au final, les quantités de calcium et de magnésium présentes dans le sol découlent des conditions d’altération des minéraux primaires et de la lixiviation des éléments.

Le potassium et le sodium sont largement présents dans l’environnement. Leur teneur dans les sols dépend de la nature des roches dans lesquels les sols se développent. Les sels de potassium et de sodium sont très solubles. Le sodium apparaît en concentrations peu élevées sauf dans les sols salés. Le potassium, quant à lui, est toujours présent en fortes quantités dans les principaux minéraux primaires des sols, mais ses concentrations sont pourtant faibles dans les sols. Cependant, il est fixé plus ou moins énergiquement par certains minéraux secondaires argileux.

Conditions de réutilisation :

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GIS Sol, 2011. Les teneurs en aluminium, calcium, fer, magnésium, potassium et sodium dans les horizons supérieurs des sols de France. in: L’état des sols de France. Groupement d’intérêt scientifique sur les sols, 188 p.