Les Argiles

Les Argiles
Titre: Les Argiles . Ajouté Par : coursgeologie . Le: 02 Jun 2011 12:55.
1. GENERALITES ET TERMINOLOGIE
1.1. Définition
Roches composées principalement de silicates en feuillets (Phyllosilicates) d’ Al, plus ou
moins hydratés.
Les plus abondants des roches sédimentaires: 50% des sédiments (69 % des sédiments
continentaux). Constituants principaux des sols.
Formées de particules fines, de l'ordre du µm; techniques d'étude et de caractérisation
délicates (RXD, MEB, ATD)
1.2. Propriétés et utilisation
absorption d’eau
plasticité: déformation souple sous l'effet des contraintes, rôle de couche savon pour
glissements des matériaux à toute échelle (glissement de terrain, nappe tectonique)
compaction importante: expulsion d'une grande quantité d'eau. Les pores diminuent, la roche
devient imperméable
pouvoir adsorbant
dispersion dans l'eau et floculation: les particules fines restent en suspension dans l'eau agitée;
elles décantent dans l'eau immobile avec une vitesse de chûte trés faible (Loi de Stockes).
En eau salée, elles s'agglomèrent (floculation) et précipitent plus rapidement.
Loi de Stockes:
v = C d2
v: vitesse de chûte
d: diamètre de la particule
C: constante de Stockes dépendant de la différence de densité entre particule et liquide,
de la viscosité du liquide et de l'accélération de la pesanteur

diamètre (m)
temps pour parcourir
1 m (à 20°C)
vitesse de chûte (cm/s)
60
( minutes
0,3
16
1 heure 12
0,02
4
19 heures
.
2
3 jours 5 heures
.
1
13 jours
.
0,1
1293 jours
.
Tableau I: application de la Loi de Stockes à des particules sphériques.
Intérêt économique:
* ciment (avec calcaire)
* céramiques: poteries, briques, tuiles
* pharmacie, cosmétique: excipient neutre, absorbant.
* pigments: ocres (argiles + oxydes de fer)
1.3. Terminologie
* Lutites: Sédiments fins (grains < 64 µm):
- limons de 1/16 mm à 1/256 mm, soit de 64 à 4 µm; surtout quartz
- argiles: > 1/256 mm
* siltites: limon (silt) induré (grés à grains trés fins)
* argilites: argiles compactées
* shales: argiles compactées fissiles
2. COMPOSITION MINERALOGIQUE
2.1 Principaux composants
- Minéraux argileux (phyllosilicates) dominants
- Quartz: microquartz d'origine éolienne; jusquà 30% de la roche
- calcédoine, opale: forme mal cristallisée et hydratées de la silice; origine organique
(plantes, plancton)
- oxydes et hydroxydes de fer: hématite, goethite
- sulfure de fer (pyrite) en milieu réducteur
- gibbsite (oxyde d'aluminium) sous climat chaud et humide)
- carbonates (calcite, dolomite)
- matière organique:

éléments figurés: pollens, spores, débris ligneux
matière amorphe (décomposition par bactéries)
La quantité de matière organique intervient est associé au degré d'oxydation du fer,
donc la couleur:
M.O. abondante, milieu réducteur, fer réduit (ferreux), couleur noir, gris,
vert.
M.O. absente: fer oxydé rouge.
Les argiles trés riches en M.O. évoluée en profondeur (kérogène) forment les roches
mères d'hydrocarbures.
2.2. Méthodes d'études
On sépare la fraction < 2 µm des particules plus grosses par décantation (loi de Stokes).
On caractérise les minéraux argileux par diffractométrie aux RX.
Tout corps cristallisé peut être analysé par diffraction de RX, car ses atomes sont
arrangés selon des plans cristallins spécifiques. Un faisceau de RX est diffracté sur
un plan cristallin selon la loi de Bragg :
 = longueur d'onde de la source
d = espacement entre 2 plans parallèles successifs du réseau cristallin
= angle entre le faisceau incident et le réseau de plans
Sur un diffractogramme, les pics correspondent aux différents rayons diffractés en fonction
de l'incidence du faisceau de RX. L'identification du minéral est donnée par la position d'un
certain nombre de pics caractéristiques qui permettent de calculer la distance entre les plans de
diffraction. La forme du pic renseigne sur l'état de cristallisation du minéral
(cristallinité). Pour un mélange de plusieurs minéraux, la hauteur des pics est
grossièrement proportionnelle à leur quantité.
Pour des minéraux ayant des distances interfoliaires proches, on fait subir des traitements aux
échantillons afin de les différencier. Un traitement classique consiste à imprégner
l'échantillon de vapeurs d'éthylène-glycol. Cette molécule organique est adsorbée

dans les espaces interfoliaires des smectites qui gonflent. D'autre part, le chauffage à 550 °C
entraine la disparition de la kaolinite.
2.3. Les minéraux argileux
Ce sont des phyllosilicates d'aluminium dont les feuillets sont constitués de couches
d'octaédres Al(OH)6 et de couches de tétraédres SiO4 reliées par les atomes O et OH
mis en commun. La distance inter-réticulaire d sépare 2 feuillets successifs. Les
substitutions d'atomes sont fréquentes dans les feuillets. L' édifice cristallin peut être
désorganisé (la cristallinité est moins bonne). D'autre part, il y a des déséquilibres
au niveau des charges; ce déséquilibre est compensé par adsorption de cations dans
l'espace interfoliaire (capacité d'échange des argiles).
Daprès la structure du feuillet, on distingue principalement les argiles 1/1 (1 couche
tétraédrique+1 couche octaédrique) et les argiles 2/1 (2 tétra. pour 1 octaédrique).

Figure 1: structure des minéraux argileux.
a) la Kaolinite ( 1/1, d=7A°).
Pas de substitution dans les couches. Le feuillet est neutre. La kaolinite se forme dans les sols
bien drainés, par pH acide, surtout en climat subtropical et tropical. Ses cristaux sont souvent
grand (jusqu'à 15 µm).