[PDF] Les minéraux argileux 8 avr. 2015 Minéraux

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Les minéraux argileux

LaurieBougeois

ST3 - Polytech" Paris UPMC

8 avril 2015

Structure des argiles Origine des argiles Détermination des argiles

Rappels sur les roches sédimentaires

2 / 43

Les minéraux argileux

Roches sédimentaires

Roches carbonatées

calcaires

Roches siliceuses

silex

Roches carbonées

charbon, pétrole

Roches évaporitiques

halite, gypse

Roches détritiques

conglomérats, grès Structure des argilesOrigine des argiles Détermination des argiles

1. Structure des minéraux argileux

2. Hydrolyse et origine des minéraux argileux

3. Méthodes de détermination des minéraux argileux

3 / 43Les minéraux argileux?

Structure des argilesOrigine des argiles Détermination des argiles

Qu"est que les argiles?

Définition des argiles

?argiles ausens granulométrique?particules de taille < 2μm ?argiles ausens minéralogique ?Confusion fréquente car argiles minéralogiques fortement représentées dans les particules < 2μm dans sédiments et sols. ?Très importants à étudier car : ?Abondants dans les sols ?Déterminent certaines propriétés des sols (agrégats etc...) ?Pièges à hydrocarbures ?Indicateurs des conditions d"altération (nature dépend du climat) ?Rétention de polluants ?Utilisation économique (céramique, construction, forage) Diversité de structures associée à une diversité de propriétés ?important de les distinguer

4 / 43Les minéraux argileux?

Structure des argilesOrigine des argiles Détermination des argiles

Définitions

Minéraux argileux

Silicates hydratés en feuillets

?phyllosilicates constituants desroches argileuses(argilites/lutites) et des roches carbonatées

5 / 43Les minéraux argileux?

Mg2+

Nésosilicates

Sorosilicates

Cyclosilicates

OH-

Inosilicates

Tectosilicates

Structure des argilesOrigine des argiles Détermination des argiles

Définitions

Minéraux argileux

Silicates hydratés en feuillets

?phyllosilicates constituants desroches argileuses(argilites/lutites) et des roches carbonatées

5 / 43Les minéraux argileux?

Mg2+

Nésosilicates

Sorosilicates

Cyclosilicates

OH-

Inosilicates

Tectosilicatesolivinesbéryl tourmaline

pyroxènes, amphiboles quartz, feldspaths Structure des argilesOrigine des argiles Détermination des argiles

Définitions

Minéraux argileux

Silicates hydratés en feuillets

?phyllosilicates constituants desroches argileuses(argilites/lutites) et des roches carbonatées

5 / 43Les minéraux argileux?

Phyllosilicates

T O T O ex : kaolinite OH- Al+ ou Mg2+ T O T T O T ex : smectites OT O T T O ex : chlorites Structure des argilesOrigine des argiles Détermination des argiles

Structure des minéraux argileux

Entre deux feuillets?espace interfoliaire :

?videsi feuillet électriquement neutre ?cations,cations hydratésouhydroxyles octaédriquessi besoin de neutraliser de la charge négative des argiles L"épaisseur de l"unité structurale varie entre

7 et 18 Å

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Les minéraux argileux

Unité structurale

Espace

interfoliaire

Couche

tétraédrique

Couche

octaédrique O T O e=3Å e=4Å Structure des argilesOrigine des argiles Détermination des argiles

Structure des minéraux argileux

Entre deux feuillets?espace interfoliaire :

?videsi feuillet électriquement neutre ?cations,cations hydratésouhydroxyles octaédriquessi besoin de neutraliser de la charge négative des argiles L"épaisseur de l"unité structurale varie entre

7 et 18 Å

6 / 43

Les minéraux argileux

Unité structurale

Espace

interfoliaire

Couche

tétraédrique

Couche

octaédrique Structure des argilesOrigine des argiles Détermination des argiles

Structure des minéraux argileux

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Les minéraux argileux

Structure des argilesOrigine des argiles Détermination des argiles

Différents minéraux argileux

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Les minéraux argileux

KaoliniteIllite

Smectite

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

1. Structure des minéraux argileux

2. Hydrolyse et origine des minéraux argileux

3. Méthodes de détermination des minéraux argileux

9 / 43Les minéraux argileux?

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

Origine des minéraux argileux

Sédiments détritiques

les plus abondants ?proviennent de la destruction de roches pré-existantes

10 / 43Les minéraux argileux?

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

Origine des minéraux argileux

Sédiments détritiques

les plus abondants ?proviennent de la destruction de roches pré-existantes Toute roche exposée aux conditions de surface peut potentiellement subir une dégradation ?Physique ou mécanique (désagrégation)par l"action du gel, de la gravité, du vent, des vagues etc. ?Préserve la nature minéralogique ?Chimiquepar l"action de l"eau (hydrolyse) ?Transforme des minéraux (parfois dissolution totale)

10 / 43Les minéraux argileux?

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

Hydrolyse

Hydrolyse

Processus par lequel un cation d"un minéral est remplacé par le H+d"une solution acide. Cette réaction a pour consé- quence de détruire le minéral(mise en solution complète) ou de le convertir en une nouvelle espèce. ?Dissolutions complètes : ?Mg2SiO4olivine+ 4H+→2Mg2++ H4SiO4 ?2(CaMgSi2O6)diopside+ 16H+→2Ca2++ 2Mg2++ 4H4SiO4 ?Dissolution partielle : ?KAlSi3O8orthose+ H+ →Al2Si3O5(OH)4 kaolinite+ K++ H4SiO4

11 / 43Les minéraux argileux?

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

Altération chimique

Fonction de la résistance des minéraux à la solubilisation halitegypse pyrite calcite dolomite olivine augite hornblende biotiteplagioclases Ca plagioclase Na feldspaths K muscovite smectite quartz kaolinite gibbsite, hématite, goethiteAltérabilité décroissante

12 / 43Les minéraux argileux?

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

Altération chimique

Fonction de la résistance des minéraux à la solubilisation halitegypse pyrite calcite dolomite olivine augite hornblende biotiteplagioclases Ca plagioclase Na feldspaths K muscovite smectite quartz kaolinite gibbsite, hématite, goethite

Altérabilité décroissante

12 / 43Les minéraux argileux?

olivines pyroxènes Mg pyroxènes Mg, Ca amphiboles biotitesplagioclase Ca plagioclase Ca, Na plagioclase Na, Ca plagioclase K feldspaths K muscovite quartz

Températures (°C)

% silice 1200
900
600

Suite de Bowen

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

Altération

Intensité de l"altération dépend :

?de l"état de surface des continents (relief, végétation, nature des roches) ?desparamètres climatiques(T°C, précipitations, drainage)

13 / 43Les minéraux argileux?

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

Altération

Hydrolyse intense

Mise en solution totale

Précipitation d"oxydes de Fe, Al

14 / 43Les minéraux argileux?

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

Altération

Hydrolyse intense

Mise en solution totale

Précipitation d"oxydes de Fe, Al

14 / 43Les minéraux argileux?

Gneiss altéré

Horizon riche en kaolinite

Horizon organo-minéral

Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argiles

Altération

Hydrolyse intense

Mise en solution totale

Précipitation d"oxydes de Fe, Al

Altération physique

Hydrolyse ménagée

Arène : Quartz + Feldspath K

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Structure des argilesOrigine des argilesDétermination des argilesquotesdbs_dbs1.pdfusesText_1

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