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Argiles
Argiles


Les argiles sont des roches silicatées en feuillets (phyllosilicates), riches en alumine et plus ou moins hydratées.

Fentes de retrait
Elles forment seules ou composent, en association avec d’autres roches, plus de 50 % des roches sédimentaires.



Elles présentent comme des particules extrêmement fines (de l’ordre 2 micromètres de diamètre), ayant dans l’eau ou la solution des sols des propriétés colloïdales (dispersion, floculation, adsorption), de fortes affinités avec l’eau (absorption : un mètre cube d’argile contient environ 500 l d’eau, soit près de la moitié de son volume, mais n’en restituera que quelques litres) ce qui leur confère une bonne plasticité, des propriétés importantes de compaction par expulsion d’eau. Les argiles imbibées d’eau sont imperméables.

Les argiles confèrent aux sols dans lesquels elles sont présentes, des propriétés particulières qui sont dues à leur très petite taille, à leur structure en feuillets et à la charge négative qu’elles portent (colloïdes électronégatifs).

Elles forment avec l’eau du sol et d’autres colloïdes (acides humiques, surtout) des solutions colloïdales complexes qui floculent lorsque les charges de surface des particules sont neutralisées par des cations. Ce phénomène est réversible, alors les particules retrouvent leur état dispersé lorsque les cations sont éliminés par rinçage. La floculation des complexes argilo-humiques entraîne l’agglomération des autres constituants fins du sol (limons, sables). L’observation des mottes de terre, selon qu’elles sont lacuneuses et aérées, qu’elles résistent aux pressions mécaniques, à la pluie sans se désagréger, ou bien tout le contraire (sol battant), renseigne sur ce degré de floculation. En simplifiant, le degré de floculation est d’autant plus important qu’il met en jeu des cations de grande taille et avec un défaut important de charges. Les cations Al+++, Fe+++, Ca++, Mn++, Mg++, Fe++ permettent des floculations plus solides que les ions K+, Na+… le « pire », étant l’ion H+ qui, en outre, confère une réaction d’autant plus acide aux sols qu’il est en forte concentration. Les échanges de minéraux entre les plantes et le sol (autrement dit sa fertilité) dépendent très largement de la qualité de floculation des complexes argilo-humiques.

Les argiles fixent l'eau par adsorption à leur surface et augmentent de volume par gonflement. Elles constituent ainsi une réserve d'eau. L'argile sèche développe une tension de succion importante pour l'eau qui peut s'opposer à celle des racines des plantes. Avec adjonction croissante d'eau, la tension de succion diminue, l'ensemble « eau-argile » devient plastique, puis visqueux et finalement les particules d'argile se dispersent dans l'eau en formant une solution colloïdale. L'argile imprégnée d'eau qui se dessèche, se rétracte (fentes de retrait).

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Conditions de milieu, types de sols et formation des argiles

La formation des argiles est le résultat tardif qui fait suite à un certain nombre d'altérations physiques, chimiques et biologiques qui affectent les roches massives jusqu'à ce qu'on appelle le complexe d'altération.

La désagrégation des roches se fait généralement à la suite de processus érosifs (eau de ruissellement, cours d'eau, glaciers, vagues, vents, etc.), de processus thermiques (alternance de températures élevées et basses, alternance du gel et du dégel, alternance de processus d'hydratation et de dessiccation, etc.) et de divers processus biologiques (racines, animaux fouisseurs, métabolisme des pédoflores et pédofaunes des sols, etc.) Tous ces processus sont favorisés, au moins dans les parties hautes ou superficielles des massifs rocheux, dès lors que les roches sont plus fissurées.

Le complexe d'altération dans le sol est généralement constitué des carbonates et bicarbonates de calcium, magnésium, sodium, potassium, de silice, de gels colloïdaux (hydroxydes de fer et d'aluminium) associés ou non aux acides organiques du sol et des argiles.

L'obtention de ces composés dans le complexe d'altération résulte de plusieurs processus chimiques comme :

- la dissolution des roches solubles ou calcaires. Dans ce dernier cas, la présence d'acide carbonique dans l'eau favorise largement cette dissolution. À terme, tout le calcaire d'un sol peut disparaître sous l'effet de pluies acides.

- L'hydratation, surtout des sels de fer. L'hématite (Fe2O3) de couleur rouge, une fois hydratée donne la goethite de couleur brune ; deux fois hydratée, donne la stilpnosidérite de couleur ocre et trois fois hydratée donne la limonite de couleur jaune.

- L'hydrolyse, surtout des minéraux silicatés (feldspaths, micas, amphiboles, pyroxènes, péridots, plagioclases, etc.) qui aboutit à la formation d'argiles. L'hydrolyse peut être acide (ions H+), c'est le cas sous l'action de l'acide carbonique, mais surtout sous l'action des acides organiques issus de la décomposition ralentie des matières organiques comme cela se produit en climat froid et en climat tempéré. Sinon l'hydrolyse est neutre ou alcaline (ions OH-) comme cela se produit en profondeur (hors de la portée des acides organiques) et sous climats chauds équatoriaux, tropicaux et méditerranéens. Par exemple, l'hydrolyse de l'orthose, principal feldspath des granites, selon qu'elle fait intervenir deux ou trois molécules d'eau conduit à la formation soit de montmorillonite, soit de kaolinite.

Comme il a été précisé précédemment, l'hydrolyse peut dépendre des conditions de climat régnant sur le milieu considéré. Mais l'hydrolyse dépend aussi d'un certain nombre d'autres facteurs comme le lessivage plus ou moins marqué, la capacité de drainage du sol ou bien encore de l'alternance de saisons marquées entre une saison humide et une saison sèche, cette dernière étant indispensable pour la genèse des argiles néoformées par recristallisation.

On parle d'hydrolyse totale lorsque tous les constituants d'une roche sont libérés. Dans les régions où règne un climat chaud et humide avec une saison sèche marquée, la recristallisation de l'argile sous forme de montmorillonite est fréquente. Cette néoformation d'argile n'est rendue possible que si les sols restent humides parce que mal drainés et si l'influence des acides organiques issus de la décomposition des matières organiques reste infime.

Si le milieu est plus acide et surtout mieux drainé, dans les mêmes conditions climatiques, les argiles néoformées sont des kaolinites.

Si le drainage et/ou l'acidité sont importants, la migration de la silice vers les profondeurs empêche tout néoformation d'argile. Les sols s'enrichissent en alumine et sont désignés comme des sols ferrallitiques.

On parle d'hydrolyse progressive ou incomplète lorsque les minéraux silicatés sont seulement modifiés, par exemple, par perte de silice, par entraînement des bases ou encore par hydratation. Les argiles produites sont dites héritées quand elles subissent peu de transformations et transformées si les modifications qui les affectent sont importantes.

Lorsque l'hydrolyse est neutre, le plus souvent dans des sols riches en Ca et Mg, les argiles néoformées sont très proches des minéraux qui leur ont donné naissance : par exemple, des illites à partir de micas ayant seulement perdu des ions K+. Dans ces conditions, on trouvera aussi des montmorillonites issues des illites par élimination totale des ions K+ ou bien, en sols riches en Mg, des chlorites magnésiennes.

Lorsque l'hydrolyse est acide, ce qui est le cas en milieu pauvre en bases, on parle d'acidolyse. Les argiles néoformées sont dites de dégradation. Ce sont des vermiculites, des vermiculites alumineuses ou des chlorites alumineuses.

Lorsque l'hydrolyse se fait en milieu très acide, ce qui est le cas en milieu froid et humide, on parle de complexolyse. Les acides organiques issus de la décomposition lente des matières organiques qui s'accumulent dans les litières forment des complexes solubles avec le fer et l'aluminium. Faute de constituants, non seulement, il n'y a pas d'argiles néoformées, mais les argiles encore présentes dans ces sols sont progressivement détruites. On parle de podzolisation pour des sols soumis à ces régimes de complexolyse.






Les argiles : http://progsystem.free.fr/argiles.htm

Les argiles :
http://www.u-picardie.fr/~beaucham/mst/argiles.htm

http://fr.wikipedia.org/wiki/Argile

Cours en ligne :
http://www.ulg.ac.be/urap/cours.htm

Suspensions argileuses et leurs applications
http://www.mssmat.ecp.fr/IMG/pdf/CoursEcoleCentral2006_Lecolier1.pdf

Site de l'aléa retrait-gonflement. :
http://www.argiles.fr/

Prévention du risque retrait - gonflement :
http://www.brgm.fr/Fichiers/dossier_commuPresse/argile.pdf

Abrégé de mécanique des sols :
http://www.engref.fr/coursenligne/Mecasol/mecasol.html






[Corrélats : Complexe argilo-humique / Sols hygromorphes / Argilicoles / Kaolins / Fer / Stockage des déchets nucléaires / Colloïdes / Humus / L'eau dans le sol / Les roches / Qualité de l'eau / Dolines (karst) / Horizons du sol / Structure (pédologie) / Herbicides / Engrais et amendements / La terre arable / Azote / Potassium / ... ]

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