Argiles du Bassin Méditerranéen

Argiles du Bassin Méditerranéen
Des argiles « Hautes Technologies »

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Informations générales sur les Argiles

Avant toute chose, il faut garder à l’esprit les points suivants :

a) Les argiles sont toutes des silicates simples ou complexes d’aluminium, magnésium et fer principalement.

b) Il existe une grande variété d’argiles qui sont différentes par :

  • leur structure moléculaire, donc cristalline
  • leur composition chimique

Les plus courantes sont, par ordre alphabétique :

Attapulgites, chlorites, illites, kaolinites, sépiolites, smectites (comprenant elles-mêmes de nombreuses variétés telles que beidellites, montmorillonites, nontronites, bentonites naturelles)

c) La différenciation se fait uniquement par diffraction aux rayons X, les autres analyses possibles telles que :

- chimiques, thermiques différentielles microscopies, électroniques.
Ne servant qu’à préciser tel ou tel point sur une argile donnée.

d) La plupart du temps, ces variétés ne se trouvent pas pures dans la nature, mais en mélanges entre elles pour former ce qu’il est convenu d’appeler un minéral argileux qui est lui même contaminé par du sable, du calcaire ou de la dolomie, et bien sûr des traces d’éléments ou de matières organiques qui sont à l’origine de la couleur de l’argile.

C’est ainsi que, quel que soit le type d’argile considéré, une présence de fer à l’état ferreux donnera au produit une couleur tendant vers le vert, et de fer à l’état ferrique vers le rougeâtre.

Deux argiles de même type et de caractéristiques identiques, peuvent donc être de couleurs différentes, et parallèlement deux argiles de même couleur peuvent avoir des propriétés complètement différentes.

Explication des méthodes usuelles de contrôles des argiles

Pour mieux saisir et comprendre ce qui précède, il faut expliquer les méthodes de contrôles utilisées et leurs possibilités respectives.

1) Diffraction aux rayons X.

En faisant traverser une couche mince du minéral par un faisceau de rayons X qui arrive sous une incidence variable, on enregistre les angles de diffraction qui correspondent aux espaces inter-réticulaires, c’est à dire à la dimension de la maille moléculaire.
Chaque type d’argile est ainsi défini par la présence de pics sur les enregistrements, à des positions bien déterminées, par exemple 10,5 A° pour l’attapulgite, 7 A° pour le Kaolin ou 12 A° pour la sépiolite ( A° = angström, unité valant un dix millionième de millimètre ).

2) Analyse thermique différentielle A.T.D.

En augmentant de façon régulière, par un apport de chaleur constant, la température de l’échantillon à analyser, on constate qu’à des températures bien précises pour chaque échantillon, il se produit un abaissement subit de la température correspondant à l’évaporation d’une partie d’eau de constitution (pic endothermique) ou une élévation subite de la température, ( pic exothermique ) correspondant à un changement d’état.
La position de ces différents pics sur la courbe A.T.D est caractéristique d’une argile donnée.

3) Microscopie électronique à balayage ou à transmission.

Les dimensions des particules d’Argiles sont si faibles, qu’elles ne peuvent être examinées par des moyens conventionnels ( binoculaires ou microscopes ). Il faut donc utiliser un microscope électronique à transmission ( M.E.T. ) ou à balayage ( M.E.B. ) pour étudier ces poudres d’Argiles. Ces examens permettent de connaître les formes des cristaux unitaires de chaque type d’Argile :

  • Empilements « d’assiettes » pour les Kaolinites
  • Battonets pour les attapulgites et les sépiolites
  • Assiettes enroulées sur elle-même à la manière de cigarettes russes et donnant ainsi l’aspect d’un tube creux, pour les halloysites
  • Empilements de plateaux plus ou moins tourmentés pour les smectites.

L’identification des différents types d’Argiles ne peut se faire de façon précise par une analyse chimique classique. En effet, deux argiles ayant le même type d’analyse chimique peuvent être de type complètement différent ( par exemple des attapulgites et des montmorillonites situées sur la même carrière à des hauteurs différentes dans la stratigraphie peuvent avoir exactement la même analyse chimique).
Le seul moyen précis d’identification est donc la diffraction X qui en mesurant l’espace entre deux feuillets élémentaires permet de façon sûre de classer le minéral.

4) Analyse chimique.

Elle apporte un complément aux analyses précédentes, car les taux de Mg, Fe, ou Na permettent de connaître les éléments échangeables et leur facilité d’échange.

5) Capacité d’échange ionique

Avec ce contrôle, nous entrons dans le domaine des caractéristiques utiles des pouvoirs de l’Argile.
Cette mesure permet de déterminer la capacité d’une argile à remplacer un certain type d’ions qu’elle possède dans sa structure, par d’autres prélevés sur le milieu avec lequel elle est en contact. Il s’agit donc d’une véritable mesure d’activité de l’Argile.
Le principe de la mesure est simple :
On met de l’argile en contact avec une quantité donnée des produits que l’on veut faire adsorber ( ne pas confondre avec absorber, qui n’est rien de plus que la capacité d’une éponge, alors que l’adsorption met en jeu des liaisons chimiques ) ; après un temps de contact déterminé, on dose la quantité de produit n’ayant pas été adsorbée et, connaissant la quantité d’argile mise en jeu, on peut déterminer les possibilités de fixation.
Généralement, on ramène les poids de produit absorbé en équivalent moléculaire et l’on exprime la C.E.C. ( Capacité d’Echange de Cations ) en milliéquivalents pour 100 g d’argiles. Ces capacités vont de 10 meq / 100g pour une Kaolinite à 80/90 meq / 100g pour une smectite.

6) Analyses spécifiques diverses

Outre les analyses décrites précédemment, il existe d’autres mesures destinées principalement à connaître les comportements de l’Argile en dispersion dans l’eau.

Ce sont des mesures de :

  • Tyxotropie ( capacité à former un gel dès que l’on arrête l’agitation de la suspension ).
  • Plasticité, en fonction du rapport eau / argile

 

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