L'altération des roches et minéraux : en savoir encore plus

L'altération des roches et des minéraux :

L'altération chimique des roches portées à l'affleurement est déterminée par un processus de mise en équilibre avec les conditions climatiques et végétales.

À l'interface entre la lithosphère (la roche en place) et l'ensemble (atmosphère, hydrosphère et biosphère) l'adaptation géochimique conduit à la fabrication de nouveaux matériaux qui feront partie de la constitution d'un sol.

Le processus peut être schématisé :

MINÉRAL PRIMAIRE (roche en place) + SOLUTION D'ATTAQUE (eau chargée)

----> MINÉRAL SECONDAIRE (comlexe d'altération, sol)

+ SOLUTION DE LESSIVAGE ( eau de drainage)

Selon la nature de la solution d'attaque, on distingue quatre processus d'altération

pH<5 5<Ph<9,6 Ph>9,6

Solutions diluées en éléments salins (N/1000)
ACIDOLYSE

eaux chargées en acides organiques solubles

HYDROLYSE

eaux pures ou chargées en CO2

Solutions concentrées en éléments salins (Na, K, Ca...)
SALINOLYSE

eaux chargées en sels acides forts (chlorures, sulfates)

ALCALINOLYSE

eaux chargées en sels d'acides faibles (carbonates et bicarbonates)

* L'HYDROLYSE est le mécanisme le plus fréquent. Dans l'hydrolyse il y a soustraction progressive des ions des minéraux.

L'hydrolyse est favorisée par:

-l'existence de minéraux solubles

MOINS RÉSISTANTS PLUS RÉSISTANTS

péridots - pyroxènes - amphiboles - biotite -

- feldspath K - muscovite - quartz -

feldspath Ca ......................feldspath Na

-l'abondance des minéraux de petite taille, car cela augmente la capacité d'attaque;

-les conditions climatiques ou microclimatiques (la température et l'humidité favorisent les réactions chimiques d'attaque)

-la géomorphologie ( une pente importante évacue rapidement les ions soustraits et maintient les solutions dans un état sous saturé donc susceptibles d'accepter des ions en permanence.

-la couverture du sol et l'intensité de l'activité bactérienne qui lui est liée ( celle-ci favorisant la production d'acides organiques contribuant à l'attaque des minéraux)

Les produits de l'hydrolyse sont variés

Les minéraux que l'on retrouve dans la plupart des sols sont les argiles.

les argiles sont des silicates d'alumine hydratés, associés à des oxydes de fer, d'aluminium, de manganèse...etc.

Dans les minéraux argileux on trouve du silicium, de l'aluminium; de l'oxygène et des ions hydroxyles OH -.

Ces éléments sont organisés en couches d'octaèdres et de tétraèdres. Les octaèdres sont accolés aux tétraèdres par la mise en commun d'O et OH (voir le dessin).

Les couches d'octaèdres et de tétraèdres ainsi liées constituent un feuillet..

C'est là l'origine des structutes "micacées" (structures en feuillets) qui caractérisent les phyllosilicates.

Hervé Chamley distingue trois groupes principaux de minéraux argileux:

-la famille de la kaolinite, avec un feuillet constitué d'une couche de tétraèdre et d'une couche d'octaèdre (type 1/1 ou T.O);

-les familles de la pyrophyllite, de l'illite, de la smectite, de la vermiculite, avec une couche d'octaèdre placée entre deux couches de tétraèdres (type 2/1 ou T.O.T);

-la famille de la chlorite, avec des feuillets de type 2/1 et une couche d'octaèdre au niveau interfoliaire (type 2/1/1 ou T.OT.O).

Une particule argileuse de quelques dixième de millimètres d'épaisseur est constituée d'un empilement de feuillets.

Des substitutions viennent compliquer la structure de base

Al3+ de SI 4+ dans les tétraèdres

Mg2+, Fe3+,Fe2+, prend la place de Al3+ dans les octaèdres

Il peut y avoir un déficit de charges positives. Ce déficit est compensé par des ions à charges positives (des cations) ou par de l'eau entre les feuillets.

On obtient comme cela des familles de minéraux argileux

Phyllites 1/1 kaolinite (Al), serpentines (Mg), halloysite (H2O)

Phyllites 2/1
Sans substitution : pyrophyllite (Al), talc (Mg)

Avec substitution au niveau des tétraèdres. On distingue ici deux cas :

1-Taux de substitution plus grand que 0,6 :

Compensation entre feuillets effectuée par

-des cations hydrophobes (K,Na) et on a alors des illites, des micas et des glauconites;

-des cations hydrophiles (Ca, Mg) et on a alors des vermiculites.

2-Taux de substitution plus petit que 0,6 :

-avec possibilité de substitution octaédrique : smectites

-avec substitution par Al : montmorillonite et beidellite;

-avec substitution par Fe : nontronite;

-avec substitution par Mg : stévensite.

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MOINS RÉSISTANTS	PLUS RÉSISTANTS
péridots - pyroxènes - amphiboles - biotite -
	- feldspath K - muscovite - quartz -
feldspath Ca ......................feldspath Na

Phyllites 1/1	kaolinite (Al), serpentines (Mg), halloysite (H2O)
Phyllites 2/1	Sans substitution : pyrophyllite (Al), talc (Mg) Avec substitution au niveau des tétraèdres. On distingue ici deux cas : 1-Taux de substitution plus grand que 0,6 : Compensation entre feuillets effectuée par -des cations hydrophobes (K,Na) et on a alors des illites, des micas et des glauconites; -des cations hydrophiles (Ca, Mg) et on a alors des vermiculites. 2-Taux de substitution plus petit que 0,6 : -avec possibilité de substitution octaédrique : smectites -avec substitution par Al : montmorillonite et beidellite; -avec substitution par Fe : nontronite; -avec substitution par Mg : stévensite.