Les argiles
généralités sur les argiles
A propos des argiles
Les argiles proviennent toutes de la transformation de roches mères métamorphiques ou éruptives tel que : granite, gneiss, trachyte.
On rencontre :
- Soit des argiles de transformation in situ, c’est à dire que la roche mère s’est « argilisée » au cours des millénaires. Dans ce type de formation, la transformation est rarement complète, et l’on note fréquemment la présence de silice libre qui de par son abrasivité peut être gênante. Ceci implique un traitement par lavage et une séparation par cyclonage, c’est le traitement que subissent pratiquement tous les Kaolins.
- Soit des argiles sédimentaires qui proviennent de l’érosion des argiles précédentes et du transport de leurs constituants par les eaux de ruissellement. Les fractions les plus légères sont entraînées plus loin que les plus lourdes, ce qui provoque une purification naturelle, et de ce fait, les argiles sédimentaires sont beaucoup moins contaminées par la silice.
Propriétés
Il faut avant tout préciser que dans la nature il est très rare de trouver une variété absolument pure, et que l’on rencontre très souvent des mélanges de deux ou plusieurs variétés d’argiles possédant donc en partie les caractéristiques de chacun des constituants.
Les 3 principales propriétés des argiles sont :
L′absorption
L’absorption est un phénomène physique et chimique dans lequel les molécules sont retenue en profondeur. Pour les argiles, cette propriété consiste à absorber les toxines par exemple comme le fait une éponge pour l’eau.
L′adsorption
L’adsorption est en chimie un « phénomène de surface » qui consiste à fixer les atomes et les molécules. Un peu comme le fait un aimant, c’est pour les argiles une propriété essentielle ( appelée CEC ou Capacité d’Echange Cationique ) qui leur permet de fixer les molécules, les gaz.
Le pouvoir couvrant
Le pouvoir couvrant est un phénomène physique directement issu de la structure intrinsèque des argiles. Les particules d’argiles vont s’accrocher les unes aux autres permettant de recouvrir des surfaces. Cette propriété est la capacité d’une argile à agir comme un pansement.
Sur le plan des utilisations des différentes argiles, on peut de façon simple donner leurs principales propriétés :
- Kaolinites : Pouvoir couvrant élevé et inertie chimique. Par exemple 1 g de kaolin suffirait à recouvrir un terrain de tennis si l’on séparait toutes ces particules…
Utilisations principales : charges inertes pour la papeterie, la pharmacie, la porcelaine et l’industrie en général. - Attapulgites, sépiolites : de par leur structure fibreuse elles possèdent un pourvoir absorbant élevé. Le pouvoir adsorbant est faible, et les suspensions dans l’eau donnent une bonne viscosité par effet mécanique ( et non chimique comme pour les smectites ) et permet donc la réalisation de suspensions en milieu fortement ionisé.
Utilisations principales : les litières pour animaux, les absorbants de sols et dans le forage en mer, les boues en milieu salé saturé. - Illites glauconites : le pouvoir couvrant est moyen, les pouvoirs absorbant et adsorbant également, ces argiles sont très « plastique » et n’étant pas ou peu gonflantes elles n’ont qu’un faible retrait à la cuisson.
Utilisations principales : fabrications de produits de type céramique, les briques, les tuiles, etc… - Smectites (montmorillonites, beideliites ) : Elles sont caractérisées par un pouvoir adsorbant et couvrant élevé et un faible pouvoir absorbant. La non saturation ionique interfoliaire permet une variation de distances entre les différents feuillets ainsi qu’une possibilité de changement des ions fixés, c’est la capacité d’échange cationique ( C.E.C. ) qui permet à ces argiles soit d’être « actives » pour augmenter l’une ou l’autre de leurs caractéristiques (bentonite et argile acide), soit lorsqu’elles sont utilisées naturellement, de piéger par liaison covalente de grosses molécules organiques comme des toxines, des alcaloïdes, etc…
Utilisations principales : pour les Smectites naturelles, la pharmacie, la diététique et la cosmétique. Pour les Smectites actives, la clarification des vins, la décoloration des huiles, les boues de forages pétroliers ou les boues pour travaux publics liants pour moules de fonderie.
Soulignons que ces quatre grands types se subdivisent en sous types ayant des propriétés spécifiques.
Minéralogie
Les argiles sont toutes des silicates simples ou complexes d’Aluminium, Magnésium et Fer. Elles peuvent être quel que soit leur type de différentes couleurs.
En effet, la coloration est due à la présence soit de fer sous forme ferreux ou ferrique, soit de contaminants autres mais en quantité très faible, ce qui n’interfère en rien sur les propriétés physico-chimiques de l’argile.
On distingue quatre grandes familles :
LES FEUILLETS À DEUX COUCHES : KAOLINITES, HALLOYCITES
Dans cette classe, les photographies en microscopie électronique montrent un «empilement d’assiettes » pour le Kaolin. Dans le cas de l’Halloycite, ces mêmes assiettes enroulées sur elles-mêmes à la manière de «cigarettes russes » donnent un aspect fibreux.
LES PSEUDO-FEUILLETS (ARGILES FIBREUSES) ATTAPULGITES, SÉPIOLITES
La microscopie électronique montre des entrelacs de fibres ayant les dimensions suivantes : 2 à 5 µm ( µm = micromètre = millionième de mètre ) pour l’attapulgite, et 5 à 10 µm pour les sépiolites.
LES FEUILLETS À TROIS COUCHES, QUI COMPRENNENT DEUX FAMILLES
Illites glauconites (non gonflantes car un espace inter-réticulaire fixe).
Smectites (Montmorillonites et Beidelites) pouvant être gonflantes car l’espace entre les feuillets est variable.
Au microscope électronique, ces deux familles apparaissent comme des empilements de plateaux, plus ou moins tourmentés.
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.