BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

LES ARGILES A SILEX DU BASSIN DE PARIS,PRODUITS DE SUBSTITUTION

DES GRANULATS ALLUVIONNAIRES

ÉTUOE PRÉLIMINAIRE

par

P. LE BERRE

Département matériaux

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

78 SGN 030 MTX Décembre 1977

LES ARGILES A SILEXDU BASSIN DE PARIS,

PRODUITS DE SUBSTITUTIONDES GRANULATS ALLUVIONNAIRES

ETUDE PRELIMINAIRE

P. LE BERRE

Décembre 1977

S O M M A I R E

INTRODUCTION

I - LE PROBLEME DE L'APPROVISIONNEMENT EN GRANULATS DU BASSIN PARISIEN 2

II - ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DE LA GEOLOGIE DES ARGILES A SILEX 3

11.1 - Complexité de la géologie des argiles à silex et

tentative de classification 3

II.1.1 . Classe des argiles à silex de surface 3

II. 1.2. Classe des argiles à silex souterraines 4

11.1.3. Classe des biefs à silex 411.1.4. Définition du type d'argiles à silex le plus apte

à fournir des matériaux de substitution desgranulats alluvionnaires 5

11.2 - Importance volumétrique des argiles à silex 5

III - ETUDE DE LA QUALITE DES BIEFS A SILEX DE VERSANT 6

111.1 - Définition des lieux d'échantillonnage 8

111.2 - Etude de l'aptitude des biefs à silex de versant à fournir

des granulats de qualité 8

111.2.1. Analyse granulométrique des biefs à silex de versant ... 8

111.2.2. Résistance mécanique des granulats issus des biefsà silex de versant 13

111.2.2.1. - Résistance mécanique des granulats provenantdu concassage des cailloux de silex 13

111.2.2.2. - Résistance mécanique du sable et des gravierscontenus dans les biefs à silex 16

111.2.3. Caractéristiques des formations incorporéesaux argiles à silex au cours de la genèse des biefsà silex de versant 18

111.2.4. Analyse minéralogique de la fraction fine etpossibilités d'utilisation 20

IV - CONCLUSION

INTRODUCTION

L'expression "argiles à silex" désigne dans le Bassin de Paris, des

formations de constitution et de structure variables qui ont comme caractère

commun de renfermer des silex en plus ou moins grande quantité, enrobés dans une

matrice essentiellement argileuse.

Les argiles à silex présentent une extension considérable, elles cons-

tituent une auréole à la périphérie du Bassin de Paris, uniquement interrompue

à l'Est entre les vallées de la Seine et de l'Oise. Leur épaisseur est également

importante, en particulier à l'Ouest du bassin (sondages au voisinage de Dreux

révélant des argiles à silex sur plus de 40 m d'épaisseur).

Etant donné le volume de ces formations à silex, le département

Matériaux du Bureau de Recherches géologiques et minières d'Orléans a entrepris

une étude, sur fonds propres, afin de savoir si, ces substances présentent un

intérêt économique et surtout afin de savoir si elles sont susceptibles de four-

nir des granulats de qualité.

En effet, ces argiles à silex sont localisées autour de l'aggloméra-

tion parisienne et à proximité de nombreuses villes (Rouen, Dreux, Chartres,

Tours, Blois, Orléans, Gien, etc..) où l'approvisionnement en granulats risque

de poser des problèmes dans un avenir proche.

- 2 -

I - LE PROBLEME DE L'APPROVISIONNEMENT EN GRANULATS DU BASSIN PARISIEN

Le Bassin Parisien est, pour l'essentiel, actuellement approvisionné

par des granulats d'origine alluvionnaire.

Ces sables et graviers alluvionnaires sont extraits des vallées allu-

viales des principaux cours d'eau de ce secteur : la Seine, l'Eure, l'Oise, la

Marne, le Loing, la Risle, la Loire, le Cher, le Loir, etc.

Toutefois la poursuite de cet approvisionnement risque, dans un proche

avenir, de présenter des difficultés. En effet, une étude financée par la taxe

parafiscale sur les granulats et réalisée par le département Matériaux du

B.R.G.M. (1) a conclu que dans la Région Parisienne sensu stricto, une pénurie

en sables et graviers alluvionnaires pourrait se faire ressentir dès l'horizon

1985-1990.

Ces difficultés sont liées à trois causes essentielles :

- l'épuisement progressif des réserves

- la concurrence entre les diverses utilisations possibles du sol :

urbanisation, espaces boisés, agriculture, captages d'eau, etc.

- la prise en compte de l'aspect environnement qui limite les possibi-

lités de nouvelles implantations et l'extension des exploitations

actuelles.

Afin d'éviter au maximum ces risques de pénurie en granulats des études

ont été lancées afin de trouver des produits de substitution,.études en cours ou

en projet, essentiellement financées par la taxe parafiscale sur les granulats :

- étude des sables fins de la Région Parisienne

- étude des granulats de la région d'Orléans, hors des vallées

alluviales

- étude des calcaires pour bétons hydrauliques

- étude des sables et graviers marins de la baie de Seine.

Mais afin de cerner totalement les produits de substitution possibles

de ces sables et graviers alluvionnaires, il faudrait ajouter aux études qui

viennent d'être énumérées celle des argiles à silex.

(1) se reporter à la bibliographie en fin de rapport

- 3 -

Cette étude des argiles à silex doit consister surtout à savoir s'il

existe ou non, des gisement suffisamment pauvres en argile pour être exploitables

en vue d'obtenir des granulats, essentiellement, par concassage des silex.

Une autre branche de la recherche pourrait s'orienter vers 1'obtention

d'argiles expansées à partir des argiles à silex, mais étant donné les difficul-

tés rencontrées actuellement par ce type d'industrie, nous n'avons pas exploré

ce domaine.

II - ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DE LA GEOLOGIE DES ARGILES A SILEX

II.1 - Complexité de la géologie des argiles à silex et tentative declassification d'après Y. DEWOLF (4)

Les problèmes posés par l'étude géologique des argiles à silex ont

passionné de nombreux géologues du Bassin de Paris depuis la fin du XIXe siècle.

Les publications à ce sujet constituent un ensemble imposant et très complexe

où les hypothèses concernant la genèse, l'évolution et la datation des argiles

à silex sont souvent très diverses et mime contradictoires. Il est par conséquent

très difficile, de se faire rapidement une idée synthétique de la géologie des

argiles à silex. Cette difficulté a été particulièrement bien analysée par

Y. DEWOLF (H) qui a montré qu'elle résultait de deux catégories de faits :

- ceux relevant de l'évolution depuis un siècle des méthodes et

techniques d'études

- ceux dépendant de la région d'observation.

En fonction de cette analyse bibliographique détaillée

et de ses études personnelles (en particulier, études micromorphologiques

en lames minces) Y. DEWOLF (4) propose une classification des argiles à silex en

trois classes distinctes :

II.1.1. Classe des argiles à silex de surface

II s'agit de formations ayant évolué à l'air libre, sous couvert

végétal varié et ayant subi une ou plusieurs pédogénèses successives. Les argiles

de cette classe peuvent se subdiviser en plusieurs sous-classes en fonction de

leur âge, de leur évolution, des remaniements possibles :

- argiles à silex jamais fossilisées par les sédiments tertiaires

- argiles à silex fossilisées par les sédiments tertiaires

- argiles à silex développées après érosion des sédiments tertiaires.

11.1.2. Classe des argiles à silex souterraines

Ces formations sont nées et se sont développées en profondeur. Elles

peuvent se retrouver sous des couvertures sédimentaires de nature et d'âge

divers et sont de deux types :

- argiles à silex de pure décarbonatation

- argiles à silex de décarbonatation enrichies en argiles d'illuviation.

11.1.3. Classe des biefs à silex

Ce sont des formations quaternaires issues des argiles à silex des

deux classes précédentes et ayant subi des remaniements liés :

- au creusement et à l'approfondissement des vallées

- aux cryoturbations (climats périglaciaires)

Les biefs à silex se distinguent des autres classes d'argiles à silex

par la présence de silex fragmentés par le gel. Les éclats sont anguleux, hété-

rométriques et disposés sans ordre dans la matrice. Cette matrice, en fonction

de la dynamique quaternaire (gélifluxion, solifluxion, cryoturbation, ruissel-

lement diffus) peut être fort variable car elle a dû incorporer des formations

de natures diverses (galets roulés, sable). C'est ainsi que l'on pourra distin-

guer des biefs argilo-sableux, argilo-caillouteux, argilo-limoneux, etc. Ces

biefs à silex peuvent se diviser en deux catégories en fonction de la topogra-

phie :

- les biefs à silex de versant :

Ce sont des formations liées essentiellement à l'approfondissement

du réseau hydrographique pendant le Quaternaire.

Au cours du creusement des rivières, l'érosion latérale a entraîné

la migration des argiles à silex qui sont venues tapisser les ver-

sants des vallées.

De par leur position topographique, ces formations de versant ont

subi un lessivage intense entraînant une perte en fines argileuses

et par conséquent, un enrichissement très net en silex.

- les biefs à silex de plateau :

Toutes les argiles à silex de surface, montrent des silex cassés.

Nous distinguerons donc facilement ces biefs à silex de plateau des

autres classes d'argiles à silex. Mais contrairement aux biefs de

versant, ces biefs de plateaux restent souvent très argileux.

- 5 -

II.1.4. Definition du type d'argiles à silex le plus apte à fournir

des matériaux de substitution des granulats alluvionnaires

En conclusion de cette classification préliminaire établie par

Y. DEWOLF (4), nous pouvons donc dire que le type d'argiles à silex le plus

apte à fournir des matériaux susceptibles de se substituer aux sables et graviers

alluvionnaires est le bief à silex de versant car :

- sa position topographique a entraîné un lessivage partiel des fines

argileuses, ce qui conduit à un enrichissement en silex et doit

conduire un lavage du matériau beaucoup plus aisé et économique.

- l'apport d'éléments étrangers (sable, galets) doit conduire également

à un enrichissement proportionnel du gisement en matériau granulaire

exploitable (par rapport à la partie de fines argileuses).

- l'éclatement par le gel d'une part des silex facilitera les opéra-

tions de concassage (ce gel correspondant donc à un concassage pri-

maire partiel).

Il est d'autant plus favorable que sa position à flanc de pente faci-

litera la création d'un front de taille, lors de l'ouverture éventuelle d'une

nouvelle carrière. Cette ouverture sera également plus commode à cause de la

présence d'eau au fond de la vallée permettant le lavage des silex (ce qui ne

serait pas le cas pour les biefs à silex de plateau).

Ce seront donc les versants des vallées alluviales qui devront donc

être prospectés , en priorité, dans le but de rechercher des gisements de gra-

nulats dans la formation des argiles à silex.

II.2 - Importance volumétique des argiles à silex

Les argiles à silex du bassin parisien présentent une extension géo-

graphique considérable comme le montre la carte de la figure 1 établie par

C. POMEROL et J. RIVELINE - BAUER (8), d'après la carte de B. BRAJNIKOV (3)

complétée et modifiée. Ces argiles à silex sont présentes sur toute la périphérie

du bassin, sauf à l'Est,"entre les vallées de l'Oise et de la Seine.

Elles sont particulièrement bien développées selon un arc s'étendant de

Rouen à Gien. C'est d'ailleurs dans cette zone que les argiles à silex présentent

la plus grande épaisseur.

• / • • •

Argllss * allsx

Critsoá supérieur

.•*•'.[Zone favorable ála recherche deai sèments

Figure 1 : Extension des argiles à silexd'après C. POMEROL et J. RIVELINE - BAVER (8)

Définition d'une zone favorable à la recherche degisements de granuláis

- 6 -

En effet, d'après C. KLEIN (7), la pruissance moyenne des argiles à

silex est maximale selon l'axe du croissant Rouen-Gien, ci-dessus défini (de 15

à 25 mètres d'épaisseur) tandis qu'elle diminue de part et d'autre (5 à 10 mètres

seulement). Il semble, selon cet auteur, que l'épaisseur soit maximale dans ce

Thimerais (région de Marville les Bois, au Sud de Dreux) et en bordure de la

Sologne (sondages de Romorantin, de la Ferté-Imbault et de Sully sur Loire).

Cette répartition de l'épaisseur des argiles à silex est d'ailleurs

confirmée par les résultats des sondages rassemblés dans le tableau 1 et qui

concernent la région de Dreux. Les argiles à silex de cette région situées dans

la partie axiale du croissant Rouen-Gien révèlent des épaisseurs très importantes,

supérieures à M-0 m à Thimert et Ecublé (feuille de Courville sur Eure).

Compte tenu de ces observations concernant l'extension et la puissance

des argiles à silex, nous pouvons donc penser que la zone la plus favorable à la

recherche de gisements potentiels de granuláis au sein des argiles à silex est

donc le croissant qui s'étend de Rouen à Gien.

Toutefois, il faut soustraire de cette zone, a priori, la plus favo-

rable, la région d'Orléans, où les assises tertiaires (non représentées sur la

carte 1) recouvrent la formation à silex sur une épaisseur considérable. Les

assises tertiaires et les limons quaternaires également présents dans les autres

secteurs de cette zone favorable ne devraient pas empêcher une éventuelle exploi-

tation car peu épais.

Il s'ensuit que la zone la plus favorable à la recherche de gisements

potentiels d'argiles 1 silex en vu© de l'obtention de grarïulats de con-

cassage se présente sous la forme d'une bande de largeur irrégulière variant

entre 30 et 80 km et s'étendant selon un axe Rouen-Chartres-Blois-Gien. Dans

cette zone favorable, nous devrons prospecter les flancs de vallée afin de définir

la qualité des biefs à silex les plus favorables à l'obtention de bons gisements

d'argiles à silex, en vue de produire des granulats par concassage de ces silex.

III - E T U D E D E L A Q U A L I T E D E S B I E F S A S I L E X DE V E R S A N T ( p h o t o s 1 - 2 - 3 - 4 )

Afin de définir l'aptitude des biefs à silex de versant à fournir

des granulats de qualité, nous avons prélevé des échantillons de ces matériaux

en vue d'études de laboratoire.

m / m • •

Tableau 1 : épaisseurs des argiles à silex mesurées au cours de sondages et relevées

par Y. DEWOLF sur les feuilles au 1/50.000e de Courville sur Eure et

St André de l'Eure

Localisation

Forêt deChamprond

Le Favril

ChaiIleau

St Luperce

Souvigny

Landelles

Chigneaux

La Ville aux

Gland

Chateauneuf

Thimert

Ecublé

Feuille au 1/50.000de Courville sur Eure

épaisseur des argilesà silex (eh m)

12

14

27

25 et 34

28

34

35

Nonains 23

28

en thymerais 31

42

44

Feuille aude St André

Localisation

Garencières

Grossoeuvre

Quessigny

Panlatte

La Forêt

entre Quessigny etFoucrainville

1/50.000de l'Eure

épaisseur des argilesà silex (en m)

25

20

24

25

23

29

I

-0

- 8 -

111.1 - Définition des lieux d'échantillonnage

Le choix du lieu d'échantillonnage (cf. tableau 3) de ces matériaux

a été défini à la suite de visites préliminaires effectuées sur les sites de

carrières d'argiles à silex signalées sur les cartes géologiques de la zone re-

connue, a priori, comme favorable, d'après l'étude bibliographique sommaire.

Toutes les carrières signalées dans les argiles à silex par les cartes

géologiques de ce secteur et que nous avons visitées sont actuellement abandonnées.

Toutefois, il faut bien noter que ces argiles à silex semblent avoir

fait l'objet d'une exploitation très importante dans le passé : par exemple, la

feuille au 1/50.000 de Léré ne signale pas moins de trente sites de carrières.

Ces anciennes carrières d'argiles à silex étaient généralement de pe-

tites exploitations locales et artisanales. Mais certaines d'entre elles révèlent

des fronts de taille de hauteur très respectable comme à Monthodoñ et Villegenon

(voir tableau 3).

Parmi les nombreuses carrières que nous avons visitées, nous avons

retenu sept d'entre elles pour l'échantillonnage. Ce choix a été effectué en

fonction de différents critères :

- l'appréciation à l'oeil nu du pourcentage de matrice argileuse au

sein des argiles à silex : nous avons retenu les sites présentant une

faible proportion de matrice argileuse.

- la situation à proximité de villes importantes : Les sept carrières

ont été choisies sur l'ensemble de la zone favorable à proximité des

grandes villes, principales consommatrices de granulats.

- l'état de fraîcheur et la facilité d'accès au front de taille :

l'échantillonnage a été effectué dans des carrières où les fronts de

taille sont propres (peu de végétation) et accessibles sans danger

afin d'éviter les risques d'éboulement.

111.2 - Etude de l'aptitude des biefs à silex de versant à fournir desgranulats de qualité

III.2.1. Analyse granulométrique des biefs à silex de versant

Une analyse granulométrique a été effectuée sur chacun des échantillons

prélevés dans les sept carrières retenues.

Nom du

gisement

Brionne

Tillières surAvre

Chartres

Chateaudun

Monthodon

Villegenon

Savigny enSancerre

Localisation

carte au

1/50.000

Brionne

Verneuil surAvre

Chartres

Orgères enBeauce

Chateau-Renault

Léré

Léré

Coordonnées

Lambert

x = 480,40y = 168,70

x = 506,00y = 119,50

x = 533,55y = 86,15

x = 536,300

y = 346,550

x = 487,150y = 295,80

x = 620,80y = 266,70

x = 636,600y = 271,900

Précisions (avec)le lieu-dit

éventuellement)

NW Brionneà la Vasserie

NE. Tillièressur Avré

NW Chartres àSeresville

NE Chateaudunà Vallière prèsde Nottonville

E. Monthodon

S. Villegenon

E. Savigny enSancerre

Epaisseur approxi-mative d'argilesà silex visible

(en m)

6

6

5

4

9

10

5

Observations

Flanc de la valléed'un affluent dela Risle

Flanc de lavallée de l'Avre

Flanc de la valléedu Coinon (affluentde l'Eure)

Flanc de la valléede la Conie (affluentdu Loir)

Flanc de la valléedu Roncy (affluentde la Brenne)

Flanc de la valléedu ruisseau desChanays (affluent dela Grande Sauldre)

Flanc de la valléede la Judelle(affluent de la Loire)

Tableau 3 : Présentation des affleurements d'argiles à silex ayant permis un échantillonnageen vue de l'étude de qualité

- 10 -

Cette analyse a été effectuée sur une grosse quantité de matériau,

variant de 100 à 300 kg, afin qu'elle soit représentative étant donné la grosseur

des silex.

Le prélèvement de chacun des échantillons a été effectué avec beaucoup

de précaution de la façon suivante :

- choix d'un endroit bien représentatif de l'ensemble du front de

taille

- abattage d'une masse d'argiles à silex sur une bâche

- mise en sac de l'ensemble de la masse d'argiles à silex abattue

en prenant garde de ne pas oublier les fines argileuses.

Les analyses granulométriques des échantillons prélevés ont été réa-

lisées selon le schéma décrit dans la figure 2.

Les résultats de ces analyses granulométriques sont excellents (cf.

tableau 4 et courbes granulométriques en annexe) comme le montre la composition

moyenne obtenue sur les sept échantillons :

- Fines (< 80 mm ) : 10 %

- Sable (80 mm - 5 mm): 14 %

- Graviers (5-20 mm): 14 %

- Cailloux (> 20 mm) : 62 %

Nous avons adopté cette classification en fonction de l'utilisation

essentielle qui serait réservée à ces matériaux : les bétons hydrauliques.

Le faible taux de fines-de ces matériaux est très étonnant et bien

plus faible que ce que nous espérions avant l'étude et devrait rendre particu-

lièrement économique le traitement des matériaux par lavage.

La présence de sable et graviers en pourcentages non négligeables est

liée à l'action du gel fracturant les rognons de silex d'une part et à un apport

d'éléments étrangers aux biefs à silex d'autre part (voir page 4 ).

Les cailloux de silex en très fort pourcentage nécessiteront un concas-

sage préalable avant leur utilisation.

Il est important d'observer que la composition granulométrique des

différents échantillons étudiés varie peu par rapport à cette composition moyenne

(cf. tableau 4).

• / • • •

Schéma de traitementpour l'analysegranulometrique desargiles à silex

0-25 mm

quartage (1/8)

lavage sur tamisde 80 um

séchage à l'étuvede la fraction80 ym-25 mmet pesée

-.11 -

Matériau brut( 200 kg)

lséchage â •. 1 ' étuv.eet mesure du poids

totalisée

séparation en trois fractions* et pesée

63 mm

lavage et brossagedes silex

récupération deseaux de lavage

séchage des silexà l'étuve

récupération surtamis des élémentssupérieurs à 80 pm

séchage à l'étuveet pesée

analyse granulometriquedes 25-63 mm et > 63 mm

quartage (1/8)

analyse granulométriquede la fraction 80 \im - -2S

Calcul d'une analyse granulométriqueglobale

..Echantillon

Brionne

Tillières/Avre

Chartres

Chateaudun

Monthodon

Villegenon

Savigny enSancerre

Moyenne

Fines(< 80 vm)

10

8

15

»

7

12

3

10

Sable(80 inn - 5 mm)

18

9

13

13

18

9

19

14

Graviers(5 mm - 20 mm)

12

9

12

11

16

18

19

14

Cailloux(> 20 mm)

60

74

60

62

59

61

59

62

Tableau M- : Composition granulométrique des différents échantillonsde biefs à silex analysés et moyenne

i

- 13 -

Compte tenu de ce faible taux en fines argileuses, le terme d'argiles

à silex utilisé pour caractériser ces biefs à silex dans de nombreux documents

géologiques est donc mal choisi et pénalise ces matériaux susceptibles de four-

nir des sources nouvelles de granulats.

III.2.2. Résistance mécanique des granulats issus des biefs à silex

de versant

III.2.2.1. - Résistance_mécanique des_granulats_p_rovenant du_concassage

Les analyses granulometriques réalisées sur les biefs à silex de ver-

sant ont montré que ceux-ci sont essentiellement constitués de cailloux de silex

(62%). Compte tenu de ce fort pourcentage, la fabrication de granulats à partir

de ces matériaux, nécessitera obligatoirement le concassage de ces cailloux de

silex. Afin de tester la qualité des granulats qui seraient issus de ce concas-

sage, nous avons réalisé des essais de fragmentation dynamique et microdeval

sur les matériaux soumis aux analyses granulométriques.

Au cours de ces analyses granulométriques des différents échantillons

de biefs à silex, nous avons séparé ces matériaux en trois classes : 0 - 25 mm,

25-63 mm, + 63 mm. Les essais de résistance mécanique ont été réalisés sur des

granulats issus du concassage des silex de la classe 25-63 mm (la classe moyenne).

Ces essais ont été effectués sur des granulats 6,3-10 mm ayant subi un "dépla-

tage" sur grille à fentes de 4 mm afin d'éliminer, au moins partiellement, l'in-

fluence de la forme des granulats sur le résultat des essais de laboratoire

(cette forme étant fonction non seulement de la nature intrinsèque du matériau,

mais également du type de concassage).

Nous pouvons estimer, en première approximation que les granulats

ainsi préparés correspondent grossièrement à ceux qui sortiraient d'une instal-

lation de traitement après un concassage tertiaire.

Rappelons que l'essai de fragmentation dynamique caractérise la résis-

tance aux chocs des granulats et se córrele très bien avec l'essai Los Angeles,

alors que l'essai microdeval mesurant la résistance à 1'attrition correspond à

l'ancien essai Deval.

* / • • •

Brionne

Tillières sur Avre

Chartres

Chateaudun

Monthodon

Villegenon

Savigny enSancerre

Moyenne

Fragmentationdynamique

21,7 - 20,4

21,9 - 20,6

23,8 - 22,7

24,0 - 23,9

20,9 - 21,5

20,3 - 19,3

2L,3 - 21,5

21,7

Microdevalsec

3,4

4,7

5,8

4,7

5,6

5,6

4,1

4,8

Microdevalen présence d'eau

3,9

4,2

5,6

5,2

6,7

3,7

3,5

4,7

Talbeau 5 : Résultats des essais de fragmentation dynamique et microdevaleffectués sur les différents échantillons de biefs à silexet moyenne

i

•F

- 15 -

Les résultats de ces essais mécaniques de laboratoire sont rassemblés

dans le tableau 5. Il montre que les caractéristiques moyennes de ces roches sont

les suivantes :

- Fragmentation dynamique (FD) : 21,7

- Microdeval sec (MDS) : 4,8

- Microdeval en présence d'eau (MDE) : 4,7

Ces matériaux présentent des résistances très homogènes, les résultats

des essais effectués sur les différents échantillons variant peu par rapport à

la moyenne. La résistance à la fragmentation dynamique (ou au Los Angeles) de ces

silex est assez modeste. Par contre la résistance au microdeval est très bonne.

Elle varie peu lorsque l'essai est effectué à sec ou en présence d'eau

(c'est tantôt dans un cas, tantôt dans l'autre que cet essai indique la meilleure

résistance, selon les échantillons).

En fonction de ces résultats, nous pouvons conclure que les granulatsI

issus des cailloux de silex pourront être utilisés pour la fabrication de bétons

hydrauliques pour bâtiments et ouvrages d'art.

Ils sont également susceptibles de rendre de nombreux services en

technique routière pour la réalisation de :

- la plupart des types de graves : graves-ciment, graves-laitier,

graves-émulsion, graves-bitume, graves non traitées (uniquement pour

les chaussées neuves et les renfoncements de routes à faible trafic).

- les bétons bitumineux pour couches de liaison

- des enduits superficiels pour routes à faible trafic

Ces granulats seront, par contre, difficilement utilisables pour la

fabrication des graves non traitées pour les renforcements de routes à fort

trafic, des bétons bitumineux pour couches de roulement, des enduits superficiels

pour routes à trafic élevé

III.2.2.2. - Résistance_mecanique_du_sable_et_des_graviers_contenus

dans les biefs_à silex de versant :

Les analyses granulométriques effectuées sur les échantillons de biefs

à silex de versant ayant révélé des pourcentages non négligeables de sable (14 %)

et de graviers (14 %) bruts, nous avons donc testé la qualité de ces matériaux à

• / • • •

- 16 -

l'aide d'essais de laboratoire.

Les résultats de ces essais sont rassemblés dans le tableau 6 :

Echantillon

Friabilité

Fragmentation

dynamique

Microdeval en

présence d'eau

0,1 - 4 mm

6,3 - 10 mm

10 - 14 mm

6,3 - 10 mm

,10 - 14 mm

Brionne

21,4

37,5

22,5

18,0

15,0

Monthodon

16,4

33,9

24,9

40,8

13,3

Villegenon

38,6

20,6

21,4

18,7

28,0

Tableau 6 : Résistance mécanique du sable et des graviers situésau sein des biefs à silex

La résistance mécanique du sable a été testée à l'aide de l'essai de

friabilité réalisé sur la fraction granulometrique 0,1 - 4 mm. Cet essai de fria-

bilité est un essai qui a été récemment mis au point par les laboratoires des

Ponts et Chaussées. A notre connaissance, il n'est pas encore pris en compte dans

les cahiers des Charges. Toutefois, il est prévu de l'intégrer au futur fascicule

23 du Cahier des Prescriptions Communes en ce qui concerne les ouvrages en béton

et ceci de la façon suivante :

- Béton précontraint (catégorie A)

friabilité inférieure ou égale à 20

- Béton de qualité (catégorie B)

friabilité inférieure ou égale à 25

- Béton courant (catégorie C)

friabilité inférieure ou égale à 30.

La comparaison de ces exigences aux résultats du tableau 6 montre

que le sable des biefs à silex est de qualité variable :

- bonne pour l'échantillon de Monthodon

- moyenne pour l'échantillon de Brionne

- mauvaise pour l'échantillon de Villegenon.

La possibilité d'utilisation de ce sable sera donc variable, selon le

gisement considéré.

- 17 -

La résistance mécanique des graviers est également variable en fonction

de l'origine des échantillons mais également en fonction de la tranche granulo-

métrique considérée.

En ce qui concerne la fraction 6,3 - 10 mm la résistance de ces maté-

riaux est généralement assez mauvaise, en particulier en ce qui concerne la ré-

sistance à l'usure (essai microdeval). Elle s'améliore très nettement pour la

fraction 10 - 14- mm.

Compte tenu des résultats du tableau 7, ces graviers devraient être

utilisables pour :

- la fabrication de sous-couches de chaussée (en particulier la frac-

tion 10 - 14 mm) pour routes peu circulées,

- la fabrication de bétons de qualité courante.

Cette résistance mécanique variable et assez modeste, dans l'ensemble,

du sable et des graviers contenus dans ces biefs de versant est essentiellement

liée à la présence d'éléments blanchâtres, p. oreux et tendres issus de l'altéra-

tion de surface des silex (présence d'un cortex d'altération emballant les rognons

de silex). Elle est également due, surtout dans le cas du sable, à la présence

d'agglomérats argileux ne se décomposant pas au lavage, mais particulièrement

facile à briser mécaniquement.

Compte tenu de la résistance assez modeste des graviers, nous avons

étudié la possibilité de les utiliser pour la fabrication de sable de concassage.

Nous avons ainsi concassé des graviers (5 : 20 mm) en les passant une seule fois

dans un concasseur à mâchoires de laboratoire.

Echantillon

Granularitédu produit

concassé

Fines

Sable

Graviers

Friabilité

(0,1 - 4 mm)

Brionne

16 %

68 %

16 %

10,8

Monthodon

12 %

69 %

19 %

15,4

Villegenon

4 %

82 %

14 %

9,9

Tableau 7 : Caractéristiques des matériaux produits par concassagedes graviers contenus au sein des biefs à silex de versant

Le tableau 7 montre que ce concassage a essentiellement provoqué la

fabrication de sable.

- 18 -

Ce sable testé à l'aide de l'essai de friabilité présente une bonne

résistance mécanique et il est envisageable de l'utiliser pour la fabrication

de béton, même de béton précontraint. Ce concassage sommaire a donc provoqué

essentiellement la fabrication de sable de bonne qualité à partir de graviers

de qualité modeste.

L'étude sommaire de la résistance mécanique du sable et des graviers

contenus dans les biefs à silex montre donc que la qualité de ces matériaux est

très variable d'un gisement à l'autre. La recherche de gisements exploitables

devra donc passer par la détermination des sites présentant du sable et des gra-

viers de la meilleure qualité possible. Elle passera également par la définition

d'un mode de traitement optimal de ces matériaux en fonction de leurs caractéris-

tiques et des besoins locaux.

III.2.3. Caractéristiques des formations incorporées aux argiles à

silex au cours de la genèse des biefs à silex de versant

Nous avons signalé que, au cours de la genèse des biefs à silex, des

éléments étrangers étaient incorporés aux argiles à silex. Ces éléments sont de

plusieurs types : - les sables

"' - - - les galets roulés

. - les conglomérats à silex

- les sables.. :

mis à part les sables produits par l'éclatement des silex au cours

des périodes froides du Quaternaire, des sables sont également venus

s'incorporer aux argiles à silex pour donner les biefs.

Ces sables sont généralement associés très intimement aux argiles

à silex, mais peuvent également constituer des puits verticaux au

sein de ces formations. Cela est le cas dans la carrière de Monthodon

près de Chateau-Renault où un échantillon de ce sable a été soumis

à une analyse granulométrique (voir courbe granulometrique en annexe).

Le taux de fines argileuses assez faible dans ce sable, montre qu'il

ne devrait pas poser de problèmes pour une éventuelle exploitation de

ces matériaux.

- 19 -

les galets roulés :

au sein des argiles à silex du Sud du Bassin Parisien (Touraine), il

n'est pas rare de rencontrer des galets de silex noirs et comme vernis

qui contrastent très nettement avec les silex branchus et fragmentés

que l'on rencontre généralement dans ces formations (On peut noter

également la présence de quelques petits galets de quartz filonien).

Selon J. GRAS (6), ces galets seraient d'origine marine.

Ces galets sont présents en forte proportion dans le bief à silex de

la carrière de Monthodon. Afin de tester leur qualité mécanique, des

essais ont été effectués sur granulats issus du.. concassage de ees silex

Ces essais ont été réalisés sur la fraction granuïoraétrique 6,3-10 mm"deplatée" sur grilles à fentes de 4- mm ont eu pour résultat :

. fragmentation dynamique : " 20 yO

. microdeval en présence d'eau : 2,0

Ces résultats satisfaisants ne conduiront donc pas à une baisse de

la qualité des granulats susceptibles d'être produits à partir des

biefs à silex de la Touraine.

les conglomérats à silex (photos 3 et 4)

la silicification secondaire des formations à silex a donné naissance

à des conglomérats associés très intimement à des formations. Ces con-

glomérats à silex sont encore appelés très souvent "perrons" sur les

cartes géologiques. Ils constituent des masses d'importance variable

au sein des argiles à silex et peuvent atteindre des volumes de

l'ordre du m3. Il sera donc nécessaire de casser préalablement ces

gros blocs avant de les introduire dans les concasseurs (à la boule

ou pétardage).

Ces conglomérats sont présents dans les carrières de Chateaudun et

Savigny en Sancerre. Des échantillons ont été prélevés en vue de réa-

liser des essais mécaniques sur granulats concassés 6,3 - 10 mm

"déplatés" sur grilles à fentes de 4 mm :

Carrière

Chateaudun

Savigny enSancerre

Fragment at i ondynamique

17,0

19,8

Microdeval enprésence d'eau

1,6

2,4 .

Ces bons résultats d'essais montrent que la présence de ces conglomérats

ne sera pas un handicap pour une éventuelle exploitation des biefs à silex.

20 -

•III.2.4. Analyse minéralogique de la fraction fine et possibilités

d'utilisation

Afin d'avoir une idée de la minéralogie des fines (inférieures à 80vim)

entrant dans la composition des biefs à silex de versant, nous avons réalisé une

analyse par diffractométrie de rayons X, des fines de l'échantillon prélevé à

Brifenne. Cette analyse a conduit aux résultats suivants :

- composition de l'ensemble des fines :

. Quartz : abondant

/ Illite : faible

. Kaolinite : présent

. Interstratifié : présent

(Illite-Smectite)

- composition de l'argile :

. Illite : 20 %

. Kaolinite : 40 %

. Interstratifié : 40 %

(Illite-Smectite)

Ces compositions montrent que les fines argileuses seraient suscepti-

bles d'être utilisées pour la fabrication de granulats expansés ou de briques

et tuiles.

Toutefois, le faible pourcentage de ces fines argileuses (10 %) au

sein des biefs à silex ne justifierait certainement pas la création d'une usine

pour la fabrication de ces matériaux.

L'utilisation des fines argileuses, permettant d'éviter le problème

de leur stockage, devrait nécessiter la présence à proximité immédiate du

gisement exploité, d'une usine susceptible d'utiliser ces fines argileuses.

- 21 -

JV - CONCLUSION

L'agglomération parisienne, ainsi que les grandes villes voisines

du Bassin de Paris, sont actuellement approvisionnées en granulats qui sont

extraits pour l'essentiel des vallées alluviales des principaux cours d'eau

de cette région. Toutefois, les réserves en granulats alluvionnaires de ce

secteur pourraient s'épuiser assez rapidement.

Afin d'éviter des ruptures dans l'approvisionnement en granulats

de cette région, il faut donc rechercher des matériaux de substitution,

susceptibles de remplacer le moment venu, les granulats alluvionnaires.

C'est dans cette optique qu'a été réalisée l'étude préliminaire des

argiles à silex du Bassin de Paris. Ces argiles à silex sont des formations

variées et complexes issues de la décarbonatation de la craie et qui ont en

commun de renfermer une quantité variable de silex enrobés dans une matrice

partiellement argileuse.ou argilo-sableuse.

Le choix de ces matériaux comme sujet d'étude est surtout lié à leur

extension géographique et à leur épaisseur extrêmement importantes. En effet,

cette formation constitue une véritable auréole à la périphérie du Bassin de

Paris uniquement interrompue entre les vallées de la Seine et de l'Oise et peut

atteindre des épaisseurs de l'ordre de 40 m. Cette étude préliminaire des

argiles à silex s'est décomposée en deux phases :

- une analyse rapide de l'imposante bibliographie concernant cette

formation :

Elle a montré que, a priori, le type d'argile à silex susceptible

de fournir des gisements exploitables est le bief à silex de versant car :

. le lessivage des fines et l'apport d'éléments étrangers (sable, fines, galets,

etc. ...) a augmenté proportionnellement le pourcentage de matériaux utilisa-

bles en tant que granulats et facilitera leur lavage

. l'éclatement par le gel a fragmenté une part non négligeable des silex ce qui

doit faciliter les opérations de concassage

. sa position à flanc de coteau facilitera l'ouverture de nouvelles carrières.

- la vérification de cette analysé par la réalisation de tests de

qualité, au laboratoire (analyses granulométriques, essais de

résistance mécanique)

Ces essais de laboratoire ont confirmé sur sept échantillons de 100

- 22 -

à 300 kg, l'aptitude des biefs à silex à fournir de bons gisements de granulats :

. le pourcentage de fines argileuses est faible

. la résistance mécanique des matériaux est bonne dans l'ensemble et permet

d'envisager leur utilisation en technique routière et pour la fabrication

de bétons pour bâtiments et ouvrages d'art.

Compte tenu de ces résultats encourageants, il serait nécessaire de

poursuivre l'étude des argiles à silex dans plusieurs directions :

1. Etude géologique de terrain :

Cette étude aurait pour but essentiel de définir les principaux sites

de carrières susceptibles d'être exploités, en tenant compte non seulement de

la géologie des argiles à silex, mais également de leur localisation à proximité

des grandes villes consommatrices de granulats et des contraintes éventuelles à

1'exploitation.

2. Mise au point d'une méthodologie de reconnaissance des gisements potentiels :

Afin de définir avec précision les caractéristiques tant qualitatives,

que quantitatives des gisements, il faudrait tenter de définir la meilleure

méthode de reconnaissance à l'aide de la géophysique et des sondages mécaniques.

3. Définition d'un mode de traitement optimal :

Afin de définir un mode de traitement de ces argiles à silex, deux

points essentiels devraient être abordés :

. le débourbage des silex :

Une étude confidentielle du B.R.G.M. a déjà abordé ce problème et a

permis de mettre au point une technique de débourbage particulièrement efficace.

Cette technique devrait être essayée sur les matériaux issus des biefs à silex

de versant susceptibles d'être exploités.

. le concassage des silex :

Cette méthode de fabrication de granulats est largement utilisée depuis

de nombreuses années dans les gisements alluvionnaires. Toutefois, le concassage

des silex a tendance à produire un pourcentage assez fort d'éléments plats.

Une étude pourrait donc être entreprise afin de trouver une technique de traite-

; ment susceptible de diminuer la production d'éléments plats.

- 23 -

Cette poursuite de l'étude des argiles selon les trois axes ci-avant

définis, fera l'objet d'une demande de financement auprès du Comité de gestion

de la taxe parafiscale sur les granulats.

BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE

(1) ARNAL C. (1976) - Approvisionnement en granulats de la région parisienne

à l'horizon 1985

Rapport 76 SGN 321 MTX du B.R.G.M.

(2) BONTE A. (1967) - L'argile à silex

Bulletin de liaison Laboratoire Routiers Ponts & Chaussées

N° 24 pp. 2.1 à 2.16

(3) BRAJNIKOV B. (1937) - Recherches sur la formation appelée "argile à silex"

dans le Bassin de Paris.

Revue de géographie physique et de géologie dynamique,

Volume X, fascicule 1 et 2

(4) DEWOLF Y. (1976) - A propos des argiles à silex - Essai de typologie

Revue de Géomorphologie dynamique

Tomme XXV, N° 4, pp. 113 - 138

(5) GIGOUT M., ESTEOULE J., ESTEOULE-CHOUX J., RASPUS L. (1969) - Les faciès

argilo-siliceux du Sénonien de Touraine

Bulletin du B.R.G.M. (2ème série), Section I, N° 3,

pp. 17-44

(6) GRAS J. (1959) - Observations sur l'argile à silex des confins de la Touraine

et du Berry

Revue Norois N° 23, pp. 237-258

(7) KLEIN C. (1970) - La "surface de l'argile à silex"

Revue de géographie physique et de géologie dynamique (2),

Volume XII, fascicule 3, pp. 185-220

(8) Colloque sur les argiles à silex du Bassin de Paris (1967) - Mémoire hors

série n° 4 de la société Géologique de France.

N.B. - Les études sur les argiles à silex citées ci-dessus ne représentent qu'unetoute petite partie de la bibliographie existant à ce sujet. Mais ce sontcelles qui nous ont semblé les plus intéressantes en fonction de l'orienta-tion donnée, à notre étude.

Il faut également ajouter à cette liste bibliographique, toutes les cartesgéologiques et géomorphologiques intéressant le secteur des argiles à silex.

A N N E X E

B.R

B.E

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A.ANALYSE GRANULOMETRIQl

Dossier : Provenance : BRIONNE

Echantillon n1 : Nature : Argiles à silex

Sondage: Date de l'essai : 9 n o v . 1977

Profondeur: Poids initial sec: 181 375 g

A . S . T . M . S' 2* 1" 1/2' 1/4' n*10 18 40

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B . R . G . M .B . E . R . G . A .

ANALYSE GRANULOMETRIQUE

Dossier :

Echantillon n1 :

Sondage :

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Provonance : TILLIERES / AVR

Nature : Argiles à silex

Dote de l'essai : 10 nov. 1977

Poids initial sec : 2 * 9 540 g

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B . R . G . M .B . E . R . G . A .

ANALYSE GRANULOMETRIQUE

Dossier :

Echantillon n1 :

Sondage :

Profondeur :

Provenance : CHARTRES

Nature : Argiles à silex

Date de l'essai : 16 nov . 197

Poids initial sec: 120 530 g

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ANALYSE GRANULOMETRIQUE

Dossier :

Echantillon n' :

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Profondeur :

Provenance : CHATEAUDUN

Nature : Argiles à silex

Date de l'essai : 8 n o v . 1977

Poids initial sec : 200 740 g

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ANALYSE GRANULOMETRIQUE

Dossier :

Echantillon n* :

Sondage :

Profondeur :

Provenance : MONTHODON

Nature : Argiles à silex

Date de l'essai : 17 nov. 1977

Poids initial sec : 95 220 g

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ANALYSE GRANULOMETRIQUE

Dossier :

Echantillon n1 :

Sondage :

Profondeur :

Provenance : VILLEGENON

Nature : Argiles à silex

Dote de l'essai : 15 n o v . 1977

Poids initial sec : 284 630 g

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B . R . G . M .B . E . R . G . A .

ANALYSE GRANULOMETRIQUE

Dossier :

Echantillon n' :

Sondage :

Profondeur :

Provenance : SAVIGNY en SANCEftRE

Nature : Argiles à silex

Date de l'essai : 2l nov . 1 9 7 '

Poids initial sec: 1 6 9 080 g

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ANALYSE GRANULOMETRIQUE

Dossier :

Echantillon n1

Sondage :

Profondeur :

Provenance : MONTHODON

Nature : Sable en cuitsdans le Jbief à silex deversantDate de l'essai : 28 .11 .7Poids initial sec : 2880g

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1

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

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Lèg&nde. de¿ pkotognapkLeÁ

Photo 1 : vue partielle du front de taille de l'ancienne carrière du Petit Gué

des Ruesses en Villegenon (Cher)

Photo 2 : Silex fragmentés emballés dans une matrice sablo-argileuse constituant

le gisement d'argiles à silex de l'ancienne carrière de Vallière près

de Chateaudun (Eure et Loir).

Photo 3 : Masse proéminante de conglomérat à silex au sein du gisement d'argiles

à silex de l'ancienne carrière de Savigny en Sancerre (Cher)

Photo M- : Vue de près d'un bloc fragmenté de conglomérat à silex montrant les

silex soudés par un ciment siliceux dans l'ancienne carrière de

Savigny en Sancerre (Cher).

Photo 1

Photo 2

Photo 3

Photo 4