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Cercle Quercynois des Sciences de la Terrehttp://geologie-lot.fr/ cqst@geologie-lot.fr

Publication du 25 septembre 2015 Sur la Géologie

Thèmes : Espace naturel sensible, forêts, fer, quartz dans le Lot

Un document sur les cuirasses ferralitiques des Cabèques a été écrit il y a plusieurs années par le CQST. Ce document a été numérisé et est sur le site dans la section Enquêtes Géologiques.

Une nouvelle visite de la région de Thedirac a été faite le 25 septembre 2015 par le cercle quercynois . Région très riche en fer , en silicium et comprenant un espace naturel sensible : Le Frau. Le parcours s’est complété par la visite de la société Imerys qui exploite le quartz.

Auteur de cette nouvelle parution : Henri & Suzette Mulleman : hm46700@gmail.com

Sommaire1 Situation géographique et points visités.........................................................................................3

2 Carte géologique............................................................................................................................4

3 Echelle des temps...........................................................................................................................5

4 Résumé géologique de la région.....................................................................................................5

5 Le Parcours point d1: Départ Thedirac...........................................................................................6

6 Zones contenant du fer.........................................................................................6

6.1 Point d4................................................................................................................6

6.2 Point d2 grotte de Graffiol.........................................................................7

6.3 Point d5................................................................................................................7

6.4 Point d6................................................................................................................7

7 Point d8 La cuirasse ferralitique des Cabèques...........................................................................7

7.1 Point d9 Cavité des Cabèques.............................................................................................9

8 Point d10 - Randonnée géologique et botanique dans le Frau...............................................10

8.1 Le Frau..................................................................................................................................10

8.2 Patrimoine Visite de l’église de Degagnazes.......................................................................11

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8.3 Point d11 : Vue panoramique du Frau..................................................................................12

9 Visite de la carrière de quartz : Société Imerys.......................................................................13

9.1 Le silicium.............................................................................................................................13

9.2 Importance du silicium....................................................................................................14

9.3 Situation de la carrière de quartz...................................................................................14

9.4 Intérêts de l’exploitation du quartz dans le Lot....................................................................14

9.5 Processus de fabrication.......................................................................................................15

9.6 Aspects environnementaux..................................................................................................16

9.7 Envoi par train des produits à l’usine des Pyrenéées...........................................................16

10 Définitions................................................................................................................................17

10.1 Le quartz...............................................................................................................................17

10.2 Le fer....................................................................................................................................18

10.3 Goethite Hématite............................................................................................................20

10.4 gœthite.................................................................................................................................20

10.5 Hematite...............................................................................................................................20

10.6 Hydrolyse..............................................................................................................................21

10.6.1 Polarité d’une molécule................................................................................................21

10.6.2 Hydrolyse :Le rôle de l’eau............................................................................................21

10.7 Illite.......................................................................................................................................22

10.8 Oolithe..................................................................................................................................22

10.9 Altérites (Source BRGM)......................................................................................................22

10.10 Grèzes...............................................................................................................................22

10.11 Karst Karstification....................................................................................................22

10.12 Rudiste..............................................................................................................................23

10.13 Polypier.............................................................................................................................23

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1 Situation géographique et points visités

D Autres formations superfic ielles.Colluvions et all'.uvions des valléessecondaires :cailloutis argif.eux,limons

Formations tertiai:res caractérisées.Oligocén.e? Formations alluviales de St-Denis-Catus (épai:sseur moyenne 4!0 m).Au sommet :galets de quartz,sables gross iers et argiles vertes ;A la base :galets de quartz, sables grossiers,galets mous de kaolinFormations c rétacées et altérites formées à leurs dépens (altérationsd'âge crétacé supérieur à quaternaire}.Ctuirasse ferrugïneuse

Formatiorns c rétacées et altérites formées à leurs dépens (altérations d'âge crétacé supérieur â q,uaternaire).Altér ites :sable, argile sableuse, argile à silex,argileFormatiorns c rétacées et altêrites formées à leurs dépens (altérations d'âge créttacé supérieur à q,uaternaire).Cénonnanien et Turonien indifférenciés (zone taillée de Gigouzac ) :brèche à é éments deCënomanien et de TuronienFormations Jurassiques.Port!Mdîen supérieur? ( Formation, de Cazals):dolomie cristalline,calcaire micritique en bancs.à la base dolomicrite à laminatiorns paralléles et figures sédimentaires (épaisseur supérieure à 100 m)Formatiorns Jurassiques.Portlandien lnfériieur (formaion de Peyrilles) :calcaire micri:tique,en petits bancs,à joints onduleux (épaisseur 30 m

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2 Carte géologique

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3 Echelle des temps

Echelle des temps (Ma : million d’années)

4 Résumé géologique de la régionA l'Éocène moyen, la surrection des Pyrénées repousse la mer vers l'Ouest du sillon nord-pyrénéen. L'érosion des reliefs en cours d'édification au Sud et de ceux issus de la réactivation des accidents hercyniens bordant le Quercy à l'Est, alimente une sédimentation détritique

Au cours de cette longue période un climat tropical humide a contribué à une altération ferralitique kaolinisante dont les témoins prennent en écharpe les terrains jurassico-crétacés et plus particulièrement les calcaires détritiques du Turonien supérieur et du Sénonien, plus poreux et en conséquence plus karstifiable

En Bouriane, les sondages effectués pour les levés géologiques ont montré que la frange altérée avait une épaisseur souvent supérieure à 50 mètres.A Thédirac des argiles à illite de l'Oligocène s'intercalent entre les séquences fluviatiles à galets et graviers

La Bouriane est riche en fer A gauche : extrait carte BRGM

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5 Le Parcours point d1: Départ Thedirac

Le parcours commence dans le joli village de Thedirac avec son église fortifiée du 15 ieme siècle

6 Zones contenant du fer

6.1 Point d4Boyé : Zone contenant du fer La cavité du Font Riborel

Nom :

CN_FONT_DU_RIBOTEL

Identifiant : MPYAA3002670

Cette cavité est répertoriée dans Infoterre. On peut télécharger les données OGC pour exploitation dans son système d’information géographique.

Orifice visible

Localisation Lambert 93 X,Y : 567530, 6392466

Extrait carte IGN

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6.2 Point d2 grotte de Graffiol

Nom : Identifi ant

Orifice visibleLocalisation Lambert 93 X,Y : 567823, 6389545

Extrait Carte IGNGrotte de Graffiiol

CN_CROZO_DEL_GRAFFIOL

MPYAA3002667

6.3 Point d5

La faille orientée Nord Ouest est appelée Accident géologique qu Quercy.On note la présence de fer. Extrait carte BRGM

Cette faille coupe les terrains du Jurassique à l'est au niveau d 'un anticlinal et laisse apparaitre els terrains crétacés du Turonien à I'est . Cette faille est appelée Accident géologique Ouest Quercinois.

Cet accident est une suite de déformations et de cassures qui se prolonge, vers le sud-est jusqu’à Saint Vincent-rived 'Olt ( faille de Luzech) , et vers le Nord-Ouest jusqu’à Saint Cyprien, et Cognac. C'est un couloir de déformations N.O/S.E, héritage d'un système de cassures du socle hercynien

6.4 Point d6

La source de Font GauniereCette source est répertoriée sur le site Infoterre avec les données OGC correspondantes pour les exploiter sur son logiciel d’information géographique.

7 Point d8 La cuirasse ferralitique des Cabèques.C’est un point remarquable d’ observation de la cuirasse ferralitique

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On y trouve des cuirasses ferralitiques. Ces cuirasses ont été formées lors d’un climat chaud et humide à l’éocène.. Au niveau des Cabèques, la couleur rouge brique de pierres de construction des bâtiments ainsi qu'une végétation d'ajoncs et de bruyères caractérisent la présence de fer.

Les pierres rouges de la ferme des Cabeques

La température élevée s engendre la concentration d'ions H+ libres dans les eaux , ce qui les rend très acide par rapport à un climat tempéré. L'altération atteint alors parfois plus de 100 m de profondeur.La chaleur et l’humidité a entrainé à l’éocène un départ total de la silice dans la roche. Cette action est nommée ferrallitisation ou latérisation.Ce départ de la silice a amené l’accumulation d’hydrates d’alumine et d’hydrates de ferLes oxydes et hydroxydes de fer se concentrent en concrétions pisolithiques (pisolithique » désigne des agrégats minéraux généralement des carbonates)à structure concentrique, formant des sphères d'un diamètre supérieur à 2 mm ),

Le sol s’est alors durci pour évoluer vers une carapace latéritique ou ferralitique. Les teneurs en oxydes et hydroxydes de fer , alumine y augmentent à la surface du sol

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Les latérites, qu'elles soient restées en place ou qu'elles aient été démantelées par l'érosion et resédimentées, sont parfois exploitées comme minerais de fer ou d'alumine. Les cuirasses, entrainent un sol stérile pour l’agriculture

Aux Cabèques , ces grès renferment des fantômes d'« oolites » et de polypiers, permettant de dater cette roche au crétacé supérieur.Dans ces « cuirasses », les oxy-hydroxydes de fer qui, se retrpouvent avec le quartz et la kaolinite, sont principalement la gœthite et l'hématite.

Document BRGMStructure géologique aux alentours des Cabeques

7.1 Point d9 Cavité des CabèquesOn prend vers le Nord hors sentier dans les herbes et broussailles et on trouve 400mètres plus loin une cavité, non répertoriée par le BRGM. (short déconseillé)L’époque géologique correspondante serait du tithonien. A cette époque , la région est pénétrée une importante ouverture marine

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Un endroit idéal pour pique niquer s’il pleut

Constitué de dépots fluviaux de l’oligocène (37=>-25Ma) , le Frau présente un sol très différent du Quercy.Sur le causse on a bati des garriottes, dans le Frau , ce sont des loges ou cabanes ouvertes

8 Point d10 - Randonnée géologique et botanique dans le Frau8.1 Le FrauIl s’agit d’un Espace Naturel sensibleC'est une formation alluviale qui repose sur les calcaires du Tithonien avec une épaisseur pouvant atteindre 70 à 80 m.

Sur une aire de plus de 210 ha s'étend ce vaste espace protégé du Pays de la Bouriane constitué de landes, de fougères et de bruyères, de forêts aux multiples espèces d'arbres, de petits ruisseaux et d'étangs

Au niveau géologique, les couches sont constituées de dépôts de galets de quartz, de graviers, de sables et d'argiles.Il s'agit là d'une paléovallée qui date de l'Oligocène et qui s'écoulait du Massif Central jusqu'au

Quercy blanc.

Un des membres du groupe explore une cavité près des cabèques Cet orifice n’est pas répertorié actuellement sur les

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On est en pleine nature. Les géologues aiment la nature sauvage à l’écart des sentiers bitumés.On observe des variétés de plantes et d’arbres magnifiques.

On trouve des quartz

8.2 Patrimoine Visite de l’église de Degagnazes

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En continuant le sentier, on arrive à Dégagnazes avec son élise : Notre-Dame de Degagnazès et les vestiges de son cloître sont les derniers témoins de l’établissement monastique de l’Ordre de Grandmont fondé au 13e siècle.Flanquée de la seule aile conservée du prieuré,

l'église romane se distingue par la qualité et la sobriété de son architecture.

Cette église édifiée dans de style roman peu avant le milieu du 13e siècle, est une construction remarquable, d’abord par les dimensions de sa longue nef menant à un chœur semi-circulaire, ensuite par quelques détails singuliers qui la distinguent de la typologie "classique" quercynoise.On remarque ainsi les massifs épaississant au Sud et au Nord les murs de la nef afin de soutenir la voûte jouant le rôle de contreforts, le fin bandeau saillant courant sur le pourtour du chevet ainsi que les modillons épais et lourds ponctuant chacune des travées de l’abside

8.3 Point d11 : Vue panoramique du Frau

De très nombreux galets de quartzaffleurent. On trouve des blocs de fer. Sur la plaque : un hommage à la résistance

De ce point, on a une magnifique vue sur les collines boisées

Dece point une large vue s’étend.

.Le sol montre de très nombreux galets et graviers attestant la présence d’ alluvions fluviatiles.

Ces alluvions se sont déposés pour les raisons suivantes : Au Bartonien, il y a 40 M.A, une rivière entaille une vallée dans les

altérites crétacées et dans le substratum jurassique sous-jacent.

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Nombre atomique :14Poids atomique : 28.09 g. mol-1 (masse molaire) Structure électronique : (K)2 (L)8 (M)4

A L’Oligocène, il y a 30 M.A, cette rivière colmate la vallée par une importante sédimentation de galets, de graviers, de sables et d'argile. Durant cette période, l'érosion attaque les dépôts d'altérite recouvrant le Causse.

A l’Eocène, la rivière comble la vallée car l’estuaire s'est déplacé vers le Nord et s'est élevé·; de ce fait la pente de la rivière s'est amoindrie, le courant a eu de moins en moins de vitesse donc d'énergie et, ayant peu d'énergie, il a déposé les matériaux qu'il transportait.

.Au Quaternaire , l'érosion due essentiellement aux eaux de ruissellement adéblayé davantage les zones les moins dures, c'est-à-dire les altérites. Lesalluvions fluviatiles bien compactées et liées par les argiles qu'elles renferment et qui les rendent assez imperméables ont mieux résisté et se trouvent de ce fait plus élevées. C'est ce qu'on appelle une inversion du relief.

9 Visite de la carrière de quartz : Société Imerys

9.1 Le silicium

Le silicium est l’élément le plus bondant dans la croûte terrestre après l'oxygène, soit 25,7 % de samasse. La silice représente 60,6 % de la masse de la croûte terrestre continentaleLe silicium n'existe pas dans la nature à l'état de corps pur, mais sous forme de composés : Silice ou dioxyde de silicium (SiO2)

Silicates (composés de SiO2 lié à d'autres atomes tel Al : Aluminium, Fe : Fer, Mg : Magnésium, Ca : Calcium, Na : Sodium, K : Potassium...

Le silicium est peu présent dans la composition du le vivant, L'organisme humain contient de l'ordre de 7 g de silicium. La diminution du silicium dans les parois artérielles est corrélée avec la fragmentation de l'élastine et à la perte de son élasticité. L'aorte se trouve être le tissu qui en contient le plus avec la peau.

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4 électrons sur la couche de valenceLes atomes de silicium s'assemblent pour faire un solide, ils s'ordonnent selon un motif régulier appelé cristal.Chaque atome partage ses électrons périphériques avec quatre voisins pour obtenir huit électrons sur son orbite de valence.

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Ce sont les pressions et températures dans la croute terrestre qui ont permis la constitution de cristaux de quartz.

Le volcanisme dans le massif central a fait remonter la silice des profondeurs. Pendant l’oléocène, l’érosion a dégagé la silice , l’eau a dissout puis transporté ces roches qui ont formé des filons de quartz dans la région.

9.2 Importance du siliciumLe silicium est très important pour la civilisation humaine :Aux temps préhistoriques, le quartz a été utilisé : silex (-50000 ans), industrie verrière-5000 ans en Egypte.A l’époque actuelle, près d’1 million de tonnes de silicium sont utilisées annuellement, les applications sont:

Panneaux solaires, électronique, fibres optiques, tissus en fil de silice, vêtements de pompiers du aux propriétés isolantes, alliages, dans l’industrie aéronautique pour des pièces de haute résistance.

Les alliages aluminium–silicium sont très utilisé dans l’industrie automobile De la silice très fine est ajoutée pour les bétons hautes performances le carbure de silicium possède une structure cristalline analogue à celle

du diamant, sa dureté en est très proche, résiste aux hautes températures, le silicate de calcium CaSiO3 est un des composants des ciments.

Le verre est fabriqué en faisant fondre du sable principalement composé de SiO2 avecdu carbonate de calcium CaCO3 et du carbonate de sodium Na2CO3

Le quartz est fondamental en électronique, du fait de sa propriété de générer des vibrations extrêmement stables permettant de faire des oscillateurs, horloges, etc…(développement dans la section 10.1 traitant de ce sujet)

On distingue : Le silicium métallurgique, de pureté 99 % pour la métallurgie Le silicium de pureté 99,999 9 % pour les panneaux solaires Le silicium de pureté 99,999 999 99 % pour l’industrie électronique

9.3 Situation de la carrière de quartzLa carrière est située dans le lit d’une paléorivière qui présente une alternance de sables, de graviers et de gros galets de quartz très riches en silicium exploités dans la carrière de Thédirac. Des études géologiques ont montré que ce lit a été comblé à partir de l'Oligocène.

9.4 Intérêts de l’exploitation du quartz dans le Lot et en Dordogne En France, actuellement, il n'y a que 2 sites capables de produire un Quartz qui répond aux

obligations qualitatives pour la production du Silicium, les site Imerys de Thedirac (Lot) et celui Boudeau (Dordogne).

On trouve des roches de haute qualité dans les secteurs exploités Présence de la voie de chemin de fer, expédition de 400 000 tonnes par an par train, soit 1 à

2 trains par jour Emploi qualifié dans la région (géologues, spécialistes qualité, de l’environnement) Impots payés par la société sur son bénéfice d’exploitation

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9.5 Processus de fabricationL’extraction comprend un mélange d’argile , de galets et de gravier, de sable. la première étape est un criblage permettant d’extraire les éléments les plus gros.Il y a 2 types d'extractions, extraction du brut (sable +argile + graviers +galet) et précriblage (récupération des éléments supérieurs 20 mm). Ces 2 produits sont ensuite mélangés dans l'usine

L’extraction comprend un mélange d’argile , de galets et de gravier,de sable. la première étape est un criblage permettant d’extraire les éléments les plus gros. Les galets sont ensuite lavés, triés par taille, par couleur avec des systèmes optiques , ou manuels pour ne conserver que les éléments de quartz les plus purs.Après lavage, ils sont sélectionnés et acheminés par bandes transporteuses pour stockage. Un prélèvement statistique est fait pour contrôle de la qualité. Des bandes les amènent ensuite directement pour un chargement sur le train.

Triage des galets : Les galets gris, blancs ou jaune ocre sont les plus purs et de bonne qualité. Les galets contenant de légères inclusions de feldspath ou de l’oxyde de fer avec des inclusions diverses sont considérés de qualité moyenne .Enfin les galets ayant des inclusions moyennes ou une forte teneur en tourmaline et les galets impurs noirs sont considérés comme mauvais .Les galets les plus purs et d’un certain calibre partent par train pour l’usine de transformation en silicium.les autres galets moins purs et plus petits sont commercialisés dans l’industrie du batiment.

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Lavage Transport par trainLa photo où de l'eau claire ressort des petits tuyaux correspond à l'eau qui est récupérée lors du passage de l'argile dans les filtres-presses (recyclage de cette eau)

9.6 Aspects environnementaux : Les bâtiments sont recouverts d’une structure métallo textile limitant les perturbations

sonores. Le transport par train limite la pollution et CO2 rejeté (impact environnemental et sur le flux

de circulation énorme si ce transport se faisait par camions) La technique de décantation des argiles et de récupération des eaux utilisées pour le lavage

des galets permet un recyclage de 97% de l’eau utilisée.. Réhabilitation de l’environnement suivant les normes françaises : Avant exploitation, les

couches de terre sont stockées pour être réutilisées dans la phase de réaménagement du site.

Stockage et recyclage de l’eau Réhabilitation de l’espace exploité

9.7 Envoi par train des produits triés aux usines.Les galets de bonne qualité de la carrière sont envoyés dans plusieurs usines ( principalement dans les Alpes, Pyrénées ainsi que Norvège, Allemagne).Ces galets y sont traités pour obtenir du silicium pur (appelé « silicium métal ). Ce traitement consiste à le réduire en présence de carbone . Industriellement, cette réduction s'effectue par électrométallurgie, dans un four 2500° à arc électrique ouvert dont la puissance peut aller jusqu'à environ 35 MW.La réaction globale de principe est une réaction de carboréduction : SiO2 + C → Si + CO2.

Le silicium pour l’électronique est obtenu à partir du silicium électrométallurgique, mais nécessite des étapes de traitement chimique complémentaires pour obtenir un silicium extrêmement pur

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Silicium pur (appelé silicium métal) Quartz

10 Définitions10.1 Le quartz

Le quartz est une espèce minérale du groupe des silicates, sous-groupe des tectosilicates composé de dioxyde desilicium de formule SiO2 (silice), avec des traces de différents éléments telsque Al, Li, B, Fe, Mg, Ca, Ti, Rb, Na, OH.

Les tectosilicates sont constitués d’une charpente à trois dimensions où chaque atome d’oxygène des sommets des tétraèdres est partagé avec les tétraèdres voisins

Il se présente soit sous la forme de grands cristaux incolores, colorés ou fumés, soit sous la forme de cristaux microscopiques d'aspect translucide

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Le quartz présente la particularité d'être piézo- électrique, en d'autres termes cela signifie que si on applique une force de compression sur ses faces, on constate l'apparition de charges électriques. Inversement, en appliquant une tension électrique sur la lamelle de quartz, on observe une déformation mécanique

Un quartz peut être modélisé comme un circuit électrique R,L,C possédant deux fréquences de résonance proches l'une de l'autre, l'une à faible impédance Zs (série), et l'autre à haute impédance Zp (parallèle)Schéma équivalent d’un quartz s=jω

Un champ électrique appliqué au cristal tend à déformer son réseau. Lorsque l’on cesse d’appliquer ce champ, le cristal retrouve son état initial par déplacement des atomes. Cette force de rappel agit comme un ressort et les atomes en mouvements interagissent entre euxLa très grande stabilité de fréquence par rapport à des circuits R, L, C classiques justifie sont intérêt en électronique autant pour des oscillateurs, pour la télémétrie, mesure de temps , …

Fréquences de 10kHz à 250MHz Stabilité jusqu’à ±5ppm Plage de températures opératoires de -55 à 200°C Résistant aux chocs et vibrations

10.2 Le ferMasse atomique : 55,845 ± 0,002 u

Nombre atomique Z=26, ce qui fait 26 électrons.On distingue le nombre quantique principal par les couches K,L,M,N et le nombre quantique orbital qui correspondent aux sous-couches s,p ,d (schéma ci-dessous)

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Fe : (K)2 (L)8 (M)14 (N)2 lacouche N se rempli avant que la couche M soit complète car il faut remplir la sous-couche 4s avant la sous-couche 3d.

Il s’ensuit que la couche N contient quelques électrons isolés que l’atome perd facilement, d’où forte électropositivité

Certains éléments comme le fer ont la valence variable.Vu la répartition Nb atomique 26= 2+8+16 électrons sur couche M mais vu l’ordre de répartition dans les sous-couches :

Sulfate de Fer [II] , la valence du fer est deux=>FeSO4 => Fe++

Sulfate Ferrique [III] la valence du fer est trois=>Fe2(SO4)3 => Fe+++

Le sulfate ferreux se présente sous forme de petits cristaux verts à l'état hydraté, et d'une poudre blanchâtre à l'état anhydre. Le sulfate ferrique, quant à lui, a une couleur rouille.

Le sulfate ferreux s'ionise en solution aqueuse selon l'équilibre suivant FeSO4 <-> Fe2+ + SO 2-

et le Fe2+ (ion ferreux) s'oxyde très facilement en ion ferrique :Fe2+ <-> Fe3++ 1e-Le fer se trouve dans le sol sous deux états.En milieu réducteur et pauvre en oxygène, le fer est bivalent (Fe++). Le fer se trouve sous la forme d'oxyde ferreuxFeO de couleur gris vert ou gris bleuté, d'hydroxyde ferreux Fe(OH)2, de carbonate ferreux FeCO3, de bicarbonate ferreux Fe(CO3H)2 et de sulfure de fer FeS. Ces formes sont toutes solubles.En milieu oxygéné, le fer est trivalent (Fe+++). Il prend la forme d'oxyde ferrique Fe2O3 de couleur rouille ou d'hydroxyde ferrique Fe(OH)3. Ces formes sont insolubles.

L'hydrate ferrique Fe(OH) 3 ou hydroxyde ferrique peut se fixer par ses charges positives sur les charges négatives des argiles, voire à l'intérieur de ses feuillets. L'hydroxyde ferrique peut alors servir de pont entre l'argile électronégative et les humus électronégatifs. Le complexe argile - hydroxyde ferrique - humus, floculé, est caractéristique des sols bruns.

Ce sont les hydroxydes ferriques qui donnent leur couleur à l'argile. De couleur brune en climat humide, quand l'hydroxyde est très hydraté, brun rouge à rouge franc dans les régions sèches où l'hydroxyde est peu hydraté

(régions méditerranéennes et tropicales)

L'hydrate ferrique peut aussi se trouver sous une forme libre. C'est le cas lorsque le complexe argile ( hydroxyde – humus)est détruit lors d'une acidification du sol. L'hydroxyde ferrique libéré est de e couleur rouge. Il est facilement lessivé, entraîné vers les horizons inférieurs où il peut se concrétionner (par exemple, autour des racines sous l'action des acides organiques).

L'oxyde ferrique peut se cristalliser et former autour des grains de sable jusqu'à former, dans certaines conditions, de véritables bancs rocheux.

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10.3 Goethite HématiteAu crétacé supérieur , le soulèvement des terres qui se retrouve à l’air libre et entraîne l’oxydation de Fe2+ en Fe3+Goethite ou Hématite

Fe2+ = Fe3++ e–Le réducteur Fe2+ est oxydé en Fe3+. Le réducteur est toujours oxydé.La perte d’électron correspond à une oxydation

Dans les roches magmatiques classiques, le fer est en très grande majorité sous forme de Fe2+ (FeO). Dans tous les silicates usuels (pyroxène, olivine...), il est sous forme Fe2+, donc FeO si on parle en oxydes. Le Fe3+ (Fe O ) est par contre très minoritaire.2 3

Dans les roches magmatiques très hydratées, et dans de très nombreuses roches exogènes (sédimentaires, altérites...) le Fe3+ est loin d'être négligeable. Il faut alors tenir compte des 2 fers ( Fe2+ et Fe3+).

Selon les climats, le degré d'humidité et divers autres facteurs, l'oxyde ferrique cristallise sous forme destilpnosidériteFe2O3 (2H2O) de couleur ocre jaune sous climat humidegœthiteFe2O3 (H2O), de couleur brun rouge sous climat moyennement humide. La goethite est un oxy-hydroxyde de fer (III) de formule FeO(OH), en cristaux tabulaires ou en prismes courts, aiguilles, lamelles, et en masse concrétionnées. D’occurrence fréquente, il est issu notamment de l’altération d’autres minéraux ou de processus hydrothermauxd'hématiteFe2O3, de couleur rouge, sous climat très sec. L’hématite est un oxyde de fer (III) de formule Fe2O3, de forme variée suivant la température de cristallisation et de système cristallin rhomboédrique. De couleur le plus souvent noire à gris acier, quelques fois rouge, le minerai se détermine sans ambigüité par la trace (trace rouge sang quelle que soit la couleur initiale du minerai) laissée sur la faïence blanche

Goethite Hématite Kaolinite

10.4 gœthiteGœthiteFe2O3 (H2O), de couleur brun rouge sous climat moyennement humide. La goethite est un oxy-hydroxyde de fer (III) de formule FeO(OH), en cristaux tabulaires ou en prismes courts, aiguilles, lamelles, et en masse concrétionnées. D’occurrence fréquente, il est issu notamment de l’altération d’autres minéraux ou de processus hydrothermaux

10.5 HematiteL’hématite est un oxyde de fer (III) de formule Fe2O3, de forme variée suivant la température de cristallisation et de système cristallin rhomboédrique. De couleur le plus souvent noire à gris acier, quelques fois rouge, le minerai se détermine sans ambigüité par la trace (trace rouge sang quelle que soit la couleur initiale du minerai) laissée sur la faïence blanche

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,

Un exemple courant de composé polaire est l'eau (H2O). Les électrons des atomes d'hydrogène de l'eau sont fortement attirés par l'atome d'oxygène et sont en réalité plus proche du noyau de l'oxygène que de ceux de l'hydrogène. C'est pourquoi l'eau a une charge négative en son centre (teinte rouge) et une charge positive à ses extrémités (teinte bleue).

10.6 Hydrolyse :C’est la décomposition de l’eau suivant 2 H2O 2 H2 + O2à l’aide d’un courant électrique.L’hydrolyse caractérise la destruction des minéraux par l'eau. Les molécules d'eau chargées électriquement et se comportent comme des dipôles.

10.6.1 Polarité d’une moléculeUne molécule est un assemblage chimique constitué d'une ou plusieurs liaisonscovalentes résultant de la combinaison des orbitales atomiques des atomes qui la composent. Dans cette molécule, en fonction de la nature et donc de l'électronégativité des atomes qui la composent, peuvent apparaître des charges partielles. La répartition de ces charges dans l'espace donne son caractère polaire

L'atome d'oxygène est plus électronégatif car il tend à compléter sa couche de valence avec 2 électrons supplémentaires, l’hydrogène est plutôt électropositif car il a tendance à perdre son unique électron. Les H+ libres caractérisent l’action acide.Les molécules d'eau s'ionisent en H+ et OH-.. La concentration des H+ définit le pH. A la température ordinaire, il y a seulement 10-7 moles par litre d'ions hydrogène (et autant de OH-) dans l'eau pure: le pH est neutre (pH=7). L'apport d'ions hydrogène diminue le pH; cette acidité est produite notamment par le CO2 et les acides humiques du sol.H2 O + CO2 -----> H2 CO 3 ------> H+ + HCO3 -

Les ions hydrogène sont responsables de la destruction des réseaux silicatés: ils déplacent les cations métalliques qui se recombinent avec les OH- (hydrolyse)..

10.6.2 Hydrolyse :Le rôle de l’eau

Une des caractéristique les plus importante de la surface de la Terre est l'abondance de l'eau, tant sous forme liquide que solide ou gazeuse. Les molécules d'eau sont chargées électriquement et se comportent comme des dipôles; cette propriété est due à la liaison covalente asymétrique qui unit les atomes d'hydrogène à l'oxygène.Les deux atomes d'hydrogène sont placés d'un seul côté et engendrent une faible charge. La nature polaire de la molécule d'eau permet l'établissement de liaisons hydrogène entre les molécules qui se disposent en groupes tétraédriques. Les propriétés de l'eau découlent de cette structure.

L'eau est un bon solvant car les extrémités positives ou négatives de la molécule peuvent s'attacher aux ions négatifs ou positifs. Le groupement des molécules d'eau en tétraèdre explique la forte tension superficielle et la capillarité, et la large plage de température selon laquelle l'eau est à l'état liquide.L'abaissement de température diminue l'agitation thermique des molécules et favorise les liaisons hydrogène: les molécules se groupent et la viscosité de l'eau augmente.

La roche est d'abord décolorée puis colorée en rouge à la surface. Le quartz et, en une moindre mesure, le microcline sont stables. Les plagioclases, la biotite et l'amphibole sont détruites. De nouveaux minéraux apparaissent comme les minéraux argileux et les oxydes de fer. L'analyse chimique montre un enrichissement en Al2 O 3, Fe 2 O 3et K2O, un appauvrissement en Si O 2 Fe O, Ca

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O et Na 2 O. L’hydrolyse engendrant la destruction des minéraux par l’eau est la principale réaction d’altération.

10.7 Illiteles illites sont composées de trois couches de phyllosilicates, une couche d'aluminium (Al) entourée de deux couches de silicate (Si). Elles sont structurellement très prochesdes micas (muscovite, biotite) et d'autres silicates (feldspath, feldspathoïdes, orthose et autres) dont elles sont issues par bisiallitisation, réaction ayant lieu lors de l'attaque de l'eau dans certaines conditions de température et de pression

Sa formule chimique est (K,H3O)

(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)]

10.8 Oolithestructures minérales sphériques régulières , constituées, lors d'un processus particulier de sédimentation, en lamines concentriquesUne oolithe est composée d'un noyau autour duquel s'est initié le développement concentrique par précipitation chimique (ou biochimique) du CaCO3 . Il peut s'agir :d'un bioclaste (débris d'origine biologique)d'un lithoclaste (petit fragment de débris de roche)d'un grain de carbonate micritique (se solubilisant dans le contexte du milieu au moment de la formation initiale de l'oolithe).Autour du noyau se développent des « lamines » (cortex), en fines couches concentriquement superposées souvent calcaires et parfois ferrugineuses.Les oolithes se forment plutôt en milieu marin peu profond mais agité. Elles restent en suspension permanente, tandis que les couches formant le cortex se mettent en place ; lorsqu'elles deviennent trop lourdes, elles se déposent sur le fond marin et sédimentent.

10.9 Altérites (Source BRGM)Altérites : sable, argile sableuse, argile à silex, argile. Cette notation désigne un ensemble de roches meubles résultant de l'altération des formations du Crétacé supérieur dont elles ont hérité les éléments insolubles. Les faciès de ces altérites reflètent ceux des roches-mères dont elles dérivent et donc le niveau stratigraphique de celles-ci, conformément au tableau ci-dessous :

10.10 Grèzes(appelées localement castines). Ces éboulis cryoclastiques sont ponctuellement exploités sur tout le territoire de la feuille. Ces grèzes ne constituent qu'un matériau médiocre réservé à l'empierrement des chemins.

10.11 Karst Karstification

le karst est une structure géomorphologique résultant de l’ érosion de roches , principalement carbonatées dont essentiellement des calcaires.

Dissolution de la calcite (CaCO3) => CaCO + H O + CO ⇋ Ca2+ + 2 HCO - 3223

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Dissolution du CO2 dans l'eau :

CO2 + H2O ⇋ H2CO3. H CO ⇋ H+ + HCO -. 2 3 3

Comme ces réactions t se déroulent à des vitesses différentes, la dissolution de la roche se produit soit en surface, soit plus ou moins en profondeur, selon que l'eau circule lentement ou plus ou moins vite. Quand une fissure est élargie par la dissolution, le débit qui la traverse augmente aux dépens des fissures voisines ; elle prend alors de plus en plus d'importance et devient progressivement un conduit. Toutes les fissures voisines cessent de s'élargir, puisque toute l'eau passe par le conduit.

10.12 RudisteLes rudistes ou Hippuritoida forment un groupe de mollusques marins fossiles du Mésozoïque, appartenant aux bivalves, à coquille longue et épaisse. Ils sont caractérisés par une forte asymétrie entre les valves

10.13 PolypierSquelette d’organisme marin.Le corail est constitué d'une colonie de polypes qui participe à la fabrication de son squelette.