N d'ordre: 1916

THÈSE

présentée

devant l'UNIVERSITE PAUL SABATIER DE TOULOUSE (SCES)

en vue de l'obtention

du GRADE DE DOCTEUR DE SPECIALITE (3e cycle)

en CRISTALLOGRAPHIE Option Minéralogie

par

Daniel NJOPWOUODiplômé d'Etudes Supérieures de Chimie de la faculté des Sciences de Yaoundé

Licencié ès Sciences

~TUDE CHIMIQUE ET MIN~RALOGIQUE

DU COMPORTEMENT A L'ATTAQUE TRIACIDE DES MII\I~RAUX PURS

ET DE QUELQUES SOLS TROPI CAUX FORM~S SUR GRANI TES CALCO - ALCALI NS

Soutenue publiquement le 8 octobre 1976 devant la commission d'examen

MM. L. CAPDECOMME

M. ORLIAC

F. BOURGEAT

B. DABIN

Président

Examinateurs

O.R.S.T.O.M. - PARIS - 1976

N d'ordre: 1916

THÈSE

présentée

devant l'UNIVERSITE PAUL SABATIER DE TOULOUSE (SCES)

en vue de l'obtention

du GRADE DE DOCTEUR DE SPECIALITE (3e cycle)

en CRISTALLOGRAPHIE Option Minéralogie

par

Daniel NJOPWOUODiplômé d'Etudes Supérieures de Chimie de la faculté des Sciences de Yaoundé

Licencié ès Sciences

~TUDE CHIMIQUE ET MIN~RALOGIQUE

DU COMPORTEMENT A L'ATTAQUE TRIACIDE DES MII\I~RAUX PURS

ET DE QUELQUES SOLS TROPI CAUX FORM~S SUR GRANI TES CALCO - ALCALI NS

Soutenue publiquement le 8 octobre 1976 devant la commission d'examen

MM. L. CAPDECOMME

M. ORLIAC

F. BOURGEAT

B. DABIN

Président

Examinateurs

O.R.S.T.O.M. - PARIS - 1976

A V A N T - PRO P 0 S.

Ce travail a été réalisé au laboratoire de Minéralogie et Cristallographie del'Université Paul Sabatier de Toulouse ; certaines études (analyse des argileset étude des minéraux traces en microscopie électronique) ont été faites dansles laboratoires des Services Scientifiques Centraux de l'Office de la RechercheScientifique et Technique Outre-Mer (ORSTO]\1) à Bondy.

Qu'il me soit permis d'exprimer ma profonde gratitude à Monsieur le ProfesseurCAPDED OMME qui m'a accueilli avec plaisir dans son laboratoire et a bien vouluprésider le jury de cette thèse.

Je suis particulièrement reconnaissant envers Monsieur le Professeur ORLIAC quia suivi ce travail avec intérêt et a facilité sa réalisation ; ses conseils m'onttoujours été d'une précieuse utilité et il demeure pour moi un guide scientifiqueinoubliable.

f.lonsieur BOURGEAT, Professeur à l'E.U.S.A. de Toulouse, a suivi le déroulementde mes travaux avec une sollicitude bienveillante et a accepté de faire partiedu jury de cette thèse ; qu'il trouve, ici, l'expression de mes vifs remercie­ments.

Nonsieur DABIN, Inspecteur Général de Recherches de l' ORSTOM et Directeur desLaboratoires Communs de cet établissement, m'a suggéré ce sujet et n'a cessé,en dépit de ses multiples occupations, de suivre l'avancement de ce travailjusqu'à son aboutissement ; qu'il trouve, ici, l'expression de ma sincère re­connaissance.

Je remercie tout le personnel du Laboratoire pour l'aide aussi bien morale quematérielle dont j'ai bénéficié auprès de lui. Mes remerciements s'adressent par­ticulièrement à Monsieur MONCHaux, Maître-Assistant, qui a guidé mes premierspas dans l'utilisation du microscope polarisant comme moyen de diagnose et quin'd cessé de me faire bénéficier de ses connaissances durant l'exécution de cetravail, à Madame MIGNOSI et Mademoiselle LAFF01TT dont les services m'ont étéd'une précieuse efficacité.

Au personnel des laboratoires de physico-ehimie du sol des Services Scientifi­ques Centraux de l' ORSTOM, en particulier à Monsieur PELLOUX et son équipe, àr1M. KOUKOur, VERDONI, RAMBAUD, BELLIER et IJIademoiselle FUSIL, j'exprime messincères remercie ments pour les compléments d'analyses qu'ils m'ont aidé àréaliser.

Cet ouvrage n'aurait pas vu le jour sans 1,<;. contribution de Monsieur IDERNAUXdu Service de Documentation de l' ORST01JI, et de son équipe ; je leur en suistrès reconnaissant.

Que mes parents et tous ceux qui, de près ou de loin, m'ont aidé à réaliser cetravail, trouvent, ici, l'expression de ma gratitude.

Enfin, je dédie cette thèse à ma fidèle compagne de vie HENRIETTE SUZY qui,gr~e à sa tendresse, son courage et son lucide dévouement, a toujours su par­tager les joies et soucis relatifs à mes recherches et dont les encouragementsont une part importante dans l'aboutissement de ce travail ; qu'elle trouve,ici, l'expression de ma profonde affection.

INTRODUCTION.

En minéralogie des argiles et en pédologie, la connaissance des rapportsSi02/A~03 et Si02/R20

3(R20

3= Fe20

3+ A120

3) est souvent d' une grande impor-

tance car ils servent à caractériser la plupart des minéraux secondaires oude néoformation. Parmi les procédés de mise en solution en vue de leur déter­mination, la fusion alcaline a l'inconvénient de solubiliser le quartz et lessilicates primaires, ce qui fausse les valeurs de ces rapports. L'attaque auxtrois acides, proposée par HARRISSON (1 933) pour l'analyse des latérites, etpréconisée pour le sol total par BAIENS (1936), HARDY et RODRIGUES (1939), adonné des résultats meilleurs, à tel point que le procédé a été étendu depuisà la plupart des échantillons de sols et aux produits d'altération. On admetainsi que l'attaque triacide ne solubilise que les minéraux secondaires ou denéoformation.

La composition minéralogique des résidus d'attaque triacide n'ayant jamaisété déterminée, on peut se demander si l'hypothèse précédente correspond à laréalité. Seule une connaissance approfondie de la composition minéralogiquequantitative du sol avant l'attaque et du résidu obtenu peut permettre de pré­ciser l' efficacité de la méthode et les limites de son utilisatioIl,; donc de ré­pondre à la question posée. Or, le sol est un mélange complexe de constituantsprimaires et de constituants secondaires dont certains ont des compositionschimiques voisines et mal définies, ce qui rend impossible toute interpréta­tion des résultats d'analyse chimique globale ; d'autre part, la finesse etla cristallinité imparfaite de ces m~mes constituants rendent inefficaces lesméthodes physiques (diffractométrie et autres).

Il nous a alors semblé logique d'étudier, dans une première partie, le compor­tement des minéraux purs. Dans la deuxième partie de notre étude, nous avonstraité un exemple particulier de quelques sols tropicaux formés sur granites,dans lequel nous avons insisté particulièrement sur la détermination minéra­logique des résidus d'attaque triacide d'échantillons prélevés sur différentshorizons d'un m~me profil, afin de préciser, si possible, les modes d'évolu­tions géochimiques des minéraux présents dans les sols étudiés.

- 1 -

PREMièRE PARTIE

fTUDE DU COMPORTEMENT DES MINERAUX PURS

nTTRODUCTION.

Les mllleraux que nous avons étudiés sont les plus fréquents dans les sols ;ils peuvent se répartir en trois grands groupes : les silicates, les oxydeset les hydroxydes qui se distinguent entre eux par leur composition chimiqueet leur structure. Alors que les oxydes et les hydroxydes ont des composi­tions chimiques et des structures variant relativement peu, les silicates, RU

contraire, ont des compositions chimiques et surtout des structures très dif­férentes les unes des autres et dont plusieurs de leurs propriétés physico­chimiques dépendent.

Les silicates que nous avons traités sont donc choisis dans diverses famillesdistinctes les unes des autres par leurs structures: les NESOSILICATES, lesINOSILICATES, les PHYLLOSILICATES, les TECTOSILICATES.

L'oxyde et l'hydroxyde considérés sont respectivement l'hématite et la gib­bsite.

l - RAPPEIS STRUCTURAUX ET ORIGINE DES MINERAu"X TRAITES.

La structure des minéraux traités étant susceptible d'avoir une influence surleur comportement au réactif triacide, nous en rappellerons brièvement lesprincipales caractéristiques.

A - LES MINERAUX SILICATES.

L'unité structurale des silicates est le tétraèdre (Si04-)4- dont l'ion Si4+occupe le centre et les oxygènes les sommets ; la jonchon des tétraèdres sefait par le sommet et la classification des silicates est basée sur le modede liaison de ces tétraèdres les uns aux autres.

*1 - G r 0 u p e des NES a SIL ICA TE...§. (figure 1-a) •

Les tétraèd~s sont isolés les uns des autres par des cations hexacoordonnéstels que MgF-+, Fe2+. Il n'y a pas de substitution de Si par Al. Ce groupeest surtout représenté par la famille des péridots, à laquelle appartientl'échantillon étudié, qui est une olivine provenant du MONT BR:I.ANÇON' prèsde LANGEAC en Haute -Savoie

.. VOl,. p·4

_ 2'_

l N 0 8 l L ICA T E 8--~----

if(figure 1-b et c).

lorsque ce cation est trivalent (par exemple A13+).lorsque le cation est bivalent (par exemple Mg2+).

Dans ce groupe les tétraèdres sont liés de façon à former soit des chatnessimples, soit des chafues doubles. La substitution de 8i par Al est possible.

Un cas de chatnes simples est présenté par les pyroxènes; l'échantillonutilisé dans ce travail provient du Lherzolite d'Etang de Lherz dans l'Ariège.

Un cas de chafues doubles est présenté par les amphiboles; l'échantillonexaminé provient d'une Lherzolite de Finero dans les Alpes Italiennes •

."3 - G r 0 u p e des P H Y L L 0 8 ILl C A T E 8 (figure 1-d).

Ces minéraux sont formés par un groupement de plusieurs chatr1es do tétraèdresde façon à former dans un plan des feuillets hexagonaux, constitués par unesuperposition de couches tétraédriques. Dans ce groupe nous avons considéréuniquement la famille des micas dont le feuillet est constituté par 2 couchesde tétraèdres et une couche d'octaèdre, ce type de feuillet est dénomméfeuillet 2/1 par MARSHALL (1949) et caractérise les minéraux triphormiquesselon BROWN (1955). Les cations 8i4+ situés dans les couches tétraédriquespeuvent ~tre substitués par Al3+.On distingue deux familles de micas selon la nature du cation occupant lecentre des octaèdres:- Mica dioctaédrique- Mica trioctaédrïque

Les échantillons de ces deux types de miens que nous avons étudiés proviennentde Madagascar.

4 - G r 0 u p e des TEe T 0 8 l .V C A T E 8.

Ce groupe est caractérisé par un assemblage tridimentionnel de tétraèdres,liés entre eux par les quatre sommets. Un oxygène appartient donc à deux té­traèdres différents et la formule générale des tectosilicates non substituéss'écrit alors (SiÜ2)n.Suivant la valeur de n et le degré de substitution de Si par Al, on peut dis­tinguer plusieurs familles de tectosilicates ; nous en avons retenu deux :

a - Le quartz de formule Si~ (n = 1) dont l'échantillon provient de--Montredon (Tarn).

b - Les feldspaths définis par n = 4 et par la substitution de Si par Al ;cette substitution crée un déficit de charge qui est neutralisé pardes cations dont la nature permet de définir trois types de felds­paths

- feldspaths potassiques K Al Si3

0e '- feldspaths sodiques Na Al Si0

30e

- feldspaths calciques Ca A~ 8120e"Entre le terme sodique et le terme calcique existe une ser1e continue de solu­tions solides qu'on désigne par le terme général de plagioclases. Nous avonsutilisé, dans cette étude, un échantillon de feldspath potassique, un échantil­lon de feldspath sodique et un échantillon de fcldnpnth calco-sodique prove­nant tous de Madagascar"

Il- vo Ir" 1" 4

- 3 -

a • Nésosilicate [Sj041~-

b .0 Inosilicate à chaine simple [Si 2 Ob J~-

c· Inosilicate à chaine double [Si40Jll~'

A

B

B

A

A

8

f4----........

d· Phi!losilicate [Si4010]~-0. _Empilement type gibbsite AI(OHh

Fig. 1 - Structure des silicates et de fa gibbsite o..' .

B - LES rIDŒRAUX NON SILICIEUX.

- L'hématite est l'oxyde de fer O(F~0:3. Elle est formée par un empilementhexagonal compact d'anions oxygènes dans lequel Fe se trouve dans des ce­vités octüédriques avec un degré d'occupation de 2/3 (deux cavités octaé­driques sur trois occupées par Fe). l' échantillon que nous avons traitéprovient de Lazur (Ariège).

2 - La gibbsite Al(OH)3 est formée p.3.I' un empilement hexagonal compact d'anionshydroxyles dans lequel Al se trouve d3.ns des cavités octaédriques avec untaux d' occupation de 1/3. Nais alors que l'empilement, dans le cas del'hématite,est du type AB AB AB, la gibbsite présente un empilement du typeAB BA AB (figure 1-e).L'échantillon de gihbsite examiné ici provient des bauxites de Kimberley(Australie) •

II - PREPARATION DES ECHANTILLONS.

Les minéraux autres que les micas, la gibbsite et l'hématite, sont concassésau marteau ; les particules fines sont rejetées car elles sont susceptiblesd'~tre souillées par des particules de fer provenant du marteau. Les fragmentsd'environ 1 cm sont récupérés et broyés dans un mortier d' Abisch en bronze auglucinium ; la pression nécessaire à l'écrasement est fournie par une pressehydraulique Mohr~ederhaff, entre les plateaux de laquelle est placé le mor­tier. Ce mode de broyage nous a paru ~tre celui qui introduit le moins d'impu­retés dans la poudre. Des essais préalables nous ont permis de déterminer lapression minimum à appliquer pour obtenir la granulométrie désirée, de façonà éviter la production d'une grande quantité de particules fines (environ 1800bars pour un mortier de 50 I!lD de diDJ:lètre). Les poudres obtenues sont truniséesjusqu'à passage intégral au tamis module 24 .AFNOR (200 f ).Les micas qui se présentent sous forme de feuillets, sont découpés aux ciseauxen petits fragments d'environ 0,,5 cm, puis broyés manuellement dans le mortierd'Abisch jusqu'à passage intégral à 200 P •La gibbsite,roçue sous forme de grains pseudosphériques d'environ 1 cm de dia­mètre, a été pulvérisée manuellement dans le mortier d'Abisch car elle ne présen-

. tait qu'une faible résistance à l'écrasement.

QUffilt à l'hématite, l'échantillon dont nous disposions était déjà en poudregrossière ; nous l'avons simplement amenée à 200 P par un broyage ménagé aumortier d'Abisch.

III - IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS HlNERALOGIQUES.

Nous avons utilisé trois techniques pour la déternination des espèces m1l1era­logiques : la diffraction des RX, l'analyse chimique et les examens optiques.

- 5 -

Le plus souvent, les différentes phases minérales ne sont entièrement prool.­sées qu'après exploitation des résultats obtenus dans l'ensemble de ces pro­cédés; mais il arrive quelquefois que l'échantillon soit caractérisé par uneseule ou élU plus deux de ces techniques.

1 - E t u d eau x r a LO n s X•.

Un cristal soumis à un rayonnement X monochromatique de longueur d'onde '>"donne des figures de diffraction chaque fois que l'angle d'incidence ~ etl'équidistance dhkl des plans réticulaires diffractants (hkl) satisfont à larelation de Bragg :

2 ~l sine = n">-. (n = entier).

Dans notre travail, l'échantillon est sour.Jis au rayonnement Kot du cuivre(">-. = 1 .54 î) produit par un générateur de nx Philips.

Les figures de diffraction sont exploitées sur un diffractogramme pour leséchantillons de quantité suffisante et sur un film Debye-Scherrer lorsque laquantité de poudre est inférieure à 100 mg. Les distances réticulaires dhklsont obtenues à l'aide des tables et l'utilisation des fiches ASTM pernet gé­néralement d'identifier aiséNent l'espèce étudiée.

2 - A n a lys e chi m i 9~

L'échantillon est soumis à une analyse ch~ique classique après fusion alca­li."1e. Cette analyse pem.et de déterminer les teneurs des divers éléments (lesrésultats étant exprimés en %d'oxydes), donc d'établir la formule structuralede l'espèce analysée. A cet effet on applique généralement la méthode deMAUGUIN (1926) qui consiste à prendre cOI:IIDe base de calcul le nombre n d' oxy­gènes contenus dans la maille ou dans la demi-naille.

Pour ce.lculer la formule structurale, on transforme d'abord en nOI!l.bre d'atomesles proportions pondérales des divers cations fournies par l'analyse et on faitla somoe N des oxygènes nécessaires pour assurer l'équilibre. Le nombre de cha­cun des cations dans la moille est obtenu en I:1ultiplipnt par n/N le nombre dece m~Be cation dans 100 g d'échantillon.

3 - E x a men s 0]> t i gue s.

L'échantillon réduit en poudre est pIncé entre une lame porte-objet et une la­!'lelle couvre-objet et examiné au I:1icroscope polarisant à trnnsmission. les in­dices de réfraction ont été mesurés en lumière naturelle (LN) par la méthodedu liséré de Becke ; la déterBination de l'angle d'extinction et du signed'allongement est fait en lumière polarisée (LP), complétée par une observationen lumière convergente (re).

Remarque sur la déteroination des indices de réfraction des silicates (figure 2).

La fome des cristaux observables au nicroscope dépend généralement des cliva­ges.Pour les feldspaths, les clivages les plus fréquents se font suivant g1 (010)et p (001). Np reste parallèle à ces deux directions, au moins pour les felds­paths à faible pourcentage d'anorthite (jusqu'à 50 %d'An.). La déterminationde Np nous a semblé donc la plus caractéristique. La connaissance de Np et de

- 6 -

/.[ .

\'

_b •Miw; cl gall,A, type biotite, Il droile type JT\\L~\;te '

c . Péridots. d· Pyroxènes (type augite) e - Amphiboles (type hornblende)

Fig. 2 - Directions des indices dans les silicates·~'. .

7

l'angle d'axes optiques 2V permet de situer un feldspath dans la série desplagioclases (TROGER 1959 et ROUBAULT 1963).

Quant aux micas, la forme des cristaux est commandée par les clivages p (001)Ng, parallèle à cette direction, est facilement mesurable. En ce qui concerneles :périu.ots, Ng et Np, respectivunent parallèles à g1 (010) variable et

h1 (100) peu marqué, ils sont faci~ement mesurables, mais la connaissance deNg est suffisante puisque sa valeur permet de déterminer la teneur en fOI'Sté­rite du minéral (ROUBAULT 1963).Les indices du pyroxène que nous avons examiné, ont été donnés par MONCHOUX(1(]l0) dans ses travaux sur les lherzolites pyrénéennes.

Les amphiboles se présentent en cristaux allongés suivant le clivage m (110)parrallèle à Ng ; la mesure de cet indice est donc aisée.

Toutes les conclusions des diagnostics optiques sont faites par référence àl'ouvrage de ROUBAULT (1963).

B - RESUIJrATS •

1 - Q...Jl art z.

'1f"L'examen aux rayons X suffit à nontrer que l'échantillon est du quartz pur.

2 - Fel d spa t h 8.

A partir de l'analyse chimique, nous avons déterminé la formule structuralede chacun des feldspaths considérés, sur la base de huit oxygènes ; la formulegénérale des feldspaths sur la base considérée s'écrit :

(K, Na, Ca)X (Si, Al)~ Os où X I!~ 1 et zlJ. 4.

On peut :.éterminer la composition iu feldspaths en orthose, albite et anor­thite, à partir des nombres x, y, ~t d'atOL.l3S d~ Kt Na et Ca respectivementcontenus dans la molécule de feldspath : dans cette hypothèse on a :

x + y + z = X et orthose %= ~ x 100, albite %= f x 100, anorthite %=

zX x 100.

Les résultats des analyses chimiques et optiques sont aonsignés dans les ta­bleaux 1 et 2. Du tableau 1 on déduit

1 ) les fomules des fe ldspaths :- a. feldspath K: (ICa.73 NaO•31 ) (Si2 •S9 Al 1.10) Os

- b. feldspath Na : (NaO•82 CaO. 11 Ko•œ ) (Si2 •S9 A11•08) Os

- Co feldspath Ca-Na (NaO•49 CaO•51 KO•02 ) (Si2 .42 A11 .59) Os

'* VOl r P' _~E

- S -

,\.0

1

Oxydes1

, 8i02 1Al20 3 f Fe 20 3 FeO J Ti02 Mnof MgO f CaO K2

0 1Na 20 f Total

j

Proportions a; 63.0 20.4 <-*) - - - 0.5 - 12.5 3.5 19.91

-1b: 65.5 20.7 - - - - 0.5 2.9 0.4 9.6 39.6

% ----c; 53.3 29.3 - - 0.1 - 0.2 10.5 0.5 5.6 39.5

----+ ---

1 8i4+ 3+ 3+ 2+ Ti4+ 2+ 2+ 2+ + +! Al Fe Fe Mn Mg Ca K Nai - . -

Nombre de cationsai 2.89 1.10 0.03 0.73 0.31- - - - -

sur la hase de ----j

b 2.89 1.08 - - - - 0.04 0.11 0.02 0.828 oxygènes ----'

c 2. 42 1.57 - - 0.002 - 0.01 0.51 0.02 0.49i

TABLEAU 1 Analyse chimique des échantillons de feldspaths.

(*) - = néant ou traces, quand teneur inférieure à 0.1 %, limite des dosages.

.

Observations t a 1 b t c

1

couleur incolore incolore incoloreLN

indice Np 1.520.± 0.002 1 .532 ± 0.002 1.553 ±. 0.002

macles albite + albite plagioclasenicrocline

LPallongement ( - ) ( - ) ( - )

, , ,signe optique biaxe (-) biaxe (-) biaxe (-)

LCoogle 2 V 60 .±. 50 75 .± 5° 85 ± 5°

feldspath K 70 - -Composition albite 30 84 50

'%anorthite - 16 50, •

Conclusions microclineoligoclase labradorperthitique

.'rABLEAU 2

2) leur conposition

Examens optiques des Gchantillons de feldspaths.

a1

b 1 c

Orthose % 70.19 2.90 2.68

Albite % 29.81 83.71 47.81

Anorthite % - 13.99 49.51

Par ailleurs, la formule théOrique des feldspaths montre que si l'on considèreles proportions de bases et cl l alurniniun exprinées en milliéquivalents, ellesvérifj~nt la relation

A13+ #. 3 (K+ + Na+ + Ca2+) soit A13+/3 (K+ + Na+ + Ca2+) #. 1

ceci est bien confirné par les résultats des analyses chi.r:rl.ques des feldspathsrapportés à 100 g dl échantillon, COI!lL1S le montre le tableau ci-dessous :

- 10 -

méqJ100 g1

a 1 b 1 c

A13+ 1200 1217.6 1723.5

Ca2+ - 103.6 375,0

K+ 266 8.5 10.6

+113 309.7 180.6Na

( r+ + 2+) 1.055 0.962 1 .0153 I~ + Nn + Ca :

L'examen des tableaux 1 et 2 montre que les résultats chimiques concordentassez bien avec les examens optiques : le feldspath potassique est un rnicro­cline perthitique, le feldspath sodique un oligoclase et le feldspath calco­sodique un labrRdor.

L'étude aux rayons X confirme ces déterninations et met en évidence de fai­bles quantités de quartz Bélangé à l'oligocL~e:

3 - lLi cas.

Les résultats des analyses chimiques et d.es eXaI'l.ens optiques sont consignésdans les tableaux 3 et 4. Les formules structurales ont été établies sur labnse de 24 (0, OH) correspondant à ::"a maille période; on arrive, tous calculsfaits :

- pour l'échantillon a

fornule d'un Dien trioctnédrique cl.u type phlogopite, avec Mg corrone cationoctaédrique principal

- pour l'échantillon b

qui est ln formule d'un mica dioctaédrique nvec Al comœ cn.tion prédoIJinontde ln couche octaédrique: c'est une muscovite.

iiiLes résultnts des examens optiques et diffr~tométriquesconduisent aux m~mes

conclusions •

- 11 -

Oxydes 8i02 Al 20 3 Irehl reO 11'1°2 j MnO 1CaO INa20 *H 0+MgO K20 Total2

Proportions a 37.9 17. 0 1402 lu 1.1

1-

t- 17.71, Il. 4, 10.2 2.8 99.5- r....- ...

% b 43.0 30. 2 7.5 0.2 0.4 - - 0.9 12.0 0.7 5.0 59.5

1

J 8i 4+ 13+ J 3+ Fe 2+ lTi 4+ f 2+t 2+ l 2+t +

1+

1+

tAl Fe Mn Ca Mg K Na HNombre de ._~---

cations sur la a 5.631 2.37 0.56 0.47 0,89 0.12 - - 3.92 2.16 0.06 2.77base de 24(0. OH

'---__ ",__J

8~-

5.891 2.11,b 2.77 0.77 0.02 0.04 - - 0.18 2.10 0.18 4.5;,1 ,,,

8

TABLEAU 3 Analyse chimique des échantillons de micas.,

*- eau de constitution du minéral ou eau structurale, elle est différentede l'eau d'hydratation (H

20)- •

Observations ~ a t b

couleur brun + pléchroïsme incolore ou .::!: jaunâtreUT indice Hg 1.608 ± 0.002 1 .599 ± 0.002

extinction droite droiteLP allongement (+) (+)

signe optique biaxe (-) biaxe (-)J.C angle optique 20 .± 5° 40 ± 5°

TABLEAU 4 : Examens optiques des échantillons de micas.

4 - P é r i dot.

Les calculs faits sur la base de 4 oxygènes, à partir des données de l' ana­lyse chimique (tableau 5), conduisent à la formule

(AIO•11 Ca0 •01 NaO•01 ) (Fe~:13 Mg1•68) SiO•99 04

et au rapport Mg/Hg + Fe = 0.865, qui montre que ce péridot est constituéde 86.5 %de forstérite.

Oxydes 1Si02 f A1203 tFe203 tFe 0 1 Ti02 1 !linO 1cao' MgO 1K2 0 t Ha20 1Total

% 41.5 4.0 - 6.6 - - 0.5 47.0 - 0.2 99.9~ - - - -- •

Si4+ A13+ -, 3+ Fe2+ Ti4+ &2+ ci+ Mg2+ K+ Na+Nombre des ~e

catiOl1-8 sur - - - - --la base de 0.99 0.11 - 0.13 - - 0.01 1.68 - 0.01

4 oxygènes

T.lù3LEAU 5 : Analyse chimique de l'échantillon de péridot.

Les examens optiques donnent en ID un angle 2V = 90 + 2° et en LN un indiceNg = 1.685 ± 0.002 qui correspond à une composition de 86 %en forstérite, enexcellent accord avec les résultats de l'interprétation de l'analyse chimique.

Le péridot analysé est une olivine forstéritique (contenant des impuretés cons­tituées par Al, Ca et Na), ce que confirme le diffractogramme des rayons X ;celui-ci montre, outre les raies de la forstérite, deux pics à 3.17 Aet à 2.87 1qui sont respectivernant les réflexions (420) et (610) d' enstatite": Il est doncprobable que les éléments étrangers signa:lés par l'analyse chimique, en particu­lier l'aluminium dont le taux est assez élevé, appartiennent au réseau de l'ens­tatite.

5 - P y r O,;X è ne.

L'échantillon de pyroxène que nous avons utilisé est un diopside dont les ca­ractéristiques optiques et chimiques ont été partiellement étudiés par

- 13 -

MONCHaUX (1 970). L'exaI!len aux rayons X Dontre bien que c'est un diopside~Des résultats de l'analyse chioique, les calculs sur la base de six oxygèneEaboutissent à la fornule

L(Si1 .83 AIo•17) 06J (Cao•so 11g0.78 Fe~:12 AIO•14 TiO•02 NuO•14).

- ~alyses chmiques

Oxydes tSi02 1A1

203 1Fe203 1 FeG 1Ti02 1 HnOI MgOl CaO 1 ISO 1Na20

1Total

~6

~7.2 4.6 - 0.6 - 14.5 20.5 - 2.0 99.7

1 - -- -- - -IIombre de Si4+ A13+ Fe3+ Fe2+ T o4+ Mn2+ Mg2+ C 2+ K+ Na+J. ,acations sur • - - - - - -

1.83 0.17 0.14 0.12 - 0.02 - 0.78 0.80 - 0.14la base de ~,6 oxygènes 2

ru Np = 1.674 .:!: 0.002 Ng = 1.705 ± 0.002 dues = 3.322 ± 0.01

LP allongement positif, angle d'extinction (NgJ'. c) =:; 41 °

ID Biaxe positif, angle 2V == 55 .±. 5°.

6 - ~m phi bol e.

L'exaoen du diffractograMDe X Dontre que l'échantillon que nous avons utiliséest une gédrite"': Les calculs effectués sur la buse de 24 (O.OH), à partir desrésultats de l'analyse chimique, pornettent d'aboutir à la formule structurale

) () ( 3+ 2+(Si5 •97 A12 •03 022 •57 OH 1.43 A11 •01 FeO•32 FeO•44 Mg3 •69 Ca1 .70

Oxydes Si02 1 A1203 t Fe203

1FeO 1 Ti02 1Nnü 1r1gO tCaO 1 K20 1Na20 1H 0+

1 total2

% 41.7 18.0 3.0 3.7 0.3 - 17.3 11.1 0.4 2.6 1.5 99.4~ -- - --

Si4+ 1 A13+ Fe3+ Fe2+ ",.4+ . 2+ Mi+ C 2+ K+ Na+ H+Nombre de 1~ l'In acations sur -- .~-- --

5.97 2.03 1.01 0.32 0.44 0.03 - 3.69 1.70 0.0" 0.72 1.43la base de~24 (O.OH) 8

LN Ng = 1 .658 .±. O. 002 Np == 1.641 .±. 0.002

LP allongement positif, angle d'extinction 0( = 23°

1.0 biuxe négatif, angle 2V == 75.::t 5°.

- 14 -

Q

Q

Q

Q!I1

Q

-~-----t;..---~;;---_--;:.~__ 2920

Diffractogramme des RX de l'échantillon de quartz

AbM

Q = quartz

IV\ = mlcrocline

Ab::: albite

M

M

_-'.L.- .....:--" ...". "'::.__2rJ40 30 20 10

Diffractogramme des RX de l'échantillon de feldspath potassiquelMicrocline perthitique)

00

0= olilloclas&

0= quart:<

o

,40

o

.30

o

Q

,

20

o

, .2810

Diffractogramme des RX de l'échantillon d~ feldspath sodique(Oligoclase) .

II

L= labrador

l

1LL

L

LL

.-L' 'L--_----=--_--L ---"L-- 2040 30 20 10

Diffractogramme des RX de l'échantillon de feldspath calco-sodique(Labrador)

16

IPh = phlogopite .

Ph

Ph

IPhPh Ph

Ph

----'------::"':----..&.------:!="- __----'''--- -!''::- 2050 30

Diffractogramme des RX de l'échantillon de mica trioctaédrique(Phlogopite)

Mu = muscovite

Mu

Mu

Mu

MuMu

Mu

Mu Mu Mu

_---L-_._--::'.::-- ---:-:!::--- --.l. ----lI'--__ 2850 10

Diffractogramme des RX de l'échantillon de mica dioctaédrique(Muscovite) .

17

0= diopside -1 ï

!D

10 D1 1l'

1D ~'D

0

DO 0

DiffractogrLImme des RX de l'échantillon de pyroxène(Diopside)

GeGe Ge

IGe

G1

Ge Ge G'! G'I 'Ge

Ge

V \Ge

__-'-,--_..... _~-I- - -. ._ - _.l- •• ......... - ----0----2050 30 10

Diffractogramme des R X de l'échantillon d'amphibole(Gédritel

lB

H

HH

H

H

H

--:L..' ----'- -!';:' -L.. -:!:':---__ 2060 40 20

Diffractogramrne des RX de l'échantillon d'hématite

H ::= hémdtlte

GI = I/ibbs;t..

A =: anatase Il '02 )

K ::.. k.lol,t)Îte

Q :-: quartz

GiQ

Q

GiGi

_ ......-------'--- .---..L.-----....- ~. _4. 2800 ~ ~

Diffractugramme des RX de l'échJntilion de gibb';Îte

19

EE E,

E E

J UE

b -

• . • . 2fJ50 40 30 20 10

Diffractogramme d2~ RX d~ .l'échantillon de p:!ridota - péridot initial {Forstérite}b· résidu d'attaque tri'lcide (Enstatite)

20

7 - Min é r a u x non sil i c eux.

Les échantillons de gibbsite et d'hécatite sont complètement déterminés par'"l'analyse chimique et les rayons X.

a - Gibbsite.

Le diffractogramtle X montre, outre les raies prédoI:Jinantes de la gibbsite, lesprincipales raies du quartz, quelques raies d' hénatite, d' anatase (Ti~) et dekaolinite. Ces minéraux "secondaires" sont bien nis en évidence par l'analysechimique cooœ le raontre le tableau ci-après :

Oxydes 1S·O ,

A1203 f J!'e203 1FeO 1 Ti02 1 rJInO t 101gO 1CaO JK20 1 Na20 H 0+ j total~ 2 2

% 6.5 53.3 10.4 - 1 .9 - - - - - 27.2 99.3-- - --~ --

Norabre de Si4+ 11.13+ Fe3+ Fe2+ Ti4+ "'fn2+ r~ 2+ " 2+ K+ + H+Il '.g va Nacation sur " . --- -- - - -- ..la base de3 oxygènes 0.09 0.88 0.12 - 0.02 - - - - - 2.56

b - Héma.tite.

L'analys,e chimique montre que l'échantillon est constitué de 98 %de Fe2O~ etde 1.5 % de Si02 non décelable sur le diffractogranre de rayons X qui ne tfion­tre que les raies de l' hénatite.

En conclusion, les échantillons sur lesquels a été conduite notre étude sontdes échantillons de quartz, de nicrocline, d' oligoclase, de labrador, dephlogopite, de muscovite, de forstérite, de diopside, de gédrite, de gibbsiteet d 'hémdite, chacun de ces minéraux contenant des impuretés décelés , soitaux rayons X, soit à l'analyse chiMique.

IV - ATTAQ;UE TRIACIDE.

A - PROTOCOLE D'ATTAQUE.---------------------

Avant de procéder à l'attaque propre!:lent dite, certaines déterminations préli­minaires s'avèrent nécessaires ; elles concernent (132°)- constituée par del'eau d'hydratation et la perte au feu qui représente l'eau de constitution(H20)+ et éventuellement le CO2 des carbonates.

1 - Dé ter min a t ion s pré li min air es.

Toutes les pesées sont expriIaées en granraes ; da."'1S un creuset en porcelainepréalablenent calciné à 10000 C et de poids P :- nettre environ 2 g de matière porphyrisée jusqu'à passage intégral au tamis

24 .l\FNOR (poids P1 )

- 21 -

- sécher àl1étuve à 105°C jusqu'à poids constant (P2 ) ;- porter au four à moufle et calciner à 1OOooC pendant 4 heures- refroidir dans un dessiccateur et peser (P3).

Dans ces conditions opératoires on a :P

1- P

2- hunidité (%) = P _ P x 100 par rapport à la matière "fratche"

1P2 -P.l.

- perte au feu (%) = P _ P- x 100 par rapport à la matière "sèche".2

F = 100 _ (~oY-

Si F est le poids de watière "fratche" à peser pour obtenir 1 g de matière"sèche ll sur lequel sera faite llattaque , on a

100

Le réactif triacide est constitué par un mélange sulfonitrique (H2S04 conc.et RNo., conc. dans le rapport 2/3), et acide chlorhydrique concentré d'autrepart. Toute l'attaque s'effectue sous une hotte tirant bien.

- Peser la quantité de Batière i1fra1che" F et l'introduire dans un bécher de250 1!1.1.

- Ajouter 25 BI de mélange sulfonitrique froid, par petites fractions en dé­layant pour éviter la formation de gruoeaux.

- Porter sur une plaque chauffante tiède et y ajouter 25 nI d1Rel.- Couvrir avec un verre de montre, augmenter progressivement l'allure de

chauffe jusqu'à fin de dégagement de vapeurs rutilantes.- Oter le verre de nontre après l'avoir rincé d'un jet de pissette.- Porter le bécher sur bain de sable et amener le contenu à sec (fin de déga-

genent de funées blanches de 30:3). CI est la fin de la prenière attaque.- Laisser refroidir puis ajouter 25 ml d'Rel.- Couvrir et laisser digérer sur plaque chauffante à douce chaleur jusqu'à

désagrégation du résidu.- Ajouter 25 ml de nélange sulfonitrique et effectuer la seconde attaque

conme la preBière.- Une fois le contenu du bécher venu à sec, ajouter une pincée de NH

4N0:3 et

5 TIl de RNo., concentré.- Couvrir et chauffer doucement jusqu' à désagré~ation totale.- Découvrir et anener à sec sans trop chauffer t110°C environ).- Maintenir cette température pendant une heure.Cette dernière opération a pour but de fritter les traces de silice en pseudo­solution·

3 - D é ter n i n a t ion dur é s i d u.

Au produit d'attaque, ajouter 5 BI d'HCL- Couvrir et chauffer sans bouillir jusqu'à désagrégation du résidu.- Ajouter 50 ml d'eau distillée et chauffer sans bouillir pendant 2 heures

afin de dissoudre les sulfates Bétalliques.- Laisser refroidir puis ajouter quelques gouttes d'alcool pour abaisser la

tension superficielle et éviter les reuontées.

- 22 -

- Filtrer sur filtre sans cendre de faible porosité en recueillant le fil-trat dans une fiole jaugée de 250 Lll.

- Laver le résidu sur filtre avec HCl 10% à chaud puis à froid.- Laisser essorer.- Remplacer la fiole par un bécher de 250 nI.- Lessiver le résidu par NaOH 2 % à 80°C par petites portions de 5 ml jusqu'à

concurrence de 120 ml (cette opération a pour effet de dissoudre la silicedes silicates).

- Laver le résidu par He 1 dilué puis plusieurs fois par de l'eau distillée.- Laisser essorer cornplèteoent.- Placer le filtre et son résidu à l'étude à 105°C jusqu'à poids constant.

Le traitement du résidu à 105°C au lieu de 10000C comme on le fait souvent,permet d' éviter d'éventuels changements structuraux irréversibles qui pour­raient avoir lieu au cours du chauffage.

Si P est le poids du résidu obtenu à 105°C, on a : résidu %= P x 100.

B - TECillITQUES D'ANALYSE DU SOLUBILlSAT... - ---

Le contenu de la fiole jaugée est amené à 250 nI par addition d'eau distillée.Le solubilisat est constitué par le contenu de la fiole et celui du béchercontenant la silice des silicates.

Les différents éléments du solubilisat sont dosés sous forme d'oxydes. Lesméthodes utilisées pour ces dosages sont la gravimétrie pour la silice, latitrinétrie pour le fer, la colorimétrie pour le titane, la complexométriepour l'aluminium et la spectronétrie pour les "bases" (MgO, CaO, ISO et Na

20).

1 - Dos age deI a sil i cep a r g r a v i fi é tri e.

- Principe:

La silice dissoute par NaOH est précipitée par HCl concentré. Le précipité estcalciné et pesé sous forme de Si02 .

- !echnisue opératoire :

Dans le bécher contenant la silice dissoute par NaOH,- ajouter 10 ml d'HOI concentré,- évaporer et maintenir à sec pendant une heure,- reprendre par 2 ml d' He1 concentré en couvrant avec un verre de montre,- ajouter 50 nI d'eau distillée et chauffer doucement pour dissoudre NaDl,- filtrer s'lI' filtre sa."18 cendre de faible porosité,- laver le résidu sur filtre avec Hel très dilué, puis avec de l'eau distillée,- placer le filtre et le résidu dans un creuset en porcelaine préala~ement

taré,- porter à 1OOooC dans un four à moufle pendant 3 heures,- refroidir dans un dessiccateur et peser.

Si P en grar:JI!les est le poids du résidu contenu dans le creuset, on a

Si02 % = P x 100 .

- 23 -

2 - Dos age d u fer par t i tri m é tri e.

- Principe :

Le fer ferrique est d'abord réduit en milieu acide par le chlorure stanneuxen excès :

2 Fe3+ + Sn2+ ~ 2 Fe2+ + Sn4+.

L'excès de Sn2+ est oxydé par le chlorure mercurique qui est réduit en chlo­

rure mercureux qui précipite :

SnC12 + HgC12 ~ SnC14 + Hgl12 ~

Le fer ferreux obtenu est dosé par oxydation par le bichrooate de potassiUI:l

2+ 2- + 3+ 3+6 Fe + Cr20

7+ 14 H -;::... ==:::!:) 6 Fe + 2 Cr + 7 ~O.

L'utilisation de quelques gouttes de solution de diphénylamine sulfonate debaryum, qui réagit avec le bichro@ate en excès pour donner une colorationviolette, perr:J.et de déceler la fin de réaction.

- ~~~que opératoi~*

- Prélever 50 ml de la fiole jaugée et les introduire dans une fiole cylindro-conique de 250 ml ;

- évaporer jusqu'à 1°ml environ ;- ajouter 10 I:ll d'Rel 6 N ;- chauf'fer jusqu'à début ébullition et ajouter, goutte à goutte, une solution

de Sn012 1.5 %jusqu'à disparition de la teinte jaune du complexe ferrichlo­rhydrique ;- aj outer 1° I:J.1 de HgC 12 ;- attendre quelques minutes pour qu'il se fOrI:J.e le précipité de Hg2C12 •,- ajouter 115 ml de mélange sulfophosphorique et 10 gouttes d'indicateur

(l'emploi de l'acide phosphorique E3p04 provoque la formation d'un complexeavec les ions ferriques fomés au cours du dosage et favorise l'oxydationdes ions ferreux par le bichromate) J

- titrer iI:rrnédiatement avec le bichrooate de potassium en agitant constammentjusqu'au virage au violet.

6+Dans les conditians de dosage, 1 nI de Cr = 1 %de Fe203

.

En outre, si T est le titre de la solution de bichromate de potassium et V levolume utilisé en ml, le nombre x de milliatomes de Fe dosés dans 10 ru de so­lution est x =v.T/5 (ce nOI:lbre x servira au dosage complexoI:létrique de l' alu­r:dniUI:l) •

3 - Dos age dut i tan e par col 0 r i m é tri e.

- Principe

La colorimétrie est basée sur la mesure de l'intensité d'un faisceau lumineuxmonochroI:J.atique avant et après la traversée d'une épaisseur connue de la solu­tion contenant l'élément à doser.

* - Voir "préparation des réactifs" en annexes.

- 24 -

A partir d'une se~e de solutions étalons de concentrations croissantes, onvérifie la loi de Lambert-Beer qui donne la densité optique de la solutionen fonction de la concentration

l oD = log T = [l.c.

1 0 = intensité du faisceau incident,l -- intensité du faisceau après traversée de la solution,E = coefficient d'extinction molaire,1 = épaisseur de la solution,c = concentration de la solution.

Pour une cellule de mesure donnée et un élément détenniné, 1 et t sont cons­tants ; la courbe D = f(c) est donc une droite.

T hn ° , t 0 *- ec J.que ~::~~ :

En J.:lilieu acide, le titane donne avec l'eau oxygénée des ions complexes decoloration orangée stable.

Dans une fiole jaugée de 100 ml, introduire 25 ml de solution du filtrat tri­acide :- ajouter 25 ml d'un mélange sulfophosphorique (2/5 H2S04 concentré + 1/5

H3P04 concentré + 2/5 H20 distillée) ;- agiter puis ajouter 5 ml de H2~ 22 volumes ;- honogéniser et compléter à 100 Dl par fl20 distillée ;- agiter et effectuer la co1oriôétrie ;- cooperer les résultats avec ceux de la ganme étalon.

La colorimétrie est effectuée sur un spectrophotomètre électronique Jobin-Yvon.

Dacs les conditions opératoires définies à partir de la gaome étalon, 1 %deTiCQ correspond à 1 mg de Ti02 • A %de Ti02 correspondent à Amg de Ti~ pour250 ml de solution ; dans 1°ml de solution, on aura donc A/250 x 1°ng deTi02' Or, 1 milliatome de Ti = 79.9 I!1g de Ti02 ; le noobre y de milliatomesde Ti dosés dans 10 ml de solution sera donc : y = A/25 x 1/79.9 = 5.10-4 A(ce nombre y servira au dosage comp1exooétrique de l' a1uniniun) •

4 - .!L-o s age d el' a 1 u min i u D par c 0 fi P 1 e x 0 m é tri e.

- Pr!ncipe :

L'a1uniniurn, le fer et le titane sont coop1exés à pH voisin de 5 par l'EIDTAen excès. Cet excès est dosé par une solution titrée de Zn2+ en présence de3-3' diméthylnaphtidine. Les ions zn2+ en excès réagissent avec l'indicateurpour donner du 3-3' difléthylnaphtidinate de zinc de couleur rose. On doitchauffer la solution à doser pour accélérer la réaction qui est souvent lente,Ii1~me en présence d'un excès de réactif.Connaissant les teneurs en Fe et Ti, celle de Al est obtenue par différence.

T hn ° , t' **- ~ J.que opera oJ.re :

- Prélever 10 fl1 de la fiole jaugée et les introduire dans un bécher de 250 Dl- ajouter 2 Dl de HN0:3 5 %et couvrir

* - Voir "1' obtentiog. de la g3IJI'1e étalon", en annexes.** - Voir 1a"préparation des réactifs", en annexes.

- 25 -

- chauffer jusqu'à début d'ébullition;- retirer du feu et ajouter 125 nI d'eau distillée ;- ajuster le pH à 2.5 au moyen de NaOE N ou He l N/2 ;- cesser l'agitation et porter à début d'ébullition;- laisser reposer jusqu'à 500 e puis ajouter rapidement 10 ml de solution tam-

pon pH 5.0, 2 ml de solution de ferricyanure de potassiUI!l 0.2 %, 6 gouttesd'indicateur ;

- titrer immédiateœnt l'excès de conplexi0n petr une solution de znS04 0.05 Mj-gsqu'à virage au rose.

Da'1s ces conditions de dosage, on a le volume v en nI de la solution de Zn2+utilisé, t son titre en l'101arité et t' le titre de conplexon ; pour 1°mlde solution, on a x nilliatomes de Fe et y milliatomes de Ti déterminésantérieurement. Le nombre de millintomes d'Al dosés sera donc

z = (10 t' - vt) - (x + y).Un milliatome de Al = 5O. gr mg de A~°3, on en déduit:

af ( ) 250 1A1203 7° = 10 t' - vt - x - y x 50.gr x 1'0 x 10'L'application des résultats obtenus montre que le terme y est,dans la plu­part des cas, négligeable devant x , nous avons donc utilisé couramment l'ex­pression :

'\5 - Dos age des lib a ses Il par s p e c t rom é tri e.

Le dosage se fait sur le filtraHriacide débarrassé des sesquioxydes dont laprésence aurait une influence négative sur les teneurs des élénents à doser(RODE 1969) •

c.. - Elimination des sesquioxydes.

- Prélever 50 nI du filtrat d'attaque triacide et les introduire dans un bé-cher de 250 nI ;

- diluer à 100 I!Ù avec H20 distillée ;- amener à ébullition, bécher couvert et sous agitation- précipiter les sesquioxydes par ~OH 1/2 (pH 5-6) ;- recouvrir le bécher et faire bouillir pend81lt 2 mIl ;

- laisser refroidir jusqu'à Booe ;- contr$ler le pH et le réajuster à 5-6 au moyen de NH40H 1/2 ou HCl 1/2 ;- filtrer sur filtre sans cendre (bleu ou noir) en recueillant le filtra.t

dans un bécher de 400 ml ;- laver 3 à 4 fois le précipité sur filtre avec une solution tiède de NH4Cl 5 %

laisser essorer puis évaporer le contenu du bécher de 400 nI jusqu'à 150 mlenviron ;

- transvaser dans une capsule en porcelaine de 400 ml et amener à sec ;- chauffer ensuite énergiquement sur un bec à fl[Uï]IIle pour éliminer les sels

runnoniacaux et carboniser toutes les traces de matières organiques ;- traiter le résidu par que lques ml d'eau régale (mélange Re l + ffi:if~) ;

amener à sec puis reprendre par HNü.3 concentré et 20 ml d'eau distillée ;laisser digérer à froid pendont une heure en agitant manuellement de façonintermittente

- 26 -

-11 = N.A.s

- filtrer sur filtre sans cendre de faible porosité en recueillant le filtratdans une fiole jaugée de 50 ml

- rincer ln capsule et le filtre et compléter à 50 ml avec H20 distillée ;- hOElogéniser et effectuer les dos1.ges spectrométriques.

b - Dosage de Na20 et K20 par spectrométrie de flamme.

I.e passage d'un atome d'un nivenu d'énergie W2 à un niveau d'énergie plus basW1 se traduit par une raie d'émission dont l'intensité est donnée par larelation :

N = nombre de particules du corps émetteur par unité de volume,A = probabilité de transition de l'état initial vers l'état final,~E = différence d'énergie entre l'état initial et l'état fondamental de la

particule pour l'émission considérée,K = constante de Boltzmann,T = tetlpérature absoltae de la source d'excitation.

_LUPour des conditions de flamme définies, le terme A.e IfL1 est constant. Si l'in­troduction de ID solution dans la flaome est faite à débit constant, 1 ne dé­pendra que de la concentration de la solution en particules émettrices. Onvérifie l~ linéarité de cette fonction à partir d'une série de solutions éta­lons ; elle n'est obtenue que dans un intervRlle de concentration générale­œnt étroit.

Nos nesures ont été effectuées sur un spectrophotonètre à flaI!Il:le BeckI:1an.

c - Dosage de CaO et MgO par spectronétrie d'absorption atonique.

- Princi~ :

Quand un atome se trouvant dans un état d'énergie stationnaire Ws ' reçoit unrayonnement comprenant des radiations de fréquence "> , il peut absorber unquantum d'énergie h "V transportée et passer ainsi à l'état d'énergie :

vl:r = Ws + h ~

On a nlors une raie d'absorption nais les seules raies qui peuvent ~tre absor­bées sont celles qui, dans le processus d'érlission, aboutissent au niveaud'énergie le plus bas; ce sont les raies dites de résonance. Ainsi, les spec­tres d'absorption comportent beaucoup noins de raies que les spectres d' érais­sion. Comœ les atomes ne peuvent absorber que les quanta de leurs propresspectres, le procédé sera spécifique.

Si 10 est l ' intensité d'une radidion de fréquence ~ pouvant ~tre absorbéepar un atone, c la concentration dans la vapeur atonique d'épaisseur l,l'intensité lumineuse est donnée par la relation :

1 -1 -K.l.c- oe

1a linéarité de la loi est vérifiée à l'aide d'une ser1e de solutions étalons.1'appa reil que nous avons utilisé à cette fin est un spectrophotomètre d' ab­sorption atomique .Tobin-Yvon.

- 27 -

Rerlarq.ues : Mn, souvent présent à l'état de traces, est dosé par absorptionator:J.ique, directement dans le filtrat triacide.

Tous les résultats analytiques sont expr:iLlés en pour cent par rapport à lamatière séchée à 105°C.

Les résultats de l'analyse des filtrats, provenant de l'attaque triacide desdivers nmeraux, sont ra.ssenblés dans le tableau 6. Parmi ces résultats estinclus celui obtenu sur une kaolinite par BOURGEAT (1 CJ72) •

v - INTERPRETATIONS.

Les Rnalyses chir:J.iques effectuées sur les diverses espèces ont été conplétéespar un exe~en des résidus d'attaque aux rayons X et au r:J.icroscope polarisant.

- ~~rqu~pré]imin~!~:

Au cours de l'attaque, certains LJinéraux (phlogopi.te, forstérite et gibbsite)donnent une masse spongieuse qui freine l' évnporation de l'eau d' hydratationet provoque aLDsi un ralentissenent de l'opération. On facilite le départ decette eau en trituraDt la surface de la TInsse spongieuse à l'aide d'un agita­teur en veITe, jusqu'à dessiccation cOrlplète.

L'exanen du tnbleau 6 rlontre que les ninéraux présentant ces caractéristiquessont très richos en A12~ ou MgO. Ils donnent dans le filtrat une somne deA12C0 + MgO supérieure à 30 %. On peut donc penser que la nasse spongieuseobservée est due à la fornation des sulfates de rlagnésie ou d'alunine hydra­tés dont la déshydratation complète n'a lieu qu'à des températures élevées(I<RAUSS et al. 1927, HACKSPILL et al. 1930).

A - COMPORTEMENT DES MINERAU".l NON SILICEUX.

La gibbsite et l'héI'1atite n'ont donné que 1.5 et 3.9 %de résidu constituéessentielleœnt de quartz (diagrru:JI:les X) ; alors qu'il reste quelques tracesd'hénatite non attaquées, la gibbsite a été conplètenent détruite, ne lais­sant que le seul résidu quartzeux.

On peut se denander si la structure de ces deux minéraux ni intervient pasdans leur conportenent au réactif triacide. En effet, dans la structure del'hénatite, deux cavités octaédriques sur trois sont occupées par Fe alorsque dans celle de la gibbsite une seule cavité octaédrique sur trois contientAl. En outre, en r;ùlieu acide, on peut supposer une intervention des ions Wqui rendraient plus fragiles les liaisons Al-aH par des processus de protona­tions du type

OH

Al~ OH

~OH---;~ Al

- 28 -

. ~. '

Gibblitla ~ KaoliRb ~. ..... ForsMt'fte CWdrit. Dicpaida Ubrador . Ofipc_ Microcline au.u

..... 1.5 3.' 5.5 Y 2Q,S .JU 35.2 9ZJ '0.4 '3.2 95.9 91.5.'

SiOa 5.' i.5 42.0 JS.' 34.6 24.5 2.2.1 ].4 '.3 2.5 1.1 1.5

MO. 511 - 36.0 ..' 26.4 CU 10.0 2.4 . '.9 4.' 2.0 -hio. 10.1 95.3 1.9 n.l 4.2 7.4 6.2 0.4 - - - -TIOI U 0.1 1.3 1.4 0.2 - 0.3 - - - - -

• 0.1"nO - - - 0.1 - - - - - - -MIO - - - '4.5 1.2 27.1 16.4 0.2 G.3 - - -

-,

.~ - - - U 0.1 0.5 5.' 0.5 2.5 - - -.tel0 - - - 20.2 7.9 0.1 0.2 - 0.2 0.1 0.3 -,.

~

,.~O - - - 0.4 .0.8 0.3 2.0 0.3 1.1 0.3 Il .1 -i,,

Hl0· 27.2 - 13.4 2.1 5.0 - 1.5 - - - - -'JUi' 99., 99.' tOO.1 ".5 ".. 99.9 "., 99.' '9.1 99.1 100.0 100.0

I.a-..

'T.... CI - Résultats de I-analyse des filtnlts d'attaque trÜlCtide des différents minér;. x (granulométrie < 0.2 mm).: (lu réiulfatS cane exprimés en " par rapport Il la matière ... à 106° =» .'.

.." .

Le m~me processus nécessiterait deux fois plus d'ions H+ pour rompre les liai­sons Fe-O. Dans des milieux d'égale acidité, la gibbsite présentant une struc­ture un peu plus lâche que l'hématite, se détruirait plus rapidement que cettedernière.

B - COMPORTEHENT DU QUARTZ.

Dans nos conditions d'attaque, le quartz a été, et de loin, le minéral leplus résistant, donnant 98.5 %de résidu. Ce résultat est cependant un peuinférieur à celui obtenu par CLAISSE (1968). La différence est due au faitque cet auteur a opéré sur des tranches granulométriques déterminées, alorsque nous avons travaillé sur un matériau de granulométrie continue qui s'étendde 200 à °microns. BOURGEAT (1 gJ2) a montré, par ailleurs, que les résultatsvarient aussi suivant les conditions d'attaque. L'examen aux rayons X du ré­sidu obtenu ne décèle aucune modification structurale. L'attaque a donc aboutià une simple solubilisation partielle du quartz. Cette très faible solubilisa­tion met en évidence la très grande résistance des liaisons Si-O-Si au réactiftriacide.

C - COMPORTEMENT DES SILICATES.

1 - Fel d spa t h s.

Les diffractogrammes des rayons X des résidus sont identiques à ceux des felds­paths de départ. Il n'y a donc pas eu de modification structurale. Il ressortde l'observation du tableau 6 deux faits principaux :

- le microcline est plus résistant que l'oligoclase et ce dernier plus résis­tant que le labrador ;

- dans url même minéral, les différents éléments n'ont pas eu le même comporte­ment à l'attaque triacide.

Pour mieux comprendre ce comportement, nous nous sommes servis des rapportsmoléculaires définis ci-après :

Si02

I1vr = A~03Si0

2filtrat

S = Si02

minéral

Na2

0 filtrat

N = Na2

0 minéralC = CaO filtrat

CaO minéral

dans le filtrat

K2

0 filtratK = ,

ISO mineraI

(CaO + K2

0 + Na2

0) filtrat

minéral

Si02

T~_ - dans le minéral1VI - CaO + ISO + Na

20

= A~03 dans~ CaO + ISO + Na

20 le minéral

~ - caO + ISO + Na20

_ A120,

~ - CaO + K2°+ Na

20

dans lefiltrat

dans lefiltrat.

La valeur de chacun de ces rapports est portée dans le tableau 7.

-'0 -

Rapports l Labrador t Oligoclase 1 Microcline

~ 3.086 5.349 5.243

~ 1 .422 0.883 1.442

S 0.150 0.038 0.026

A 0.338 0.231 0.093

K 0.040 0.025 0.024

N 0.196 0.031 0.028

C 0.238 - -B 0.194 0.028 0.026

~ 2.6821

5.171 5.542J

5.896~ 2.143 7.048

~ 0.869 0.966 1 .057

~ 1 .506 7.974 4.087

TABLEAU 7.

a - Comportement de la silice et de l'alumine.

Le tableau 7 montre que Rp est 2 à 6 fois plus faible que RM alors queces rapports sont sensiblement identiques pour les autres minéraux si­licatés (kaolinite, phlogopote, muscovite, gédrite), exception faite dela forstérite et du diopside qui sont des minéraux peu alumineux, ou necontenant presque pas d'aluminium structural. Cette dif'férence entre RFet RM dénote la faible teneur en silice du filtrat par rapport à la te­neur en alumine; autrement dit, l'attaque des feldspaths a abouti àune dissolution plus impoT~ante de l'alumine que de la silice.

On retrouve, ici, les résultats obtenus par MURATA (1942-1945) qui aétudié l'attaque des silicates par les acides forts. Cet auteur expli­que la résistance de certains minéraux par leur forte teneur en Si02 ,et la grande solubilité des autres par l'abondance des liaisonsAl-O-Si, plus fragiles que les liaisons ~i-o-Si.

En effet, des minéraux étudiés ici, les feldspaths sont ceux qui, aprèsle quartz, présentent les plus fortes teneurs en SiÜ2, donc une abondan­ce de liaisons Si-o-Si ; ceci expliquerait leur haut degré de résistanceà l'attaque triacide. Le rapport RM du microcline et de l' oligoclaseétant inférieur à la valeur ;1 ç ; i 6, dénote un excès d'aluminiumpar rapport au silicium ; il existerait donc dans le réseau de ces miné­raux des zones à fortes proportions de liaisons Al-Q-Si, ces zones se­raient probablement les plus touchées au cours de l'attaque. Dans le la-brador ,RM ,. est supérieur à la valeur ; J ç 2 2, le minéral possèdeun excès de SiÜ2, mais il est très riche en bases ; nous verrons plusloin que ces bases sont très vite extraites du réseau feldspathique parle réactif triacide, et d'autant plus vite qu'elles sont plus riches en

- 31 -

calcium ; le résultats de cette dissolution rapide des bases est que le réac­tif atteint rapidement le squelette AI-O-Si devenu alors plus accessible. Enfinil faut remarquer que l'on opère à un pH inférieur à 2.5, domaine beaucoup plusfavorable à la dissolution de l'alumine qu'à celle de la silice.

En outre, on constate que les rapports S et B sont sensiblement du ~me ordre.Tout se passe donc comme si la silice dissoute entraîne avec elle une propor­tion quasi équivalente d'éléments basiques; ceci est moins net pour l'oligo­clase et le labrador dans lesquels coexistent les cations Ca et Na, de solubi­lité inégale. Toutefois, le résultat auquel on aboutit est le même puisque leréseau structural reste maintenu dans tous les cas.

En définitive, ce sont les zones riches en liaisons AI-o-Si qui se dissolventle plus, entraînant en solution une quantité :ïJnportante de bases et laissantun résidu dont les rayons X montrent qu'il conserve la structure du minéralinitial, grâce au reste de la charpente riche en liaisons Si-C-Si.

b - Comportement des "bases".

Les rapports K, N et C permettent de suivre le comportement des "bases". Pourle microcline et l' oligoc lase, on constate une valeur de N supérieure à ceIlede K alors que dans le labrador la valeur de N est comprise entre celles de Cet K. Il y a donc eu une dissolution plus importante pour le calcium, assezimportante pour le sodium, et peu importante pour le potassium. Cet ordre dedissolution des bases coïncide avec celui des feldspaths (tableau 6). Il appa­ra1t également dans l'examen des résultats que ces dissolutions ne sont passtoechiométriques. Ces résultats rejoignent ceux obtenus par LAGACHE (1965) etBARES (1970) qui ont étudié respectivement l'altération des feldspaths en mi­lieu carbonique et la mobilité comparée des ions Na, K et Si dans un microclineperthitique. Alors que le premier chercheur a montré que le labrador se dissoutplus vite que l'albite, celui-ci plus rapidement que l'adulaire ; il résultedes travaux du second que le feldspath sodique se dissout plus vite que lefeldspath potassique. La concordance de ces résultats ne surprend pas quand onsait que dans ces diverses attaques, l'agent actif principnl dans le réactifcarbonique, l'eau et le triacide, est l'ion rr+. Seules diffèrent la concentra­tion et la température, facteurs susceptibles de modifier les vitesses desréactions.

c - Cemportement comparé de la silice. de l'alumine et des "bases".

L'examen des rapports ~ et HF met en évidence une solubilisation très pousséede l'alumine par rapport aux bases, en effet Hr.i est voisin de 1 alors que EFva de 1.5 pour le labrador à 4 pour le microcline et 8 pour l'oligoclase. Cetécart entre :HM et EF indiquerait que les liaisons AI-o-Si sont aussi plusfragiles que les liaisons M-O-Si, M désignant Na, K et Ca ; par contre, lesvllleurs voisines de J1.:r et l:F semblent confirmer que la dissolution de la siliceentraîne une dissolution quasi équivalente de "bases il

•

En conclusion, les "bases il sont dissoutes en proportions notables mais l t alumi­ne semble être la victime principale du réactif triacide; c'est ce que confir­me, par ailleurs, la comparaison des rnpports S, A, K, Net C.

- 32 -

2 - M i cas.

L2, phlogopite est presque complètement détruite par l'attaque triacide alorsque la muscovite ne l'est que très partiellement. L' exrunen aux rayons X durésidu montre qu'il n'est constitué que de quartz et de quelques traces dephlogopite non attaquées ; au microscope, outre le quartz et les traces deminéral sain, on constate la présence d'un amas isotrope de silice amorphe(1.44 <N ..(.1.46) ; il s'agit certainement de la silice n'ayant pas été dis­soute par la soude.

QU8llt à la muscovite, le diffractogramme X du résidu ne montre aucune modifi­cation structurale par rapport au I!1inéral initial; les analyses chimiquesdonnent des valeurs de ~ et RF respectivement de 2.39 et 2.22, donc très voi­sines, ce qui confirme bien les observations diffractométriques.La phlogopite étant très riche en A12O, et rilgO, la facilité pour ces élémentsde donner, en milieu sulfurique, des sulfates hydmtés, peut ~tre un des fac­teurs déterminant de la vulnérabilité du minéral; en effet, la formation deces sulfates hydratés entraîne la destruction rapide des oouches octaédriques.Lorsque ces couches sont détruites, les couches tétraédriques sont atteintespar l'intermédiaire des liaisons AI-o-Si plus fragiles que les liaisons Si-o­Si *.La sulfntation de A120.J et MgO dans les micas semble s'amorcer surtout en pré­sence d'une quantité suffisante de î1gO dont les sulfates hydratés se formentplus facilement (HACKSPILL et al. 1930). U' est ce qui expliquerait la diffé­rence de comportement entre le mica dioctaédrique et le mica trioctaédriqueen milieu sulfurique. Une autre explication sur la différence de comportementdes deux types de micns serait celle avancée par BASSET (1960) ; celui-ciattribue la différence de vulnérabilité entre la phlogopite et la muscovite àla différence d'orientation des hydroxydes, par rapport au plan des micas :les hydroxydes sont perpendiculaires au plan (001) dans les micas trioctaédri­ques (biotite-phlogopite), obliques dans les micas dioctaédriques (muscovite).Les gros ions K+, disposés justement entre ces plans, sont fortement liés dansla muscovite, grooe à l'éloignement du proton W. La disjonction des feuilletsmicacés est donc facilitée dans le cas des micas trioctaédriques ; c'est cequi explique la plus grande facilité d'altération de ces derniers par rapportaux micns dioctaédriques.

3 - P y r 0 x è n e.

Après le quartz et les feldspaths, les pyroxènes semblent ~tre les minérauxrésistnnt le mieux à l'attaque triacide. En effet, le diopside traité donne92.6 %de résidu. L'examen aux rayons X et au microscope ne décèle aucune mo­dification structurale.

Cette résistance du diopside peut s'expliquer à partir de sa composition chi­mique et de le.. structure des pyroxènes. Etant donné Sa faible teneur en A12O:3,le diopside possède peu de lillisons Al-o-Si. En outre, les pyroxènes sontformés de chaînes simples de tétraèdres Si04 , les cations bivalents r-?+ n'assu-

* - Dr..llS la maille période des micas, 2 Si sur 8, dans les couches tétraé­driques, sont substitués par Al, d'où ln présence des liaisons AI-o-8i.

- 33 -

rant que la liaison latérale de ces chRtfies les unes aux autres. Les liaisonsSi-o-Si, le long de la chaîne, sont donc plus nombreuses que les liaisonsM-o-Si, ce qui maintient la structure.

4 - A m phi bol e.

Les résultats analytiques de l'attaque montrent une faible résistance de lagédrite (résidu : 35.2 %). Elle est moins résistance que le diopside et mêmemoins que le labrador (80.4 %de résidu). Comme pour les minéraux précédents,l'examen aux rayons X et au microscope du résidu ne révèle aucune modificationstructurale.

Parmi les amphiboles qui sont formées de tétraèdres (Si, Al)04' en chatfiesdoubles, la gédrite est particulièrement riche en aluminium· Les liaisonsAI-o-Si y sont plus fréquentes que dans les pyroxènes j en outre, les amphi­boles sont très riches en Mg. La formation des sulfates d'Al et Mg hydratéset la présence de liaisons AI-o-Si assez fragiles entraînent une solubilisa­tion partielle importante du minéraL Malgré cette solubilisation importante,les rapports HM et Rp ont des valeurs très voisines (3. g) et 3.75) ; ce quimontre une dissolution stoechiométrique de la silice et de l'alumine et con­firme que la structure reste inchangée.

5 - P é r i dot.

L'examen aux rayons X du résidu de l'échantillon d'olivine montre que ce der­nier n'est constitué que d'enstatite·; le forstérite a donc été complètementdétruite. Des 4 %de A12~ contenus dans le minéral initial, seul 0.4 %a étésolubilisé avec le réseau d'olivine; ceci confirme que l'excès d'aluminetrouvé dans l'analyse chimique du minéral appartient au réseau d'enstatite.Les caractéristiques optiques du résidu sont différentes de celles du péridotinitial (tableau ci-dessous).

Caractéristiques Péridot i.nitial t Résidu

Couleur incolore à relief net

1incolore

LN Indice Ng 1.685 ± 0.002 1.680 ± 0.005

LP Couleur f j aune à violet1

gris blanc à blancrSigne optique

tbiaxe positif

1biaxe positif

Le Angle 2 V go + 2° 75 ± 50- -Conclusion 1 86 %forstéri te 85-90 % EUlStatite

+ traces silice amorphe

Ces résultats confirment encore la forte résistance des pyroxènes à l'attaquetriacide.

- 34 -

6- Argil~

La kaolinite, comme la plupart des minéraux argileux soumis à l'attaque tri­acide, a été complètement solubilisée. Le résidu obtenu n'est constitué quede quartz. Alors que le rapport RM atteint 2.24, RF est égal à 1.99, valeurtrès peu différente de la valeur théorique 2 pour la kaolinite. On peut endéduire que la matière solubilisée est de la kaolinite pure, la quantité dequartz solubilisée étant négligeable.

VI - CONCLUSION,.

De cette étude nous pouvons dégager les quelques faits suivants :

- Tous les minéraux purs sont plus ou moins vulnérables au réactif triacidedont l' action aboutit, en général, à une simple solubilisation totale ou .'.partielle du minéral, la .d("tAc.t.. 1'"( dIA. '"'l''i~'''IA, "'H tq.nt, dtStns CIl cas, ,'de,,'h?kIl ft- Ci/llf! J", PtI"néNSlJ ,...,-hét/(~.

- Les minéraux secondaires ou de néoformation tels que les hydroxydes et lesargiles, sont entièrement solubilisés, ne laissant qu'un faible résiduquartzeux n'entrant pas dans 12. composition structurale du minéral (cas dela gibbsite et de la kaolinite).

- Les minéraux primaires sont tous partiellement solubilisés mais, ici, ledegré de solubilisation semble ~tre étroitement lié à la structure et à lacomposition chimique du minéral.

Les minéraux les plus réSistants sont ceux du groupe des TECTOSILICATES, deformule générale (Si~)n. Dans ce groupe, la vulnérabilité augmente avec ledegré se substitution de Si par Al et suivant que 16 cation neutraliseur estK, Na, Ca. C'est ainsi que le quartz est le plus résistant du groupe, suividu feldspath K puis du plagioclase Na et enfin du plagioclase Ca.

Après, vient le groupe des nrOSILICATES, constitués de tétraèdres Si04

encha!nes ; y interviennent également le degré de substitution de Si par Al,la nature et l'abondance des cations neutralisateurs ; ainsi, les minérauxplus riches en Al et Mg, sont les plus vulnéra~les. Dans ce groupe, les pyro­xènes sont beaucoup plus résistants que les amphiboles.

Dans le groupe des PHYLLOSILICATES, les minéraux les plus résistant9 sontles micus dioctaédriques ; les micas trioctaédriques, riches en Mg, sont trèsvulnérables.

Enfin, le groupe des NESOSILICATES (péridots), du fait de l'isolement destétraèdres structuraux par des cations ng2+ 'et Fe2+, n'offre aucune résis­tance au réactif triacide, à cause de la faiblesse des liaisons Si-o-M-o-Si(M =Mg ou FeIl).

A partir de ces résultats, on peut établir une séquence de solubilité ou vul­nérabilité à l'attaque triacide, des minéraux primcires, en fonction de lacomposition chinique et de la structure, séquence que l'on peut comparer àcelle établie par GOLDISH (1938) sur l' altérabiliténaturelle des minéraux pri­maires (Tableau 8). Dans cette comparaison, en tenant compte de la place duminéral dans la séquence et du groupe auquel il appartient, on note une in­

version aux niveaux des amphiboles et des pyroxènes d'une part, des INOSILICATESet des PHYLLOSILICATES d'autre part, quand on passe d'une séquence à l'autreil en est de m~me de la muscovite et du feldspath K dont les places ne sontplus respectées.

- 35 -

Vulnérubd,té(lU

altér..bi"~"décroissantes

SËQUENCE TRIACIDE.IlIl SËQUENCE DE GOLDISH

séfle feldspathique :1

minéraux ferrOllla!lnésiens slructure cnsloJl!o-chimique minéraux ferro magnésiens11 série felcfspathique

PLAGIO. Ca

11

OLIVINE 1

-~- ---1PYROXENES 1

11

1AMr:-J/BOLES 1

~- - -' -11- - - -~

BIO~/lo'Na

1 FELDSP. K1 \1 .l- -- -1r~~-1

_______ MUSCr~T~ J

1 Il

QUARTZ

en

réseau

enfeuillets \

Tétraèdres

Tlitraèdres

et

octaèdres

Charnes 61mples

Charnes doubles

NI:SOSI L ICATES

TECTIJSILICATES

PHY LLOSI L1CATES

f

et

en

en

feuillets

oxlaédres

réseau

Tétraèdres

Tétraèdres

Chaines simples

Charnes doubles

N(SOSI L1CATES

--------TECTOSILICATES Il!

~'--- - - --- -

MUSCOVITE

AMPHIBOLES

Ill'

1

111 .0 LI VIN E Htraèdres Tétraèdrus

~ L i:é~ ~éS _

1 PH LOGOPITE PHYLLOSILICATES INOSILICATES

1 "1 (BIOTITE)

: Il11

~------- -- ---- --- - - - -- --1 INOSILICATES

1)

~

l! PYROXENES

PLAGIO. Na LI~_L~ 7 ------

FELDSP. K

'1/.Il

QUARTZ

PLAGIO. Ca

1

v

r-. ---L ..L--'- .u... ~__I.. ~~_~~_.-=_~__::Q1...:,;..I'::t,'_~~__~.._::œal

Tableau 8 . Vulnérabilité à l'attaque triacide et altérél1Jilité naturelle des minéraux primaires

DEUXIIIM. PARTIE

ITUDE DU CO~ORTE~ENTDE CER1AINI SOLS TROPICAUX

INTRODUCTIO&

Nous venons de voir que la plupart des minéraux primaires subissent au coursde l'attaque une solubilisation partielle dont l'importance varie avec la na­ture du minéral.

Le comportement d'un sol au réactif triacide, donc la quantité et la composi­tion minéralogique du résidu d'attaque, dépend, non seulement de la nature dela roche sur laquelle le sol s'est formé mais aussi de son degré d'altération.C'est ce que nous avons montré en examinant quelques sols de la zone inter­tropicale (Haute-Volta), formés sur granites, les échantillons ayant été pré­levés des horizons plus profonds (100 à 280 cm) aux horizons de moyenne pro-fondeur (15 à 100 cm). Ces prélèvements ont été effectués par (1974)et se répartissent sur cinq profils : BOULET

- un solonetz ( HVX 9 ),- un sol brun subaride alcalisé ( HVX 10 ),- un sol ferrugineux sans taches ni concrétions ( HVX 40 ),- un sol ferrugineux à taches et organisation biséquale* ( HVX 42 ),- lm sol ferrallitique jeune ( HVX 59 ).

Ces sols se sont développés sur des roches granitiques de compositions légè­rement différentes les unes des autres (BOULET 1974).

Profils f Cor:J.position de la roche grnnitique (en %).

1Si02 t A~03 ,Fe203 .f FaO MllO t uge

1 ellO1

N8.2O1 ~O fTi02

v l

HVX 9 et HVX 10 71.8 15.5 1.9 0.04 0.46 1.8 4.87 2.83 0.22

HVX40 et HVX 42 74.1 12.8 2.1 0.04 0.4·1 1.2 3.78 4.41 0.23

HVX 59 78.9 11.4 2.8 0.04 0.1 1 .3 4.73 1 .19 0.18

* - Un sol à organisation biséquale est caractérisé par un profil de typeA-B-A' -B ' -C •

- 37 -

l - IDENTIFICATION DES ESPECES MINERALOGIQUES.

A - PROCEDES DE DIAGNOSE.

Les diagrammes de rayons X des échantillons de sols bruts montrent, en général,un grand nonbre de raies parmi lesquelles ne sont facilement identifiables quecelles du quartz et des feldspaths. On observe bien des raies attribuables auxargiles, mais il est difficile de distinguer les montmorillonites vraies desinterstratifiés, les illites des nicas ; quant aux minéraux en traces (miné­ra~Œ lourds ou accessoires), ils n'apparaissent pas.

Pour pallier cette difficulté, nous avons dispersé les sols tamisés à 2 mm auxultrasons et avons extrait la fraction granulométrique inférieure à 20 ~' (frac­tion pédologiquement appelée argiles + liflons). L'examen aux rayons X de cettefraction permet une identification aisée des minéraux argileux, des oxydes ethydroxydes*. La fraction supérieure à 20 ... (pédologiquement dénommée sables) aété soumise à la sép2ration densimétrique au bromoforme (densité 2.9) et répar­tie ninsi en une fraction lourde et une fraction légère. Lt examen aux rayons Xou au microscope polarisant de chacune de ces fractions permet d'en déterminerles ninéraux.

B - i·ITHERAUX SECONDAIRES ET ARGILES.

La frp-ction granuloJi1étrique inférieure à 20}! est orientée sur plRque et exa­minée aux rayons X, et, suivant les cns, les produits sont glycérolés puis gly­cérolés et chauffés, ou encore contr81és à l'A.T.D.

Ces examens ont montré que les diverses espèces minéralogiques présentes danscette fraction sont essentielleœnt : knolinite, fire clay (kaolinite désor­donnée), illite, mont~orillonite, goéthite, héoatite~~

L'étude comparative des grandeurs des pics principaux sur les diffractogrnmmesX permet de répartir les divers sols étudiés en trois groupes suivant les te­neurs en kaolinite et montnorillonite (N.JOPWOUO 1 'J76) :

- le groupe de solonetz (HVX 9) et sol brun subllride alcalisé (HVX 10) où lamontmorillonite est prédominante sur ln knolinite ;

- le groupe des sols ferrugL'leux (HVX 40 et 42) où la kaolinite ou le fireclay prédoninent sur la montmorillonite ;

- le groupe de sol ferrallitique (FIX 59) où la ~ontmorillonite a complètementdisparu.

L'illite se trouve partout associée ~ux espèces précédentes, mais sn teneur estsouvent noins ioportante.

Quant à l'hématite et la goethite, elles n'existent que dans les sols ferrugi­neux et ferrallitiques.

* - Les diagrnrnmes de RX de la fraction <. 20 j-J ont été réalisés dans lelaboratoire de RX des S.S.C. de l'ORSTŒŒ à Bondy, avec l'aide techniquede Nndemoiselle FUSIL (rayonnement utilisé Ka( du cobalt).

'>If"," Ifo;r ~p' 1~- 43

- 38 -

1 = ill,te

1( := f<.aolin.te

Mo= monlmorillonite K

Be

"'----------::!7----------:.~------__;;.:;__------___:;.----_;:,_- 620 15 10 5 2

DiffractOlJr.. rr.'ne ces RX du SO!OIHtz (HVX 9)Fractitm A + L

10­o

c

-----------:::2!I;:-O----------71~~·------:------til·01---------~~-----~2~-6

Diffractogramme des RX du sol brun (HVX 10) :' Fraction A + L

Fe

FC+I

BC

B

Fe = tire clay

------~--=------____f:_':_------~------~!~---~!-~15 ·10 5 2

Diffrilctngrarnrnc de'> RX du profil ferrugineux HVX 40 :Frel';: ;on ~\ + L

Go = goethlle

H = hernlltÎtB

KB

L- ~:__---.......:....---~-------___;!~---------'-. -'-,__020 15 10 5:!

OiffracllJgr<Jmnle des ~X du profil ferrug!neux HVX 42 :Fraction /\+ L

FC"'I

FC

AB

Fe

FC-I'H

~FC

FC

f~GO

'------------;f,2·0~----------:1~5~---------':'1~-----------L ~"I..J ._010 5 2

Diffractouramme des RX du profil ferrnl!itique HVX 59 :Fraction A -t- L

c - MINERAUX PRIMAIRES.

Après sép'lI'ation densimétrique, la fraction lourde et la fraction légère sontsoumises aux rayons X et à l'examen microscopique après montage sur lame aubaume du Canada.

Les minéraux de la fraction légère sont composés de quartz, feldspaths (micro­cline, albite, oligoclase) et micas (biotite)~ Mais, alors que le quartz et lemica sont présents partout, le premer toujours prépondérant et le second sou­vent en traces, les feldspaths permettent de répartir les sols en deux groupesdans le groupe formé par le solonetz (HVX 9), le sol brun subaride alcalisé(HVX 10) et le sol ferrallitique (HVX 59), il y n lme prédominance de plagio­clases alcalins sur le microcline, alors que dans les sols ferrugineux (HVX 40et 42), c'est la microcline qui prédomine nettement.

Le. nature des feldspaths semble liée à celle de la roche-mère ; en effet, lacomposition chimique des roches sur lesquelles sont développés ces sols mon­tre que les roches-nères des sols HVX 9, 10 et 59 sont plus riches en "bases"(Na?J et CaO) que la roche-mère des sols ferrugineux HVX 40 et 42.

En ce qui concerne les rrinéraux lourds (ML), les résultats sont assez honogè­nes et TIontrent qu' ils sont constitués dans l'ensemble de zircon, amphibole(hornblende), épidotes, to~aline et rarement de disthène; toutefois, dansle profil ferrallitique, les épidotes senblent rares, par contre on y trouvede l'ilménite, SOUTent à l'état do traces ailleurs.

Le cOI:lptage au microscope optique TIontre que dans l' ensemble de ces sols, laproportion des minéraux lourds reste très faible par rapport à celle des miné­raux de la fraction légère (moins de 0.5 %) ; cependant leur teneur seI'lble lmpeu plus élevée dans le sol ferrallitique (voisine de 1 %) comme le montrentles résultats ci-après.

Profils f HVX 9 1 HVX 10 1 li\TX 40 1 HVX 42 1 HVX 59

Horizons l B1 BC 1

B 1 C 1 B 1 BC 1 B iA'21 B' IBI 2 1AB 1 B IBC

ML (% de la

0.3' 0.110.1010.02 0.04 1.5310.6, 1.01fraction 0.10 0.22 0.22 0.13 0.24) 20/"" )

••D - EVOLUTI2,N r~LOGIQUE DbNS ~ PROFIIS ET INTERPRETATIONSJ tableau_9).

La comparaison des spectres X des échantillons prélevés dans les différentshorizons d'lm même profil, pemet de suivre approxinativement la variationdans le sens vertical des divers constituants minéralogiques dans le profil.

~ VOir Pl",q.f-4-C

~-,1( voir ~. 4~

-44-

o

Q Q

Q = quartz'

o = ollgoelate

M = microcline

m = mica

m HVX9-B

M

o

o

HV)t (\ , ... -

HVX 10-8

HVX 10-C

-..&-----30~·=-----..a·----~20;;------------;;~O--28

Diffractogramme des RX du sofonetz (HVX 9) et du sol brun (HVX 10) :Fraction légère des csables»

A

A\ Q l'AQ

8

30-L----__-..1. .>.--

20._...1-__ '111

10

rfiffractoaramPl~d"s F:X dlJ p.-ofjf fern;~iIl::tlX HVX 40Frut:tion légère des «s,-d)!cs>l

30

Q

20

Diffrùctouramme des RX du profil ferrugineux HVX 42Fraction l~aère des «sables}}

47

o

30

o

Q Q

20

B

Be

"~'----__ 2810

Diffractogramme dt~S RX du plofil ferrallitÎnue HVX 59Frdction lég8re rles «s:~bl:?';J) .

PROFILS HVX 9 HVX10 HVX40

HORIZONSp BC B C B BC.,

PROFONDEUR lcml 20-90 90-160 40-70 180-230 40-120 120·170

Minéraux • Montmorillonite - Montmorillonlte • Montmorillonite - Montmorillonite - Fire clay • Fire clay

des - Kuolin!te - Kaolinite • Kaolinlte • Kaolinite - Illite • lIIite

«A + L» - flllte • Ilhte - Illite • Illite • Montmorillonite • Montmorillonit•

1

- hémllllte - Hématite

Minéraux • Quartz • Qu,lrtz • QUilrtz - Quartz • Quartz • Quartz

légers des- Oligoclase ·Ollyoclasa - Ollyoclasa - Albite - Microcline - Microclin.

• Microcline - Mlt.rocline • Microcline • Microcline - Albite - Albite«sables» • Mica • MIca • Mica - MICil - M,ca • M,ca

Minéraux - Zucon• Zircon - Zircon • Zircon • Zircon

• Zircon- Ëpidote - Epidote - Ëpidote - ~pidote

lourds des - Spidore • El>luote- HOfrlblende • Hornblende - Hornblende i - Hornblende

«sables» - Homblende • Hornblende • IIménite - Tourm.llrne • Tourmaline • Tourmilline• Tourmaline - TourrTlilline - Tourmaline • IIménite - Disthène· IIm4nlte - Disthène

PROFILS HVX 42 HVX 59HOR:ZONS B A' B' B; AB B BC,

PROFONDEUR lcml 15- 55 100-110 140-150 150-160 30-40 110-120 270-280

• Kaolinite • Kaolinite • Kaolinite • Kaollnite - F,re clay • Fire clavMinéraux - II/Ile - Fire clay

des• II/.le - IlIite • 'liite • Hématite • Hématite • Illite

• Montmorillonite • MOlllmnrillonite - Montmorillonite - Montrnorillonite • Illite - Illite • Hématite«A + L» • Goethite

- Hem"t'te - Hémalite - Hématlfe • Goethite • Goethite• Hém"tite

• Goethite

Minéraux • Quurtz - QUilrll - Quartz - Quartz • Quartz - QUdrtl • QUolrlZ• Mlcrocline

1

- Micruclina · Microcline - Olil)ot:laselégers des - Microcline • Ollyoclasa - Oli[loclase• Albite • AlbIte • Alh.te • Alblle • Microclrne - Microcline • Miclocline

«sables» - !\t.lca • ~iCil • Mica • MICil • Mi.::,) - "",ca • Mica1

Mir.éraux - Zircon

1

- Zircon • Zircon - ZI/con - Harnblenuu - Hornblende • HornlJleud8

- r:pidot" · [pidote - Ë"idote • Ëllidote • Zircon • Zircon • Zircunlourds des - HornlJh.'nde

1

- Hùl'~lJlenue • Hornbltmde • Hornblflnde ·llménlte - IIménite • l'ménlte«sables» - Tourmalone • Tourmaline • Tuurmaline - Tourmalrne • Tourmaline - Tourmaline - Tuu, rn,lIine

• DI~lh~ne • Ilménite - Disthc\ne • Omhl\ne • Disth~"e • D'Hhène • D.S\hèno • Distlrèn"

Tableau 9 - Espèces minérnlo!Jiques ide'1~ifiées dans les échanril'l)nll des sols

1 - Ji r Kil e set min é r a u x sec 0 n d air e s.

Les variations des teneurs des divers minéraux argileux, dans les profilsHVX 9, 10, 40 et 42, où la kaolinite, l' illite et la montmorillonite coexis­tent, sont assez continues.

La teneur de la kaolinite, plus élevée dans les horizons B (sauf dans les pro­fils HVX 9 et 10), diminue sensiblement des horizons B aux horizons plus pro­fonds. La montmorillonite et l'illite suivent par contre une évolution inverse,leur teneur augmentant régulièrement avec la profondeur.

Dans le profil ferrallitique (HVX 59), la montmorillonite est absente, ~me enprofondeur ; cependant, la kaolinite qui y existe sous forme de fire clay, etl'illite suivent chacune les m~mes évolutions que dans les profils précédents.

L'hématite et la goethite sont absentes dans le solonetz et le sol brun (FlX 9et 10) ; par contre, dans les sols ferrugineux (HVX 40 et 42) on observe uneteneur sensiblement constante de l'hématite le long du profil, et la goethitey est quasi absente. Ces deux minéraux coexistent dans le sol ferrallitique(HVX 59), mais, alors que la teneur de l' hématite y diminue légèrement avec laprofondeur, la goethite n'y existe qu'à l'état de traces tout au long du pro­fil.

- Interprétations.

Les sols à montmorillonite prédominante (HVX 9 et 10) sont ceux dont la roche­mère est un granite à tendance calco-a.lcaline assez prononcée; l'altérationd'une teile roche, riche en cations basiques, est susceptible de donner faci­lement, en milieu plus ou moins confiné, de la montmorillonite (MILLar 1964).Aussi, en zone tropicale, à saisons contrastées comme en Haute-Volta, les pre­miers stades de l'altération des roches granitiques libèreraient un mélange demontmorillonite et kaolinite, le premier minéral dominant sur le deuxième; àpluviosité égale, cette dominance serait d'autant plus accusée que la roche­mère est plus basique et le milieu plus confiné. L'accroissement de la propor­tion relative de kaolinite et la diminution corrélative de celle de la montmo­riilonite vers le sommet du profil (HV'X 9, 10, 40 et 42) résulterait des modi­fications des conditions de micro-draina.ge à l'échelle de l'horizon et m~me ducristp.l en cours d'altération plutet qu'à l'altération différentielle des miné­raux primaires (TARDY 1969, TARDY et al. 1973). L'amélioration de ce drainagevers le sommet du profil favoriserait la formation de la kaolinite et limite­rait celle de la montmorillonite.

En ce qui concerne l' illite dans l'ensemble des profils, sa formation résulte­rnit de l'évolution des biotites (MILLOT et 0,1. 1965) contenues dans les Fa­nites. Les oxydes et hydroxydes de fer (pédologiquement appelés fer libre), se­raient issus des produits d'altération des tlinéraux ferromagnésiens de la roche,l' hématite se développant sous l'effet d'une sécheresse assez marquée qui affec­te temporairement lu zone climatique où les échantillons ont été prélevés(HVX 40, 42 et 59).

2 - Min é r a u x p r i mai r e s.

Il est difficile d'étudier l'évolution des minéraux lourds car ce sont surtoutdes minéraux accessoires, présents partout dans les sols, quel que soit l'hori­zon considéré. Cependant, on peut noter une prédominance de la hornblende surles autres minéraux lourds dans le profil ferrallitique ; ceci proviendraittout simplement du fait que la roche portant ce sol est plus riche en horn­blende que les roches des autres sols (BOULET 1gJ4).

- 50 -

Quant aux autres ninéraux, le quartz, le microcline, les plagioclnses alCIl­lins et la biotite coexistent dans tous les profils. Ln proportion de quartz,prédorll.nDnte partout, dininue légèrenent avec la profondeur, alors que corré­lntivenent celles des feldspaths augmentent avec un enrichissement en plagio­clases en profondeur. Ln teneur en biotite, bien que faible, semble augnenterlégèrement avec ln profondeur.

- !~terprétations~

L'évolution des minéraux prinaires observée peut s'expliquer par l'action deseaux de drainage qui provoqueraient une destruction en surface des plagioclases,libércnt des éléments constitutifs à l'état plus ou moins soluble. Une partiede ces élénents (les plus solubles) est lessivée en profondeur où les condi­tions de drainage difficiles favorisernient leur accumulation ; une autre par­tie des éléments (les noins solubles), qunnd le drainage n'est pus très fort,reste sur place et sous l'effet d'une sécheresse saisonnière cristnllise , soitdirectement, soit par l'inteITlédiaire d'une phase runorphe, pour donner des ar­giles.

Les teneurs des feldspnths-plagioclnses, régulièrement croissantes de haut enbas à mesure que III teneur en kaolinite d.iI;ünue, témoignent de la relation di­recte entre l'altération des feldspaths et ln genèse de l'argile, sous l'effetconjugué du drainage et de l'alternnnce ~nisonnière d'hunectation et de dessic-cation. La présence des cations btcsiques dans la roche-raère et le confinement

en profondeur expliquent l~ présence de la montoorillonite dans les horizonsplus profonds des sols bruns ou ferrugineux. Toutefois, il n'est pas exclu quece minéral puisse se former sinultanément par néofoITlo.tion à partir des élé-nents de la roche et par transfomation des autres minéraux secondcires

(rfiLLOT et al. 1965) •

II - ATTAQUE TRIACIDE.

A - RESULTATS.

Le tableau 10 rassenble les résultats de l' nnalyse des solubilisnts d'attaqueainsi que les valeurs des rapports SiCQ/A~o, et SiÛ2/R2D.3.

Ces résultats posent des problènes tant en ce qui concerne la conposition desrés~dus que ltévolution des teneurs en éléments géochiniques des divers pro­fils

B - ETUDE DES RESUIlI'ATS.

1 - E vol u t ion des p e rte s a u feu.

La perte au feu résulte de la destruction de la matière organique, des collo!­des, du départ du CÜ2 des carbonates et surtout de l'ea.u de constitution desminéraux présents dans les sols.

Dans les profils HVX 9, 10, 40 et 42, la perte au feu diminue avec la profon-

- 51 -

V'ROfllS HVX 1... mm.le tNX 40 , HV~ 42 HVX S9

~ il le i\ C 'Ij ~c & A'., [;' Bi AB e le.

'«118 S.U~fGu

- '.66 3.31 1.U 4.51 3.13 5.79 1.40 1.71 2.66 5.55, 6.95 S.31

~ 17.1' ~ 2.1' 9.971

14.30 10.13 16.61.U.60 17.17 1~.09 5.55 9,09 20.24 24.76

~O~4 '.Si l.n 12.12 5.18 13.25 $.5' 13.95 3.90 l.rn '.35 12 .25 15.75 19.25.

fl120r 4.20 2.10 4.40 1.50 3.65 2.95 4.90 2.40 2.50 ].00 5.50 8.00 13.50

Tê03 0.61 . 0.55 C.70 0.13 O.j] 0.35 O." 0.45 0.64 0.61 0.57 0.15 1.12

, ,

~nO 0.05 0.02 0.04 0.06 C.02· il.02 0.02 D.02 0.02 0.02 0.05 0.04· 0.04.--_.

00 0.56 0.94 0.01 0.21 0.11 (le19 0.37 0.06 0.13 0.16 0.27 0.27 0.32 1

~ 0.51 O.~i o.n o.:n 0.25 0.41 o.n 0.13 0.26 0.29 0.20 0.22 0.29

'CliO D.llltl @.21 0.56 if. 68 0.61 C.16 0.53 @.30 0.55 0.58 0.25 0.29 0.29

Né2ô lJ.21 0.22 0.23 O.li 0.28 0.15 0.28 0.21 0.19 o..~o 0.19 0.20 0.17

A~ U.]] 12.50 53.56 80.38 59.01 68.64 55.02 85.2] 76.~5 74.'5 55.58 41.90 31.67

Total ~Oo.41 106.41 100.15 100.41 99.$1 100.09 '9.96 99.65 99.93 99.'5 100.03 100.61 100'.22-

3401\ • l.91 2.90 J.U 3.26 2.20 2.~n 2.20 2.431 2.18 2.45 2.30 2.18 2 .18AJ lloJl

.-

"- --SiOJ .-- 2.]] l.32 2.5'7 2.16 1.S1 2.40 1.7. 1.l'{" 1.1B 1.92 1.7' 1.65 1050R20~

- -1.-_-

Tebl&lu 10· Résultats; de l'analyse des sorubisats d'attaque triacide

deur, ce qui serait dl1 surtout à la diminution du taux de colloïdes. Par con­tre, dans le profil ferrallitique, la perte au feu augmente légèrement del'horizon AB à l'horizon Be (figure 3)* ; on peut relier cette évolution à laprésence d'une quantité beaUCOUp plus importante de mica et d'amphibole dontles tene'rra sont croissantes à mesure qu'on s'approche de la roche saine, cequi a pour effet d'accroître la teneur en eau de constitution des minérauxavec la profondeur.

Quant au profil ferrugineux HVX 42, la. diminution très prononcée de la perteau feu de l'horizon B à l'horizon A'2 semble bien exprimer le caractère bisé-quaI du profil, puisqu' e lIe devient régulière à partir de B' ; son accrois-sement en B serait dû à la présence d'argiles et de traces d'hydroxydes de fer(goethite) car il s'agit là d'un horizon d'accumulation.

2 - E vol u t ion des t e n e urs e n rés i d u.

Dans l'ensemble, les sols traités donnent un résidu assez important, et on re­marque que la teneur de ce résidu augmente avec la profondeur, exception faitedans le profil ferrallitique où elle diminue légèrement de l'horizon AB à l'ho­rizon BC (figure 4). Par ailleurs, le caractère biséqual du profil ferrugineuxHVX 42 est à nouvoau mis en évidence par un accroissement très accentué de lateneur en résidu de l'horizon B à l'horizon A'2' à partir duquel cette teneurdiminue régulièrement. Une certaine symétrie semble exister entre la perte aufeu et la teneur en résidu ; en effet, on constate facilement, à l'examen desfigures 3 et 4, qu'à une diminution de la perte au feu correspond un accroisse­ment de la teneur en résidu et vice-versa.

Il faut remarquer que dans le sol ferrugineux, l'horizon B est un horizond'accumulation alors que dans le sol ferrallitique le B est un B d'altération;on peut donc relier la diminution des teneurs en résidu dans le profil ferral­litique à une altération actuelle qui se réalise dans les horizons superficiels(Ba:: QUIER 1CJ71) ; d'autre part, la diminution observée peut ~tre le résultatdes phénomènes de remaniement et d'appauvrissement superficiels qui augmententla teneur en sables en surface ou à. faible profondeur. Outre ces considérationsde phénomènes pédologiques, les sols étudiés étant, en général, pauvres en ma­tière organique et dépourvus d'éléments carbonatés (sauf dans le solonetz et lesol brun), il est logique de penser que la présence de minéraux à teneur élevéeen eau de constitution serait aussi responsable des variations observées, carla destruction partielle de ces minéraux provoquerait une diminution des te­neurs en résidus (cas du profil ferrallitique).

3 - E vol u t ion des t e n e urs e n é 1 é men t s

sol u b i 1 i s é s.

a - Silice et oxydes métalligues.

A l'exception de MIlO dont la teneur est très faible et sensiblement constantele long du profil, la silice et les oxydes métalliques présentent des teneurs

* - Les points considérés pour la construction des courbes sont situés à laprofondeur moyenne des zones de prélèvements.

- 53 -

2' 10 pr ('À;)Ot--_"T""'"'_-r-_-r-_-ï4~----'r------.:6T--..--_.;-8._--r_--. ""~

:t"B

40

240

160

80

120

280 ~BC

Z (cm)

Fig. 3 - Ëvolution des pertes au feu (PF) dans les !,lofils ferru:]ineux (H \lX 4:::) et"'ferraJlitique (HVX 59) en fonction de Id profondeur (Z) .

120

160

200

240

280

z (cm)

Fig.- f :.... E~oi~tio~ du pourcentage de résidu pour I~ profils ferrugineux (HVX 42) etferrallitiqlfe (HVX 59) en fonction de la profondeur (Z)

or-....---~4.----.--~,-__r--'~l:.-__r-.....:t:;~:..--____r,-.....:20T.:...-__O_.....;xY;....d_es""';<-i%)~

80

120

160

z (cm)

J"~' ~'1

~8'B' ,.

B' B;:a

20 E bases x fa .c%)b__--,.--~4~---..-~8---,---!1'.f.2-__y_-~1;:.6-_r_-_=r_----~

120

160

Z (cm)

fig. 5 - ~vol~tion des teneurs en silice, alumine et bases dans la liqueur d'attaque triacidepeur !e profil ferrugineux HVX 42, en fonction de la profondeur CZ)

56

décroissantes avec la profondeur, sauf dans le profil ferrallitique où tousces éléments ont une évolution contraire.

Les déterminations antérieures ayant montré l'absence d'oxyde et d'hydroxyded' alumir. ium (pédologiquement dénommés aluminium libre) dans les sols étudiés,A12O:3 provient uniquement des réseaux des minéraux silicatés ; dans ce cas,l'accroissement dans la liqueur d'attaque du taux de A12D:3 avec la profondeurdans le profil ferrallitique serait lié à l'abondance des alumino-silicatesvulnérables à l'attaque triacide (d'abord les argiles, puis les micas et par­tiellement les amphiboles) et dont les teneurs augmentent des horizons super­ficiels aux horizons plus profonds ; ceci est d'autant plus probable que lesfeldspaths, en particulier le microcline, l'albite ou l'oligoclase, subissentmoins 11 influence du réactif triacide (cf. première partie).

b - Bases.

A l'exception du profil ferrugineux HVX 42, on observe, dans les divers pro­fils, des teneurs en bases croissantes avec la profondeur. Les acm.unulationsde bases en profondeur sont sans doute liées à l'enrichissement des horizonsprofonds en montmorillonite, illite ou mica, enrichissemen~ constaté parrayons X.

Dans le profil HVX 42, l'évolution de la teneur en bases est presque analogueà celle de la silice et surtout de l'alumine (figure 5). Si la silice peutprovenir partiellement du quartz, la plus grande partie, ainsi que l'alumineproviendraient essentiellement des aluminosilicates détruits qui libèrentégalement des bases. Or, dans ce profil, on note surtout l'abondance de lakaolinite dont le taux décroît avec la profondeur et du microcline, très ré­sistant au réactif triacide ; les micas, illites et plagioclases ne s' y trou­vent qu'à l'état de traces. Ici, on peut donc penser que les éléments en solu­tion proviennent, pour une gr~~de part, de la kaolinite, la contribution desautres minéraux ne pouvant cependant pas ~tre négligée.

c - R a p p 0 r t s Si02/A12Q3 et ~iO~2.23~

Les valeurs du rapport SiÛ2/A12O:3 sont comprises entre 2 et 4 dans tous lesprofils ; ces valeurs, toutes supérieures à 2, caractérisent non seulementl'absence "d'aluminium libre", mais surtout la présence de minéraux 2/1 quiont été tous détruits par le réactif triacide. La valeur supérieure à 2 dece rapport dans le sol ferr~llitique peut aussi ~tre un indice de la jeunessede ce sol (SEGALEN 1966).

10 rapport SiÛ2/R2O:3' voisin de 2 dans le solonetz et le sol brun (nvx 9 et10), diminue progressivement des sols ferrugineux au sol ferrallitique ; lesvaleurs en dessous de 2 de ce rapport caractérisent bien la ferruginisationet les formations ferrallitiques.

Remarque Dans le sol total, on ne peut pas attribuer aux valeurs de cesrapports une signification précise et absolue, le sol étant formé

de mélange de minéraux 1/1 et 2/1 vulnérables au réactif triacide et dont lerapport Si~/A120.3 varie entre 2 et 5 pour les argiles et peut atteindre 6dans les micas trioctaédriques. En outre, une solubilisation partielle duquartz ou des silicates primaires est susceptible de modifier les valeurs deces rapports. Aussi les limites quantitatives qu'on peut leur attribuer nedoivent avoir qu'une signification relative ; il faut, pour les utiliser,tenir compte des circonstances et les considérer comme des ordres de gran­deur.

- 57 -

III - ETUDE DES RESIDUS.

A - TECrlNIQUES D'ETUDE.--------

Les techniques utilisées pour l'étude des résidus d'attaque des sols sont lesm~mes que celles employées pour la diagnose des minéraux purs (rayons X et mi­croscopie optique), complétées par une analyse chimique après fusion alcaline.

Pour déterminer les minéraux à l'état de traces dans ces résidus, nous avonseu recours, quelquefois, au microscope électronique et à la microdiffractiondont nous donnons, ici, les principes essentiels.

1- PrinciEe du microë.cope électronique

.E. a r t r ans mis S ion•

Il consiste à envoyer sur l'objet, suffisamment mince, un faisceau d'électronsaccélérés à une différence de potentiel très élevée (50000 à 100000 volts).L'appareil est schématiquement composé d'éléments assurant les m~mes fonctionsque ceux d'un microscope optiques :

- une source d'électrons accélérés (canon à électrons),- un condenseur,- une platine porte-objet,- un objectif et un système projecteur à deux lentilles qui assure l'agrandis-

sement final sur l'écran d'observation.

L'objet est constitué par l'échantillon finement pulvérisé, mis en suspensionpuis déposé sur une petite grille métallique de 3 mm de diamètre.

2 - P r i n c i p e deI ami c r 0 d i f f r a c t ion.

a - Echantillon polycristallin.

Si l'échantillon est constitué par une multitude de cristaux ultramicroscopi­ques, présentant dans l'espace toutes les directions possibles, il y a réfle­xion sélective pour les cristaux présentant des plans réticulaires sous l' in­cidence -e définie par la relation de Bragg (2 d sin e = n.À ). Les électronsainsi diffractés forment une nappe conique admettant pour axe la direction dufaisceau incident, pour sommet le point d'impact sur l'échantillon et dont ledemi-angle est égal à 2 -e- (figure 6 a). La section du cane, par un plan per­pendiculaire au faisceau (écran fluorescent ou plaque photographique), situéà la distance L de l'échantillon, est un cercle de rayon r = L tg 2 e =2 L & (& étant petit).

La mesure de r et L permet de conna~tre a- et par conséquent la distance ré­ticulaire définie par la relation de Bragg. Comme il y a réflexion sélectivesur toutes les familles de plans réticulaires, on obtient donc un ensembled'anneaux qui constitue le diagramme de diffraction de l'échantillon (figure 6)·

- 58 -

_____'va • Difflat:ti..ln par lin échantillon polycristallin b - Diffraction piH un munocri<lal très minc,.

c· Dia3ral1lm~ de diffraction par un échdntil:QJ) pc,:ycristJ!l:n

Fig. 6 - Diffrar:tion en microscopie électronique

59

b - Echantillon monocristallin.

Quand on a à faire à un échantillon constitué par un monocristal lamellaireext~mement mince, il se comporte comme un réseau bidimensionnel; son dia­gramme est composé de taches brillantes réparties aux noeuds du réseau réci­proque du précédent, c'est-à-dire que les distances des taches sont inverse­ment proportionnelles aux distances d des atomes dans la maille cristalline.Ce réseau réciproque possède toutes les symétries du réseau cristallin (figure6 b).

Dans les microscopes électroniques usuels, L est défini par étalonnage avecdes substances cristallines de paramètres cristallographiques bien connus, Àest constant pour chaque tension accélératrice. Pour une réflexion de pre­mier ordre (n = 1), on a donc d = ~ •

r

Pour une tension accélératrice donnée .À L est une constante du microscope.Mais souvent la mesure de d se fait sur une photographie agrandie de l'imagedu diagramme. Si 1 est la longueur réelle sur le négatif, L' la longueurcorrespondante sur la photographie agrandie, on aura :

).. L x L' (cm)dei) =----:.-..;..l(cm) x r (cm)

Le microscope que nous avons utilisé est un appareil JE()L dont la constante).. L vaut 1.71 pour une tension de 80 leV.

B - DETERMINATION QUALITATIVE.-----------Les études aux rayons X, au microscope optique et au microscope électronique,nous ont permis d'identifier la quasi totalité des espèces minéralogiques pré­sentes dans les résidus. Alors que les minéraux les plus abondants comme lequartz, les feldspaths potassiques et les plagioclases, ont été facilementidentifiés aux rayons X, les minéraux lourds et rares tels que zircon, amphi­boles, épidotes, tourmaline, rutile (en inclusions) et disthène, n'ont pu êtreobservés qu'au microscope optique. Le microscope électronique nous a permis demettre en évidence des traces de biotite et de séricite dans certains profils.

Les observations résultants de l'ensemble de ces analyses sont portées dans letableau 11~ où les minéraux identifiés sont classés par ordre d'abondance :rela­tive décroissant.

1 - E t u d e des min é r a u x a c ces soi r e set t r ace 8.

Dans chacun des profils, la faible quantité du résidu obtenue n'a pas permisd'effectuer une séparation densimétrique des minéraux accessoires dont certains,d'ailleurs (séricite et micas), ne sont qu'à l'état de traces et n'ont pu êtreobservés qu'au microscope électronique.

Il apparaît cependant que tous les minéraux lourds présents dans les sols seretrouvent dans les résidus, à l'exception de l' ilménite.

Au microscope optique, les amphiboles sont plus corrodées dans les résidus dusol ferrallitique et ce phénomène de corrosion semble s'accentuer avec la pro­fondeur (planche II r. Cette corrosion peut s'expliquer par la présence d' inclu­sions ferrugineuses fréquentes sur la plupart des minéraux primaires dessols ferrallitiques ; ces inclusions, parallèles aux directions d'allongement

- 60 -

des cristaux, créeraient des zones de moindre résistance mécanique qui se tra­duiraient, lors du broyage, par la formation de cassures et fissures; la pé­nétration de tout agent d'attaque, en particulier du réactif triacide, seraitainsi facilitée. Par ailleurs la corrosion directe par le réactif triacide nedoit pas ~tre négligée; nous avons vu, en effet, que les amphiboles sont vul­nérables à ce réactif (cf. première partie).

Il est donc possible que le faciès corrodé observé soit le résultat des effetsconjugués du broyage et du réactif triacide, effets dl autant plus importantsqu'on se rapproche de la roche saine, riche en hornblende.

La présence de la séricite dans certains horizons de quelques sols n'est passurprenante. En effet, au microscope électronique on observe que ce minéralse développe surtout autour des cristaux de feldspaths (planche IV)~ ce quimontre qu'il est sans doute le résultat d'une altération des feldspaths. Enoutre, c'est un minéral dont certaines des propriétés sont analogues à cellesde la muscovite (EITBEL 1966) ; or, ce dernier, n'est que peu vulnérable auréactif triacide (cf. première partie). La présence des traces de sériciteobservables uniquement au microscope électronique confirme bien la résistancede ce minéral à ce réactif.

Le fait qu'on observe ces traces surtout dans les hOTizons B (HVX 40) et,dans certains horozons Be (INX 40 et 59), peut ~tre lié à des conditions dedrainage plus favorables qui provoqueraient une destruction importante desfeldspaths. A pluviosité égale, cet effet s'accentuerait d'autant plus en pro­fondeur que le sol sera plus meuble et. la porosité plus grande. On compren­drait ainsi la présence de la séricite jusqu'à 3 m de profondeur dans le pro­fil ferra1litique où la roche dure présente des vides de 40 à 2OO)-l. , traver­sant indifféremment tous les minéraux, alors que dans le profil ferrugineux(HVX 40), ces vides vont jusqu'à 100 f au max:ùrrun (BOULET 1W4). S'explique­raient également les observations de LENEUF (1 95 9) sur les granites de Côted'Ivoire, où l'auteur avait constaté que les plagioclases très séricitiséssont abondants dans les surfaces granitiques exposées directement aux agentsatmosphériques, surfaces aériennes des dômes ou surfaces souterraines desdiaalases ottvertes ; par contre, ln séricitisation restait moins développéedans la roche saine.

Comme nous l'avons vu dans la première partie, les micas ne sont jamais en­tièrement détruits ; la phlogopite elle-nêne présentait dans son résidu, es­sentiellement quartzeux, quelques traces de r!linéral sain, mais ces tracessont en général négligeables devant la masse de quartz restante, c'est ce quiexplique que les micas ne sont mis en évidence qu'au microscope électronique(planche III)~

2 - R e fi a r gue sur l' 0 b s e r vat ion fi i c r 0 s c 0 P i­

Q.ue des minéraux pré.,pondérants.

Les minéraux prépondérants sont ceux dont la présence a été décelée aux rayonsX ; ce sont donc le quartz et les feldspaths~

Au microscope optique et électronique, le quartz du résidu ferrallitique sem­ble beaucoup plus fissuré que celui des autres sols. Les plagioclases sontdans l'ensemble corrodés, mais cette corrosion est plus accentuée dans lesrésidus du sol ferrallitique (planche n)*; ce phénomène semble égalements'intensifier avec la profondeur coome pour les amphiboles.

-If VOIr PP' ''3-1<f'+.:.f Vo,.." ~r' 6'3- 61-

- 61 -

PROFILS HVX9 HVX10 HVX40

HORIZONS B BC B C B BC

PAOFONDEUR (cml 20·90 90-160 40- .180·230 40·120 120-170

Minéraux• Quartz • Quartz • Quartz • Ouartz • Quartz • Quartz·Oligoclaœ ·Oligoclar.e ·Oligoclase • Albite • Microcline • Albiteprépondérants• Microcline • Microcline • Microcline • MicrocliM • Albite • Microcline

1

• Zircon • ZlrCOft• Tourmaline • TourlNline • Zircon • HornblendeMinéraux • Hornblende • Horl'lblende • Hornblendll • Zircon

• Tourmaline• Tourmsl~

accessoires • Zircon • Zircon • Tourmaline • Tourll'llllhw • Homblon..• Rutile • Rutile • Hornblende • Rutile

- Dilthêne• RutileOU traces

• ~pIdo1i • Epldote • ~pidote • Biotite • Disthéml• Biotite

• Blotitll• Biotite • Biotite • Biotitill • S4rlcite• Sérieite

PROFILS HVX42 HVX 59

HORIZONS 8 A' S' Bi AB B SC2

PROFONDEUR (cml 15-55 100-110 140-150 150-160 3O.(.lJ 110·120 270-280

Minéraux • QU2rtz • Quartz - Quartz • Quartz • Quartz • Quartz • Quartzprépondérants • Microcline • Microcline - Microcline • Microcline • Oligoclalfl - Olîgocla58 • Oligoctase

• Albite • Albite • Albite • Albite • MicrocliM • Microcline • Microcline

- Zircon • Zircon1

• Zircon • Zlrœn • Zircon • HornbkmdeMinéraux • Zircon 1

• Hornblende • Hornbl\Wld'e • Zirconaccessoires • TourlYl!lllliW • Tourmaline • TourrNl!ln, • TOUrm&llh~

• Rutilo • Rutile • Hornblende • Tourmaline • TourmaUrws • TourmellM• RutileOU traces • Dllthênlt • Rutile • Rutile • Rutll.

• Biotite • Biotite • Biotlt.• Epidote • Sérieite

• Biotite

Tableau " . Espèces minéralogiques identifiées dans les résidus

CI Q0 , 1

J!I 1. 1 a =Il quartr.

1

o = oligocl.l;l!

M = microcl,ne

0M

~

M 0

0 0

/lN '~V-8

l'.1

~BC

----'---30

__ ._ , --' .. ... . . 2020 10

DiffrJctooramme dt;s RX du solonetz HVX 9 :Résidus d'att"que triacide

63

o

oM

M

Q

o 0

a

B

___.&-.- :'-:.' --'- .__..--1., --1- --1., 2630 20 10

DiffractograrnmtJ des RX du sol brun HVX 10 :Résidus d'attaque triacide

..

M Q Q

M

M

MAb:= albite

M

M

M M M

Be

~.B

"""1

M

_-'-- ..1'_. ---I L' ---IL-. L' 2630 20 10

Diffractogramme des RX du profil ferrugineux HVX 40 :Résidus d'attaque triacide

6.5

M

M

Q

M

M

M

Q

Ab

A'2

B'

___--L -;!:.:.-- -A... ~.:::__-------L------.....;1L...----20

30 20 10

Diffractogramme des RX du profil ferrugineux HVX 42 :Résidus d'attaque triacide

66

Q Q

30-'--------'------,-.-----,----- 21/

20 10

Diffrllctogramrne des Rx du profil ferrallitiqu p HVX 59Résidus d'attaque triacidt.'

67

Microcline L.P x 500 •(Résidu HVX 40 - BCI

Tourmaline L.N x 200 E:D(Résidu HVX 42 - A'21

Quartz ferruginisé L.N x 250(Résidu HVX x 10 - Cl

,,--.-..' --P1ardle 1

.:.. ..-. - -.'

68

Honrblende L.N x 500(Résidu HVX 59.- B)

Zircon L.N x 200(Résidu HVX 42· A'2)

Hornblende apparemment corrodée L.N x 500(Résidu HVX 59 . BC)

.... - .

~~ra~he IJ,

69

:-

Plagioclase corrodé L.P x

JRésidu HVX 59 BC)500i

j

Biotite M.E. x 20 000 ~

(Résidu HVX 10 - Cl i

Microdiffraction de la biotite!(Résidu HVX 10 - Cl

70

Séricite M.E x 20000(Résidu HVX 40· B)·

Microdiffraction de la sérici~.':J(Résidu HVX 40 - B) ,

.-.----- -----'---'---- -_ ..•------

_. -----,. -.

Planche IV~ -

71

/

------------

La grande fissuration du quartz dans le profil ferrallitique serait due, nonseulement à l'abondance des inclusions ferrugineuses, présentes dans la plu­part des sols étudiés (planche I), mais aussi et surtout à la présence, dansle sol ferrallitique ·en général, dA pseudo-partièlules formées de grains dequartz enrobés d'oxydes de fer et d'argiles (AUBERT 1g"l6), dont la dissolu­tion par le réactif triacide libère le grain. de quartz.

La corrosion des plagioclases s'expliquerait de la ~me façon que celle desamphiboles, d'autant plus que ces deux minéraux semblent également vulnéra­bles au réactif triacide.

On pourrait penser à déterminer la quantité de chacun de ces minéraux dansles résidus au moyen des rayons X ou par comptage au microscope optique,mais les résultats seraient très approximatifs, et surtout il serait diffi­cile de préciser dans les feldspaths les proportions relatives de microcline,d' albite ou d' oligoclase. Il nous a semblé que le but recherché pouvait êtreatteint par interprétation des données de l'analyse chimique.

1 - A n a lys e chi mi gue des rés id u s.

L'analyse chimique des résidus a été menée selon des procédés classiques;sur deux prises différentes d'un même échantillon, nous avons dosé, d'unepart la silice et les oxydes métalliques et, d'autre part les "bases" suivantles schémas ci-après :

-72-

a - Dosage de la silice et des oxYdes métalli~ues.

Résidu 0.5 g 1

1fusion alcaline,...--...::w;........lCulot!

!Reprise et inso1ubi1isatiotlde la silice par HC 1

{ Filtration 1-4: Si02 gravimétrie ~ Purificatiorpar H

2S0

4+I3F

llw l

-F-i-1t-'r-a-t-\<_r-"R-e-p-r-i-s-e-d-u-re-'s-i-d-u~ _~

par Hel

A~03

gravimétrie

MaOabsorptionatomique

TiÜ2colorimétrie

F8'2°3absorptionatomique

b - Dosage des "bases".

1 Résidu 0.05,

absorption atomique

CaO 1 Mg\)

émission de flamme

- 73 -

Les résultats, rapportés à 100 g de résidu, sont présentés dans le tableau12. La précision de nos dosages étant de 0,1 %environ, les éléments de te­neur inférieure à cette limite n'ont pu être décelés et sont donc considéréscomme absents ou à l'état de traces.

On voit que les résidus sont constitués essentiellement de SiCQ, AL;,ü.3, CaO,K20 et N~O ; ce qui laisse penser qu'ils sont formés de quartz et de felds­paths, comme l'indiquent les spectres X. En admettant qu'il en est effective­ment ainsi, nous avons essayé dl établir la formule structurale de ces felds­paths sur la base de huit oxygènes et d'en déduire la proportion de quartzdans les résidus.

2- Détermination de la formule structurale

de§" f e 1 d spa t h s rés id u e 1 s.

En attribuant au feldspath la formule générale (C8x Ky N8z) (Siu Alv) 08 ,les coefficients x, y, z, u et v doivent vérifier les relations

x + y + z = (1)u + v = 4 (2)x + y + z + 4u + 3 v = 16 (3) (en tenant compte des charges

électriques) •

Soient Nca , Nk , Nna le nombre de milliatomes de Ca, K et Na contenus dans lamolécule ; posons Nca + Nk + Nna = S, on montre que dans une molécule on a

x = Nca/s, y = NjS, z = NnjS, ces données vérifiant bien la relation (1).

La combinaison des équations (2) et (3) donne les solutions

v = 2x + y + z et u = 4 - 2x - y - z.

Il est possible, connaissant les proportions de CaO, K20 et N~O dans 100 g deréSidu, de déterminer Nca ' NkJ Nna et S. Une fois ces grandeurs calculées, lescoefficients x, y, z, u et v sont aisément déterminés et la formule structura­le du feldspath établie.

mole d'oxyde.Pô

Le nombre m de milliatomes de l'oxyde dans 100 g sera ~r- x 100 et le nombre

de milliatomes du cation considéré sera IDa = Po x n x 10oo/M * (4).

Détermination de Nca , Nk et Nna La méthode est valable pour déterminer lenombre de mil1iatomes de tout cation dans la molécule.Soient Pa' : la proportion de l'oxyde considéré dans 100 g de l'échantillon,

M: sa masse moléculaire,n: le nombre de cations par

* - n = 1 pour CaO et 2 pour Na20 et K2

0.

- 74 -

-PF-;;)FILS HVX 9 HVX 10 HVX 40 HVX 42 HVX ~3

-_.__.

~é'/~ B BC B C B BC B A'z B' B: AB B Be7'17(>1)'13

-.

Si02 n.a '1.5 91.6 12.9 79.2 14 .1 B6.~ 82.6 g1.6 79.0 91.2 91.5 gg.5

. A I203 '-.1 '-.6 5.2 1'-.2 11.1 1'-.5 6.5 ~.4 9.0 11.5 5.2 5.4 6.6

- _._--Fe20) - ....- - - - _.- -- -- - -- -- -. - .-

. --.-Ti02 - - - - - - - - --- - .. -. --. -- - -

.f--. ~-1---. •.-MnO - -- -- - - - -- -- --- -- -- -'- - --

.__.

CaO 0.7 0.1 0.'- 0.5 --- 0.4 - --- --_. - 0.1 0.2 0.3

-

MgO -~.- --- - - - - - - - -- - - -_.- -- '--'-

K20 1.1 1.1 1.3 1.4 8.0 7.2 4.6 7.6 7.2 ~ .0 1.& 2.0 1.~

1----. . ~--- __o •

-- ----Na~O 1.0 . 1.6 -1.2 1.-.2 1.3 '3.1 0.4 0.6 0.7 Q.S 1.3 O.g 1.5

. --r-- '-'-'- ----Total 99.9 9 C).5 H.7 l}~.2 IH.6 9 ,}.If '8.1 99.2 Q8.5 lJ ~.3 99 .6 , 9.9 'H·7

--_. -- . -_. --- f-----.-AI3t

en méq 241.2 270.0 305.9 835.3 652.9 ~52.9 J'J4.1 1.94.1 52'1.4 676.4 306.0 317.8 '388·4

r---3 ! ba5e~

en m~Q 241.8 2~7.7 l4tg ~ 32.7 635.3 S02.5 332.4 543.3 527.4 5~ S. 0 2[,0.6 201,. .9 25~.g

r-' . - ---- ---- --- --_. - ~._--~._.... --3'

AI

1. 49 S...-.- Q.:n7 O.:nS 1.265 O.8~5 1.076 1. 053 1.1 g 6 0.909 1.003 1.150 1.273 1.5513 ~ b.ISt!5

- ------- ---~._. -- ..__. --

Tablp.au 12 . Résultats de l'analyse chimique dt:'s résidus

75

3 - D é ter min a t ion des pro p 0 r t ion s

f e 1 d spa t h s - qua r t z.

La proportion de quartz dans 100 g de résidu est déterminœpar différenceentre la quantité totale de Si02 et la quantité de SiÛ2 appartenant au felds­path. Dans 100 g de résidu il y a, en effet, S miiliatomes de (Ca + K + Na)auxquels correspondent Wmilliatomes de Si. Or, dans la molécule de feldspathil y a u mi1liatome de Si pour un mil1iatome de Ca + K + Na (S = 1). Ilvient donc W= S x u.

Soit p la proportion de Si02 correspondant à W milliatomes de Si ; d'après(4) on a W = P x 1000/60.08 d'où p = 1.[ x 60.08/1000.

p est la proportion de Si02 appartenant au feldspôth dans 100 g de résidu.

Si Po est la proportion totale de Si~ dans 100 g de résidu, donnée par l' ana­lyse chimique, la proportion PQ de quartz sera PQ = Po - p et celle dufeldspath sera Pp = 100 - PQ'

4 - D é ter min a t ion des pro p 0 r t ion s d e

J2.1agioclases dans les feldspaths.

Il est facile de déterminer les proportions relatives de microcline, d'albiteet d' anorthite connaissant la formule structurale du feldspath (cf. premièrepartie). Cependant, il est possible que le plagioclase présent dans le résidune soit ni l'albite ni l'anorthite ; pour le caractériser nous avons procédéde la manière suivante: soit PK' Pab' Pan' les proportions de microcline,

d'albite et d'anorthite dans 100 g de résidu. En excluant PK il reste (Pab+ Pan)

%de plagioclase. En rapportant la proportion de plagioclase à 100, on tirealors :

albite %= p b x 100/(p b + p ) et anorthite %= p x 100/(p b + p ).a a an an a anLa connaissance des proportions d' albite et d' anorthite dans la plagioclasepermet ainsi de situer ce plagioclase dans la série allant de l'albite à l'a­northite (ROUBAULT 1963) •

Les résultats de toutes ces déterminations sont consignés dans le tableau 13.

D - EVOLUTION GEOCHIMIQUE ET MINERALOGIQUE DANS LES PROFILS RESIDUELS

ET INTERPRETATIONS·

1 - E vol u t ion des é 1 é m e il t s g é 0 chi m i 9 u e s.

a - Silice et oxydes métalliques.

Le tableau 12 montre qu'à part la silice, le seul oxyde métallique existant enquantité notable est l'alumine ; Fe20:3 nI existe pas ou se trouve à l'état detraces.

Dans tous les profils, on constate que les teneurs des résidus en Si~ dimi­nuent avec la profondeur alors que corrélativement celles de A~c:, augmentent.

- 76 -

......

PROFILI' 'HVxt HYX 10 HVX~ _xe 'NYX.

~ 'II! 'ec., le 1 . ,e 8 IC' A·a· r ri AI •E.......II

.X 0.1'32, 0.1427 0.0971 0.0296 - 0.0274 - - - - 0.0217 0.0496 0.09'1

y, 0.3429 D.2669 0.3757 0.5209 a .~01' 0.5171 0.'605 0.1921 0.1712 0.1680 0.4663 0.5910 0.4155,

\z 0.473' 0.5904 0.5272 0.4495 0.".1 0.3141 0.1395 0.1072 0.121' 0.1320 0.5120 0.3594 0.5264-

·U 2.116' 2.1573 2.9029 2.9704 3.0000 2.9726 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 2.nU 2.9504 2.9419

y 1.11U 1.1427 1.0971 . 1.02t6 1. 0000 1.0274 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0217 1..04 .6 1.05'1

,.'0(") '1.47 16.41 71.79 19.08 41.02 21,25 69.71 50.03 49.. 91 4].13 16.51 71.76 12.241. •. ,"F(") 1'.53 23.52 21.21 IO.!2 51.9' 11.75 30.29 49.'7 50.03 56.27 23.47 21.24 21.76

. . '1(">' 34.2' . 26." '~7"57 52.09 10.1' 51.7' 16.05 '9.21 ".12 S6.'0 46.63 5t.10 41.55

:~Ib(")" 41." 59.04 52.72 4~'5 19.11 31.41 13.'5 10.15 12.18· 13.20 5 t.2o. 35.94 52.64

~p.,(%>. 11.32 14.27 9.71 2.96 - 2.74 - - - - 2.11 4.96 5.11

: Nature du~ rnIcNClIiM IIIicrocllne mIcrocll.,. .m1crocline microc/lne mlcroclfne mlcrocllne microclfne 1IIIcroct,lne "lnfCrocIin. rrtlcracfrfte mlcrOcUne mIcrocIlne

• • • • + + + + + + + + •• FeIdtpIth 01--. 01__ollgocl-. albite albite albite .... albite ..... lfblte albite on.a al •• aIbha

Pab(")'U.1 10.5 84.5 'J.8 *100 93.4 96.0 17.9 ,a.,·œns le plqlo. *100 *100 *'00 :1:100

tableau 13· Formules structurales de.I Feldspaths.et pouréentages des min6reux p~ndérantsdans les résidus .,_ . . . -'

- 78 -

b - Les "bases".

Si l'on considère les "bases dans l'ensemble, on constate que les teneurs aug­mentent avec la profondeur et que leur évolution a sensiblement la œme allureque celle de l'alumine (figure 7).

2- Evolution des con@tituants

min é raI 0 g i gue s.

Dans le tableau 13, on note une diminution des teneurs en quartz et une aug­mentation corrélative de celles des feldspaths avec la profondeur. Dans lesfeldspaths eux~~mes, les déterminations quantitatives montrent un enrichis­sement des plagioclases en terme sodique dans les horizons les plus profonds,ce que confirment les examens aux rayons X où on observe une prédominanced ' albite dans certains horizons de profondeur (Hlrx 10 C et HVX 40:SC : tableau11t

3 - l n ter pré t a t ion s.

La diminution des teneurs en Si02 avec la profondeur semble bien liée à la di­minution de celles du quartz. La diminution des teneurs en quartz avec la pro­fondeur peut résulter, d'une part d' tm enrichissement en sables quartziquesdes horizons de surface et de moyenne profondeur, enrichissement d'd à des phé­nomènes de reIDBniements pédb10giques ; d'autre part elle serait due à la forterésistance du quartz au réactif triacide, par rapport aux feldspaths-plagiocla­ses qui lui sont associés.

Corrélativement, l'accroissement des teneurs en A12~ et bases doit avoir uneliaison directe avec l'évolution des teneurs en feldspaths. Dans le tableau 12,en effet, on observe un rapport A13+/3 "rbases toujours voisin de 1, ce quisemble confirmer que l'alumine et les bases appartiennent essentiellement auréseau des feldspaths et ne sont pas solubilisés par le triacide, et que cesfeldspaths forment le minéral principal coexistant avec le quartz. Les fluc­tuations des valeurs de ce rapport autour de 1 peuvent ~tre imputées, d'unepart à la présence des minéraux lourds et des minéraux traces dont l'influencesur les teneurs des différents constituants géochimiques est malheureusementdifficile à chiffrer, étant données leur diversité et leur faible teneur; ilest probable que leur relative abondance est responsable des valeurs un peufortes de ce rapport dans le profil ferrallitique ; il faut remarquer, d'ail­leurs, que ce rapport est, dans l'ensemble, légèrement supérieur à. 1, ce quitraduit un faible excès d' alumiile ou encore un déficit de "bases". Ce déficitpourrait traduire l'effet du réactif triacide sur une partie des minéraux pri­maires.

En ce qui concerne l'enrichissement des plagioclases en terme sodique dans leshorizons profonds, on peut l'attribuer à l'influence de la nature minéralogi­que ou géochimique de la roche saine de laquelle on se rapproche car la compo­sition chimique des différentes roches-mères (BOULE.'T 1974) a montré qu'ellesétaient très riches en N~O~Par ailleurs, on peut penser que le sodium, les­sivé des horizons supérieurs, s'accumule dans les horizons profonds du profiloù, avec le temps, il rentre dans les réseaux structuraux des plagioclases ;pendant ce temps, le calcium, lixivié des horizons superficiels, s'accumule defaçon absolue à. la base du profil où il donne lieu à une néogenèse de la mont­morillonite et parfois m~me à des dépets calcaires, surtout dans le solonetz

*' "e.' r '\"_ '.2.*.,.. J)4YU le pro f:./ le rr"l 1t..'I·L~ U. e. HvK r~, /, CfUJrt7f>? t.,..l"r.'r:" d u t4L(~ crI~ 1112; (.0 a/tUf' /ria da hl

l' J,or-tjtm s-u.;.er-f'fA.'t/ (lM) C'fJ'1!i-,." J'tl? l'exli fihce du jJ;'/,.,oh7e-nu de r<'rn&l~/#P7~,.,1:tlCOI"~ CR(i}%

o 6 10 12 Oxydes (%)

.\...80

1~O

160

200

240 .

280

B

l: bases

Be

A',

Jl~+B' B'1 . 1

HVX 42

Z (cm)

HVX 59

.. .Fig. 7 - Evolution des teneurs l'n alumine et bases dans les résidus d'attaque triacide pour

le profil ferrugineux (HVX 42) et le profil ferrallitique (HVX 59), en fonction

de la profondeur (Z).

79

et le sol brun. L'analyse ayant porté sur les résidus, il est évident quetous ces produits de néoformation ont été solubilisés par l'attaque triacide.

IV - CONCLUSION.

De cette étude de sols formés sur granitQS, il apparatt que tous les minérauxsecondaires et les argiles sont effectivement mis en solution ; ceci est con­firmé par une étude particulière des r..Jsidus d'attaque où seulement que1quesfaibles traces de micas et de séricite, de teneurs et d'influence négligeable8,n'ont été décelées qu'au microscope électronique.

A l'exception des biotites, tous les minéraux primaires so retrouvent dans laphase résiduelle, aussi bien les minéraux prépondérants identifiables auxrayons X, que les minéraux accessoires, déterminés au microscope, bien qu'ilait été impossible d'étudier de façon précise le comportement de ces derniGrsau cours de l'attaque, en raison de leur faible concantration. On peut estimerque le comportement des minéraux primaires contenus dans le sol est semblableà celui des minéraux purs ; en effet, les valeurs du rapport A1.3+/3 ~ basesdans les résidus, légèrement supérieures à la normale 1, peuvent I§tre attribuéesaussi bien à un excès d'aluminium provenant des minéraux accessoires, qu'à undéficit de "bases tl résultant d'une solubilisation partielle des feldspaths etplagioclases.

Les valeurs du rapport SiÜ2/Al,03' dans les liqueurs d'attaque triacide, sontcelles qui résultent de la destruction de tous les minéraux secondaires et desargiles.

Il apparatt donc que, dans le cas particulier des sols tropicaux examinés, lafaible solubilisation des feldspaths et plagioclases alcalins ne perturbe pasde façon notable les valeurs des rapports caractéristiques des minéraux secon­daires.

- 80 -

TROISU.ME PAR IlE

CONCLUSION GENFRAlE

l - JW'PORT MINERAUX-'30LS.

Il ressort de cette étude que le comportement d'un sol à l'attaque triacideest étroitement lié à la nature des minéraux qu'il contient et à leur degréd'altération; la composition minéralogiques du sol lui-m~me est tributairede la nature de la roche dont le sol dérive.

L'étude des minéraux purs montre que, dans les sols dont on ne peut évaluerà priori le stade d'évolution, les résultats d'analyses des ligueurs d'atta­que triacide doivent ~tre interprétés avec prudence. Ces sols, surtout leurshorizons de profondeur, n'étant pas, en effet, exempts de minéraux primaires,la partie attaquable par le réactif n'est donc pM formée uniquement de cons­tituants des minéraux de néoformation.

Bien que l'étude quantitative de la composition minéralogique du sol soitsouvent difficile, vu la complexité du mélange des espèces présentes, l'essairéalisé sur les minéraux purs a permis, connaissent la nature des espèces mi­nérales du sol, d'estimer leur influence sur le comportement du sol à l'atta­que triacide donc sur la composition minérp..logique du résidu d'attaque, etd'autre part sur les valeurs des rapports Si~/A~~ et SiÜ2/R2~ dans lesliqueurs d'attaque. Aussi, si dans le cas des sols formés sur granites, l t in­fluence des minéraux primaires du sol sur les valeurs de ces rapports est né­gligeable, l'échelle de vulnérabilité des minéraux primaires (cf. premièrepartie) montre qu'on n'aurait pas eu le m~me résultat avec des sols contenantdes minéraux autres que les tectosilicates ; un sol formé sur des péridotitespar exemple donnerait des valeurs inexactes de ces rapports dans les horizonsencore peu altérés.

L'étude de l'évolution des teneurs en résidus dans les profils met en évidencel t influence du degré d'altération sur le comportement des sols attaqués. Ainsile résidu, d'une façon générale, diminue des horizons profonds aux horizonssuperficiels et caractérise alors les profils à altération 2 2 3 actuelle e.n profende..u.,.comme l'a montré LENEUF (1959) dro1S certains sols ferrallitiques de l'Afriquede l'Ouest. Au Tchad, BOCQUIER (1971) a observé une évolution inverse des te-neurs en résidus, analogue à celle du profil ferrallitique HVX 59, qulil relieà une altération actuelle se réalisant dans les horizons superficiels ; cetteévolution pouvant être liée égalemen~~qxphénomènesde remaniement et d' ap-pauvrissement superficiels.

Il est donc évident que l'attaque triacide met en solution, non seulement lesminéraux secondaires ou de néoformation, mais aussi les produits d'altération.

Enfin, les travaux de CLAISSE (1968) sur le comporteI:J.ent du quartz à 11 attaquetriacide a mis en évidence l'influence de la granulométrie et des conditionsphysico-chimiques sur la ~c.ntïté de minéral solubilisœ. Il apparatt alors quedans les mêmes conditions expérimentales, les minéraux d'une classe granulo­métrique précise donnernient des résidus plus importants que les m~mes miné-raux plus finement broyés. Ceci justifierait l' efficacité du procédé triacide sur

le sol total, pour l'extraction des minéraux secondaires, des argiles et des mi­néraux de néoformation, car les minéraux primaires, du moins les plus résis­tants, non finement broyés, subissent alors une très faible solubilisation.

- 81 -

II - DmUl.INES D'UTILISATION POSSIBLE DU REACTIF TRIACIDE.

Bien que l'utilisation de l'attaque triooide pour l'étude de la plupart dessols tropicaux trouve une justification possible dans cette étude, il seraitimprudent de généraliser l'emploi de ce procédé à tous les sols sans tenirconpte :

- de la roche-mère du sol ;- de son degré d'altération;- de la nature et composition minéralo,ique de l'horizon ;- de l'influence des canditians expériI!1entales (granulométrie et conditions

physico-chimiques) •

En pédologie, la réalisation de ces conditiol1S justifierait l'utilisation duréactif triacide pour :

- l'étude de l'évolution des minéraux secondaires en général dans le sol to­tal, surtout dans les sols ou les horizons à fort degré d'altération, parl'intermédiaire des valeurs des rapports Si02/A~0:3 et SiO;:/R2 O:3 ;

- l'étude de la nature ninéralogique de la fraction granulometrique inférieureà 2/-1 ' ne serait-ce qu'à titre complénentaire aux analyses physiques (dif­fractométrie et autres) ;

- l'étude des latérites, constituées d'argiles, d'oxydes et d'hydroxydes denéo:t:o:rmat~o~ et caracté:r;isée_s par un rapp'crt Si02/R'1C0 très fai91~.

_ la m'~t en rnfl(J(ln<-e.. de~ pl,eno1'7'Jenll.S. de rl~A.nlt,.,enr»eor /J él-I-fe!fl. du r<e.8ul......En ninéralogie, outre l'analyse et la caractérisation des différents typesd'argiles par la détermination des valeurs du rapport Si02/A~0:3, l'attae'uetriacide pourrait permettre également la mise en solution et donc l'analysetotale élémentaire des ninéraux C08ffie los péridots, les micas trioctaédri­ques, les bauxites.

- 82 -

ANNEXES

.ET

BI8UOGRAPHBE

- Mélange sulfophosphorique

A N N E X E S.

1 - Réactifs utilisés pour le dosaé@ du fer.

- r.hlorure stanneux à 1 .5 %dans HCl 6 N.- Chlorure mercurique 5 %(dissolution à chaud mais emploi à froid).- Acide chlorhydrique 6 N.

~o distillée 108 parties

H2S04 6 N 2 parties

~P04 (d = 1.70) 5 parties.

- Solution de diphénylanine-sulfonate de baryum à 0.25 %dans l'eau (à conser­ver en flacon compte-gouttes isolé de la lumière).

- Solution de bichromate de potassium : 1.2282 g de ~Cr207 P .A. séché à 105°C/litre, soit 0.025047 N.

2 - Obtention de la gamme étalon pour le dosage du titane.

La gamme étalon a été préparée à partir du fluotitanate de potassium. Aprèsstabilisation à 125°C d'une certaine quantité de TiF6~ :

- prélever 300.5 mg et dissoudre avec le minimum d'eau distillée ;- éliminer les ions F- par H

2SO4 en excès à chaud jusqu'à dégagement bien

amorcé de fumées blanches do SÜ3 (sans venir à sec) ;- refroidir et redissoudre le sulfate double par Rel 10 %à douce température- porter la solution obtenue à 1000 ml au. moyen de HCl 10 %.On obtient ainsi une solution mère à 0.1 mg de Ti02 par ml, à partir de la­quelle on prépare les différentes concentrations de la gamme étalon.

- Effectuer la colorimétrie à e = 430 fi f (voir courbe étalon)

3 - Réactifs utilisés pour le dosage de l'aluminium.

- Solution 0.1 M (ou 0.2 N) de complexon III (Merck).- Solution 0.05 M de Zn2+ (sulfate de zinc Merck).- ffi'iI~ 5 %.- NaOfI N.- Solution de ferricyanure de potassium à 0.2 %dans l'eau (préparée extempo-

ranément) .

- 83 -

- Courbe obtenue avec la gamme étalon pour le dosage du titane

2,5 Ti02 (%)

- indicateur : 3-3' diméthylnaphtidine 0.08 %dans l'acide acétique (la solu­tion n'est pas stable péndant plus de douze heures).

iC~COONa 3H20 27.3 g/l

- TaLlpon pH 5.0 Rel N 60 ml

fl20 distillée q.s.p. 1000 ml.

4 - Descriptions simplifiées des ]rofils des sols étudiés.

Le signe (*) indique, dans chaque profil, la zone de prélèvement des échantil­lons étudiés dans ce travail.

a - Profil BVX 9.

Glavis à foroe légèrement convexo-concave, de pente inférieure à 1 %' Végéta­tion de steppe à épineux (acacia - balanites). P = 490-500 mo.

o - 20 cm - Horizon A : gris (10 YR 6/3) à taches brun ocre, finement sa­bleux, massif. A sa base, mince liseré de 0.5 cm de sableéclairci beige clair (10 YR 6.5/4), à structure aplatie, trèsfragile, poreux, parallèle au sommet des colonnettes de l'ho­rizon sous-jacent.

(*) 20 - 90 cm - Horizon B columnaire : colonnettes (~ 10-15 cm) légèrementbrun rouge (7.5 YR 4/4), coiffées dlun cariex gris (10 YB.6.5/1) ; quelques concrétions brun n01râtre ; argilo-sableux,sous structure cubique de 2 à 4 cm, matérialisée par des fentesorthogonales discontinues ; cohésion très forte, horizon trèsdur, porosité des agrégats faible.

(*) 90 - 160 cm - Horizon Be : à pseudogley léger, argilo-sableux, prismatiqueà quelques faces lissées, cohésion forte, grande dureté. Appa­rition du calcaires dès le milieu de l'horizon (amas pulvéru­lents, nodule pseudomycilium), à teneur maximale à la base duprofil, au-dessus de l'arène non calcaire.

160 cm - Arène: sableuse et cohérente, transition brutale, limite on-dulée, parfois glossique, les langues de Be coïncidant avecdes diac lases •

b - Profil HVX 10.

Glacis à forme légèrement convexo-concave, de pente inférueure à 1 %. Végéta­tion de steppe à épineux (acacia - balanites). P = 490-500 mm.

o 15 cm

15 - 40 cm

(*)40 - 70 cm

- Horizon A11 : brun foncé (10 YB. 4.5/2), quelques fines tachesgrises et ocres ; argileux, structure prismatique large (20­30 cm), sous structure cubique (2-4 cm), cohésion excessive,porosité faible.

- Horizon A12 : contraste nul, transition linéaire ; même cou­leur, homogène ; argileux, structure cubique (2-4 cm), cohé­sion excessive, porosité faible.

- Horizon B : contraste moyen, transition sur 10 cm ; brun plusclair (10 YR 4.5/2.5), homogène ; argileux, structure polyé­drique à cubique (0.5-2 cm), horizon dur, cohésion excessive

- 85 -

70 - 180 cm

porosité faible ; quelques remplissages biologiques et pointsblancs calcaires.

- Horizon BQa : contraste moyen à fort , transition sur 15 cm ;brun jauniltre à plages grises et taches ocres. Argileux, struc­ture en plaquettes de 2 à 5 cm, avec quelques faces lissées ;cohésion excessive, porosité faible. A la base quelques nodu­les calcaires.

(*) 180 cm - Horizon C : passage sur 5 cm à une arène à structure conser-vée ; limite sinueuse·

c - Profil HVX 40.

Versant à pente de 2 à 3 ~'o. Végétation de savane arbustive clairsemée.P = 1000 - 1040 mm.

o - 15 cm - Horizon A1 : gris beige (10 YR 5/3), homogène, sablo-graveleux,structure massive, cohésion très faible, porosité intersti­cielle grossière et développée.

15 - 40 cm

(*)120 - 170 cm

170 cm

Enracinement

- Horizon A2 : contraste faible( transition rapide, brun beigeclair (10 YR 5/3 à 7.5 YR 5/4), homogène; même texture, struc­ture massive, cohésion faible ; porosité de même type.

- Horizon B : contraste fort , transition linéaire, sinueuse ; pé­nétration de A2 dans le B en doigts de gant ; rouge (2.5 YR 5/5),homogène sable-argileux-graveleux. Structure massive, cohésionmoyenne à forte. Porosité par de nombreux gros canaux tubulaires(~ 0.5-5 cm) non orientés ; pores fins peu abondants.

- Horizon Be : contraste moyen, transition progressive, brun rougeclair (5 YR 5/6) ; même texture et même structure. Présenced'ilôts arénacés à structure conservée dont la fréquence aug­mente vers la base, porosité de même type ; présence d' iletssableux à structure particulaire. Au sommet de l'arène, minceniveau compact et argileux de teinte claire (10 YR 8/2).

- Horizon C : contraste moyen, transition linéaire, sinueuse.Arène à structure conservée, de plus en plus cohérente vers labase, compacte..

racines de graminées abondantes jusqu'à 20 cm, présentes jus­qu'à 40 cm.

d - Profil HVX 42.

Versant à pente de 2 à 3 %. Vegétation de savane arbustive clairsemée.P = 1000-1040 mm.

o - 15 cm - Horizon A gris foncé (10 YR 4/2), homogène, sablo-graveleux,structure massive, cohésion très faible. Porosité intersticiel­le grossière très développée; la base de l'horizon s'éclaircitet acquiert une morphologie de ~.

(*)15 - 55 cm - Horizon B: brun beige clair (7.5 YR 6/4), sablo-graveleuxmassif, cohésion très faible; porosité intersticielle trèsdéveloppée ; limite très sinueuse et brutale avec l'horizonsuivant; contraste fort. A la base de l'horizon, réseau rouge(2.5 YR 4/6) à taches noires, à structure polyédrique, à cohé-

- 86 -

sion forte et à porosité tubulaire grossière. Transitionsur 10 cm, contraste moyen.

55 - 100 cm - Réseau ocre (10 YR 6/8) sur fond beige (10 YR 7/4) à struc­ture polyédrique, concrétions noires ; tendance au carapace­cent, limite brutale avec l'horizon sous-jacent.

(*)100 - 110 cm - Horizon A'2 : horizon lessivé, caverneux. très sableux (pres-que boulant), beige clair (10 YR 7/4).

110 - 150 cm - HorilZon B' : grifl ocre, assez poreux au sommet, puis compact*( 140-150) vers la base ; sablo-argileux, massif, cohésion moyenne.

150 - 200 cm - Horizon B'2 : contraste faible, transition linéaire, sinueuse*(150-160) teinte d'ensemble beige très clair (10 YR 8/2) à taches réti-

culées ocres (10 YR 7/6) ; sablo-argilo-graveleux ; structureprismatique grossière et irrégulière, délimitée par des fentesen coin ; cohésion forte, porosité importante au sommet et di­minuant à la base de l' horizon, B.:j.ors très compacte; présencede rev~tement argileux.

200 cm - Horizon C : contraste moyen ; transition linéaire ; arène àstructure conservée.

Nous n'avons pas pu entrer en possession de la description du profil ferral­litique EVX 59 ; les seuls documents à notre disposition n'ont été que lesfiches d'analyses chimiques. Cependant, il ressort des travaux de BOULET(1974) que le profil HVX 59 est situé sur lm versant légèrement concavo­convexe à pente de 2 %, dominé par une végétation naturelle dégradée par lescultures (mil, arachide, sorgho). P = 900-1000 mm.

5 - Principales raies de la biotite et de la séricite observées à la micro­

diffDootion.

Indications: les intensités sont caractérisées par des lettres.FF = très fort ; F = fort ; T1 = moyen ; f = faibleff = très faible.

1Biotite

, Séricite

d (i)r

l 1d (î) l l Jl d (1) ~ l

4.58 F 1.31 F 4.46 F

2.73 f 1.27 f 3.43 F

2.63 FF 1.14 f 3.31 F

2.18 M 2.98 Jt'

1.69 f 2.85 f

1.53 f 2.45 F

1 .52 F 2.18 F

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TABLE DES MATIERES.

Pages

INTRODUCTION •• oe" •• o •••••• oo •• eoo ••• 011 ••••• 0 ••••••••••••••••••• " •••

Première Partie

ETUDE DU COMPORTEMENT DES MINERAUX PURS.

Introduction ••• O.O •• .,O •••••••••••• OO ••• O •••••••••••• D ••• O •••••••••• 2

l - Rappels structuraux et origine des minéraux traités 2

1 Groupe des nésosilicates ••• 0 ••• ••••• 0.0.0 ••••••

2 Groupe des inosilicates • 0 0 " •••• •••••• 0 ••••• 0 •• 0 ....3 Groupe des phyllosilicates " .. " ..... o " •••••••

4 Groupe des tectosilicates ........ 01110.0 •••• • • 0 ••••••

B - Les minéraux non siliceux • 0 •••• ••••••• CI • " ••••••

2

2333

5

5

5

5

666

21

8

88

1113131421

21

212222

.." ..

• & •••••••••••••

... " ...... " .. " .

••••• 0 ••••••••• 0 •••

••••••••••••••••••• &

000 •• 00.0 •••••••••••

••• 00.0.000 •• 0 •••••• 0 •• 0 ••••••

•••• 0 •• " ••• 0 ••• 0 ••••••••••••••••

•••• 0.0 •••••••• 0 ••••••••••

•• 0 ••• 0 ••• 0 •• 0 •••••••• 0 ••• 0 ••••••••

••• 0 •••• 000 •••••••••••••••••••

•• 0 •• 0 •• 0.0 •••••••

••• 00 ••••••••• 0.0 ...... 0 ••••••••••••••••

••• & •• g ••••••• G.O ••••

••• 00 •••••• 0.00 •••••••••••

••••••••••••••••• lt •• O •• G ••••••••••••••••••• O ••

•••••••••••••••• 00 •••••

•• 0.0 •••• 00 ••••••• 0.00.0 ••••••••••••••• 0 •••••••••

QuartzFeldspathsMicasPéridotsPyroxènesAmphibolesMinéraux non siliceux

2

Les minéraux silicatés

1234567

123

3

Etude aux rayons XAnalyse chimiqueExamen optiques

Résultats

A - Techniques utilisées

Préparation des échantillons

Identification des constituants minéralogiques

B -

A -

IV - Attaque tri&eide

A - Protocole d'attaque

Détermination préliminairesAttaqueDétermination du résidu

II

III

- 92 -

28

23

2324242526

...........

..... 0 ..

........................ CI ..

..................................................5

DosageDosageDosageDosageDosage

Résultats analytiques

Techniques d'analyse du solubilisat

de la silice par gravimétriedu fer par titrimétriedu titane par colorimétriede l'aluminium par complexométriedes "bases" par spectrométrie

1234

B -

C -

•••••••• 0 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

.................. CI 0 ..

........ CI 'II ..

•••••••• 0 ••••••••••••••••• 0 •••••••••••••••

28

283030

3033333434­35

.................. CI ..

.............................. 0 ..

................................•••••••••••••••••••••••••••• 00 ••••••••••••

••••••••••••••••••• eo ••••••••••••••••••••••

.o ••••••• eo ••••••••••••••• O •••••••••• Q ••••••

•••••• 00 •••••• 0 ••

des minéraux non siliceuxdu quartzdes silicates

FeldspathsMicasPyroxèneAmphibolePéridotArgiles

Interprétations

A ComportementB ComportementC Comportement

123456

v

VI - Conclusion •••••••••••• 0 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 35

Deuxième Partie

ETUDE DU COMPORTEMENT DE CERTAINS SOLS TROPICAUX.

1 Argiles et minéraux secondaires ••••••••••••••.••••••••2 Minéraux prim.aires •••.. 0 •••• 0 •••••••••••••••••••••••••

37

38

383844445050

ct •• o ••••••••••••••••••

••••••••••••• 000 ••• 0 •••••••

.00 •••••••••• 0 ••••••••••••••••••••••••

•••••••••• 0 •••••••••••••••••••••••••••••

de diagnosesecondaires et argiles

••••• 0 •••••••••••••• 00 ••••••••••••••••••••••••••••••••••

Identification des espèces minéralogiques

ProcédésriIinérauxMinéraux primairesEvolution minéralogique dans les profils et interprétations.

ABCD

l -

Introduction

•••• 0 •••••••••••••••••••••••••••••••• 0 ••••••••• 0

61

515151

515353

58

58

5858

60

60des minéraux

•••••••• 0 Q •••••••••••

•••••••••• 0 ••••• 0 •••••• 0.

.0.000 •••••••••• 0 •••••••••• 0 ••••

••••••••••••••••••••••••••••••••• 0 •••••

•••••• 0 ••••• 0 ••••••••••••••••••••••••••

••• 0 ••••••••••••••••••••• 00 •••••••••••••

pertes au feuteneu.:rs en résidu . 0 •• go •••• 0 ••• Cl Cl • r> •••

teneurs en élémen"cs solubilisés ••••••••

qualitative

du microscope électronique par transmissionde la microdiffraction

résultats

Evolution desEvolution desEvolution des

Etude des minéraux accessoires et tracesRemarque sur l'observation microscopiqueprépondérants

12

Maque triacide

A RésultatsB Etude des

123

Etude des résidus

A - Techniques d'étude

1 Principe2 Principe

DéterminationB -

II-

III -

- 93 -

76

72

72

7476

••••••• III •••••••••••••••• C' •••••••••••••••••••

34

Estimation quantitative des minéraux prépondérants •••••••••

1 Analyse chimique des résidus ••••••••••••••••••••••••••2 Détermination de la formule structurale des feldspaths

résidue18 •..••••..•••..•.....•..............•.....•..•Détermination des proportions feldspaths-quartz •••••••Détermination des proportions de plagioclases dans lesfeldspaths

C -

IV - Conclusion

D - Evolution géochimique et minéralogique dans les profilsrésiduels et interprétation::l •••••••••••••••••••••••••••••••

1 Evolution des éléments géochimiques •••••••••••••••••••2 Evolution des constituants minéralogiques •••••••••••••3 Interprétations Cl •• fi ••••••• ••••••••• 0 •••••••

••••••••••••••• O.O •••••••••••••••• Cl •••••••••••••••••••

76

767878

80

Troisième Partie

CONe LUSION GE:l.'n~.LE.

••••••••• Cl •••••••• O ••••• O ••••••••••••••••••l

II

Rapport minéraux-sols

Domaines d'utilisation possible du réactif triacide .............81

82

ANNEXES ••• 0 ••••••••••••••••••••••••••• & ••••• 111 ••••••••••••••••••••••••• 83

BIBLIOGRAPHIE ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• ct • 88

- ,94 -