Argiles Chap 2
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Géologie des argiles Chapitre 2 Méthodes Chapitre 2 – Méthodes Notion d’échelle Les minéraux argileux peuvent être étudiés à différentes échelles, de l’atome au paysage avec des méthodes appropriées (Fig. 2.1 & 2.2). L’observation de lames minces permet une approche micro-morphologique qui consiste à étudier la distribution des argiles dans la roche sédimentaire ou les sols. La fabrique ou agencement des particules argileuses s’étudie via la microscopie électronique à balayage (MEB, SEM); la morphologie des particules s’observe plutôt au microscope à transmission (MET, TEM). Le degré d’hydratation des assemblages argileux s’obtient via des analyses thermique différentielle (ATD, DTA) ou thermo- gravimétrique (ATG, TGA). L’étude à l’échelle moléculaire est obtenue par spectroscopie infrarouge (IR), à l’échelle atomique par microscopie électronique à transmission à haute résolution (HRTEM). La composition minéralogique des assemblages argileux est déduite par la diffraction des rayons X (DRX, XRD). Figure 2.1- Etudes des argiles à différentes échelles (Thorez, 1989) A l’exception de la XRD, les méthodes d’études ne s’appliquent généralement que sur des phases argileuses pures ou simples. Les résultats sur phase mixte, par exemple des assemblages argileux naturels de sols, sédiments ou roches sédimentaires, ne sont pas interprétables. 12
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Gologie des argilesChapitre 2 Mthodes Chapitre 2 Mthodes Notion dchelle Les minraux argileux peuvent tre tudis diffrentes chelles, de latome au paysage avecdesmthodesappropries(Fig.2.1&2.2).Lobservationdelamesmincespermetune approche micro-morphologique qui consiste tudier la distribution des argiles dans la roche sdimentaireoulessols.Lafabriqueouagencementdesparticulesargileusesstudieviala microscopielectroniquebalayage(MEB,SEM);lamorphologiedesparticulessobserve pluttaumicroscopetransmission(MET,TEM).Ledegrdhydratationdesassemblages argileuxsobtientviadesanalysesthermiquediffrentielle(ATD,DTA)outhermo- gravimtrique(ATG,TGA).Ltudelchellemolculaireestobtenueparspectroscopie infrarouge(IR),lchelleatomiqueparmicroscopielectroniquetransmissionhaute rsolution (HRTEM). La composition minralogique des assemblages argileux est dduite par la diffraction des rayons X (DRX, XRD). Figure 2.1- Etudes des argiles diffrentes chelles (Thorez, 1989) A lexception de la XRD, les mthodes dtudes ne sappliquent gnralement que sur des phasesargileusespuresousimples.Lesrsultatssurphasemixte,parexempledes assemblagesargileuxnaturelsdesols,sdimentsourochessdimentaires,nesontpas interprtables. 12Gologie des argilesChapitre 2 Mthodes Figure 2.2 Mthodes dtude des argiles diffrentes chelles (Velde, 1992) Echelle dobservation dcroissante DTA et TGA LesminrauxargileuxcomprennentdiffrentstypesdeauoudionsOHdansleur structure, caractriss par leur nergie de liaison (Fig. 2.3a).Lanalysethermo-gravimtriqueconsistesuivrelaperteenpoidsdunminralargileux en fonction de la temprature de chauffe. La courbe comporte diffrents paliers correspondant la perte des diffrents types deau (Fig. 2.3b): - perte de leau adsorbe, gnralement vers 80-90C, correspondant une perte en poids de 1%;-pertedeleauzolitiquec--dleaucomprisedanslescanauxdesargilesfibreuses,il sagit dune quantit fixe et limite se produisant vers 100-150C; - perte de leau adsorbe dans lespace interfoliaire, dispose en 1 ou 2 couches, vers 100-200C; -perte de leau cristalline c--d des ions OH de la structure, dbute partir de 500C.13Gologie des argilesChapitre 2 Mthodes Figure 2.3 Localisation de leau dans les argiles (Velde, 1992) Figure 2.3b Courbe de perte en poids lors dune analyse thermo-gravimtrique (Velde, 1992). Lanalysethermiquediffrentielleestbasesurlesractionsthermiquesquiseproduisent lorsquunminralestchauff(Fig.2.3c).Lesvariationsdetempraturessontreportesen fonctiondutempsetdelatemprature.Lacourbeenregistrelespertesdeau(ractions endothermiquesgnralement)maisaussilesrecristallisationsetlesrecombinaisons (ractions exothermiques). Figure 2.3c Mesure des variations de la temprature lors dune analyse thermique diffrentielle (Velde, 1992).14Gologie des argilesChapitre 2 Mthodes Ces mthodes sont importantes dans le domaine des cramiques. Le tableau 2.2 rsume les donnes TGA et DTA pour diffrentes argiles. Table 2.2a ATD (Eslinger & Peaver, 1988) Table 2.2b ATG (Eslinger & Peaver, 1988).15Gologie des argilesChapitre 2 Mthodes IR Lamthodedespectroscopieinfrarougeconsistesoumettreunesuspensionargileuse dilue(
