Composition minéralogique des échantillons

Les premières données qui ont donc intéressé concernent la composition minéralogique qualitative des échantillons. Après une analyse en diffractométrie de rayon X, un diagramme de diffraction ou diffractogramme est obtenu pour chaque échantillon.

Dans le cas des échantillons de calcite, un diffractogramme comprenant une quinzaine de pics caractéristiques est obtenu, dont le plus intense est le pic 3,035 de la calcite, c'est-à-dire que la distance interréticulaire la plus fréquente entre deux plans d’atomes est de 3,035 Å (Brindley and Brown, 1980; Bish and Post, 1989). Le premier diffractogramme exploité est celui de l’échantillon de calcite abiotique CA1. Cet échantillon est un cristal très pur en calcite, il a donc à nouveau joué le rôle de référence pour calibrer le diffractomètre et définir avec précision le diffractogramme d’un cristal de calcite pur (Figure 10).

Figure 10 : Diffractogramme de l’échantillon de calcite abiotique CA1. Chaque pic correspond à un plan atomique de la maille élémentaire de la calcite exprimé en degrés 2θ représentant l’angle de diffraction des rayons X sur ce plan atomique. La hauteur du pic correspond à l’intensité de la réflexion des rayons X, c'est-à-dire la probabilité statistique qu’ont ces rayons d’être réfléchis par ce plan atomique. L’échantillon CA1 est composé exclusivement de calcite.

A partir de cet échantillon de calcite abiotique, la qualité de la calibration du diffractomètre a été constatée et les diffractogrammes des autres échantillons ont, à leur tour, été exploités (Tableau 7).

Echantillon Minéralogie principale Minéraux traces

CB1 Calcite - CB2 Calcite - CB3 Calcite Quartz CB4 Calcite - CB5 Calcite Quartz CB6 Calcite Quartz CB7 Calcite - CB8 Calcite Quartz

CS1 Calcite Quartz, albite

CS2 Calcite - CS3 Calcite Dolomite CS4 Calcite Quartz CS5 Calcite Quartz CS6 Calcite Quartz CA1 Calcite - CA2 Calcite -

Tableau 7 : Description de la minéralogie des échantillons déduite de la diffractométrie. La minéralogie principale correspond au cristal composant majoritairement les échantillons, les minéraux traces décrit les espèces minérales minoritaires

Les échantillons sont majoritairement, voire exclusivement, composés de calcite tels que les échantillons CB1, CB2, CB4, CB7, CS2, CA2 et donc CA1. Cependant des minéraux traces ont été détectés sur les diffractogrammes de certains échantillons, tels que CB3, CB5, CB6, CB8, CS1, CS3, CS4, CS5 et CS6. Parmi ces minéraux traces, il y a le quartz qui est un silicate de formule chimique SiO2, de l’albite qui est également un silicate de formule chimique NaAlSi3O8 et de la

dolomite qui est un carbonate de formule chimique CaMg(CO3)2. La structure

cristalline de ce dernier minéral est la même que celle de la calcite mais avec la moitié des atomes de calcium remplacée de façon ordonnée par des atomes de magnésium. 9 échantillons sur les 16 sont donc composés en partie de minéraux traces. Ces minéraux traces risquent de perturber la perte de masse des échantillons de calcite lors des analyses par les méthodes TG-ATD. En effet parmi ces minéraux traces, le quartz et l’albite sont tous deux des minéraux réfractaires sur une gamme de température n’excédant pas 1000°C, c'est-à-dire que leur masse ne va pas varier lors du chauffage d’un échantillon. Par conséquent leur présence influe sur la perte de masse totale en la diminuant puisque ce n’est pas la totalité de masse initiale de l’échantillon de calcite qui se décompose, mais une quantité inférieure.

Suite aux résultats des pertes de masse obtenues pour chaque échantillon, la présence de minéraux traces réfractaires a été suggérée. Les écarts V de leurs pertes de masse moyenne par rapport à la perte de masse théorique (Tableau 3) ont été comparés avec la composition minéralogique en minéraux traces afin d’observer une éventuelle corrélation (Tableau 8).

Echantillon CB1 CB2 CB3 CB4 CB5 CB6 CB7 CB8

V 1,714 0,454 1,995 7,491 -0,350 -8,615 1,515 -5,775

Minéraux traces - - Quartz - Quartz Quartz - Quartz

Echantillon CS1 CS2 CS3 CS4 CS5 CS6 CA1 CA2 V -4,338 -0,452 -0,335 -2,052 -1,035 -11,278 -0,176 -0,438 Minéraux traces Quartz, albite - Dolomite Quartz Quartz Quartz - -

Tableau 8 : Comparaison des écarts V de la perte de masse moyenne de chaque échantillon par rapport à la perte de masse théorique avec la composition minéralogique en minéraux

Parmi les échantillons contenant des minéraux traces, deux groupes se distinguent à partir de cette comparaison :

• le premier groupe concerne les échantillons CB6, CB8, CS1, CS4, CS5 et CS6 pour lesquels une corrélation qualitative existe entre la présence de minéraux traces et leur valeur V. Tous ces échantillons contiennent des minéraux réfractaires (quartz, albite). La présence de minéraux réfractaires est donc bien à l’origine de leur perte de masse moyenne plus faible par rapport à la perte de masse théorique. Il est à noter que ces minéraux réfractaires n’ont pas d’influence sur les températures à partir desquelles est obtenu le point d’inflexion ou de l’absorption maximale d’énergie des échantillons car leurs masses ne varient pas lors du chauffage, et ils ne subissent pas de transition de phase parasite (Mackenzie, 1970).

• le second groupe concerne les échantillons CB3, CB5 et CS3 dont la corrélation entre la valeur V et la présence de minéraux mineurs n’est pas évidente. Dans le cas des échantillons de calcites biogéniques, CB3 et CB5, il est possible que leur réseau cristallin contienne des éléments mineurs de masses atomiques plus faibles que la masse atomique du calcium ce qui a pour conséquence d’augmenter la perte de masse moyenne par rapport à la perte de masse théorique de la calcite. Comme la présence de quartz devrait au contraire diminuer cette perte de masse l’hypothèse sera faite que le résultat de la perte de masse de ces deux échantillons reflète un équilibre entre éléments mineurs et minéraux traces. Concernant l’échantillon CS3, la présence de dolomite ne diminue pas la perte de masse de l’échantillon car ce

minéral n’est pas réfractaire et se décompose comme la calcite lors du chauffage de l’échantillon (Mackenzie, 1970).

La minéralogie complète des échantillons a donc été déterminée et l’influence des minéraux traces réfractaires sur leur perte de masse a été mise en évidence. Les résultats obtenus pour les échantillons CB3 et CB5, en couplant les analyses par thermogravimétrie et diffractométrie de rayons X, semblent indiquer également la présence d’éléments traces dans leurs matrices minérales.