5.1 Contexte régional du seuil du Poitou
Les deux sites expérimentaux mis à disposition par la Direction Régionale des Affaires Culturelles (DRAC) Poitou-Charentes sont situés sur le seuil du Poitou, une entité géologique localisée entre les deux massifs affleurant héritiers du massif hercynien (massifs armoricain et central), qui constituent son socle. Il se différencie de ces massifs par une transgression sur cette zone lors du jurassique moyen (de -180 à -154 millions d'années), entraînant la jonction des bassins de dépôt sédimentaires aquitain et parisien à cette époque (Figure 28).
Figure 28: Carte géologique du seuil du Poitou, carte au 1/1 000 000e (Infoterre)
De fait, la quasi-totalité des pierres de construction utilisées dans cette région sont des calcaires jurassiques. De cette unité apparente ressort une très grande variété de roches calcaires. Huit roches calcaires susceptibles de correspondre aux différents monuments régionaux et caractéristiques des principaux « facies sédimentaires » régionaux ont été échantillonnées dans différentes carrières (Figure 29).
A la carrière de Bonillet (BON) située dans la vallée du Clain, au Nord de Poitiers. La pierre dite de « Bonillet clair » est un calcaire oolithique à grains ronds et fins, montrant un pointillé gris beige sur fond crème unie, déposé au Jurassique (Callovien).
Saint-Savin Le Blanc
Saint-Maixent-l'Ecole
Poitiers
A la carrière de Brétigny (BRE), à côté de Chauvigny. Le banc de Brétigny d’où est extrait ce faciès présente une puissance de 4 mètres, et est un calcaire oolithique à gros grain, très dur. Il appartient aux formations du Jurassique moyen, au Bathonien.
A la carrière du Breuil (BRL), située sur la commune de Saint-Aigny (36). Le banc échantillonné mesure au moins 5 mètres d’épaisseur, et est décrit comme un calcaire graveleux et pseudo- oolithique du Berry (Ministère des travaux Publics, 1890).
A Chasseneuil-du-Poitou (CHA), à proximité de la carrière fermée de Migné-Les-Lourdines. Les études locales parlent d’un calcaire blanc crayeux à oolithique, datant du Callovien (Jurassique moyen). L’échantillonnage correspond au banc dit royal ou marbrier.
Dans la commune de Lavoux (LAV) où l'on ne recense aujourd'hui plus qu'une seule carrière en activité. La pierre de Lavoux est décrite comme étant un calcaire oolithique, blanc jaunâtre, à grain fin, semé de points cristallins, quelquefois un peu coquillier (terrain Jurassique, oolithe moyenne) (Noël, 1970). Trois matériaux y sont extraits, dont le faciès "Lavoux à grain", auquel notre échantillon s’apparente.
Figure 29 : Plan de situation de la vallée du Clain. 1: BON; 2: BRE; 3: BRL; 4: CHA; 5 : LAV; A: Hypogée; B: Saint-Savin- sur-Gartempe
Dans le but d’obtenir d’autres roches sédimentaires, les échantillons suivants ont été prélevés dans la carrière du Ricou, au Sud de Saint-Maixent-l’Ecole (79). Cette carrière présente un front de taille sur une quinzaine de mètres qui a permis de prélever dans le Sinémurien (Jurassique inférieur) : les calcaires lithographiques (RLH, 5,50 m d’épaisseur), les calcaires oolithiques sublithographiques (RLI, 2 mètres d’épaisseur) et des calcaires dolomitiques d’aspect saccharoïde (RSA, 6 mètres d’épaisseur).
5.2 Contexte de la vallée de Saumur
Deux autres roches ont été utilisées afin de valider la méthode. Il s'agit de deux roches détritiques terrigènes connues et bien caractérisées, très utilisées comme pierre de construction.
La première a été prélevée à Saumur. Elle se situe également au pied du Massif Armoricain, côté Bassin Parisien (Figure 30). Ce dernier, a connu des transgressions tardives durant le Crétacé, d'où les dépôts crayeux en eau calme et sous faible charge donnant naissance au faciès dit de tuffeau (TUF). L'érosion du massif armoricain a complété la composition actuelle de cette roche, dans laquelle on identifie différentes formes de silice, de la glauconie, des micas, de l'opale et un cortège peu développé de minéraux argileux..
A 1 2 3 4 5 B
48
Figure 30 : Contexte géologique du tuffeau de Saumur, carte au 1/1 000 000e (Infoterre)
La seconde roche, prélevée à Fontainebleau, est un grès (GRE) réputé pour sa finesse et sa pureté minéralogique (Figure 31). Exclusivement constitué de grains de quartz iso granulaires (300 µm), ce sable est apporté par les cours d'eau lors de l'éocène et résulte de la régression de l'océan dans le bassin parisien (Bartonien, -37 millions d'années) a été consolidé lors d'une faible diagénèse due aux dépôts postérieurs (marais, faibles transgressions) puis par cimentations successives.
Figure 31: Contexte géologique du grès de fontainebleau, carte au 1/1 000 000e (Infoterre)
6 Caractérisation de la phase solide
La caractérisation d'un milieu poreux commence par la caractérisation de ses différentes phases. S'il s'agit d'un mélange solide-liquide-gaz, plusieurs solides peuvent coexister, dont la cristallochimie ainsi que l'agencement des phases entre elles vont être déterminantes dans les transferts. Plusieurs méthodes permettent d'observer, de qualifier et de quantifier ces différents paramètres de transfert. D’un point de vue purement physique, une mesure de la densité « réelle » de cette phase solide permet d’en quantifier ses proportions au sein du matériau.
Paris
Fontainebleau
6.1 Matériel et Méthodes
L’étude pétrographique des différentes roches s’appuie essentiellement sur 3 méthodes : l’observation en microscopie optique, l’observation au microscope électronique et la diffraction de rayons X. Les résultats permettent dans un premier temps d’identifier les différentes roches dans les classifications utilisées pour les roches sédimentaires.
6.1.1 Observations en microscopie optique
Il y a beaucoup à apprendre d’une roche par une simple observation, macroscopique dans un premier temps, puis microscopique. Par microscope optique, il faut comprendre microscope optique polarisant, qui diffère d’un microscope classique par l’adjonction de deux dispositifs de polarisation, appelés dispositifs de Nicols : le polariseur, placé entre la source lumineuse et l’échantillon fixe, et l’analyseur (plan de polarisation perpendiculaire à celui du polariseur) , amovible qui est placé entre l’échantillon et l’oculaire (Figure 32). Ces dispositifs de polarisation permettent d’identifier les différents minéraux en fonction de leurs propriétés optiques (réfringence et teinte de biréfringence) et cristallographiques (formes, clivages, macles; (Roubault, 1963)]
Figure 32 : Principe de fonctionnement d'un microscope optique polarisant
Les observations au microscope optique sur lames minces sont limitées à une définition de l'ordre de 5-10 µm. Elles permettent d'observer une organisation texturale en 2D de la roche sur le plan de la lame mince. Si elles permettent de reconnaître la plupart des minéraux, certaines phases du fait de leurs trop petites tailles comme les sphères d'opale dans le tuffeau sont difficiles à discerner. Le microscope électronique à balayage (MEB) permet de « zoomer », d’observer et identifier les phases à fort grossissement et également d'appréhender l'organisation tridimensionnelle de la roche, sur des cassures sèches. La limite de définition est inférieure au micromètre. Le système de microanalyse couplé au MEB permet d'effectuer des microanalyses chimiques des phases sur les lames minces. Sur des blocs de roche.
6.1.2 Observations en microscopie électronique à balayage
Un microscope électronique est un équipement d'analyse d'un échantillon suite au bombardement de la surface par un faisceau d’électrons dits primaires. Lors de la rencontre avec le solide, les électrons primaires interagissent avec les électrons du solide bombardé, apportant de multiples informations sur les propriétés du matériau : topographie, composition chimique locale, cristallographie, potentiel électrique, champ magnétique local…
Deux grands types d’interactions peuvent être distingués [Figure 33; (Goldstein, et al., 2003 )]: