L'altération et pédogenèse des grès et sables siliceux

Les sables silicoclastiques fraîchement déposés sont principalement composés de quartz avec de petites quantités de feldspaths, des minéraux lourds, des fragments de carbonate et des sels solubles. Dans les régions humides, le lessivage des sels s’effectue très rapidement. Dans les régions arides, des quantités importantes de sels dans l'air peuvent également s'accumuler dans les couches proches de la surface. Les sels peuvent être introduits à la fois comme espèces dissoutes sous la pluie ou le brouillard et sous forme de particules solides (Schroeder 1985). Une fois déposés, les sels ont des susceptibilités différentes à la lixiviation, avec Cl^-> SO4^2-> HCO^3-(Yaalon 1964).

de liaisons Si-O, comme les pyroxènes et les amphiboles, se décomposent beaucoup plus rapidement que les minéraux avec un nombre relativement important de liaisons Si-O, comme le quartz (Loughnan 1969, Carroll 1970). Les taux réels de réactions de décomposition des minéraux sont contrôlés par une série de facteurs environnementaux, y compris la chimie de l’eau interstitielle, la taille des particules, la température et la vitesse à laquelle les produits d'altération sont retirés du système (McClelland 1950, Berner, 1978). Dans des conditions très arides, le taux d’altération près de la surface est lent, car les deux réactions d'hydrolyse et de rinçage des produits d'altération des grains de surfaces sont limitées par la disponibilité de l'humidité. Avec la disponibilité croissante d'humidité, l'hydrolyse est plus rapide et plus efficace pour la lixiviation.

III.3.4.c-Les Minéraux lourds

Des expériences menées par Williams & Yaalon (1977) en utilisant des « colonnes Soxhlet » ont démontré que le lessivage des sables à l'eau chaude et froide sous des conditions de drainage libre est capable de provoquer des altérations significatives de certains minéraux lourds (principalement la hornblende) dans un délai de 3 mois. La lixiviation entraîne des changements notables dans la texture de surface et la perte de Na, Ca, Mg, K, et des ions Al en solution. Le fer libéré par le lessivage précipite dans la colonne de sédiments en tant que revêtement mince d'oxyde sur les grains de quartz.

Les feldspaths et le grenat ont été détruits par les eaux météoriques pour former de l’hématite authigène, de la kaolinite et de l’illite (Gardner 1981, 1983a). Les pyroxènes et les amphiboles étaient initialement présents, mais seulement à faibles concentrations.

III.3.4.c1-Les feldspaths

Leur abondance diminue progressivement à mesure de la maturation du sédiment (Thompson & Bowman, 1984). Le feldspath est un constituant rare dans beaucoup de formations détritiques du bas Sahara qui ont connu de longues périodes d’altération et de resédimentation (Pye 1983g).

III.3.4.c2- Quartz

Un certain nombre d'études ont montré que, bien que le quartz soit un minéral relativement résistant aux altérations, certaines variétés sont sujettes à se briser pendant l’altération post-dépositionelle.

L’examen de grains altérés au MEB montre que la désintégration des grains a lieu par dissolution (desquamation ou formes géométriques) de silice dans les fractures et les zones de faiblesses cristallographiques naissantes telles que les chaînes d'inclusions fluides. Bien que la solubilité de quartz dans l'eau pure soit faible à pH <9 (Morey et al. 1962, Siever 1962, Iler 1979), elle est augmentée de manière significative par la présence d'acides organiques (Waals 1967, Crook 1968). À l'heure actuelle cependant, la relation entre la dissolution de la silice et la propagation des fissures dans les grains de quartz naturels n'est pas entièrement comprise.

Photo 13: (13a) Grain de quartz enveloppé par des oxydes de fer une gangue

(Hématite) sous microscope polarisant et M.E.B (13b). Il présente aussi une desquamation avancée (dissolution) (Ensemble supérieur, unité F Guerrara).

III.3.4.d-Les processus d'altération physiques

Les études expérimentales de laboratoire ont montré que la cristallisation, l'hydratation et la dilatation thermique des cristaux de sel peut provoquer la désintégration mécanique (haloclastie) des particules sableuses dans des conditions simulées de désert chaud (Goudie et al. 1979, Pye & Sperling, 1983). Les grains de feldspath et de mica sont plus sensibles au sel que les grains de quartz, apparemment en raison de leur clivage mieux développé.Le sulfate de sodium, le sulfate de magnésium, le carbonate de sodium, le chlorure de calcium et les sels sont les plus destructeurs (Goudie et al. 1970, 1974 Goudie, 1985). La halite et le gypse, qui sont les deux sels les plus communs trouvés dans la nature, sont relativement moins destructeurs mais toujours efficaces. La haloclastie est un processus potentiellement important affectant les sables du désert dans la zone de la montée des eaux souterraines capillaires.

III.3.4.e-L'altération chimique et rougissement des sables dunaires silicoclastiques

Les grès et sables rougeâtres sont largement présents dans les deux milieux côtiers et continentaux. L'origine de la coloration rouge et sa signification paléoenvironnementale a été largement discutée par Norris (1969), Folk (1976b), Walker (1979), et Gardner & Pye (1981). La couleur rougeâtre est clairement héritée des sédiments ou des roches mères rouges (Anton & Ince, 1986).Dans le même temps, les oxydes de fer peuvent se former par modification chimique des minéraux ferrifères détritiques ou par modification de poussières infiltrées (Walker 1976, 1979). Cependant, Gardner & Pye (1981) ont fait remarquer que le degré de rougeur qui peut être atteint au cours du transport est limité par l’abrasion (Anton & Ince 1986) et Wasson (1983a). Un rougissement est possible dans des conditions arides, mais il est beaucoup plus rapide dans les sables déstabilisés dans des conditions semi-arides et humides. Les grès rubéfiés ont probablement connu une pédogénèse (Gardner & Pye 1981).

Photo 14: Rubéfaction des formations mio-pliocènes (du continental terminal) en haut

(14a) à Ouargla, en les comparants avec les formations albiennes (grès et conglomérats) du continental intercalaire de Reggane en bas (14b).

III.3.4.f-Revêtements de silice sur les graviers et cailloux siliceux

Ce phénomène touche la fraction grossière (graviers et cailloux) se trouvant en couverture sous forme de reg. Folk (1978) a observé une texture «grasse» de surface en raison de la présence d'un riche revêtement de surface en silice. Il a suggéré que ce revêtement, qu'il a qualifié de «couche de silice à peau de tortue», s’est formé par la dissolution des phytolithes d'opale par la rosée alcaline et la précipitation de silice amorphe sur les surfaces des grains de quartz. La dissolution de la silice sur la surface des grains de quartz se produit également dans les profils de sols où les acides organiques sont abondants (Crook 1968, Cleary & Conolly, 1971).