Terre fine brute
Chapitre 4 ETUDE DE LA ROCHE ETUDE DE LA ROCHE
2 Etude d’un profil de référence
2.5.3. Quantification des minéraux
La quantification précise des minéraux dans les différentes fractions granulométriques se heurte à plusieurs difficultés : interférence de la MO et des produits à organisation à courte distance, présence de phyllosilicates intergrades et de de minéraux en cours d’évolution. Les différentes méthodes de quantification des minéraux par horizon ne sont pas entièrement satisfaisantes pour les différents types de sol (Fichter, 1997).
La première difficulté se manifeste lors de la séparation des phases organiques et minérales des échantillons de terre fine. L’emploi d’un réactif oxydant (eau oxygénée) est nécessaire pour éliminer la phase organique, mais peut dans une certaine mesure modifier l’état d’oxydation du fer dans les structures des minéraux. Une oxydation ménagée à l’eau oxygénée diluée et à une faible température est nécessaire pour limiter l’altération des minéraux sensibles à l’oxydo-réduction. Cette oxydation ménagée a pour contre partie de laisser dans l’échantillon une phase résiduelle et récalcitrante de MO toujours inférieure à 2%. Cette pollution peut éventuellement interférer dans l’analyse chimique des minéraux secondaires notamment lorsque l’analyse thermopondérale est utilisée.
Le calcul normatif des quantités de minéraux de chaque fraction nécessite le bon choix des variables à introduire dans le système d’équations linéaires. Les teneurs en oxyde d’aluminium, de potassium, de sodium, de calcium, de magnésium, de fer ainsi que la perte au feu sont des variables employées pour la détermination des proportions de minéraux. La fiabilité du résultat dépend, en partie, de la signification de la variable perte en eau : celle-ci doit correspondre uniquement à la perte en eau de constitution et à la déshydroxylation des groupement OH des réseaux cristallins des phyllosilicates. Le système de calcul est très sensible à la valeur de ce paramètre et peut être considéré comme une source d’erreur potentielle pour la quantification des minéraux du sol. L’utilisation de ce paramètre a donc été limitée au maximum et les autres variables chimiques ont été préférées.
Le calcul normatif nécessite la connaissance de la composition chimique précise de la vermiculite et smectite intergrade difficile à obtenir en raison de la fixation d’hydroxydes dans l’espace interfoliaire. Cette incertitude, dans leur composition chimique, représente également une source d’erreur dans la quantification des minéraux (Fichter, 1997). Nous avons donc analysé ces minéraux après avoir dissout un maximum de cales aluminiques par des traitement adaptés et successifs (CBD + tamura). Le problème de cette méthode peut se manifester par la présence d’aluminium résiduel au sein des interfoliaires qui sera inclus dans la structure des minéraux lors de l’établissement des formules structurales. De plus les extractions peuvent altérer les minéraux et provoquer une diminution de leur cristallinité comme l’a montré Ezzaim (1997) sur des vermiculites alumineuse trioctaédriques par élargissement et diminution de l’intensité des pics en DRX. Dans notre cas, les diffractogrammes de DRX ne montrent pas une telle dégradation des vermiculites ce qui est certainement lié à leur stabilité plus importante (minéraux dioctahédriques).
La méthode employée est relativement lourde mais malgré les limites énoncées ci-dessus, les avantages sont nombreux : elle permet un bon choix des variables à introduire dans le système d’équation linéaire et de les tester en fonction des résultats de la minéralogie qualitative. Les compositions chimiques introduites dans le système sont celles des minéraux primaires et secondaires véritablement présents dans le sol ainsi que l’analyse chimique totale des fractions, ce qui permet une quantification réelle des principaux minéraux constitutifs des horizons (albite, feldspath K, micas, vermiculite, smectite et kaolinite). Cette méthode prend en compte les quantités d’interstratifiés et replace leurs différents composant dans leurs pôles purs respectifs. Cette méthode prend également en compte les compositions réelles des minéraux à l’inverse d’autres méthodes utilisées par différents auteurs prenant comme
variables des données théoriques pouvant largement diverger de la réalité (Dejou, 1977 ; Kolka, 1977 ; Robert, 1991).
Certains auteurs utilisent des compositions chimiques théoriques de minéraux après les avoir quantifiés, soit par mesure de surface (Dejou, 1977), soit à partir de leur composition théorique (cas du potassium pour l’illite) (Dejou, 1977; Robert, 1991). Différentes méthodes ont été proposées pour quantifier le quartz, les feldspaths, la vermiculite, la vermiculite hydroxyalumineuse, la kaolinite, l’interstratifié micas-chlorite et les micas par diffraction de rayons X (Hardy, 1992 ; Islam, 1986 ; Robert, 1991 ; Till, 1969), les micas, le quartz, le feldspath K, et la kaolinite par dissolutions sélectives (Alexiades, 1966 ; Hashimoto, 1960 ; Jackson, 1956 ; Kiely, 1964), la kaolinite par analyses thermopondérales (Hashimoto, 1960 ; Jackson, 1956 ; Robert, 1991), la vermiculite et la smectite par mesure de surface ou de capacité d’échange cationique après différents traitements (Alexiades, 1966 ; Islam, 1986 ; Robert, 1991). Les méthodes citées comportent des incertitudes et ne sont pas adaptées à tous types de sols. Les imprécisions inhérentes à ces méthodes sont liées à la diversité des phases minérales et de leurs compositions chimiques (substitutions diverses) et à la sélectivité relative des méthodes de dissolution puissantes employées. La quantification des minéraux par diffraction, basée sur la hauteur ou la surface de quelques pics caractéristiques est fonction de plusieurs paramètres difficiles à contrôler : taille des particules, degré de cristallinité, composition cristallochimique, orientation des particules et quantité de matière.
La méthodologie appliquée dans cette étude a nécessité la mise en œuvre de différentes analyses dont les résultats ont été introduits dans les calculs normatifs permettant d’obtenir la distribution réelle des minéraux dans les fractions de la terre fine avec une précision satisfaisante.