Argile - Définition

Introduction

Argile en Estonie

L'argile (nom féminin) est une roche sédimentaire, composée pour une large part de minéraux spécifiques, silicates en général d'aluminium plus ou moins hydratés, qui présentent une structure feuilletée (phyllosilicates) qui explique leur plasticité, ou bien une structure fibreuse (sépiolite et palygorskite) qui explique leurs qualités d'absorption.

On les classe en trois grandes familles selon l'épaisseur des feuillets (0,7 ou 1 ou 1,4 μm), qui correspondent à un nombre de couches d'oxydes tétraédriques (Si) et octaédriques (Al, Ni, Mg, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn, Na, K, ...).

L'interstice entre feuillets peut contenir de l'eau ainsi que des ions. Il en résulte des variations de la distance entre feuillets, et donc des variations dimensionnelles macroscopiques de l'argile quand elle s'hydrate (dilatation) ou s'assèche (contraction pouvant provoquer des fissures).

Différentes sortes d'argile

Les minéraux les plus communs dans les argiles sont :

• la kaolinite (0,7 nm) (notamment dans le kaolin, en anglais, China clay : « argile de Chine »), de formule Si₂O₅Al₂(OH)₄ est blanchâtre, pâteuse et grasse ; on l'utilise en céramique et pas seulement dans la fabrication de la porcelaine (gisement historique, maintenant épuisé, dans la région de Limoges) ;
• Les minéraux du groupe de la halloysite sont composés par le même feuillet que la kaolinite mais leur empilement est désordonné, avec translations aléatoires dans les deux directions a et b. Il existe deux formes d’halloysite :
  • déshydratée, avec la même formule chimique que la kaolinite et épaisseur proche de celle de la kaolinite : 0,72 nm ;
  • hydratée, dont l’épaisseur est environ 1,0 nm, qui correspond à celle de la kaolinite plus une couche d’eau (0,29 nm) ;
• la montmorillonite, dont une forme, qui a pour formule Si₄O₁₀Al_5/3Mg_1/3Na_1/3(OH)₂, est connue sous l'appellation de terre de Sommière utilisée comme détachant ou comme bentonite employée en génie civil en raison de ses propriétés colloïdales (plastifiant dans les mortiers). À la différence de l’halloysite, plusieurs couches d’eau peuvent prendre place entre deux feuillets de montmorillonite et par conséquent la séparation entre deux feuillets peut aller de 0,96 nm à la séparation complète ;
• l'illite, (1 nm) de formule KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ est la plus répandue, c'est elle qui sert à la fabrication des objets en terre cuite. La structure des illites est proche de celle des micas mais en diffère par le degré de substitution Si/Al (inférieur dans l’illite), la présence de potassium (inférieure dans l’illite) et pour un certain degré de désordre dans l’empilement des feuillets.
• les vermiculites (environ 1,4 nm, comme les chlorites, qui baisse à 1 nm suite à réchauffement). Le feuillet a une composition proche du talc ; toutefois, dans le talc il est neutre, tandis que dans les vermiculites il possède une charge négative, comme dans les chlorites. Cette charge négative est compensée par des ions magnésium hydratés placés entre les feuillets. L’eau d’hydratation des ions magnésium dans la région interfoliaire est éliminée par réchauffement, ce qu’explique la diminution de la période.

Ces minéraux ne se rencontrent pas isolément, mais dans des roches composées d'un mélange de minéraux typiques des argiles et d'autres minéraux ou matériaux associés (sable, oxyde de fer, calcaire, débris végétaux).

En géotechnique, où l'on s'intéresse avant tout au comportement mécanique des sols, on désigne par argile les matériaux de granulométrie inférieure à 2 micromètres (entre 2 et 50 µm, on parle de limon).

Les terres argileuses sont composées d'éléments très fins, provenant de la dégradation mécanique et chimique de roches préexistantes (en particulier les micas et les feldspaths). On trouve les bancs d'argile dans les sédiments déposés par l'érosion des eaux depuis l'ère Tertiaire, au pied des montagnes et dans les grandes vallées fluviales.