L'altération des roches et minéraux
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En un petit paragraphe, Isabelle Cojan et Maurice Renard (Sédimentologie Dunod 1999) nous fournissent une clef fondamentale pour la compréhension de ce phénomène.
"L'altération se produit parce qu'une grande partie des minéraux constitutifs des roches n'est pas en équilibre thermodynamique avec les conditions règnant à la surface de la terre (température, pression, potentiel chimique). Ainsi, à plus ou moins longue échéance, les divers minéraux silicatés qui ont cristalisé dans des conditions endogènes (P,T élevées) vont avoir un comportement d'édifices instables et libérer une partie des éléments chimiques entrant dans leur constitution. La phase fnale d'une telle évolution est la construction de nouveaux édifices cristallins, stables aux conditions de la biosphère."
Dans la transformation des roches il y a :
- un phénomène mécanique de désagrégation;
- un phénomène chimique d'altération.
L'altération chimique est plus répandue que la désagrégation (altération physique, Hervé Chamley 1987). Le phénomène chimique de désagrégation précède, prolonge ou accompagne le phénomène mécanique.
La désagrégation mécanique est liée aux fissures et discontinuités présentes à plusieurs niveaux dans une roche : du microscopique au métrique, et au delà. Ainsi il peut y avoir :
- clivage au niveau du minéral (échelle millimètrique et en deça);
- discontinuité entre les grains (échelle millimètrique);
- discontinuité entre les feuillets d'un shiste (échelle millimètrique, et au delà)
- joints entre les strates (échelle décimètrique, mètrique, le plus souvent)
- diaclases et fissures dans les blocs de roches (échelle mètrique pour diaclases et centimètrique et au dela pour fissures)
L'action du gel et du dégel dans des fissures gorgées d'eau peut être aussi très active.
De même, les animaux fouisseurs et les racines jouent parfois un rôle.
Carrière de la Plaine
photo 8 . A gauche du marteau, un gros galet de granite altéré
est en voie d'arénisation.
L'altération chimique amène des modifications par soustraction ou addition d'éléments chimiques. 98% de la constitution des roches est représentée par sept éléments plus l'oxygène. On trouve ainsi : la silice, l'aluminium, le fer, le calcium, le sodium, le magnésium, le potassium. Ils se répartisssent en deux catégories : insolubles ou faiblement solubles (silice, aluminium et fer) ; solubles et très solubles dans lesquels on distingue les alcalins (sodium et potassium) et les alcalino-terreux (calcium et magnésium).
L'eau est l'agent principal de l'altération. Les sels solubles sont dissous (ceux de sodium, de potassium, de magnésium, de calcium). Certains ions* du fer se combinent avec de l'eau, c'est le phénomène de l'hydratation. Des cations*, situés dans les réseaux des minéraux sont extraits et les structures cristallines sont détruites, c'est le phénomène de l'hydrolyse.
Les minéraux ne réagissent pas tous de façon identique. Il y a des variations selon leur nature, selon le milieu (neutre, acide *). Ainsi, dans une eau à peu près neutre (Ph 7), les ions sont progressivement éliminés sous forme soluble dans un ordre de solubilité généralement respecté dans lequel apparaissent : le sodium, le calcium, la magnésium, le potassium, le silicium, le fer, l'aluminium.
Dés que le processus d'altération s'enclanche, il y a fabrication de minéraux secondaires avec :
-des minéraux argileux, les phyllosilicates, issus de la transformation des structures des minéraux altérés;
-des oxydes et hydroxydes, obtenus par cristallisation à partir des éléments les moins solubles (on parle ici de néoformation).
Le climat a une grande importance
Selon le climat, l'altération chimique pour un même minéral peut être de nulle à extrèmement poussée.
Elle est nulle sous les climats froids, chauds et secs, des régions polaires et tropicales désertiques.
Sous les climats tempérés et humides, les minéraux commencent à être altérés et des phyllosilicates naissent (on nomme bisialitisation cette situation).
Le climat méditerranéen, avec des contrastes d'humidité et de sècheresse est favorable à la concentration des oxydes de fer caractérisant la rubéfaction (on nomme fertiallitisation ce type particulier de bisiallitisation)
Dans les zones à climat tropical chaud et humide l'altération est forte, la silice est plus soluble que l'aluminium et le fer et elle s'appauvrit donc dans la roche altérée. Il se forme une argile de type kaolinite (1/1) (on parle ici de monosiallitisation).
Des extrèmes en matière d'altération sont atteints en climat équatorial chaud et humide. Les minéraux primaires sont tous détruits, il reste trop peu de silice pour permettre la formation de minéraux argileux et seuls les oxydes de fer et d'aluminium se concentrent près de la surface (c'est la ferralitisation).
L'horizon rubéfié dans les dépôts fluvio-glaciaires
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