ALTERATION DE MINERAUX ARGILEUX DANS UN SOL BRUN...
ALTERATION DE MINERAUX ARGILEUX
DANS UN SOL BRUN ACIDE ET DANS UN PODZOL
Approche expérimentale in situ :
Housseras et Biffontaine (Vosges)
Par SYAKA SADIO
D.E.A. Agro-Eco-Pédologie
8 juillet 1980
Jury :
B. SOUCHIER, Président
J. BERTHELIN
B. GUILLET
Examinateurs
J. ROUILLER
S O M M A I R E
INTRODUCTION
CHAPITRE I.- MATERIEL ET METHODES
A.- CHOIX DU MATERIEL
l.- Les sacs
2.- Les minéraux argileux
3.- Dispositif expérimental in situ
a) Les sites
6) Emplacements des échantillons
B.- METHODES D'ETUDE
1.- Observations macroscopiques des échantillons
2.- Taux d'humidité
3.- Description des minéraux argileux
CHAPITRE II.- RESULTATS : EVOLUTION DES MINERAUX ARGILEUX
A.- CARBONE ET AZOTE
L
B.- NATURE ET EVOLUTION DES MINERAUX ARGILEUX
l.- Kaolinite
2.- Hohrodberg
3.- Haut-Jacques
4.- Illite
5.- Pélosol
6.- Vertisol
7.- Kaolinite-pélosol
8.- Kaolinite-vertisol
C.- ELEMENTS ECHANGEABLES
l.- Acidité d'échange : Al**' et @
2.- Eléments de transition : Peft et MnSt
3.- Rases échangeables et capacite d'échange
D.- EXTRACTION DES COMPLEXES, AMORPHES ET OXYDES
l.- Les complexes organo-métalliques : extraction NaOH 0,l N pH 10
2.- Les amorphes
a) Extraction pyrophosphate de sodium 0,l M
6) Extraction Na4 EDTA
3.- Les oxydes : extraction Mehra-Jackson
CHAPITRE III.- DISCUSSIONS ET CONCLUSION
A.- INFLUENCE DU MILIEU DE PEDOGENESE ET MECANISMES D'ALTERATION
l.- Actions communes
2.- Actions spécifiques des milieux
a) Milieu brunifiant (SBA)
6) Milieu podzolique
B..- CONCLUSION
ANNEXE
BLBLIOGRAPHIE
P
I N T R O D U C T I O N
.-
Les argiles du sol ont pour origine la transformation biochimique ou
geochimîque des minéraux primaires qui, eux-mêmes, proviennent de la fragmenta-
tion des roches-mères (DUCHAUFOUR, 1977). Cette fraction fait partie de ce que
l'on appelle communément "LE COMPLEXE D'ALTERATION" dont elle constitue la compo-
sante essentielle.
Le terme argile englobe deux significations. Au sens granulométrîque du
terme, elle représente la fractîon 4 2 1~-, par conséquent constituée d'un mélange
de mineraux argileux, tandis que les argiles minéralogiques caractérisent un type
de structure cristalline, constituée de feuillets empilés par couches planes, d'où
leur nom de phyllosîlicates (PEDRO, 1979). Le nombre de couches et le type de
feuillets caractérisent un minéral donné.
Par leur importance et le rôle fondamental qu'elles jouent dans les pro-
priétés du sol, les argiles ont longtemps fait la curiosité des pédologues et des
géockkaîstes ou mînéralogîstes.
l
Elles ont faît l'ofijet de nombreux travaux, soit dans le sens d'une meîl-
leure connaissance de leur structure mînéralogîque (DUCHAY'POUR, 1970 ; PEDRO, 1979 ;
MILLOT, 1963)), soit pour étudier leur genèse au cours de l'altération des miné-
raux primaires (MILLOT, 1963 ; SOUCHIER, 1971 ; NGUYEN KHA et al., 1975).
Certains auteurs (CAMEZ, 1962 ; PAQUET, 1969) ont étudié, à partir de
nombreuses observations sur le terrain complétées par des analyses de laboratoire,
les mécanismes d'évolution des minéraux argileux.
.
Plusieurs facteurs président à l'évolution de ces minéraux. Des études au
laboratoire simulées à des observations sur le terrain, ont permis de mettre en
évîdence le rôle des microorganismes (BERTHELIN, 1976) et des composés organiques
(ROBERT ef'al., 1978) dans l'altération des minéraux.
Mais la plupart de ces études ne portent que, soit sur l'origine, soit
sur le comportement des-minéraux argileux dans leur milieu de pédogenèse, à sa-
..**
voir leur migration à travers le profil pédologique. Or cette fraction, une fois
1îGérée dans le milieu, est susceptible à son tour de subir une altération.
P
.
Si la genèse des argiles à partir de l'altération des minéraux pri-
maires est aujourd'hui bien connue et semble être maîtrisée, son devenir demeure
encore un sujet à approfondir.
C'est dans un tel but que le travail qui va être présenté a été entre-
,,--
pris. Son élaboration remonte à 1974, date à laquelle une expérience a été effec-
t&e'in'situ à l'aide de six espèces dlargiles incorporées dans des sacs et qui
ont été enfouies dans la partie superficielle (horizon Al) de deux profils de sol
(sol Ekun acide : Housseras et podzol : Bîffontaine).
Ce travail vise deux aspects principaux :
1) Avoir un dispositif expérimental efficace pour mesurer l'altératioi
des minéraux : kaolinite, illite, minéraux argileux de Hohrodberg, Haut-Jacques,
pélosol et vertisol.
2) Etudier l'altération différentielle de ces argiles sous deux écosys-
tèmes différents : brunifié et podzolique.
CHAPITRE I.- MATERIEL ET METHODES
A - CHOIX DU MATERIEL
l.- Les sacs
Ce sont de petits sacs en polyamide de 5 x 12,5 cm de dimensions.
Ils sont en acropor, fabriqués à partir de membrane microporeuse (0,8 11) constituée
d'un copolymère d'acrylonitrïle surmontant une toile de nylon, soudée sur les bords.
2.- Les minéraux argileux
Il s'agit de deux catégories d'argiles :
- des argiles pures : kaolinite et illite,
- des argiles des sols, c'est-à-dire la fraction argileuse < 2 p.
Ces argiles ont été prélevées dans l'horizon C des sols d'origine et ré-
cupérées par siphonage et épuisement.
Elles ont éte séchées à 105" à l'étuve avant la mise en sac. Ce sont :
- Kaolinite : kaolin d'brvor (Institut Céramique Français)r .J
- Illite : Fithian illinois (Werd's Laboratory, New-York)
- Hohrodberg : minéraux argileux de l'horizon C du sol brun acide d'Hohror
berg (massif vosgien, Bas-Rhin) sur arène granitique
- Haut-Jacques : minéraux argileux de l'horizon C du sol brun acide du
Haut-Jacques (grès triasique vosgien)
- Pélosol : minéraux argileux de l'horizon C du pélosol brunifié no 384
(Bois de Saint-Pierre, Badménil-aux-Bois, Vosges), développé sur mar-
nes rouges lie-de-vin du Keuper inférieur(NGUYEN KHA, 1975)
- Vertisol : minéraux argileux de l'horizon C du vertisol n! 912)
(N. Palomas, Uruguay).
Après séchage, ces minéraux ont été incorporés dans les sacs décrits ci-
dessus à raison de 500 mg environ par sac. Deux mélanges ont été effectués : kao-
linitë + pélosol et kaolinite + vertisol dans des proportions de 100 mg de kaoli-
nite pour 400 mg de pélosol ou vertisol. Ces minéraux ont été décrits par BERTHELIN
(1976).
3.- Dispositif expérimental in situ
a - Les sites
Deux stations ont été choisies. Il s'agit de :
- Station de Housseras : sol brun acide développé sur une roche-mère grès
triasique intermédiaire, à humus de type mull acide, sous une sapinière à hêtre à
tapis graminéen à base de fétuque ; climat de type montagnard inférieur.
2
- Station de Biffontaine : podzol humo-ferrugineux de dégradation, à hu-
mus de type mor, développé sous une pineraie à éricacée (Callune et Vaccinium) sur
une roche-mère grès vosgien (trias inférieur), remanié en surface (BOUDOU, 1977).
b- Emplacements des échantillons
Des aliquotes ont été conservées au laboratoire pour servir de références.
Les échantillons ont été enfouis à la partie supérieure de l'horizon Al, soit à
“C
la base de l'horizon Ao.
La mise en place des échantillons dans les deux sites s'est faite en deux
volets avec, dans un premier temps (1974) seulement les argiles pures, et dans un
deuxième temps (1975) un mélange de kaolinite et d'argiles du vertisol (K.V.) et
du pélosol (K.P.).
B.- METHODES D'ETUDE
l.- Observations macroscooiaues des échantillons
Un examen à la loupe binoculaire au laboratoire nous permet de
voir sur la surface extérieure des sacs des boulettes fécales d'Enchytraéides et
de Collemboles disposées par tas ou dispersées. On pouvait aussi remarquer la
présence de filaments de champignons (surtout nombreux dans le podzol) et quel-
ques radicelles de graminées.
Cette opération a pour but essentiel la mise en évidence de microorga-
nismes qui pourraient éventuellement coloniser les échantillons dans les deux si-
tes.
La dégradation amorcée par certains sacs, surtout importante dans le sol
brun acide, peut témoigner de la présence d'une activité biologique intense. Cette
constatation semble contredire les prescriptions du fabricant, selon lesquelles
ces sacs sont imputrescibles.
2.- Taux d'humidité
Le prélèvement des échantillons a eu lieu à une période où le sol
était ressuyé. L'humidité du sol était alors voisine de sa capacité au champ. La
différence du poids de l'échantillon frais (PB) et du poids de l'échantillon sec
(PS) nous permet de calculer le poids d'eau évaporée. Celui-ci rapporté en pour
cent du poids de l'échantillon frais donne le taux d'humidité
“J % I PH iHpS x 100
w
-, -- . , -
-\\
-’
Taux d'humidité des argiles
De ce tableau, on remarque que les valeurs d
45,4 %, le vertisol et kaolinite-pélosol possédant les
La moyenne du taux d’humidité est plus forte dans le sol brun acide que dans le
podzol.
-
Les faibles teneurs d’humidité de la kaolinite et très fortes du vertisol
peuvent s”expliquer par la structure des feuillets et de leur capacité d’échange.
Une argile à faible capacité d’échange (kaolinite) manifeste une faible rétention
d’eau et une argile à forte capacité d’échange (montmorillonite) a une grande af-
f i n i t é p o u r l ’ e a u .
La kaolinite, par sa faible capacité d’échange, influence le mélange kao-
linite-pelosol dont les taux d’humidité paraissent les plus faibles dans les deux
milieux.
Les argiles séchées (40”) ont été récupérées en grattant légèrement sur
les parois des sacs. 11 a été remarqué que le vertisol avait la particularité d’ad-
hérer fortement sur les parois du sac, ce qui rendait sa récupération très déli-
-Yjate. Le poids moyen de matières sèches est de l’ordre de 1,213.
3.- Description des minéraux argileux
E l l e p o r t e e s s e n t i e l l e m e n t s u r l e s c o u l e u r s à l ’ é t a t f r a i s e t à l’S-
tat sec, déterminées à l’aide du Code Munsell, et sur la structure minéralogique
des références. Ces minéraux ont été décrits par BER’IHELIX (1976).
I
J
I C~NWI~UG~ÏIOH
1
,pJun - 3mt/w),
L - - - - - - -
-r
-J
a------___ 1
I
- - - - L - - - - - - -
: C ~MlS.li~G.AiiD*-%v.+4 .tr.A ;
CéATRIBUGATIOH
; GCS c /%q
L - - - - - - - - - - J
i
i - , - - - - - - - . , - - l
l
I
<“_-WV-
---------a
I
-l
I
6 .
CHAPITRE rT.- RESULTATS : NOLUTION DES MINERAUX ARGILEUX
A.- CARBONE ET AZOTE
'Le carbone total et l'azote total ont été dosés au CBH sur une prise
d'essai de 10 à 15 mg. Le Tableau 1 donne les résultats des différentes analyses.
Tabf. 1 - Carbone et azote
P
L
Les plus fortes teneurs sont obtenues dans .e podzol. Ceci est une con-
séquence d'une activité biologique très faible qui favorise l'accumulation de la
matière organique, alors que celle-ci est très vite biodégradée dans le sol brun
acide : les rapports C/N sont de 1 à 4 unités plus élevés dans le podzol. Le ver-
L
tisol et la kaolinite sont les plus riches en matière organique avec des C/N res-
pectifs de 23,3 et 20 dans le podzol. Le carbone soluble dans NaClN varie très peu
dans les deux milieux. La soude à pB 10 extrait un maximum de composés organiques
dont le C/N est légèrement plus élevé que le C/N des matières organiques totales.
Les taux d'extraction ne différencient guère les deux milieux.
.I
7
B.- NATURE ET EVOLUTION DES MINERAUX ARGILEUX :A &+&akL&W;qlJL&RK
L'analyse totale chimique (w ;,;,1, ~ilimf9ur. LL LaCLIUILù n) a été
faite par la méthode dite "méthode.de la perle au borate" et complétée par une
analyse thermique (ATD/TG). Les résultats sont donnés dans les tableaux 1 et 2 en
annexe.
l.- Kaolinite
Malgré une légère perte d'aluminium (SiO~/A1~03 varie de 2 à 2,2),
la kaolinite parait stable dans les deux milieux. Aucune ÊGolution significative
n'est perceptible.
Le pic exothermique remarqué sur les courbes AT#/TG, serait probablement
dû à la présence dans cette.argile de matière organique.
2.- Hohrodberg
Le tableau 2 ci-dessous donne les rapports moléculaires qui ont une
signification dans l'évolution de cette argile.
Tabl. 2 - Rapports moléculaires entre éléments majeurs
/
-_
Dans le'sol brun acide on remarque une forte perte de potassium (SiO
K20) et une légère perte de magnésium et de fer. Le rapport MgO/Fe203 variant de
1,3 à 1,2, montre qu'on perd plus de magnésium que de fer. Alors que dans le.@-
1L
zol on perd une quantité importante de magnésium, le potassium ne paraît subir
aucune variation. On note aussi une importante perte de fer.
Cela se traduit sur les diagrammes des rayons X (Pyro) :
- Dans le sol brun acide par une vermiculitisation des illites et illitez
verraiculites,
et une vermiculitisation des édifices vermiculites-chlorites pré-
sents plus abondamment dans le t&moin, comme le signale le test de chauffage à
250" (cf. E?.X, Fig. 1).
- Dans le podzol, par une vermiculitisation des intergrades vermiculites-
chlorites et même peut-être par une destruction de ces intergrades : en effet ce
sont surtout les feuillets brucitiques interfoliaires contengnt du magnésium ec
du fer qui sont surtout dissous (cf. étroitesse du pic à 10 A après chauffage à
250°C). Certains édifices gonflent à l'éthylène-glycol.
3.- Haut-Jacques
Le rapport SiO2/Al203 ne varie pas. Cependant, dans le sol brun aci-
*
de, on observe principalement une perte de potassium (SiO2/K20 croît) et secon-
dairement de fer et de magnésium, alors que dans le podzol il y a une augmentation
de potassium (Si02/K20 décroît) et une perte sélective de magnésium et de fer.
Tabl. 3 - Rapports moléculaires entre éléments majeurs
Au niveau des rayons X, cela correspond dans le sol brun acide à une
transformation des illites en illites-vermiculites et même vermiculites, visibles
sur les diagrammes de traitement à température ambiante (cf. RX : Fig. 2). Les in-
tergrades contenant du fer et du Fagnésium (ferro-magnésiens) dans l'espace inter-
foliaire,
se déplaçent vers 12,6 A et même en-dessous sur le diagramme à 250".
Peut-être y-a-t-il une légère dissolution des feuillets brucitiques ?
Dans le podzol, onOnote un2 majorité d'édifices illites-vermigulites et
une chute des édifices à 14 A ; puis au chauffage à 25O"C, le pic à 10 A est af-
finé et en outre les édifices vermiculites-chlorites sont en moindre quantité et
passent de 12,6 à Il,3 A (cf.: RX : Fig. 2). Ceci semble traduire un double proces-
SUS.
1) Dissolution préférentielle des espaces interfoliaires hydroxylés
(Fe-Mg) des vermiculites-chlorites.
2) Une rétrogradatïon possible du potassium dans les espaces interfo-
liaires libérés.
Ce double processus est bien illustré par les courbes ATD/TG où malgré
une teneur importante en carbone (18 %0 contre 10,l %Q dans Sa), la perte au feu
à 250'C est inférieure à celle qu'on obtient dans le sol brun acide. Cela signifie
que dans le podzol on perd des édifices hydroxylés.
4.- Illite
Le rapport Si02/MgO varie très légèrement dans 12 sol brun acide,
passant de 13,4 à 13,8. Les rapports Si02/Fe203 et Si02/K20 ne semblent pas avoir
varié par rapport aux témoins. Dans l'ensemble, l'évolution reste très peu signi-
ficative.
Dans 12 podzol, le rapport SiO2/Al203 est identique à celui du témoin
(3,4). Par contre, on assiste à une perte préférentielle de magnésium par rapport
au fer (Si02/MgO croît et MgO/Fe203 décroît) et, secondairement' une perte ci2 po-
tassium. Les diagrammes des rayons X confirment cette évolution par l'apparition
significative d'édifices illites-vermiculites résultant de la perte de potassium
(cf. Rx, Fig. 3).
Tabl. 4 - Rapports moléculaires entre éléments majeurs
Y
5.- Pélclsol
Les minéraux argîleux du pélosol sont magnésiens et ferrifères
(NGUYEN KHA et al., 1975).
Tafil. 5 - Rapports moléculaires des éléments majeurs
Le passage du rapport SiO2/A1203 de 4 à 3,8, pourrait traduire une éli-
mination s&lective de silicium, ou encore une alumïnisation des minéraux argileux.
Le fait essentiel dans le sol brun acide est la perte de potassium (SiO2/K20 croît)
peut-être accompagnée d'une très légère perte de magnésium (SiO2/MgO et MgO/Fe203).
Au niveau des rayons X, la terte du potassium s'ex:rîme par une légère
ouverture des illites : le pic à 9,9 A est transféré à 10,5 A (cf. Rx, Fig. 4).
Les éléments Les plus mobiles dans le podzol sont le magnésium et le fer (Si02/MgO
croZt, de même que Si02/Fe203). Le rapport MgO/Fe203 diminuant de 4,7 à 3,4, montre
c
une'perte sélecti‘ve de magnésium par rapport au fer. Le rapport SîO2/KTO presque
încfiangé montre que les minéraux potassiques sont peu affectés par 1'aTtératio-n.
Minéralogiquem$nt (rayons X) cela correspond à une régression.. très
nette des édifices à 14 A. Le test de gonflement à l'éthylène-glycol souligne que
ce sont les édifices gonflants à 15,s A qui ont sélectivement disparu. Le test
de chauffage à 550°C montre qu'il s'agit d'édifices chlorîtes-montmorillonites
(corrensite : pic à 12 A) qui ont-totalement été transformés.
En conclusion nous dirons que les modifications portent sur les minéraux
potassiques dans le sol brun acide, alors que ce sont les minéraux magnésiens qui
sont les plus touchés dans 1.e podzol. Ceci semble concorder avec les résultats ob-
tenus par NGUYEN Z-IA. et al. (1975) dans l'étude de l'évolution des minéraux argi-
leux du pélosol.
CeSauteurs constatent que c'est le départ du mégnésium qui est
le plus facilement perceptible.
6.- Vertisol
Le rapport Si02/Fe20
est presque constant. La perte de magnésium
(Si02/MgO) est plus sensible dans i! e podzol que dans le sol brun acide. 11 faut
signaler la faible présence du potassium, de sorte que le rapport Mg0 f Fe203/K20
varie sans signification réelle car K20 est très faible (10 %>.
Tabl. 6 - Rapports moléculaires des éléments majeurs
' #&
-.
“1
ç&tLbw-~ G-,0
AGY
JC, 0
32
fi Y
9,s
Le fait important est le gain absolu en aluminium : Si02/A1203 décroît
considérablement, avec la plus faible valeur dans le sol brun acide. L'accumula-
tion absolue de l'aluminium est nettement perceptible sur l'analyse chimique totale
(cf. Tabl. 2, Annexe ,Z@). Compte-tenu d'une similitude des pertes au feu, on ob-
serve les valeurs suivantes :
Tabl. 7 - Aluminium o/oO contenu dans l'argile
Si l'on soustrait l'aluminium échangeable et l'aluminium amorphe (pyro
Na), on s'aperçoit qu'il y a eu effectivement accumulation importante d'aluminium
dans le podzol et sol brun acide surtout.
L
Les rayons X posent un problème d'interprétation. Sur des minéraux argi-
leux comme les montmorillonites du vertigol, on devait s'attendre à ce que la sa-
turation ?!g fasse ressortîr le pi% à 14 A. Or si l'on devine, notamment dans le
podzol, uneObande centrée sur 14 A,dans le ~21 brun acide on voit apparaître un
pic à Il,8 A suivi d'une décroissance à 14 A. Le gonflement à l'éthylène-glycol
atteint 18 A dans le podzol, mais il est imparfait dans le sol brun acide où il
atteînt 17 A.
D'autre part, à 250°C aussi bien dans le podzol que dans le sol brun aci-
de, la rétraction escomptée à 10 A ne s'est pas effectuée. Elle s'effectue encore
très-mal à 350" et même à 550". Le comportement de cette argile rappelle celui
de ce que H. PAQUET (1969) appelle "montmorîllonite de tirs". Ces montmorillonites
sont caractérisées par une absence de pics aussi aigus que celles des vertisols,
d'où une mauvaise crîstallînîté. Le gît de diffraction d$ ces montmorillonites se
situe beaucoup plus sotvent vers 12 A ainzi que vers 14 A, mais il gonfle très
.b&n jusque vers 17,6 A et s'écrase Z 10 A après chauffage à 490°C.
1111
Le test de chauffage mettait en évidence des occupations interfoliaires
par l'aluminium du milieu d'altération qui, en position interfoliaire, empêche le
collapse au chauffage (VEBER et LARQUE,
1975). Il est peut-être possible que la
matière organique intervienne. Celle-ci brûle à 350°C. Cette hypothèse est suggé-
rée par les rayons X du témoin. Les diagrammes sont totalement inexpressifs tant
aux traitements à la température ambiante (normal et E.G.), qu'aux tests de chauf-
fage jusqu'à 350°C. A partir de 350", il apparaît un bombement situé vers 10 A. Or,
c'est après cette température, comme le confirme l'analyse thermique différentielle
(cf. Fig.3), que la matière organique brûle en donnant une réaction exothermique,
FSEBER et LARQUE (1975) remarquent que la présence de matière organique au niveau
de l'argile peut rendre les diagrammes de rayonx X difficiles à interpréter. Il
est donc possible que ce comportement d'intergrades décelable au niveau des rayons
X, soit attribuable à la présence abondante de la matière organique (33 % dans la
référence). L'argile paraît peu cristallisée.
7.- Mélange kaolinite-pélosol
Les rapports SiO2/A120? et Si02/Fe203 sont identiques dans les deux
milieux. On note une perte de potassium dans le sol brun acide et une perte consi-
dérable de magnésium dans le podzol, Les rayons X sont tout à fait concordants avec
œ qui a été dit pour le pélosol. Dans le sol brun acide, la perte de potassium se
t r a d u i t ptr l a p r é s e n c e d ’ i n t e r s t r a t i f i é s i l l i t e s - v e r m i c u l i t e s ( I . V . ) e t d ’ é d i f i -
ces à 14 A gonflants. La corrensite est encore présente. L e s i n t e r s t r a t i f i é s ( I . V . )
disparaîssent dans le podzol. Cette disparition se manifeste par une atténuation
considérable du pîc à 14 A, un mauvais gonflement à 1 ‘Ethylène-glycol et une atté-
n u a t i o n d e s î n t e r s t r a t i f i é s c h l o r i t e s m o n t m o r i l l o n i t e s (C.X.) e t chlorites-vermi-
culîtes ( C . V . ) ( C f . F i g . 6 ) .
8.- Mélange kaolinite-vertisol
Les différents rapports moléculaires n’offrent pas de variations si-
gnificatives entre les deux milieux, malgré la légère perte de magnésium et de fer
dans le sol brun acide. Ce mélange paraît stable, sans modifications importantes.
Il r a p p e l l e l ’ é v o l u t i o n d e l a kaolinîte q u i , e l l e - a u s s i , n ’ a p a s suKi d e t r a n s -
formations sensibles
C.- ELEMENTS ECHANGEABLES
Tabl, 8.- Eléments échangea6les (échange NaClN) (me/100 g)
/
ACiDlrÉ
~
l
b’EatAr(GE
SIATICN
I
1/
I
Les pH des échantillons ont été mesurés lors de la titration de l’aci-
dité d’échange.
c
J 1:
J
f’
c
b
Lt
Sf3R
J
J
-J
J /
?&a t J
J
J
- -_*
-e
.-L--. ___-
FIGW 3- ILLIrE
3.33
1 T5
r5
ff”
-to 14.
-70
1-q
V
V
r
V
v
i
V
i
i
i
.I 7
+ïnoo - P
->
.-_
--__-
_.-..-
-- __--_--
---.--.e--.--
_.
._ ~-.-.-----
---..---
..~
_-.____--
.~.-
. . ..___
._
_..
_-
18
l.-- Acidité d'échange
L’acidité d’échange qui n’est pas due uniquement aux ions H’ échan-
gea6les déplacés du complexe absorbant , mais également aux formes échangeables de
l’aluminium (Al+++) est mesurée par titration potentîométrique à l’aide d’une so-
lution de soude.
Une des caractéristiques
prîncîpales
du podzol est sa grande richesse en
protons B?, et inversement Al+‘+ est mîenx représenté dans le sol brun acide (Al/T
toujours supérieur dans le SBA que dans le podzol).
Les valeurs de pH montrent que les minéraux épousent le pH de l’environ-
nement (pH 4,2 dans le SBA et .3,5 dans le podzol), à 1’ exception du vertisol qui
prend un pH plus acide dans le podzol (pH 3,lO). La teneur élevée de protons B? du
vertîsol dans les deux milieux semBle -explîquer cette baisse de pH. Cette acidité
pourrait justi‘fîer l’hypothèse avancee au Chapitre II, paragraphe 6, selon laquelle
le comportement i‘nhàbGkue1~. dn vertiSol- aux rayons X serait dû 2 la presence dans
l’argile de matl2re orgaQue et d’alwlnl-trm;
2.- Eléments de transition : Fe++, Mn'+ '
Le fer échangeable, absent dans le sol brun acide, apparaît dans le
podzol. Dans la référence de Haut-Jacques, on note un peu de fer échangeable (Fe+‘).
En milieu aéré (SBA), le fer libéré par l’altération des minéraux argileux est très
vite séquestré par la matière organique qui le maintient à l’état ferrique insolu-
ble (SOUCHIER, 197 1) s
’
La présence du fer échangeable dans le podzol est tout à fait symbolique
du rôle agressif que joue la matière orgaqîque complexante à l’égard des éléments
du réseau cristallîn. Sa lî’beratîon serait due à l’action des protons Ht qui l’é-
changent en pénétrant dans les feuillets des argiles (ROBERT et al., 1978).
Le manganèse présent dans le sol Brun acide n’existe pas dans le podzol.
>Sa présence dans cem?l?eu serait-un E%n crltèze d’un proces-sus de Ekunîfication.,
131 est avant t o u t l e témezh du cycleXîologi?qne d e s - sols_B?-mnîfîés f o r e s t i e r s
(VEDY, 1 9 7 3 ) .
3.- Bases échangeables et capacitê d'échange
Dans le sol brun acide, on note une teneur en calcium supérieure à
celle du magnésium qui domine dans le podzol. La présence de cet élénent-dans le
p o d z o l e s t l a parfaîte i l l u s t r a t i o n d e L ’ a l t é r a t i o n d e s s i l i c a t e s e n m i l i e u a c i d e
complexant,
où les cations basiques, notamment Ca+‘, sont peu recyclés (VEDY, 1973).
Alors que la somme des bases est plus élevée dans le podzol, les capa-
cités d’échange sont sensiblement voisînes dans les deux milieux. La capacité d’é-
change.de l’illîte diminue légèrement dans le podzol. Par rapport aux références,
la capacîté d’échange a augmenté à l’exception de celle du vertîsol, l’illite et
pélosol qui semblent avoir diminué (Tabl. 2). Les diagrammes (planche II) permet-
tent de comparer les capacités d’échange des argiles dans les deux milieux par rap-
port à la référence.
i
i
i
i
.
i
PodZoL
RE FE244EHC6
p.ETERENLE
c
t
‘
-
0
4 0
20
10
40
50
60
flGURE ;F
: ~AOLINITE -PELO~DC
SBp
fbA
PoclLoL
S BA
LdzoL
2 0
D .- EXTRACTION DES COMPLEXES, AMORPHES ET OXYDES
l.- Les complexes organo-métalliques (extraction NaOH 0,1 N pH 10)
Après'l'échange NaCl‘T, sur le culot (500 mg), on met 50 ml de NaCl1;1.
On fait une titration potentiométrîque jusqu'à pH 10 avec une solution de NaOH 0,18
L'intérêt de cette extraction est de mettre en évidence les complexes organo-metal-
liques éventuellement formés entre les éléments métalliques libérés de l'altéra-
tion et la matière organique. Les résultats dans le Tableau 9 montrent qu'on n'ex-
trait ni fer, ni aluminium. Les iiaisons mises en jeu entre la matière organique
et l-es éléments métalliques ont peut-être été rompues au cours de la titration.
Est-ce une preuve suffisante pour affirmer que les complexes qui ont pu se former
ne sont pas des complexes vrais ? S'il y a des complexes, ceux-ci ne peuvent être
que des complexes sels, instables aux pH alcalins.
Seul, le potassîum reste extractible, surtout dans l'illite.
Tabl. 9 - Complexes organo-métalliques (extraction NaOH 0,l N, pH 10)
z-
z.
9
50
0 0
/
0
0
G
0
0
3
!>
0
0
0
0
0
(y Y-
0
c
0
0
0
C
0
0
3
a
0
C
0
0
0
0
0
0
c
0
0
c
0
0
C
0
0
0
0
0
0
21
2.- Les amorphes
a - Extraction pyrophosphate de sodium 0,l M
Sur une prise d'essai de 20 ml de suspension, soit 200 mg d'argiles, on
ajoute 50 ml de pyro Na 0,l M. Les résultats (Tabl. 10) obtenus par dosage à
l'absorption atomique nous donnent de faibles valeurs de fer et d'aluminium. Ils
restent dans l'ensemble très peu significatifs. L'extraction préalable à la soude
est peut-être à déconseiller.
Tabl. 10 - Les amorphes : extraction pyrophosphate Na 0,l M
-
1
-
b - Extraction Na4 EDTA
Sur une prise d'essai de 250 mg (25 ml de suspension) on verse 25 ml de
Na4 EDTA. Les résultats figurent dans le tableau 11. Dans le SBA on constate une
production et une immobilisation des amorphes d'aluminium et de fer, tandis que
ceurci disparaissent dans le podzol.
Remarquons la forte quantité extraite de silice. L'emploi de Na4 EDTA à
chaud semble causer une solubîlîsation très fo,rte de la silice. L'idéal serait de
. .
l'utiliser à froid pendant deux 2 trois- semaines.
22
Tabl. 11 - Les amorphes : extraction Na4 EDTA
SÏATION
3.-’ Les’oxydes’:’ eAt?act-fbi ‘Méhra-Jackson
Ce réactif fait suite à l’extraction Na4 EDTA. Les résultats d’ex-
t r a c t i o n
(Tabl. 1,2 > montrent, curieusement, que l’on extrait plus de fer oxyde
que dans les témoins des argiles “Hohrodberg” et “Haut-Jacques” : cela tient sans
doute à une erreur expérimentale qui concerne le témoin. Il est vraisemblable que
par rapport au sol brun acide, les oxydes notamment de Hohrodberg ont été partiel-
lement dissous dans le podzol.
Tabl. 12 - Les oxydes : Extraction Mehra Jackson
2 4
CHAPITRE III.- DISCUSSIONS ET CONCLUSION
A.- INFLUENCE DU MILIEU DE PEDOGENESE.ET MECANISMES D'ALTERATION
L’éVOlUtiOn des minéraux sera différente selon qu'on se situe dans un
milieu brunifiant ou dans un milieu podzolique. Les facteurs intervenant dans l'al-
tération étant différents d'un milieu à l'autre, les mécanismes mis en jeu le se-
ront aussi. Les différentes transformations et leurs mécanismes sont résumes dans
la planche III.
l.- Actions communes
Dans les deux milieux, les protons H' issus de la matière organique
jouent un rôle très important dans l'altération des minéraux argileux. Leur action
sur les argiles provoque la sortie des éléments tels que l'aluminium que l'on re-
trouve d'aîlleurs en abondance dans la capacité d'échange.
2.- Actions spécifiques des milieux
a - Milieu brunifié (SBA)
L'efficacité du cycle biologique assure une alimentation continue en ba-
ses dont les plus importantes sont les cations divalents (Ca'+ et Mn+$) que l'on
retrouve dans la capacité d'échange des argiles. Ces éléments demeurent piégés et
recyclés dans l'écosystème (BOUDOU, 1977). L'action de la matière organique étant
en quelque sorte neutralisée par la présence de cations divalents, les minéraux ar-
gileux s'altèrent par une acidolyse stricte (DUCHAUFOUR, 1977). Il en résulte alors
des transformations modérées se marquant par la perte de potassium, d'où une vermi-
culîtîsation des illites et înterstratifiés illites-vermiculites. Mais les interstra
tifîés (V.C.) s'y maintiennent du fait d'une altération modérée.
b- Milieu podzoliqüe
La présence d'une matière organîque agressive et complexante provoque
une forte altératîon des minéraux argileux et une migration des éléments métalli-
ques sous forme de complexes organo-mînéraux pseudosolubles (SOUCHIER, 1971). Le
cycle biologique des catîons basiques est réduit, sauf pour le potassium.
Les protons pénètrent dans le réseau cristallin et provoquent la libéra-
tion des éléments qui constituent le réseau (Al, Fe, Mg) et qui sont dominants
dans le complexe d'échange. La matière organique exerce une action complexolytique
sur les argiles, qui de ce fait subissent une très forte altération parfois .meme
suivie d'une destruction des feuillets. Ce sont notamment les feuillets brucitiques
des minéraux vermiculîte-chlorite (Hohrodberg) ou la corrensite du pélosol qui
sont sélectivement dissous.
La présence d'une matière organîque complexante dans ce milieu aurait
pour autre conséquence l'amorphisatîon des minéraux argileux (JXWONG et HUANT, 1978,
cités- par ROBERT, 1978). Tel est le cas- de l'argile du vertîsol où l'on constate
une amorphïsatîon suivie d'une agradation alumineuse. Le fait est exceptionnel et
témoigne d'un confinement vis-à-vis de l'aluminium au cours de l'expérience.
Le deuxième phénomène important remarqué dans ce milieu est la rétrogra-
dation du potassium dans les argiles du Haut-Jacques. Le potassium est un des élé-
ments majeurs fournis par le cycle biologique dans le podzol (GUILLRT et a1.,1979).
Il semble prendre la place des îlots brucîtiques des vermiculites-chlo= qui
ont été dîssous.
c
-
L
4
L
.
c
E
2 6
B.- CONCLUSION
L'altération des minéraux argileux met en jeu plusieurs mécanismes d'évo-
lution qui sont le reflet des facteurs du milieu. La matière organique et le cycle
biologique ont à cet effet une très grande signification.
Alors qu'en présence de composés humiques non complexants (sol brun
acide) l'évolution des minéraux se manifes.te par une venniculitisation par ouver-
ture légère des feuillets des illites et (I.V.) dans le podzol, celle-ci est mar-
quée par une destruction. Dans le premier cas, ce sont les mingraux potassiques
qui sont les plus affectés,.tandis que dans le second, on note une altération pré-
férentielle des minéraux ferro-magnesiens.
Si l'évolution de ces argiles reste dans l'ensemble significative, la
kaolinite et l'illite ne semblent pas avoir subi de modifications importantes. La
stabilité de la kaolinite à l'altération a été remarquée par certains auteurs, no-
tamment J. BERTHELIN (1976) et G. MILLOT (1963). Elle serait la conséquence di-
recte d'une faible capacité d'échange. Quant à l'illite, sa résistance serait due
au fait que les ions potassium, très fortement retenus dans le réseau, se libèrent
difficilement (CAMEZ, 1962).
L'évolution du vertisol par agradation alumineuse montre que le système
ainsi testé n'est pas sans inconvénient. Le confinement des eaux de percolation
dans le sac peut perturber l'évolution normale du minéral.
Comme l'ont fait remarquer NGUYEN KHA et PAQUET (1975), les rayons X et
les analyses chimiques restent deux moyens efficaces et complémentaires pour la
compréhension de l'évolution des minéraux argileux.
11 est bien évident qu'un temps d'expérience plus long apporterait des
résultats plus concluants sur l'altération de ces argiles et l'efficacité du
.”
système testé.
27
ANHFXE
_
.
- _ _ . _ _
_
_
_
_-
-. - .- _-
_.-. _
c
. .
pod2c i
-...
_
-.
--._.
28
-_...
.-
.
.
.
SÏAÏlOri
M
.- .
.._ - __
-
.
_._
._
_.
.
.
.
,
-5
r.
BIBLIOGRAPHIE
. .
ERTHELIN (J.), 1976 - Etude expérimentale des mécanismes d"altération des minéraux
;-
par des microorganismes hétérotrophes. 'Thèse de Doctorat.d'Etat, Université de
Nancy 1, 198 p.
BOUDOU (J.P.), 1977 - Etude comparée des constituants organiques de l'eau de gra-
vité de deux écosystèmes forestiers des Basses-Vosges gréseuses triasiques. Thèse
de Doctorat de Spécialité, Universitê de Nancy 1, 64 p.
b
CAMEZ ( ), 1962.- Etude sur l'évolution des.minéraux argileux dans les sols des
régions tempérées. Thèse'de Doctorat d'Efat; 'Unîversitê de Strasbourg.
DUCHAUFOUR (Ph.), 1970 - Précis de Pédologie (3ème édition). Masson, Paris, 776 p.
DUCHAUFOUR (Pk.), lJ77 - Pédologie. I. - Pédogenèse et classification des sols. Mas-
son, Paris, 477 p.
GUILLET (B.), ROUILLER (J.) et VEDY (J-C.), 1979 - Colloque International "Migra-
tions organo-mînérales dans les sols tempérés", Nancy, septembre 1979.
LARQUE (Ph.) et WEBER (F.), 1975 - Technique de préparation des minéraux argileux
en vue de l'analyse par dîffraction anx RX. C.N.R.S., Strasbourg.
MILLOT (G.), 1963 - Géologie des argiles. Masson, Paris.
NGUYEN KHA et PAQUET (H.), 1975) - Mécanismes d'évolution et de redistribution des
,t
minéraux argileux dans les pélosols. Sci.'Géol.'Bull.; 28 (l), 15-28.
-
.-
PAQUET (H.), 1969 - Evolution géochimique des minéraux argileux dans l'altération
et les sols des clîmatsmédïterranéens et tropicaux à saisons contrastées. Thèse
de Doctorat d'Etat, Université de Strasbourg, 348 p.
PEDRO (G.), 1978 - Caractérisation générale des processus de l'altération hydroly-
tique. Base des méthodes géochimîques et thermodynamiques. Bull. A.F.E.S., I.N.R.A.
Versailles,
93-105.
PEDRO (G.), 1979 - Les minéraux argileux. Pédologie II. Constituants et propriétés.
38-57., Masson, Paris.
ROBERT (M.), RAZZAGHE-KARIMI (M.) et al., 1978 - Rôle du facteur biochimique dans
l'altération des minéraux silicatés.'Bnll. A.F;E;S., I.N.R.A, Versailles, no 2 et
3, 153-171.
ROUILLER (J.) et JEANROP (E.), 197
- Techniques de laboratoîre. Analyse minérale.
Note Technique, Centre de Pédologîe, Nancy.
SOUCHIER (B-), 1971 - Evolution des sols sur roches cristallines à l'étage monta-
gnard (Vosges). .Thèse.de Doctorat d'Etat;Université'de Nancy 1. M&m. Serv. Carte
Géol. A~S. LOT., 33, 134 p.
-
VEDY (J.C.), 1973 - Relations entre le cycle biogéochimique des cations et l'hu-
mîficatîon en milieu acide. Thèse‘de'Doctorat d'Etat, Université de Nancy 1, 116 p.
DANS UN SOL BRUN ACIDE ET DANS UN PODZOL
Approche expérimentale in situ :
Housseras et Biffontaine (Vosges)
Par SYAKA SADIO
D.E.A. Agro-Eco-Pédologie
8 juillet 1980
Jury :
B. SOUCHIER, Président
J. BERTHELIN
B. GUILLET
Examinateurs
J. ROUILLER
S O M M A I R E
INTRODUCTION
CHAPITRE I.- MATERIEL ET METHODES
A.- CHOIX DU MATERIEL
l.- Les sacs
2.- Les minéraux argileux
3.- Dispositif expérimental in situ
a) Les sites
6) Emplacements des échantillons
B.- METHODES D'ETUDE
1.- Observations macroscopiques des échantillons
2.- Taux d'humidité
3.- Description des minéraux argileux
CHAPITRE II.- RESULTATS : EVOLUTION DES MINERAUX ARGILEUX
A.- CARBONE ET AZOTE
L
B.- NATURE ET EVOLUTION DES MINERAUX ARGILEUX
l.- Kaolinite
2.- Hohrodberg
3.- Haut-Jacques
4.- Illite
5.- Pélosol
6.- Vertisol
7.- Kaolinite-pélosol
8.- Kaolinite-vertisol
C.- ELEMENTS ECHANGEABLES
l.- Acidité d'échange : Al**' et @
2.- Eléments de transition : Peft et MnSt
3.- Rases échangeables et capacite d'échange
D.- EXTRACTION DES COMPLEXES, AMORPHES ET OXYDES
l.- Les complexes organo-métalliques : extraction NaOH 0,l N pH 10
2.- Les amorphes
a) Extraction pyrophosphate de sodium 0,l M
6) Extraction Na4 EDTA
3.- Les oxydes : extraction Mehra-Jackson
CHAPITRE III.- DISCUSSIONS ET CONCLUSION
A.- INFLUENCE DU MILIEU DE PEDOGENESE ET MECANISMES D'ALTERATION
l.- Actions communes
2.- Actions spécifiques des milieux
a) Milieu brunifiant (SBA)
6) Milieu podzolique
B..- CONCLUSION
ANNEXE
BLBLIOGRAPHIE
P
I N T R O D U C T I O N
.-
Les argiles du sol ont pour origine la transformation biochimique ou
geochimîque des minéraux primaires qui, eux-mêmes, proviennent de la fragmenta-
tion des roches-mères (DUCHAUFOUR, 1977). Cette fraction fait partie de ce que
l'on appelle communément "LE COMPLEXE D'ALTERATION" dont elle constitue la compo-
sante essentielle.
Le terme argile englobe deux significations. Au sens granulométrîque du
terme, elle représente la fractîon 4 2 1~-, par conséquent constituée d'un mélange
de mineraux argileux, tandis que les argiles minéralogiques caractérisent un type
de structure cristalline, constituée de feuillets empilés par couches planes, d'où
leur nom de phyllosîlicates (PEDRO, 1979). Le nombre de couches et le type de
feuillets caractérisent un minéral donné.
Par leur importance et le rôle fondamental qu'elles jouent dans les pro-
priétés du sol, les argiles ont longtemps fait la curiosité des pédologues et des
géockkaîstes ou mînéralogîstes.
l
Elles ont faît l'ofijet de nombreux travaux, soit dans le sens d'une meîl-
leure connaissance de leur structure mînéralogîque (DUCHAY'POUR, 1970 ; PEDRO, 1979 ;
MILLOT, 1963)), soit pour étudier leur genèse au cours de l'altération des miné-
raux primaires (MILLOT, 1963 ; SOUCHIER, 1971 ; NGUYEN KHA et al., 1975).
Certains auteurs (CAMEZ, 1962 ; PAQUET, 1969) ont étudié, à partir de
nombreuses observations sur le terrain complétées par des analyses de laboratoire,
les mécanismes d'évolution des minéraux argileux.
.
Plusieurs facteurs président à l'évolution de ces minéraux. Des études au
laboratoire simulées à des observations sur le terrain, ont permis de mettre en
évîdence le rôle des microorganismes (BERTHELIN, 1976) et des composés organiques
(ROBERT ef'al., 1978) dans l'altération des minéraux.
Mais la plupart de ces études ne portent que, soit sur l'origine, soit
sur le comportement des-minéraux argileux dans leur milieu de pédogenèse, à sa-
..**
voir leur migration à travers le profil pédologique. Or cette fraction, une fois
1îGérée dans le milieu, est susceptible à son tour de subir une altération.
P
.
Si la genèse des argiles à partir de l'altération des minéraux pri-
maires est aujourd'hui bien connue et semble être maîtrisée, son devenir demeure
encore un sujet à approfondir.
C'est dans un tel but que le travail qui va être présenté a été entre-
,,--
pris. Son élaboration remonte à 1974, date à laquelle une expérience a été effec-
t&e'in'situ à l'aide de six espèces dlargiles incorporées dans des sacs et qui
ont été enfouies dans la partie superficielle (horizon Al) de deux profils de sol
(sol Ekun acide : Housseras et podzol : Bîffontaine).
Ce travail vise deux aspects principaux :
1) Avoir un dispositif expérimental efficace pour mesurer l'altératioi
des minéraux : kaolinite, illite, minéraux argileux de Hohrodberg, Haut-Jacques,
pélosol et vertisol.
2) Etudier l'altération différentielle de ces argiles sous deux écosys-
tèmes différents : brunifié et podzolique.
CHAPITRE I.- MATERIEL ET METHODES
A - CHOIX DU MATERIEL
l.- Les sacs
Ce sont de petits sacs en polyamide de 5 x 12,5 cm de dimensions.
Ils sont en acropor, fabriqués à partir de membrane microporeuse (0,8 11) constituée
d'un copolymère d'acrylonitrïle surmontant une toile de nylon, soudée sur les bords.
2.- Les minéraux argileux
Il s'agit de deux catégories d'argiles :
- des argiles pures : kaolinite et illite,
- des argiles des sols, c'est-à-dire la fraction argileuse < 2 p.
Ces argiles ont été prélevées dans l'horizon C des sols d'origine et ré-
cupérées par siphonage et épuisement.
Elles ont éte séchées à 105" à l'étuve avant la mise en sac. Ce sont :
- Kaolinite : kaolin d'brvor (Institut Céramique Français)r .J
- Illite : Fithian illinois (Werd's Laboratory, New-York)
- Hohrodberg : minéraux argileux de l'horizon C du sol brun acide d'Hohror
berg (massif vosgien, Bas-Rhin) sur arène granitique
- Haut-Jacques : minéraux argileux de l'horizon C du sol brun acide du
Haut-Jacques (grès triasique vosgien)
- Pélosol : minéraux argileux de l'horizon C du pélosol brunifié no 384
(Bois de Saint-Pierre, Badménil-aux-Bois, Vosges), développé sur mar-
nes rouges lie-de-vin du Keuper inférieur(NGUYEN KHA, 1975)
- Vertisol : minéraux argileux de l'horizon C du vertisol n! 912)
(N. Palomas, Uruguay).
Après séchage, ces minéraux ont été incorporés dans les sacs décrits ci-
dessus à raison de 500 mg environ par sac. Deux mélanges ont été effectués : kao-
linitë + pélosol et kaolinite + vertisol dans des proportions de 100 mg de kaoli-
nite pour 400 mg de pélosol ou vertisol. Ces minéraux ont été décrits par BERTHELIN
(1976).
3.- Dispositif expérimental in situ
a - Les sites
Deux stations ont été choisies. Il s'agit de :
- Station de Housseras : sol brun acide développé sur une roche-mère grès
triasique intermédiaire, à humus de type mull acide, sous une sapinière à hêtre à
tapis graminéen à base de fétuque ; climat de type montagnard inférieur.
2
- Station de Biffontaine : podzol humo-ferrugineux de dégradation, à hu-
mus de type mor, développé sous une pineraie à éricacée (Callune et Vaccinium) sur
une roche-mère grès vosgien (trias inférieur), remanié en surface (BOUDOU, 1977).
b- Emplacements des échantillons
Des aliquotes ont été conservées au laboratoire pour servir de références.
Les échantillons ont été enfouis à la partie supérieure de l'horizon Al, soit à
“C
la base de l'horizon Ao.
La mise en place des échantillons dans les deux sites s'est faite en deux
volets avec, dans un premier temps (1974) seulement les argiles pures, et dans un
deuxième temps (1975) un mélange de kaolinite et d'argiles du vertisol (K.V.) et
du pélosol (K.P.).
B.- METHODES D'ETUDE
l.- Observations macroscooiaues des échantillons
Un examen à la loupe binoculaire au laboratoire nous permet de
voir sur la surface extérieure des sacs des boulettes fécales d'Enchytraéides et
de Collemboles disposées par tas ou dispersées. On pouvait aussi remarquer la
présence de filaments de champignons (surtout nombreux dans le podzol) et quel-
ques radicelles de graminées.
Cette opération a pour but essentiel la mise en évidence de microorga-
nismes qui pourraient éventuellement coloniser les échantillons dans les deux si-
tes.
La dégradation amorcée par certains sacs, surtout importante dans le sol
brun acide, peut témoigner de la présence d'une activité biologique intense. Cette
constatation semble contredire les prescriptions du fabricant, selon lesquelles
ces sacs sont imputrescibles.
2.- Taux d'humidité
Le prélèvement des échantillons a eu lieu à une période où le sol
était ressuyé. L'humidité du sol était alors voisine de sa capacité au champ. La
différence du poids de l'échantillon frais (PB) et du poids de l'échantillon sec
(PS) nous permet de calculer le poids d'eau évaporée. Celui-ci rapporté en pour
cent du poids de l'échantillon frais donne le taux d'humidité
“J % I PH iHpS x 100
w
-, -- . , -
-\\
-’
Taux d'humidité des argiles
De ce tableau, on remarque que les valeurs d
45,4 %, le vertisol et kaolinite-pélosol possédant les
La moyenne du taux d’humidité est plus forte dans le sol brun acide que dans le
podzol.
-
Les faibles teneurs d’humidité de la kaolinite et très fortes du vertisol
peuvent s”expliquer par la structure des feuillets et de leur capacité d’échange.
Une argile à faible capacité d’échange (kaolinite) manifeste une faible rétention
d’eau et une argile à forte capacité d’échange (montmorillonite) a une grande af-
f i n i t é p o u r l ’ e a u .
La kaolinite, par sa faible capacité d’échange, influence le mélange kao-
linite-pelosol dont les taux d’humidité paraissent les plus faibles dans les deux
milieux.
Les argiles séchées (40”) ont été récupérées en grattant légèrement sur
les parois des sacs. 11 a été remarqué que le vertisol avait la particularité d’ad-
hérer fortement sur les parois du sac, ce qui rendait sa récupération très déli-
-Yjate. Le poids moyen de matières sèches est de l’ordre de 1,213.
3.- Description des minéraux argileux
E l l e p o r t e e s s e n t i e l l e m e n t s u r l e s c o u l e u r s à l ’ é t a t f r a i s e t à l’S-
tat sec, déterminées à l’aide du Code Munsell, et sur la structure minéralogique
des références. Ces minéraux ont été décrits par BER’IHELIX (1976).
I
J
I C~NWI~UG~ÏIOH
1
,pJun - 3mt/w),
L - - - - - - -
-r
-J
a------___ 1
I
- - - - L - - - - - - -
: C ~MlS.li~G.AiiD*-%v.+4 .tr.A ;
CéATRIBUGATIOH
; GCS c /%q
L - - - - - - - - - - J
i
i - , - - - - - - - . , - - l
l
I
<“_-WV-
---------a
I
-l
I
6 .
CHAPITRE rT.- RESULTATS : NOLUTION DES MINERAUX ARGILEUX
A.- CARBONE ET AZOTE
'Le carbone total et l'azote total ont été dosés au CBH sur une prise
d'essai de 10 à 15 mg. Le Tableau 1 donne les résultats des différentes analyses.
Tabf. 1 - Carbone et azote
P
L
Les plus fortes teneurs sont obtenues dans .e podzol. Ceci est une con-
séquence d'une activité biologique très faible qui favorise l'accumulation de la
matière organique, alors que celle-ci est très vite biodégradée dans le sol brun
acide : les rapports C/N sont de 1 à 4 unités plus élevés dans le podzol. Le ver-
L
tisol et la kaolinite sont les plus riches en matière organique avec des C/N res-
pectifs de 23,3 et 20 dans le podzol. Le carbone soluble dans NaClN varie très peu
dans les deux milieux. La soude à pB 10 extrait un maximum de composés organiques
dont le C/N est légèrement plus élevé que le C/N des matières organiques totales.
Les taux d'extraction ne différencient guère les deux milieux.
.I
7
B.- NATURE ET EVOLUTION DES MINERAUX ARGILEUX :A &+&akL&W;qlJL&RK
L'analyse totale chimique (w ;,;,1, ~ilimf9ur. LL LaCLIUILù n) a été
faite par la méthode dite "méthode.de la perle au borate" et complétée par une
analyse thermique (ATD/TG). Les résultats sont donnés dans les tableaux 1 et 2 en
annexe.
l.- Kaolinite
Malgré une légère perte d'aluminium (SiO~/A1~03 varie de 2 à 2,2),
la kaolinite parait stable dans les deux milieux. Aucune ÊGolution significative
n'est perceptible.
Le pic exothermique remarqué sur les courbes AT#/TG, serait probablement
dû à la présence dans cette.argile de matière organique.
2.- Hohrodberg
Le tableau 2 ci-dessous donne les rapports moléculaires qui ont une
signification dans l'évolution de cette argile.
Tabl. 2 - Rapports moléculaires entre éléments majeurs
/
-_
Dans le'sol brun acide on remarque une forte perte de potassium (SiO
K20) et une légère perte de magnésium et de fer. Le rapport MgO/Fe203 variant de
1,3 à 1,2, montre qu'on perd plus de magnésium que de fer. Alors que dans le.@-
1L
zol on perd une quantité importante de magnésium, le potassium ne paraît subir
aucune variation. On note aussi une importante perte de fer.
Cela se traduit sur les diagrammes des rayons X (Pyro) :
- Dans le sol brun acide par une vermiculitisation des illites et illitez
verraiculites,
et une vermiculitisation des édifices vermiculites-chlorites pré-
sents plus abondamment dans le t&moin, comme le signale le test de chauffage à
250" (cf. E?.X, Fig. 1).
- Dans le podzol, par une vermiculitisation des intergrades vermiculites-
chlorites et même peut-être par une destruction de ces intergrades : en effet ce
sont surtout les feuillets brucitiques interfoliaires contengnt du magnésium ec
du fer qui sont surtout dissous (cf. étroitesse du pic à 10 A après chauffage à
250°C). Certains édifices gonflent à l'éthylène-glycol.
3.- Haut-Jacques
Le rapport SiO2/Al203 ne varie pas. Cependant, dans le sol brun aci-
*
de, on observe principalement une perte de potassium (SiO2/K20 croît) et secon-
dairement de fer et de magnésium, alors que dans le podzol il y a une augmentation
de potassium (Si02/K20 décroît) et une perte sélective de magnésium et de fer.
Tabl. 3 - Rapports moléculaires entre éléments majeurs
Au niveau des rayons X, cela correspond dans le sol brun acide à une
transformation des illites en illites-vermiculites et même vermiculites, visibles
sur les diagrammes de traitement à température ambiante (cf. RX : Fig. 2). Les in-
tergrades contenant du fer et du Fagnésium (ferro-magnésiens) dans l'espace inter-
foliaire,
se déplaçent vers 12,6 A et même en-dessous sur le diagramme à 250".
Peut-être y-a-t-il une légère dissolution des feuillets brucitiques ?
Dans le podzol, onOnote un2 majorité d'édifices illites-vermigulites et
une chute des édifices à 14 A ; puis au chauffage à 25O"C, le pic à 10 A est af-
finé et en outre les édifices vermiculites-chlorites sont en moindre quantité et
passent de 12,6 à Il,3 A (cf.: RX : Fig. 2). Ceci semble traduire un double proces-
SUS.
1) Dissolution préférentielle des espaces interfoliaires hydroxylés
(Fe-Mg) des vermiculites-chlorites.
2) Une rétrogradatïon possible du potassium dans les espaces interfo-
liaires libérés.
Ce double processus est bien illustré par les courbes ATD/TG où malgré
une teneur importante en carbone (18 %0 contre 10,l %Q dans Sa), la perte au feu
à 250'C est inférieure à celle qu'on obtient dans le sol brun acide. Cela signifie
que dans le podzol on perd des édifices hydroxylés.
4.- Illite
Le rapport Si02/MgO varie très légèrement dans 12 sol brun acide,
passant de 13,4 à 13,8. Les rapports Si02/Fe203 et Si02/K20 ne semblent pas avoir
varié par rapport aux témoins. Dans l'ensemble, l'évolution reste très peu signi-
ficative.
Dans 12 podzol, le rapport SiO2/Al203 est identique à celui du témoin
(3,4). Par contre, on assiste à une perte préférentielle de magnésium par rapport
au fer (Si02/MgO croît et MgO/Fe203 décroît) et, secondairement' une perte ci2 po-
tassium. Les diagrammes des rayons X confirment cette évolution par l'apparition
significative d'édifices illites-vermiculites résultant de la perte de potassium
(cf. Rx, Fig. 3).
Tabl. 4 - Rapports moléculaires entre éléments majeurs
Y
5.- Pélclsol
Les minéraux argîleux du pélosol sont magnésiens et ferrifères
(NGUYEN KHA et al., 1975).
Tafil. 5 - Rapports moléculaires des éléments majeurs
Le passage du rapport SiO2/A1203 de 4 à 3,8, pourrait traduire une éli-
mination s&lective de silicium, ou encore une alumïnisation des minéraux argileux.
Le fait essentiel dans le sol brun acide est la perte de potassium (SiO2/K20 croît)
peut-être accompagnée d'une très légère perte de magnésium (SiO2/MgO et MgO/Fe203).
Au niveau des rayons X, la terte du potassium s'ex:rîme par une légère
ouverture des illites : le pic à 9,9 A est transféré à 10,5 A (cf. Rx, Fig. 4).
Les éléments Les plus mobiles dans le podzol sont le magnésium et le fer (Si02/MgO
croZt, de même que Si02/Fe203). Le rapport MgO/Fe203 diminuant de 4,7 à 3,4, montre
c
une'perte sélecti‘ve de magnésium par rapport au fer. Le rapport SîO2/KTO presque
încfiangé montre que les minéraux potassiques sont peu affectés par 1'aTtératio-n.
Minéralogiquem$nt (rayons X) cela correspond à une régression.. très
nette des édifices à 14 A. Le test de gonflement à l'éthylène-glycol souligne que
ce sont les édifices gonflants à 15,s A qui ont sélectivement disparu. Le test
de chauffage à 550°C montre qu'il s'agit d'édifices chlorîtes-montmorillonites
(corrensite : pic à 12 A) qui ont-totalement été transformés.
En conclusion nous dirons que les modifications portent sur les minéraux
potassiques dans le sol brun acide, alors que ce sont les minéraux magnésiens qui
sont les plus touchés dans 1.e podzol. Ceci semble concorder avec les résultats ob-
tenus par NGUYEN Z-IA. et al. (1975) dans l'étude de l'évolution des minéraux argi-
leux du pélosol.
CeSauteurs constatent que c'est le départ du mégnésium qui est
le plus facilement perceptible.
6.- Vertisol
Le rapport Si02/Fe20
est presque constant. La perte de magnésium
(Si02/MgO) est plus sensible dans i! e podzol que dans le sol brun acide. 11 faut
signaler la faible présence du potassium, de sorte que le rapport Mg0 f Fe203/K20
varie sans signification réelle car K20 est très faible (10 %>.
Tabl. 6 - Rapports moléculaires des éléments majeurs
' #&
-.
“1
ç&tLbw-~ G-,0
AGY
JC, 0
32
fi Y
9,s
Le fait important est le gain absolu en aluminium : Si02/A1203 décroît
considérablement, avec la plus faible valeur dans le sol brun acide. L'accumula-
tion absolue de l'aluminium est nettement perceptible sur l'analyse chimique totale
(cf. Tabl. 2, Annexe ,Z@). Compte-tenu d'une similitude des pertes au feu, on ob-
serve les valeurs suivantes :
Tabl. 7 - Aluminium o/oO contenu dans l'argile
Si l'on soustrait l'aluminium échangeable et l'aluminium amorphe (pyro
Na), on s'aperçoit qu'il y a eu effectivement accumulation importante d'aluminium
dans le podzol et sol brun acide surtout.
L
Les rayons X posent un problème d'interprétation. Sur des minéraux argi-
leux comme les montmorillonites du vertigol, on devait s'attendre à ce que la sa-
turation ?!g fasse ressortîr le pi% à 14 A. Or si l'on devine, notamment dans le
podzol, uneObande centrée sur 14 A,dans le ~21 brun acide on voit apparaître un
pic à Il,8 A suivi d'une décroissance à 14 A. Le gonflement à l'éthylène-glycol
atteint 18 A dans le podzol, mais il est imparfait dans le sol brun acide où il
atteînt 17 A.
D'autre part, à 250°C aussi bien dans le podzol que dans le sol brun aci-
de, la rétraction escomptée à 10 A ne s'est pas effectuée. Elle s'effectue encore
très-mal à 350" et même à 550". Le comportement de cette argile rappelle celui
de ce que H. PAQUET (1969) appelle "montmorîllonite de tirs". Ces montmorillonites
sont caractérisées par une absence de pics aussi aigus que celles des vertisols,
d'où une mauvaise crîstallînîté. Le gît de diffraction d$ ces montmorillonites se
situe beaucoup plus sotvent vers 12 A ainzi que vers 14 A, mais il gonfle très
.b&n jusque vers 17,6 A et s'écrase Z 10 A après chauffage à 490°C.
1111
Le test de chauffage mettait en évidence des occupations interfoliaires
par l'aluminium du milieu d'altération qui, en position interfoliaire, empêche le
collapse au chauffage (VEBER et LARQUE,
1975). Il est peut-être possible que la
matière organique intervienne. Celle-ci brûle à 350°C. Cette hypothèse est suggé-
rée par les rayons X du témoin. Les diagrammes sont totalement inexpressifs tant
aux traitements à la température ambiante (normal et E.G.), qu'aux tests de chauf-
fage jusqu'à 350°C. A partir de 350", il apparaît un bombement situé vers 10 A. Or,
c'est après cette température, comme le confirme l'analyse thermique différentielle
(cf. Fig.3), que la matière organique brûle en donnant une réaction exothermique,
FSEBER et LARQUE (1975) remarquent que la présence de matière organique au niveau
de l'argile peut rendre les diagrammes de rayonx X difficiles à interpréter. Il
est donc possible que ce comportement d'intergrades décelable au niveau des rayons
X, soit attribuable à la présence abondante de la matière organique (33 % dans la
référence). L'argile paraît peu cristallisée.
7.- Mélange kaolinite-pélosol
Les rapports SiO2/A120? et Si02/Fe203 sont identiques dans les deux
milieux. On note une perte de potassium dans le sol brun acide et une perte consi-
dérable de magnésium dans le podzol, Les rayons X sont tout à fait concordants avec
œ qui a été dit pour le pélosol. Dans le sol brun acide, la perte de potassium se
t r a d u i t ptr l a p r é s e n c e d ’ i n t e r s t r a t i f i é s i l l i t e s - v e r m i c u l i t e s ( I . V . ) e t d ’ é d i f i -
ces à 14 A gonflants. La corrensite est encore présente. L e s i n t e r s t r a t i f i é s ( I . V . )
disparaîssent dans le podzol. Cette disparition se manifeste par une atténuation
considérable du pîc à 14 A, un mauvais gonflement à 1 ‘Ethylène-glycol et une atté-
n u a t i o n d e s î n t e r s t r a t i f i é s c h l o r i t e s m o n t m o r i l l o n i t e s (C.X.) e t chlorites-vermi-
culîtes ( C . V . ) ( C f . F i g . 6 ) .
8.- Mélange kaolinite-vertisol
Les différents rapports moléculaires n’offrent pas de variations si-
gnificatives entre les deux milieux, malgré la légère perte de magnésium et de fer
dans le sol brun acide. Ce mélange paraît stable, sans modifications importantes.
Il r a p p e l l e l ’ é v o l u t i o n d e l a kaolinîte q u i , e l l e - a u s s i , n ’ a p a s suKi d e t r a n s -
formations sensibles
C.- ELEMENTS ECHANGEABLES
Tabl, 8.- Eléments échangea6les (échange NaClN) (me/100 g)
/
ACiDlrÉ
~
l
b’EatAr(GE
SIATICN
I
1/
I
Les pH des échantillons ont été mesurés lors de la titration de l’aci-
dité d’échange.
c
J 1:
J
f’
c
b
Lt
Sf3R
J
J
-J
J /
?&a t J
J
J
- -_*
-e
.-L--. ___-
FIGW 3- ILLIrE
3.33
1 T5
r5
ff”
-to 14.
-70
1-q
V
V
r
V
v
i
V
i
i
i
.I 7
+ïnoo - P
->
.-_
--__-
_.-..-
-- __--_--
---.--.e--.--
_.
._ ~-.-.-----
---..---
..~
_-.____--
.~.-
. . ..___
._
_..
_-
18
l.-- Acidité d'échange
L’acidité d’échange qui n’est pas due uniquement aux ions H’ échan-
gea6les déplacés du complexe absorbant , mais également aux formes échangeables de
l’aluminium (Al+++) est mesurée par titration potentîométrique à l’aide d’une so-
lution de soude.
Une des caractéristiques
prîncîpales
du podzol est sa grande richesse en
protons B?, et inversement Al+‘+ est mîenx représenté dans le sol brun acide (Al/T
toujours supérieur dans le SBA que dans le podzol).
Les valeurs de pH montrent que les minéraux épousent le pH de l’environ-
nement (pH 4,2 dans le SBA et .3,5 dans le podzol), à 1’ exception du vertisol qui
prend un pH plus acide dans le podzol (pH 3,lO). La teneur élevée de protons B? du
vertîsol dans les deux milieux semBle -explîquer cette baisse de pH. Cette acidité
pourrait justi‘fîer l’hypothèse avancee au Chapitre II, paragraphe 6, selon laquelle
le comportement i‘nhàbGkue1~. dn vertiSol- aux rayons X serait dû 2 la presence dans
l’argile de matl2re orgaQue et d’alwlnl-trm;
2.- Eléments de transition : Fe++, Mn'+ '
Le fer échangeable, absent dans le sol brun acide, apparaît dans le
podzol. Dans la référence de Haut-Jacques, on note un peu de fer échangeable (Fe+‘).
En milieu aéré (SBA), le fer libéré par l’altération des minéraux argileux est très
vite séquestré par la matière organique qui le maintient à l’état ferrique insolu-
ble (SOUCHIER, 197 1) s
’
La présence du fer échangeable dans le podzol est tout à fait symbolique
du rôle agressif que joue la matière orgaqîque complexante à l’égard des éléments
du réseau cristallîn. Sa lî’beratîon serait due à l’action des protons Ht qui l’é-
changent en pénétrant dans les feuillets des argiles (ROBERT et al., 1978).
Le manganèse présent dans le sol Brun acide n’existe pas dans le podzol.
>Sa présence dans cem?l?eu serait-un E%n crltèze d’un proces-sus de Ekunîfication.,
131 est avant t o u t l e témezh du cycleXîologi?qne d e s - sols_B?-mnîfîés f o r e s t i e r s
(VEDY, 1 9 7 3 ) .
3.- Bases échangeables et capacitê d'échange
Dans le sol brun acide, on note une teneur en calcium supérieure à
celle du magnésium qui domine dans le podzol. La présence de cet élénent-dans le
p o d z o l e s t l a parfaîte i l l u s t r a t i o n d e L ’ a l t é r a t i o n d e s s i l i c a t e s e n m i l i e u a c i d e
complexant,
où les cations basiques, notamment Ca+‘, sont peu recyclés (VEDY, 1973).
Alors que la somme des bases est plus élevée dans le podzol, les capa-
cités d’échange sont sensiblement voisînes dans les deux milieux. La capacité d’é-
change.de l’illîte diminue légèrement dans le podzol. Par rapport aux références,
la capacîté d’échange a augmenté à l’exception de celle du vertîsol, l’illite et
pélosol qui semblent avoir diminué (Tabl. 2). Les diagrammes (planche II) permet-
tent de comparer les capacités d’échange des argiles dans les deux milieux par rap-
port à la référence.
i
i
i
i
.
i
PodZoL
RE FE244EHC6
p.ETERENLE
c
t
‘
-
0
4 0
20
10
40
50
60
flGURE ;F
: ~AOLINITE -PELO~DC
SBp
fbA
PoclLoL
S BA
LdzoL
2 0
D .- EXTRACTION DES COMPLEXES, AMORPHES ET OXYDES
l.- Les complexes organo-métalliques (extraction NaOH 0,1 N pH 10)
Après'l'échange NaCl‘T, sur le culot (500 mg), on met 50 ml de NaCl1;1.
On fait une titration potentiométrîque jusqu'à pH 10 avec une solution de NaOH 0,18
L'intérêt de cette extraction est de mettre en évidence les complexes organo-metal-
liques éventuellement formés entre les éléments métalliques libérés de l'altéra-
tion et la matière organique. Les résultats dans le Tableau 9 montrent qu'on n'ex-
trait ni fer, ni aluminium. Les iiaisons mises en jeu entre la matière organique
et l-es éléments métalliques ont peut-être été rompues au cours de la titration.
Est-ce une preuve suffisante pour affirmer que les complexes qui ont pu se former
ne sont pas des complexes vrais ? S'il y a des complexes, ceux-ci ne peuvent être
que des complexes sels, instables aux pH alcalins.
Seul, le potassîum reste extractible, surtout dans l'illite.
Tabl. 9 - Complexes organo-métalliques (extraction NaOH 0,l N, pH 10)
z-
z.
9
50
0 0
/
0
0
G
0
0
3
!>
0
0
0
0
0
(y Y-
0
c
0
0
0
C
0
0
3
a
0
C
0
0
0
0
0
0
c
0
0
c
0
0
C
0
0
0
0
0
0
21
2.- Les amorphes
a - Extraction pyrophosphate de sodium 0,l M
Sur une prise d'essai de 20 ml de suspension, soit 200 mg d'argiles, on
ajoute 50 ml de pyro Na 0,l M. Les résultats (Tabl. 10) obtenus par dosage à
l'absorption atomique nous donnent de faibles valeurs de fer et d'aluminium. Ils
restent dans l'ensemble très peu significatifs. L'extraction préalable à la soude
est peut-être à déconseiller.
Tabl. 10 - Les amorphes : extraction pyrophosphate Na 0,l M
-
1
-
b - Extraction Na4 EDTA
Sur une prise d'essai de 250 mg (25 ml de suspension) on verse 25 ml de
Na4 EDTA. Les résultats figurent dans le tableau 11. Dans le SBA on constate une
production et une immobilisation des amorphes d'aluminium et de fer, tandis que
ceurci disparaissent dans le podzol.
Remarquons la forte quantité extraite de silice. L'emploi de Na4 EDTA à
chaud semble causer une solubîlîsation très fo,rte de la silice. L'idéal serait de
. .
l'utiliser à froid pendant deux 2 trois- semaines.
22
Tabl. 11 - Les amorphes : extraction Na4 EDTA
SÏATION
3.-’ Les’oxydes’:’ eAt?act-fbi ‘Méhra-Jackson
Ce réactif fait suite à l’extraction Na4 EDTA. Les résultats d’ex-
t r a c t i o n
(Tabl. 1,2 > montrent, curieusement, que l’on extrait plus de fer oxyde
que dans les témoins des argiles “Hohrodberg” et “Haut-Jacques” : cela tient sans
doute à une erreur expérimentale qui concerne le témoin. Il est vraisemblable que
par rapport au sol brun acide, les oxydes notamment de Hohrodberg ont été partiel-
lement dissous dans le podzol.
Tabl. 12 - Les oxydes : Extraction Mehra Jackson
2 4
CHAPITRE III.- DISCUSSIONS ET CONCLUSION
A.- INFLUENCE DU MILIEU DE PEDOGENESE.ET MECANISMES D'ALTERATION
L’éVOlUtiOn des minéraux sera différente selon qu'on se situe dans un
milieu brunifiant ou dans un milieu podzolique. Les facteurs intervenant dans l'al-
tération étant différents d'un milieu à l'autre, les mécanismes mis en jeu le se-
ront aussi. Les différentes transformations et leurs mécanismes sont résumes dans
la planche III.
l.- Actions communes
Dans les deux milieux, les protons H' issus de la matière organique
jouent un rôle très important dans l'altération des minéraux argileux. Leur action
sur les argiles provoque la sortie des éléments tels que l'aluminium que l'on re-
trouve d'aîlleurs en abondance dans la capacité d'échange.
2.- Actions spécifiques des milieux
a - Milieu brunifié (SBA)
L'efficacité du cycle biologique assure une alimentation continue en ba-
ses dont les plus importantes sont les cations divalents (Ca'+ et Mn+$) que l'on
retrouve dans la capacité d'échange des argiles. Ces éléments demeurent piégés et
recyclés dans l'écosystème (BOUDOU, 1977). L'action de la matière organique étant
en quelque sorte neutralisée par la présence de cations divalents, les minéraux ar-
gileux s'altèrent par une acidolyse stricte (DUCHAUFOUR, 1977). Il en résulte alors
des transformations modérées se marquant par la perte de potassium, d'où une vermi-
culîtîsation des illites et înterstratifiés illites-vermiculites. Mais les interstra
tifîés (V.C.) s'y maintiennent du fait d'une altération modérée.
b- Milieu podzoliqüe
La présence d'une matière organîque agressive et complexante provoque
une forte altératîon des minéraux argileux et une migration des éléments métalli-
ques sous forme de complexes organo-mînéraux pseudosolubles (SOUCHIER, 1971). Le
cycle biologique des catîons basiques est réduit, sauf pour le potassium.
Les protons pénètrent dans le réseau cristallin et provoquent la libéra-
tion des éléments qui constituent le réseau (Al, Fe, Mg) et qui sont dominants
dans le complexe d'échange. La matière organique exerce une action complexolytique
sur les argiles, qui de ce fait subissent une très forte altération parfois .meme
suivie d'une destruction des feuillets. Ce sont notamment les feuillets brucitiques
des minéraux vermiculîte-chlorite (Hohrodberg) ou la corrensite du pélosol qui
sont sélectivement dissous.
La présence d'une matière organîque complexante dans ce milieu aurait
pour autre conséquence l'amorphisatîon des minéraux argileux (JXWONG et HUANT, 1978,
cités- par ROBERT, 1978). Tel est le cas- de l'argile du vertîsol où l'on constate
une amorphïsatîon suivie d'une agradation alumineuse. Le fait est exceptionnel et
témoigne d'un confinement vis-à-vis de l'aluminium au cours de l'expérience.
Le deuxième phénomène important remarqué dans ce milieu est la rétrogra-
dation du potassium dans les argiles du Haut-Jacques. Le potassium est un des élé-
ments majeurs fournis par le cycle biologique dans le podzol (GUILLRT et a1.,1979).
Il semble prendre la place des îlots brucîtiques des vermiculites-chlo= qui
ont été dîssous.
c
-
L
4
L
.
c
E
2 6
B.- CONCLUSION
L'altération des minéraux argileux met en jeu plusieurs mécanismes d'évo-
lution qui sont le reflet des facteurs du milieu. La matière organique et le cycle
biologique ont à cet effet une très grande signification.
Alors qu'en présence de composés humiques non complexants (sol brun
acide) l'évolution des minéraux se manifes.te par une venniculitisation par ouver-
ture légère des feuillets des illites et (I.V.) dans le podzol, celle-ci est mar-
quée par une destruction. Dans le premier cas, ce sont les mingraux potassiques
qui sont les plus affectés,.tandis que dans le second, on note une altération pré-
férentielle des minéraux ferro-magnesiens.
Si l'évolution de ces argiles reste dans l'ensemble significative, la
kaolinite et l'illite ne semblent pas avoir subi de modifications importantes. La
stabilité de la kaolinite à l'altération a été remarquée par certains auteurs, no-
tamment J. BERTHELIN (1976) et G. MILLOT (1963). Elle serait la conséquence di-
recte d'une faible capacité d'échange. Quant à l'illite, sa résistance serait due
au fait que les ions potassium, très fortement retenus dans le réseau, se libèrent
difficilement (CAMEZ, 1962).
L'évolution du vertisol par agradation alumineuse montre que le système
ainsi testé n'est pas sans inconvénient. Le confinement des eaux de percolation
dans le sac peut perturber l'évolution normale du minéral.
Comme l'ont fait remarquer NGUYEN KHA et PAQUET (1975), les rayons X et
les analyses chimiques restent deux moyens efficaces et complémentaires pour la
compréhension de l'évolution des minéraux argileux.
11 est bien évident qu'un temps d'expérience plus long apporterait des
résultats plus concluants sur l'altération de ces argiles et l'efficacité du
.”
système testé.
27
ANHFXE
_
.
- _ _ . _ _
_
_
_
_-
-. - .- _-
_.-. _
c
. .
pod2c i
-...
_
-.
--._.
28
-_...
.-
.
.
.
SÏAÏlOri
M
.- .
.._ - __
-
.
_._
._
_.
.
.
.
,
-5
r.
BIBLIOGRAPHIE
. .
ERTHELIN (J.), 1976 - Etude expérimentale des mécanismes d"altération des minéraux
;-
par des microorganismes hétérotrophes. 'Thèse de Doctorat.d'Etat, Université de
Nancy 1, 198 p.
BOUDOU (J.P.), 1977 - Etude comparée des constituants organiques de l'eau de gra-
vité de deux écosystèmes forestiers des Basses-Vosges gréseuses triasiques. Thèse
de Doctorat de Spécialité, Universitê de Nancy 1, 64 p.
b
CAMEZ ( ), 1962.- Etude sur l'évolution des.minéraux argileux dans les sols des
régions tempérées. Thèse'de Doctorat d'Efat; 'Unîversitê de Strasbourg.
DUCHAUFOUR (Ph.), 1970 - Précis de Pédologie (3ème édition). Masson, Paris, 776 p.
DUCHAUFOUR (Pk.), lJ77 - Pédologie. I. - Pédogenèse et classification des sols. Mas-
son, Paris, 477 p.
GUILLET (B.), ROUILLER (J.) et VEDY (J-C.), 1979 - Colloque International "Migra-
tions organo-mînérales dans les sols tempérés", Nancy, septembre 1979.
LARQUE (Ph.) et WEBER (F.), 1975 - Technique de préparation des minéraux argileux
en vue de l'analyse par dîffraction anx RX. C.N.R.S., Strasbourg.
MILLOT (G.), 1963 - Géologie des argiles. Masson, Paris.
NGUYEN KHA et PAQUET (H.), 1975) - Mécanismes d'évolution et de redistribution des
,t
minéraux argileux dans les pélosols. Sci.'Géol.'Bull.; 28 (l), 15-28.
-
.-
PAQUET (H.), 1969 - Evolution géochimique des minéraux argileux dans l'altération
et les sols des clîmatsmédïterranéens et tropicaux à saisons contrastées. Thèse
de Doctorat d'Etat, Université de Strasbourg, 348 p.
PEDRO (G.), 1978 - Caractérisation générale des processus de l'altération hydroly-
tique. Base des méthodes géochimîques et thermodynamiques. Bull. A.F.E.S., I.N.R.A.
Versailles,
93-105.
PEDRO (G.), 1979 - Les minéraux argileux. Pédologie II. Constituants et propriétés.
38-57., Masson, Paris.
ROBERT (M.), RAZZAGHE-KARIMI (M.) et al., 1978 - Rôle du facteur biochimique dans
l'altération des minéraux silicatés.'Bnll. A.F;E;S., I.N.R.A, Versailles, no 2 et
3, 153-171.
ROUILLER (J.) et JEANROP (E.), 197
- Techniques de laboratoîre. Analyse minérale.
Note Technique, Centre de Pédologîe, Nancy.
SOUCHIER (B-), 1971 - Evolution des sols sur roches cristallines à l'étage monta-
gnard (Vosges). .Thèse.de Doctorat d'Etat;Université'de Nancy 1. M&m. Serv. Carte
Géol. A~S. LOT., 33, 134 p.
-
VEDY (J.C.), 1973 - Relations entre le cycle biogéochimique des cations et l'hu-
mîficatîon en milieu acide. Thèse‘de'Doctorat d'Etat, Université de Nancy 1, 116 p.