UNIVERSITE DE NANCY 1
THESE
présentée à
L'UNIVERSITE DE NANCY 1
pour obtenir
le titre de DOCTEUR INGENIEUR
par
SYAKA SADIO
ALTÉRATION EXPÉRIMENTALE DE PHYLLOSILICATES-TESTS
SOUS VÉGÉTATIONS FORESTIÈRES ACIDIFIANTES
Soutenue publiquement le 8 juillet 1982
devant la Commission d'Examen
Membres du Jury
MM. B. SOUCHIER, Professeur à l'université de Nancy 1
P. DUSAUSOY, Professeur à l'Université de Nancy 1
M. BONNEAU, Directeur de Recherche, C.N.R.F.-I.N.R.A. Nancy
M. ROBERT, Maître de Recherche, I.N.R.A. Versailles
B. GUILLET, Maître de Recherche, C.N.R.S. Nancy
J. BERTHELIN, Chargé de Recherche, C.N.R.S. Nancy

---

L
“L ‘argi ik est constitude dé tinuscules niG&wux aux propriétés
singuli8res,
ce qui eccplique que les hommes l’utilisent depuis les temps
les plus reculés. Ces minéraux se forment, dvoluent, disparaissent et
renaissent au COUPS du grand cycle géologique qu-i anime 1 ‘dcorce terres-
tre !’
.
Georges MILLOT
Pour la Science, 1979

---

AVANT-PROPOS
Ce travail n'aura de signification que s'il m'est possible d'ex-
primer ici la gratitude et l'affection que j'éprouve pour tous ceux qui, de loin
ou de près, ont collaboré à sa réalisation.
Monsieur le Professeur SOUCHIER, Directeur du Centre de Pédolo-
gie Biologique a bien voulu m'accueillir dans son laboratoire dès ma sortie de
1'Ecole Nationale Forestière d'ingénieurs des Eaux et Forêts de Salé (Maroc),
malgré mes faibles connaissances en pédologie. Durant les trois années de mon
séjour au Centre de Pédologie,
il n'a cessé de suivre mon travail avec intérêt.
Il est intervenu de nombreuses fois pour régler le problème de ma bourse, qui
risquait de compromettre l'aboutissement de cette thèse. Je lui en suis très
profondément reconnaissant. Qu'il trouve ici toute l'admiration que je lui
porte pour son sens des responsabilités.
Je remercie également Monsieur le Professeur DUSAUSOY et Mon-
sieur BONNEAU, Directeur de Recherche au C.N.R.F. d'avoir bien voulu accepter
de faire partie de mon jury.
Je veux exprimer ici ma reconnaissance à Monsieur ROBERT,
Maître de Recherche à 1'I.N.R.A. de 'Versailles,qui a bien voulu,malgré ses nom-
breuses préoccupations, m'accorder un temps précieux pour des discussions fruc-
tueuses.
Les conseils qu'il m'a prodigués ont facilité pour moi la poursuite
de ce travail. Je le remercie vivement aussi d'avoir accepté de venir examiner
et juger mon mémoire.
Monsieur Bernard CUILLET, Maître de recherche au C.N.R.S., a
bien voulu "patronner" cette thèse.
Je lui en suis très reconnaissant. Au cours
de ces trois années, il n'a cessé de manifester un intérêt sans faille à mes
recherches, qu'il a toujours suivies avec compétence et patience. Par ses cri-
tiques, ses suggestions, et surtout son enthousiasme, il a su donner une
orientation juste à ce travail. Sans son aide,
cette thèse ne serait qu'ébauchée.
Je tiens à lui exprimer ici toute ma gratitute et mon admiration,
Le sujet de ce travail a été suggéré par l'esprit imaginatif
de Jacques BERTHELIN, Chargé de recherche au C.N.R.S., qui a jugé de l'oppor-
tunité d'une telle étude en milieu naturel. C'est lui qui m'a confié cette
recherche dès mon arrivée au Centre de Pédologie. Je lui dois toute ma recon-
naissance.

---

Je veux remercier tout particulièrement François BARTOLI, qui
m'a guidé et conseillé dans les iltudes de spectroscopie infra-rouge et a tou-
jours fait preuve à mon égard,
du plus grand sens de la collaboration. Son
dynamisme est communicatif.
Merci aussi à James ROUILLER, qui a été mon guide
et mon conseiller pour toutes le:; analyses chimiques.
Mes remerciements vont également à M. LOTHE et M. MARCHAL, du
C.R.P.G., qui ont bien voulu effectuer pour moi des analyses, et m'ont per-
mis l'accès de leur laboratoire,
Je ne saurais oublier Gilbert BELGE et M. HAZEMANN, qui se
sont toujours montrés disponibles pour participer à mes travaux de terrain.
Je terminerai en évoquant le climat particulièrement sympa-
tique,qui règne au Centre de Pédologie, dans toutes les sections, et en par-
ticulier de la constante amitié
chaleureuse que m'ont témoignéechercheurs et
techniciens de la section de chimie,
où j'ai passé la plus grande partie de
mon temps de recherche.
Je remercie enfin Monsieur P. SUEUR pour les graphiques de
ce mémoire, et Mme Marie-Jeanne PAPIS pour le tirage et la mise en pages.

---

c
Pages
INTRODUCTION
1
PREMIERE PARTIE : MATERIEL ET METHODES
CHAPITRE 1 : MATERIEL D’ETUDE
7
I.- Choix du matériel
l.- Sélection des minéraux
- Les macromicas
b: - Les minéraux argileux
2.- Conditionnement des minéraux dans les sachets
3.- Choix des stations
II.- Expériences in situ
10
l.- Mise en place des sachets de minéraux
10
a.- Les macromicas (biotites
10
b.- Les minéraux argileux
10
2.- Durée des expériences
10
III .- Caractérisation des sols des stations expérimentales
11
l.- Caractérisations chimiques
11
2.- Hydrochimie des humus
12
a.- Prélèvement des échantillons et extraction
des solutions
12
b.- Purification des eaux et dosage des éléments
13
CHAPITRE II : METHODES D'ETUDE
1 7
I.- Etudes minéralogiques et géochimiques
17
l.- Les rayons X
17
- Les macromicas
b: - Les minéraux argileux
::

---

2.- Analyse des éléments totaux
18
3.- Microanalyse électronique
18
4.- Spectroscopie infra-rouge
18
II.- La capacité d'échange cationique
18
III .- La dissolution sélectïve de Si, Al, Fe
19
l.- Les macromicas
19
2.- Les minéraux argileux
19
IV.- Observations microscopiques et macroscopiques
19
l.- Les macromicas
19
2.- Les minéraux argileux
19
DEUXIEME PARTIE : EVOLUTION DES MACROMICAS
z-i
Parabiotite (biotite du granite de Senones)
Micas-vermiculites (biotites de l'arène d'hohrodberg)
INTRODUCTION
23
J
CHAPITRE III : EVOLUTION DE LA PARABIOTITE
27
I.- Les résultats
27
l.- Evolution granulométrique
27
2.- Evolution cristallochimique
29
- Diffraction des rayons X et géochimie
29
b: - Microanalyses electroniques
35
C.- Spectroscopie infra-rouge : occupation des
sites octaédriques
36
3.- Evolution des propriétés de surface
39
- La capacité d'échange cationique
39
5: - Etat de l'eau
42
C.-
Dissolution sirlective des éléments (Fe, Al, Si)
par le citrate-bicarbonate-dithionite
44
II.- Discussion et conclusion
52
l.- Mécanismes d'évolution
52
2.- Rôle des milieux
53
CHAPITRE IV : EVOLUTION DES MICAS-VERMICULITES
517
I.- Résultats
57
l.- Evolution granulornétrique
57

---

2 .- Evolution cristallochimique
5 8
a.- Caractérisation du mélange argileux initial :
mica-vermiculite témoin
5 8
b.- Evolutions comparées dans les différents
milieux
6 0
3.- Capacité d'échange cationique
6 1
4.- Eléments libres
6 1
II.- Discussion et conclusion
64
l.- Evolution différentielle des micas-vermiculites
en fonction des milieux
6 4
2.- Comparaison parabiotites-micas-vermiculites
6 5
TROISIEME PARTIE : EVOLUTION DES MINERAUX ARGILEUX
INTRODUCTION
6 9
I.- Cristallochimie
7 0
l.- Minéraux trioctaédriques et chloriteux
7 0
a.- Minéraux initiaux extraits de l'horizon C,
argile du Keuper, d'un pélosol brunifié
7 0
b.- Minéraux placéms sous les humus des stations
expérimentales
71
2.- Minéraux argileux dioctaédriques ferromagnésiens
ou alumineux de matériaux acides
73
- Granite à biotite (Hohrodberg)
7 3
ba: - Grès intermédiaire triasique (Haut-Jacques)
75
3.- Minéral dioctaédrique de référence : Illite de
.
Fithian
7 7
II.- Capacité d'échange cationique
79
III.- Eléments extractibles par le citrate-bicarbonate-
dithionite
8 2
IV.- Discussion et conclusion
8 6
CONCLUSIONS GENERALES
Bibliographie
Annexes

---

1
INTRODUCTION
Sous l'influence des agents atmosphériques et de la biosphère, les
roches et leurs minéraux constitutifs subissent des transformations allant du
maintien de la structure initiale (héritage),à la formation de nouvelles espè-
ces minérales tout à fait différentes (transformation et néoformation). Ceci
est la résultante de la combinaison de plusieurs facteurs, biochimiques et
climatiques.
Les conditions d'existence des minéraux dans la pédosphère obéis-
sent à des lois régies par les facteurs bioclimatiques des milieux de genèse.
Si l'on considère en outre le facteur
"temps", on peut dire qu'aucun minéral
supergène n'est formé de manière définitive.
Suivant la nature du milieu, les mécanismes mis en jeu et les pro-
cessus d'altération seront différents. Ainsi,
en milieu acide peu agressif,
l'altération sera caractérisée essentiellement par des échanges qui conduisent
progressivement à la transformation des minéraux. Par contre, en présence de
milieux très acides et complexants,
on observera des transformations très
profondes, parfois accompagnées de dégradation du minéral par acido-complexo-
lyse (SOUCHIER, 1971 ; GUILLET et al., 1975 ; DUCHAUFOUR, 1977 ; FEDOROFF,
197.7 ; PEDRO et al., 1978 ; PEDRO, 1979). Le mode d'action des différents
composés orgaGs susceptibles d'intervenir au cours de l'altération a bien
été illustré par de nombreuses études au laboratoire (ROBERT, 1970 ; ROBERT
et RAZZAGHE, 1974 ; VICENTE et ROBERT, 1975 ; BERTHELIN, 1976 ; RAZZAGHE,
1976 ; ROBERT et RAZZAGHE, 1979 ; ROBERT et al., 1979). Mais ces études ex-
périmentales font intervenir des acides à des concentrations qui sont rare-
ment celles que l'on trouve dans la nature,
et des niveaux d'activité micro-
bienne plus élevés que ceux que l'on mesure dans les litières, les horizons
organiques et les rhizosphères. Toutefois,
elles permettent de mieux saisir
le rôle de ces produits d'origine microbienne ou végétale, et les mécanismes
chimiques, biochimiques ou microbiens impliqués dans l'altération des miné-
raux. Ces composés et cette activité microbienne, directe ou indirecte, as-
surent non seulement la libération de certains éléments tels que K+, Mg24,
Fez+ et A13+ par échange, grâce à l'introduction dans les espaces interfo-
liaires, des protons Ht fournis par leurs fonctions acides, mais assurent
aussi la mobilisation de ces éléments sous forme de complexes organo-métal-
liques, grâce au pouvoir complexant de certaines substances (BRUCKERT, 1970 ;

---

VEDY, 1973 ; DUCHAUFOUR, 1977 ; BERTHELIN et BELGY, 1979 ; MANGENOT et TOUTAIN,
__/I
1980).
Des études décrivant l'évolution des minéraux à partir d'observations
d'échantillons prélevés dans les profils de sols en place ne peuvent être que
globales, et ne permettent pas de mieux distinguer le rôle de ces différents
facteurs. Pourtant, l'étude de l'influence de ces facteurs est fondamentale,
non seulement pour améliorer nos connaissances des processus pédogénetiques,
mais aussi pour une meilleure gestion des sols et des massifs forestiers. En
effet, suite aux travaux de BRETHES (1973), BRETHES et NYS (1975), BONNEAU et
al. (1970, 1979), qui ont mis en evidence, sur roches-mères acides variées,-
des bilans d'altération nettement déficitaires,
en particulier pour le potas-
sium, et seulement sous certaines espfces résineuses (épicéa, pin Laricio),
il paraît important de connaltre, en fonction du milieu et du type de minéral,
source de potassium mais aussi de Mg, Ca, etc., le rôle de l'association vé-
gétale dans ces processus d'altération,
qui contrôlent le fonctionnement des
cycles biogéochimiques et par là,
la pédogénèse et la fertilité des sols.
C'est pourquoi nous avons entrepris une étude de l'altération de
minéraux tests dans divers écosystèmes forestiers.
Pour effectuer ce travail,
en cherchant surtout à déterminer l'in-
fluence du milieu sur les transformations de minéraux tests placés in situ,
on a fait appel à un dispositif expérimental qui permet de suivre l'kvolution
de ces minéraux en fonction du temps et dans divers horizons de quelques prin-
cipaux types de sols acides.
Les minéraux choisis, de granulométrie bien définie (minéraux argi-
leux sensu lato, biotite, orthose) sont placés dans des sachets de tissus syn-
thétiques peu biodégradables, dclnt les pores sont rigoureusement calibrés et
permettent les échanges avec le milieu ambiant.
Ces sachets ont été introduits
dans des horizons caractéristiques
de sol en équilibre avec des écosystèmes
forestiers typiques des Vosges montagnardes cristallines ou. gréseuses.
Les premiers dispositi.fs ont été mis en place dès l'automne 1974
pour les minéraux argileux, et ci&-, l'automne 1976,
pour la biotite et l'or-
those. Une troisième série d'explérimentation beaucoup plus importante, et qui
rentre dans le cadre d'une action pluridisciplinaire du Piren-Forêt, "Influ-
ence de la monoculture des résineux et alternatives possibles", a été mise
en place dans de nombreuses régions (Massif Central, Normandie, Morvan, Pays
de la Loire, Bassin Parisien, Ardennes,
Lorraine) grâce à une collaboration
I.N.R.A.-C.N.R.S. Ces dernières expériences,
qui utilisent quatre minéraux
tests (vermiculite, phlogopite, microcline,
labrador) ne pourront être vala-
blement exploitées que dans les prochaines années.
Dans ce mémoire, nous ne présenterons que les résultats concernant
les minéraux micacés des premiè1.e et seconde expérimentations, les feldspaths
n'ayant pas subi d'altération si,gnificative.

---

PREMIÈRE PARTIE
1 MATERIEL ET METHODES 1
P

---

CHAPITRE I

---

7
CHAPITRE 1
I.- CHOIX DU MATERIEL
Pour percevoir les modalités d'action du milieu ambiant dans lequel
ont eté placés les minéraux phylliteux choisis, nous les avons mis dans des
sachets à pores calibrés , qui permettent à la fois les échanges avec l'envi-
ronnement, et leur récupération en fin d'expériences. Les sachets ont été
placés dans des horizons caractéristiques de sols en équilibre avec des éco-
systemes forestiers typiques des Vosges montagnardes cristallines ou gréseu-
ses.
l.- Sélection des minéraux
NOUS ne présenterons, dans ce travail, que les résultats concer-
nant les minéraux micacés, compte tenu d'une part de leur sensibilité à l'al-
., .
teration, qui peut être perceptible en un temps relativement court, et d'au-
tre part, du rôle qu'ils exercent sur les propriétés des sols. Il se trouve
aussi que ces minéraux ont fait l'objet de nombreux travaux, aussi bien au la-
boratoire que sur le terrain, qui ont permis une meilleure connaissance de
leurs mécanismes d'évolution. Il s'agit de micas primaires potassiques et
ferromagnésiens,
et des minéraux argileux des sols (fraction inférieure à 2vm).
a.- Les macromicas
Ce sont des biotites de deux origines différentes :
*_ l'une est extraite d'une roche saine du granite calco-alcalin de Senones
décrit par STUSSI (1960) et que nous désignerons dans notre mémoire comme
biotite du granite. Comme nous le verrons (Chapitre III), il s'agit d'une
PARABIOTITE ;
- l'autre biotite provient d'une arène du ,granite de Gumsbach, prélevée de
l'horizon C du sol brun acide d'Hohrodberg. Cette arène est constituée de
débris de roche très fortement altérée (SOUCHIER, 1971). Cette biotite est
composée de micas ouverts et de minéraux expansibles.

---

8
Après broyage de la roche et des blocs de l'arène, lavage à l'eau
distillée et ultrasonication,
les macromicas ont été séparés magnétiquement
(Séparateur Carpco et Forrer,
C.R.P.C.), jusqu'à l'obtention d'une phase mi-
nérale pure, exempte de tectosilicates. Les grains de biotite incorporés
dans les sachets ont été calibrés
entre 100 et 200 urn par tamisage humide
(cf. Méthode de préparation des minéraux, en annexe 1).
b.- Les minéraux argileux (c 2 um)
-
Il s'agit de la fraction fine argileuse séparée des hori-
zons C de deux sols bruns acides et d'un pGlcso1, après dispersions succes-
sives dans l'eau distillée,
et siphonnage d'une suspension stable jusqu'à
épuisement complet (BERTHELIN, 1976).
On distingue les minGr,aux argileux :
- d'un sol brun acide sur granite, principalement constitués d'un
mélange d'illites, d'interstrat'l~~1Q-}4cho~ites,
10-14 vermiculites et
vermiculites-chlorites alumine~~ses, extraites de l'horizon C du sol brun
acide d'Hohrodberg (BERTHELIN, 1!376) ;
- d'un sol brun acide sur grès triasique : cette population argi-
leuse extraite de l'horizon C es: constituée en majorité d'illites dioctaé-
driques et d'oxydes de fer (HaLIt-Jacques) (BERTHELIN, 1976) ;
- d'un pélosol brunifié développé sur marne du Keuper (Badménil-
au-Bois : NGUYEN KHA, 1973) : la fraction argileuse extraiG?ïZ l'horizon C
est constituée d'argiles 2/1 et 2/2 trioctasdriques magnésiennes (corrensi-
te).
En outre, nous avons testé une argile pure, l'illite no 3.5 de
Fithian, Illinois (Word's laboratory, New York).
Toutes ces argiles or't été décrites en détail par BERTHELIN (1976)
et dans le mémoire de D.E.A. (SADIO, 1980).
2.- Conditionnement des minéraux dans les sachets
--I
_--~-----
Ces minéraux ont été incorporés dans des sachets de 5 cm sur
10 cm, confectionnés au laboratoire à partir d"une toile a bluter en poly-
-_---.~.
amide pour les macromicas, et ZI partir de membranes en atropor, constitué
-x- -..-..---
d'un copolymère d'acrylonitril~,
de P.V.C. et de nylon pour 1ti-s argiles.
Ces tissus se sont avérés imputrescibles. NBanmoins, dans le sol br.un acide
d'Housseras, la tr&s forte activité biologiqrle du milieu et la duree de
l'expérience (5 ans) ont entrain12 une Iégere corrosic,n de la surface exté-
rieure des sachets en acropor.
Compte tenu des tailles des minéraux, deux
mailles différentes ont%.ét.& ~utiliséea!: 20 :tm pour les macromicas (toile
_II
â blutèr);et 0:$8 ~:pou,r:le:s arg:S,les:.(.a~rqpqr (cf, Annexe I). -
,'. ._a <,'l ,< > < 'J! , ,f'., ti;,,, ‘f j ', ,.;
Chaque sa~het!i~~~~a~ai5~50Q,~~g de mingral, Cependant, ceux destinés
à suivre l'évolution 'des 'ma&romi~~as con.tenaient, en plus des 500 mg de bioti-
te, 500 mg de quartz de même gr-anulomét:rie. Cette pr"senec de quartz s'est
7-
révélée être un sérieux handicap,
puisqu'elle nuit à la prézision des analy-
ses et rend impossible l'appréci,ation des variations de silice. L'ajout de
quartz, considéré comme étalon interne, est en soi judicieux, mais il aurait
fallu l'introduire dans une gran.llomCtrie trGs supcirieure 2 celle des macro-

---

9
micas. IJn simple tamisage aurait alors suffi pour séparer le quartz des mi-
c:as, dont l'analyse aurait été nettement plus significative. C'est ce qui a
Gté fait dans la troisième série d'expériences récemment placées dans nos
stations, et qui feront l'objet d'études ultérieures.
Quoi qu'il en soit, tous les résultats exprimés seront à comparer
;ïldX analyses réalisées sur le mélange initial "Mica + Quartz" conservé au
laboratoire comme témoin.
3.- Choix des stations
Des placettes expérimentales ont été sélectionnées dans des sols
ai:ides
des Vosges,
sur la base de trois critères
: conditions climatiques qua-
si identiques, types de peuplements forestiers,
types d'humus et de pédogénè-
sri differents. Ainsi a-t-on cherché à couvrir la plus large gamme des écosys-
iknes naturels communs dans les Vosges montagnardes inférieures et moyennes.
Le Tableau 1 résume les caractéristiques des stations. Ceci nous a
%.vnduits à choisir dans les Vosges montagnardes moyennes (St-Staël, région
:,:f: 3enones) , cinq sites d'expériences pour les macromicas (biotites ) :
- Pessière, Sapinière, Hêtraie, dans le massif forestier du Bois
d'harcotte ,
- Sapinière à Myrtille et Hêtraie à Fétuque, au lieu-dit "La Lune".
Deux autres stations ont été choisies dans les Vosges montagnardes
1 /.
inferieures, pour suivre l'évolution des minéraux argileux : il s'agit d'une
Fineraie à Callune (Biffontaine) et d'une Hêtraie-Sapinière (Housseras).
Tableau I.-
---.--
Situation géographique et pédologique des stations expérimentales
____ .-.-
___--_---_-_-. -. -.
Précipitation'
iocalisatior
Roche-Here
et T"
- -- r moyennes-----. Type de sols et humus
annuelles
Bois d'liarcotte
Sol brun acide a moder
Granite
C/N = 15,O
Altitude : 720 a
de
I
Sol brun acide à moder
C/N = 14,80
iietraie
Vosges
Foudaq
Sol brun acide à mull acide
“1,811: ,jS ,
.:: < ,l : .: <' :
montagnardes
1 400mn/an
C/N = 14,5
:>,'rti<i' / 1
moyennes
" _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - - - - . - -
Sapir,ière a
Lieudit La Lune
Sol ocre podzolique à mor
/
Myrtt Ile
Altitude : 790 m
C/N = 18,3
Vosges
Granite
du
Hétraie a
montagnardes
Sol brun acide à mull acide
Champ du Feu
Fetuque
moyennes
C/N = 15,6
1. _.I.--_--.-_- .- -..-
_---
-.
Pineraie à
Biffontaine
Grès vosgier~
1 080 mm/ûn
Podzol humo-ferrugineux
à mor
Cal lune
Altitude : 520 m
(Trias inférieur)
C/N = 30
Vosges mont. inf.
remanié en surface
8”8
Housseras
Grès triasicue
1 160 mm/an
Sol brun acide a mull acide
Altitude : 300 m
intermediaire
8”e
C/i~ = 15
Vosges mont. inf.
-_l-- .J.
-
-
-
-

---

10
II.- EXPERIENCES IN SITU
l.- Mise en place des sachets de minéraux
- - - -
a.- Les macromicas, (Biotites)
Les macromicas, Iont été placés dans les horizons humifères
.
des sols bruns acides, qui suppor-tent des peuplements forestiers dont l'abon-
dante litière est génératrice d'humus de type moder ou mull : il s'agit d'une
pessière, d'une sapinière et d'lme hêtraie (Tableau 1).
Pour tester un éventuel effet des plantes caractéristiques de la
strate herbacée, mais aussi et surtout,
l'influence de leur rhizosphère, nous
avons aussi déposé des sachets contenant ces mêmes minéraux dans des humus
oligotrophes de myrtille (mor) et de fétuque (mull).
Dans les trois premiers sites,
les macromicas, ont été déposés à
trois niveaux : sous l'humus,
c'est-à--dire à l'interface entre la couche hu-
mifère et la matière organo-mini!rale ; à 15 cm, ce qui correspond aux hori-
zons de transition AlB ou B des sols bruns acides ; à 80 cm+ dans les hori-
zons C.
.
Dans tous les sites, c!t 2 tous les niveaux, on a fait cinq à six
répétitions par minéral. Dans las sites à myrtille et à fetuque, les sachets
ont été placés uniquement dans
les horizons humifsres de surface.
b.- Les minéraux argileux
.---
Ils ont éti placés sous le mor d'un podzol humo-ferrugineux
de dégradation, développé sur grès vosgien (Trias inférieur), et sous le mull
-.---
acide du sol brun acide d'Houss+:xas, developpé sur grès triasique intermédiai-
re (Tableau 1). On a fait trois à quatre répétitions par minera1 dans chaque
station.
Remarque : La maille très petit? des sachets utilistk ?M manquera pas d’avoir
un caractere plus ou moins sé lect>ZJp vis-d-vis de 1. ‘action des or-
ganismes du sol S Un te Z matérie 5 ni? prmfzt pas d’ht4gre.r 7 ‘ac-kiow mhmiqzcs
de la pédofaune, qzt.i peut jouer j4.n rOle tr2s important dans ‘le brassage des
particules du so2 e t l a formath: d e ,Q hmus l’~3lWN,, 1377) * V&nmoins, cette ae-
tion peut se faire en partie par 1 ‘znt~?rm8d7:(~irt! des px& iizs du mé:;abo lisme.
D'aiileurs, sur la surface extékeure des sachets, on peut i&server des dé-
pats de boulettes fécaZes.
L rob:~crvation microscopique pYmet aussi de eonsta-
ter que des fi Zaments myeéZiens pénètre~zt 2 travers lE?iT mi3opores ch Za toi-
le cx‘ bluter, mais aussi, et Sand doihe par des pohts & &coZZ.agc, dans ies
sachets en acropor.
2.- Durée des expériences
- - -
Les macromicas ont été déposés sur le terrain en octobre 1976
et janvier 1977. La collecte a au lieu au début du mois dc décembre 1980 pour
la première série, et en mars 1981 pour la seconde. On suivra donc une évolu-
tion correspondant à 4 ans d'altcration expérimentale in situ.

---

11
Quant aux minéraux argi .leux, ils constituent 1 a première phase de.
ces nouvelles méthodes d'études de l'altération expérimentale in situ de mi-
néraux silicatés, utilisant les dispositifs décrits. La mise en place des
sachets de minéraux a eu lieu en octobre 1974. Le prélèvement a été effectué
en décembre 1979, soit après 5 ans. Gamme on le voit, la durée de cette pre-
mière expérience est relativement plus longue que celle avec les macromicas.
III.- CARACTERISATION DES SOLS DES STATIONS EXPERIMENTALES
Pour comprendre les altérations différentielles des minéraux dans
les sols des écosystèmes retenus,
il paraît indispensable de connaître les
caractéristiques de chaque sol.
Nous nous limiterons aux caractérisations
chimiques et hydrochimiques des horizons humifères des sols de ces stations.
l.- Caractérisations chimiques
Les caractéristiques des horizons humifères des stations expé-
rimentales sont résumées dans le tableau II. Les résultats concernant les
échantillons 1285/1 et 1286/1 sont extraits de la thèse de BOUDOU (1977),
complétés par BONNE (1981) et BARTOLI (1981).
Tableau II.- Caractéristiaues
des horizons humifères de surface des stations
,---------.
---- _._.
/
Hêtraie
f Dosage du carbone et de l'azote totaux au C-H-N
---..

---

12
Les résultats présentés dans le tableau II ré,vèlent le caractère
très acide des horizons humifères des stations expérimentales, souligné par
des valeurs de pH très basses,
oscillant entre pH 3 (sol ocre podzolïque :
horizon Ao, 1893/1) et pH 4,l (sol. brun acide sous sapiniSre-hêtraie
: hori-
zon Al, 1285/1). A ces pH acides, correspondent de fortes teneurs en carbone
total, plus importantes sous la myrtille (12,8 2) et sous la fCtuque (9,8 X).
Signalons que les sols de ces deux stations sont mal drainés, et présentent
une hydromorphie temporaire hivernale, ce qui aurait pour 2onsSquencc le blo-
cage momentané du carbone , par ral.entissement du la biodGgradat;on, D'après
BOUDOU (1977), dans le podzol de Riffontaine (1286) et le sol brun acide
d'Housseras (1285), le carbone serait essentiellement bloquk dans les hori-
zons humifères Ao, où l'on observe respectiwment: des t;?ne?l,r's i;i-? 24,rj Z et
16,6 % de carbone total.
Les horizons ainsi analysés paraissent très désatur@s et pauvres
en bases. Toutefois, le calcium se révèle Gt:.r'~ plus mobil.is,S dans 1 'horizon
A, du sol ocre podzolique que dans les autres sols. La trè:: Faible capacité
d'échange cationique totale des sols d&rel.opp'és 81110 des rnqt.Gt-.iaux gri!seux,
par rapport à ceux formés sur des roche s-n$rf~s
grJ2nitiques, t libnt iI La pau-
vreté de ceux-ci en minéraux altérables.
L'aluminium échangeable intervient 'saur plus de 4? 7 tians !.e com-
plexe d'échange. 11 faut aussi noter l'importance de Mn2+ dans le sol brun
acide développtd sur grès triasiquc,
sous la sapinieee-Fetrai('. Cela 1:raduit
l'influence de la végétation, car3 comme l.'ont montré de nombwux auteurs
(VEDY, 1973 ; VEDY et al., 1980 ; MANGENOT et TOUTAIN, 198n), la litière de
sapin serait généra= de manganèse, qui S' ?rclrmlrle pi-'E~~r+nticllernent
dans
les horizons de surface de ces sol-s.
2.- Hydrochimie des humus
~---
Les solutions des échantillons des cinq premicres stations ont
été extraites des horizons humifères par centrifugation, et- celles des échan-
tillons 1286/1 et 1285/1, recueillies dans des dispositifs lysimetriques ins-
tallés sur le terrain. Dans ce dernier cas,
les résultats sont empruntés à
BONNE (1981).
a.- Prélèvement des échantillons et extraction des solutions
--,---~-I_
~-..-----~-
Les horizons humifères ont Gté EchantilIonnCs en novembre
1981, au moment où le sol était ?i sa capactC au champ, AprPt; r-iiigaj;crncnt de
la litière, on a prélevé seulement lâ couche: forgrXniq\\le !I~;I~I f ;Cc: ~OI*J: les SOIS
à moder et mor, et La couche organe-minérale
de surfnce ~1~s horizons Al des
sols bruns acides à mull.
Les humus sont placés dans des pots métalliqws à fond perforé, qui
sont eux-mêmes encastrés dans un grand tube en acier inoxydable, qui collec-
te les solutions. L'extraction dure 25 3 30 mi.rruf:es à 4 000 t/mn, et nécessi-
te une grande quantité d'échantillwons pour que 1.e volume dt? solution recueilli
satisfasse les besoins analytiques.
Cette technique se prêterait ma1 aux sols
ayant des teneurs élevées en argiles.
11 se produit un tassement, qui nuit au
rendement d'extraction. Certains auteurs (QJ,T'VTER, 1979 ; !Y%ONNE, 1981) préfe-
rent utiliser la presse Richards, qui, semble.-t-il,
ané1.io1.P les rendements.

---

13
Les solutions extraites par centrifugation concernent les eaux gra-
vitaires et une partie des eaux capillaires (porosité de 0,2 à 8 prn, pF 2,7
à 4). Les taux d'extraction figurant sur le tableau III sont peu différents
d'un échantillon à l'autre.
Tableau III.- Taux d'extraction des solutions (en % du sol)
t
1
Stations
Horizons
Taux d'humidité Taux d'humidité Taux d'extraction
(réf. CPB)
initiale (%)
résiduelle (X)
(%)
Pessière
LSapinièreHêtraie
Myrtille
t-
L
Fétuque
Horizon A1
1894/1
31,8
lb,8
15,0
b.- Purification des eaux et dosage des éléments (Tableau IV)
Chaque solution a été soumise à deux filtrations successi-
ves à l'aide de filtres microporeux de 2 et 0,05 vrn. La filtration se fait
sous pression d'azote, de manière à éviter l'autoxydation des composés orga-
niques en solution.
Sur chaque solution filtrée, nous avons dosé le carbone organique
au Carmhograph
sur une aliquote de 5 ml de solution, et après évaporation
sur une plaque chauffante. L'azote organique et ions NR4' sont dosés après
mineralisation (Kjelda.hi) et distillation de NR3 par entraînement à la vapeur
d'eau. Les ions NH4+
ont été dosés après distillation directe en pré-
sence d-'un tampon borax (pH 8,8).
Les cations ont été dosés directement sur chaque solution par ab-
sorption atomique (AA6) dans la gamme eau.
L'acidité titrable des solutions a été mesurée par titration poten-
tiométrique, à l'aide d'une solution de NaOH O,OlN, jusqu'à pH 8,4 (JEANROY
et ROUILLER, 1981).
Sauf pour celksextraites du mull sous fétuque, les pH des solutions
sont sensiblement inférieurs au pH-eau des humus correspondants.
Les teneurs en carbone varient de 11,4 mg/1 pour le mull de la hê-
traie à 57,6 mg/1 pour le mor du podzol sous pineraie à callune. Les teneurs
les plus élevées concernent les humus de type mor (Pineraie à Callune et Sa-
pinière à myrtille) et le moder de la pessière.
Selon BOUDOU (1977) et BONNE
(1981), les composés organiques hydrosolubles extraits des mor seraient des

---

.--- -.-
14
des polycondensats dont l'encoml,remen t moléculaire paraîtrait bien plus éle-
vé que ceux extraits des humus de type mull.
L'acidité titrable, appelée par certains auteurs <VEDY, 1973) acidi-
té libre, est un paramètre dont il faut tenir compte pour expliquer les pro-
cessus d'altération par acide-wmplexolyse. Cette acidité rkzcouvrc l.es grou-
pements carboxyliques libres, e!: tout ou partie dc l'.sY.umininm des s,olutions,
qui sera hydrolysé lors de la titration potentiom6trique (pW 8,Y). Si l'on se
réfère à la valeur correspondanr à l',ac.i.ditti titrable moins Al hydrosoluble
(exprimGe en m.e./l), on observ.: que les solutions extraites du moder de la
pessière, du mor du podzol de 11 pineraie et du sol ocre podzol.ique sous myr-
tille sont les mieux dotées en groupements acides carboxyliques.
Dans tous les écosystèrnes, les charges c ,a?: Lon .i.q 1.It.: :. .sb7at: dr.knGes par
l'ion NH4+. Vient ensuite l'aluninium,
remarquable surI-O:IL dans les solutions
issues du moder de la pessière zt: du mull acide St?- la sa.pi:fl ièrv--hêt raie.
L'abondance relative des cation.; basi.ques se classe ;\\EC ::rJre d6crolssant x
Ca2+ > Mg2+ > K+ > Mn2+. 11 faut aussi nott:r quk: dans leri sol.t~t:i.ons du mul'L
de la sapinière-hêtraie, Mn2,k cziï, apr$s {,:c;.z+ )< 1.6: r:aI:i $23 i-,dsiq:le ;:Ec;ninant.
Pour les stations du B:>is d'I!arcottq: iPessidre, sapi.rlière et hêtraie)
et du lieu-dit La Lune (myrtill.3 et fétuque), on peut considérer que la char-
ge cationique est faible en comparaison de telle de 1s sapinière-hêtraie
(station d'Housseras).
Cela peus s'expliquer par I.a ptkiode à laquelle les
prélèvements ont été faits. On ,;ait en effet, gsrâ.ae aut ~:,S:*~lt~s saisonnières
effectuées par VEDY (1973) et B3NNE (1981) 1 que ies soltiti~:is du SO:L sont
soumises à des phases de dilution et concentratlor, ioniqw, La @riode autom-
nale (octobre) au cours de laquelle nous avons p::élevG
1~s F~.hantiTlons corres-
pond sans doute à une période de dilution ionique.
Tableau IV.- Hydrochimie des hu,ws des stations expérimentales. Les valeurs de
l'avant-dernière coionne correspondent à la différence de l'acidi-
té titrable et de l'aluminium hydrosoluble exprime en rn.e./l.
O,?l j 0,47
,__ &---i
0,68
0,33 /
i;
21;
C,Q
f CO - ~~~ = Carbone organique, Azote or-a'liiwe+ NH4'

---

CJUPITRl3 II
I MÉTHODES D’ÉTUDES I

---

1 7
CHAPITRE !CI
c
La transformation des minéraux sera étudiée d'une part à l'aide
des methodes classiques d'analyses chimiques utilisées au Centre de Pédolo-
gie Biologique, et d'autre part, à l'aide de techniques plus sophistiquées :
Infra-Rouge,
microscope électronique à balayage, diffraction des R.X., mises
à notre disposition au Centre de Pédologie ou par d'autres organismes (Uni-
versité de Nancy 1, C.R.P.G.).
I.- ETUDES MINERALOGIQUES ET GEOCHIMIQUES
Ces études portent essentiellement sur la diffraction des R.X.,
l'analyse totale chimique et l'évolution des éléments structuraux par micro-
analyse électronique et spectrométrie infra-rouge,
l.- Les rayons X
a.- Les macromicas
La composition minéralogique des échantillons a été déter-
minée par diffraction des rayons X sur poudres.
Chaque échantillon a été di-
visé en trois parties : une partie analysée sous sa forme brute (sans satura-
tion spécifique), une autre saturée au KCl, et la troisième, saturée au MgCl2.
Sur les échantillons bruts et saturés KCl, un seul passage normal a été effec-
tué, et sur ceux saturés MgC12, un passage normal et un test de chauffage à
550°C ont été réalisés.
b.- Les minéraux arnileux
L'identification des différentes espèces minérales a été
effectuée à partir des lames minces d'argiles saturées MgC12. Chaque
échantillon a subi une analyse normale (te:mpérature ambiante), un test de
gonflement (EG) et des tests de chauffage B llO", 250°, 350' -t 55O'C.

---

-18
2.- Analyse des elbent:; totaux
.---e-m
Nous avons employi, la miithode de “la. perle”, b:i::Ze s~lr 1.a mise
en solution solide, par fusion à 1 lOO”C, au mtFtabora.te de strontioil, suivie
d’une dissolution dans une solution nitrique (1 ml dtik NNIOï 6.5 7: pour 100 ml
d ’ e u a ) (JEANROY, 1 9 7 4 ) .
.
L e s élémc!nts ~OCWX sorrt dostZh‘ !r*;>r c 1: sr,: r p t1asri
atom1-
que (Techtron AA6) et exprimés sous forme cf ‘oxydes r
3.- Microanalyse électmnique
---." ----em
4.- Spectroscopie infra-rouge
- - -
Pour connaître l’oi.zc.upation i3Ctlléd7"iC~U+Z des ilt.!~tx IjiOti tes de
référence et de quelques échantillons, n o u s a v o n s f+f’ft?c!.llG des syrectres i n -
fra-rouge sur des pastilles d’une prise d’essai. de 200 mg &F. KBro a.dd.ition-
nées de 5 ou 10 mg de minéraux bwyés modérément. Cettt~ t.t?<:h;:it~t~e sentble d é -
l i c a t e à u t i l i s e r , comme dans noll:re cas, lorsque l.t?s échant.3 1 Ions son.t cons-
titués de particules grossières, qui entraînent un: diffusi.on de IJ lumière.
II .- LA CAPACITE D’ ECHANGE CATID!‘dIQUE
- ,--
L’utilisation d’électrr,l.ytes neutres (NaCl N et N114C3 N) dans des
rapports de 500 mg de mine’raux pclur 25 ~$2 de rkctïf, nou:; a :bermi.s de mesu-
rer la capacité d’échange cationique au pH d.es Gchantil’ions?
Après échange par agit;st.ion douce (3 heure) et centri fugation
(Weraus) pendant 10 mn à 4 000 t!mn, 1 a sol.utX on surnageente est c:oll.ectée.
On y dose directement, par absorption atomique, &J3’-, Ft?* et I$I~+. Les ba-
ses échangeables sont dosées apr& traitement au s~~ront’ium (5 ml. de surna-
geant + 5 ml Sr 0,6 X). Par titration potentiomét rique, on ~.Iwc+ les protons
échangeables à l’aide d’une solution de MaOH OpOl N jusqu’2. pH 8,4.
-’

---

19
III .- LA DISSOLUTION SELECTIVE DE Si, Al et Fe
l.- Les macromicas
Des tests de dissolution des amorphes ont été pratiqués avec
le réactif de Tamm (acide oxalique + oxalate NJJ4). Comme il fallait s'y at-
tendre, ce réactif acide dissout partiellement les minéraux, y compris les
témoins. Ces résultats ont donc été écartés comme le sont ceux obtenus avec
lIEDTA-Na4. Ce réactif alcalin dissout ordinairement le fer amorphe minéral
et les complexes organiques du fer (JEANROY et GUILLET, 1981). Le manque de
significativité des résultats les rend difficilement interprétables.
En fin de compte, seules les valeurs obtenues par le réactif
"citrate-bicarbonate-dithionite-Na"
(MEHRA et JACKSON, 1960) seront discu-
tées. Comme ce réactif a été utilisé après extraction des éléments échangea-
bles (voir Schéma l), les valeurs d'A1 dosées concernent uniquement l'alumi-
nium amorphe, et celles du fer se rapportent aux formes libres (amorphes t
cristallines éventuelles).
2.- Les minéraux argileux
Les très faibles quantités de minéraux dont nous disposions
nous ont contraints à procéder à des dissolutions "en cascade“, effectuées
sur une même prise d'essai. Le protocole analytique est résumé dans le sché-
ma 2.
IV.- OBSERVATIONS MICROSCOPIQUES ET MACROSCOPIQUES
l.- Les macromicas
*
Les observations microscopiques effectuées au microscope élec-
tronique 5 balayage (MEB) ont porté essentiellement sur l'aspect morphologique
des biotites, l'état des feuillets constitutifs et la mise en évidence de la
présence éventuelle de microorganismes colonisant les minéraux.
2.- Les minéraux argileux
Sur la surface extérieure et intérieure des sachets de minéraux
prélevés dans les sites expérimentaux (Housseras et Biffontaine), nous avons
effectué quelques observations macroscopiques au binoculaire et au microscope
électronique. Ceci nous a permis de mettre en évidence la présence de traces
d'animaux (boulettes fécales de Collemboles et Enchytraéides sur la surface
extérieure des sachets), et d'observer des microorganismes (filaments mycéliens)
à l'extérieur et à l'intérieur des sachets.
Remarque : Les schémas 1 et 2 r&wnent Zes protocoles analytiques et insistent
sur l ‘ordre des ophations effectu&es %n cascadent.

---

20
de strontium, 100 mg)
p.e.* = 500 mg/25 ml
p.e. = 500 mg/25 ml
échange 1 h + agitation
échange
centrifugation 10 mn
centrifugation
à 4000 t/mn
filtration
filtration
Culot
- dosage par A.A.*
/
( 50Ovi 1
A13+, Fe2+, Mn2+
bases échangeables
- titration des H30+
échangeables
- p.e. = 500 ng/25 ml
30 mn à 80°C.
- Centrifugation, puis lavage i?5 ml)
- dosage de Si, Al, Fe
SCHEMA 1 : PROTOCOLF ANALYTIQUE DES MACROMICAS
-
-
(* p.e. z prise d'essai. A.A. = ahsorrtion atomique, C.B.C. Kitrate Na + B;carbonate Na t Dithionite Na)
-&INÉRAUX A R G I L E U X ;
AZOTE ORGANIQUE
l,', a 2 g
(fusion à 1100°C au titaborate
8
-.-_l.
p.e. = 500 mg/50 ml
échaiige 16 h + agitation
centrifugation 20 mn à 3000 t/mn
filt+;ation
2
-__ 1
Surnageant
Culot = 500 mg
--III
I-1-.- ,
1
- dosage par A.A.
A13+, Fe2+, Mn%+
bases échangeables
/
- titration potentiom+trique
(pH 8,4) des H?O+ éthangeables
E---
Citrate-bicarbonate-dithionite
= 250 mg/50 ml
keh à 8O@C
centrifugation, puis lavage (25 ml)
?-'------
culot : 250 mg
saturation Mg
dosage de Si, Al, Fe
RX
l-
- - -' - -
SCHEMA 2 : PROTOCOLE ANALYTIQUE DES MINERAUX
ARGILCUX

---

DEUXIÈME PARTIE
EVOLUTION DES MACROMICAS
- PARABIOTITE (IBI~TITE DU G R A N IT E DE SENONES)
- MICAS-VERMICULITES (BIOTITE DE L’ARÈNE
D’HOHRODBERG)

---

23
I l%OLUT’ION DES MACROMICAS I
INTRODUCTION
Dans la première partie, no.us avons insisté sur les facteurs impor-
tants du milieu, qui peuvent avoir une signification particulière sur l'évolu-
tion des minéraux.
Afin de connaître l'action spécifique de chaque écosystème, nous
allons étudier l'évolution d'une biotite saine (parabiotite), extraite du gra-
nite calco-alcalin de Senones, et d'une biotite évoluée (mica-vermiculite),
extraite de l'arène du sol brun acide d'Hohrodberg.
La différence essentielle entre les stations expérimentales concerne
les humus, dont l'acidité organique devrait jouer un rôle important à l'égard
du processus d'altération.
La parabiotite est un mica trioctaédrique ferromagnésien, tandis que
le mica-vermiculite est majoritairement dioctaédrique, avec une occupation oc-
taédrique dominée par le fer ferrique (Feje). Cette occupation octaédrique de-
vrait conférer aux deux micas un comportement différent au cours de l'altéra-
tion.

---

e
-4_-
--
__-u
II_--
ÉVOLUTION DE /A PARABIOTITE
- - - -

---

2 7
CHAPITRE III
I ÉVOLUTION DE LA PARABIOTITE I
I.- LES RESULTATS
Les résultats dont nous rendons compte ici concernent principale-
mert les échantillons placés sous les humus des stations expérimentales. Du
fait de leur évolution très peu significative,
les échantillons placés dans
les horizons de profondeur ne seront pris en compte que dans l'étude de la
capacité d'échange cationique et de la dissolution sélective des éléments
Fe, Al et Si, afin de mettre en évidence la dynamique pédogénétique propre à
chaque type de sol.
L'évolution des micas placés dans les stations expérimentales sera
caractérisée par référence aux échantillons témoins initiaux, à travers trois
aspects différents : granulométrie,
cristallochimie et propriétés de surface.
i.
l.- Evolution
granulométrique
Compte tenu du fait que le matériau initial avait une granulo-
métrie comprise entre 100 et 200 u, il s'avèrait intéressant de connaître
l'effet des actions mécaniques ou physiques sur la fragmentation des biotites.
Les résultats de la figure 1 ont été obtenus par tamisage à sec des échantil-
lons, à l'aide de deux tamis de 100 et 50~ superposés. Chaque fraction est ra-
menée en pour cent de la masse minérale initiale (1 g) introduite dans les sa-
chets. Le déficit pondéra1 que l'on remarque,
pourrait s'expliquer en partie
par une récupération assez difficile des fines particules, qui se fixent sur
les parois des sachets, et d'autre part, par l'élimination hors du sachet, des
constituants hydrosolubles libérés lors de l'altération.
11 apparaît tout d'abord que, par rapport au témoin, les minéraux
ont subi une fragmentation, qui est plus intense sous l'humus de la pessière
que dans les autres stations expérimentales,
où elle n'est guère différente
d'un milieu à l'autre. Les photos 3 et 4 de la planche 1 illustrent bien cet-
te microdivision. Sur la photo 3 de la parabiotite de la pessière, on remar-
que des microfissures assez nettes.

---

28
Fractions
I
ld50P
.
.
*
”
.
.
e
.
s
.
.
( 8
.
.
.
.
.
.
.
<.
*. . ‘J d e 5 0 6 100~
El
d e 1 0 0 ci 20Oy
Figure l,- Granulométrie des Parabiotites
Y - -
Les .vaieurs des fractions sont exprimées
en pour cent de poids sec du mica (1 g)
introdutt daas le sachet.
La division des minéraux est un phénomène assez courant, qui s'ins-
talle dès les premiers stades de l'altération.
Elle peut conduire à des pro-
cessus très importants, tels que i'arènisation , qui résulte de la désagréga-
tion des granites (GAC, 1968 ; TARDY, 1969 ; :ROBERT, 1970). Elle est sans
doute provoquée par l'action des agents climatiques, comme Les variations de
température,
et surtout la recristallisntion des lames d'eau et des sels dis-
sous confinés dans les fissures et les plans de clivage des macromicas (KILLOT,
(1979). Selon AUROUSSEAU (1976).,
la pédoturbation peut aussi entraîner la
fragmentation des minéraux, comze l'a très bien montré RAFIDISON (1982) pour
les vers de terre.
Les expériences de ROBERT (1970) utilisant de l'eau oxygénée (H202),
montrent que la fragmentation et ].a désagrégation de la biotite par exfolia-
tion répond à un processus uniquement mécanique , puisque le minéral conserve
ses caractères morphologiques et optiques,
sans modifications chimiques et
structurales. Nous verrons ultérieurement que les minéraux placés sous des
humus ont subi des altérations chimiques notables. On peut donc constater
avec AUROUSSEAU (1977) et COLLIER (1951, 19611, que la division prépare et
stimule l'altération des minéraux,. et que ces deux processus se renforcent
mutuellement.

---

29
2.- Evolution cristal'lochimique
-
Cette étude s'appuie sur la diffraction des rayons X, la géochi-
mie à l'échelle du cristallite,
les microanalyses électroniques et la spec-
troscopie infra-rouge. Les observations micromorphologiques au microscope
électronique à balayage interviendront, selon le cas, pour renforcer les
résultats.
a.- Diffraction des rayons X et géochimie
- La parabiotite tbmoin
Rappelons que nous désignons sous le terme de parabiotik
temoin, l'échantillon de référence y qui a été gardé au laboratoire.
Les diagrammes de la figure 2 montrent dans le plan (001) une re-
flexion principale à 10 A, quel que soit le cation saturant (K ou Mg) et !:oT~~
respondent au mica. Une raie de très faible intensité, à 14 A, accompagnée
de son harmonique à 7,l A, révèle la présence de feuillets de chlorite, !..,e
test de chauffage à 550°C reste sans mcdification sur le minéral. On peut
constater avec SEDDOH (1973) qu'il s'agit bien d'une biotite ouverte,
qui
conserve encore tous ses caractères de mica sain, dont l'équidistante prin-
cipale basale est à 10 A, et qu'il appelle PARABIOTITE. Certains auteurs
(GRUNER, 1934 ; RUTHRUFF, 1941 ; BROWN, 1961
; CAILLERE et HENIN, 1963) lu3
ont donné le nom d'hydrobiotite,
mais ce terme peut prêter à confusion, comme
l'a d'ailleurs remarqué SEDDOH (1973) pour qui, à ce stade, la biotite reste
sans changement important de structure,
alors que pour les autres auteurs,
il s'agit d'un interstratifig mica-vermiculite (10-14 V) vers lequel la bio-
tite évolue, pour donner la vermiculite.
Mais la présence d'une chlorite héritée montre bien qu'il s'agi:
d'une biotite partiellement et très faiblement chloritisee, Des observ.-::~~:~:.
-
-
-
-_-.
au microscope électronique à balayage ont permis de mettre en .&~i.denc:~ ~ir:p:
placages d'oxydes de fer sur la surface des cristaux, peu nombreux en csmpa-
raison des échantillons placés dans les stations (Photo 1, planche I).
La chloritisation des feuillets de biotite dans les roches-mères
saines est un phenomène assez couramment observé dans ie milieu naturels et
intervient dès les étapes initiales de l'altération (MEILHAC. 1970 ; AiJROl:S-
SEAU, 1976).
Les dosages de Fe203 et TeO (Tableau V) montrent quelle fer du riF--
seau cristallin est majoritairement ferreux (14, 35 Z de Fe0 contre 2,33 X
de Fe203). Le spectre infra-rouge (cf.
Figure 3) réalisé sur la parshioti.tc
témoin, séparée des grains de quartz, souligne assez nettement le caractère
ferreux du fer octaédrique. Cette parabiotite a conservé son caractère de
mica trioctaédrique.
Ceci nous conduit à calculer sa formule structurale 2
partir de l'analyse chimique totale effectuée sur l'échantillon séparé du
quartz.

---

3 0
Tableau V.- Analyse chimique et formu le structurale de la parabiotite témo
par demi-maille
(Al*, 12Si2,,88)010ioH)2
I
J
-- ,-
--------.-
R Eléments en % d’oxydes
N.B.
Les teneurs sont exprimées ‘en % du témoin séparé du c_uartz.
La formule structurale a t;té calcul6e par demi-maille sur la base de
onze atomesd’oxygène.
- SvoZution 26 s
--- "- échantilkms pLx&s sc.~u..~ ics hmus des s CT--
~"-
__^ --l-._< --.----11 ---~- ._
tions expérimmtales
-
~.---__
+ Evolution de la parabiotite placée sous le moder de la fessière?
------------.---- -----w-m-.-- .l_-------l-l-l--.----------.----
-.------
Les diffractogrammes de la figure 2 monirent, comme Can.s le témoin,
des équidistantes principales dt: la biotite 2. 10 A et de la chlorite à 14 A.
Mais, par rapport au témoin, la saturation Mg souligne l’importance de i.‘nw
verture de la parabiotite, mani..ilestGe par un pic 2 I 1,8 A associé au Fit 3
10 1. Cette ouverture est même perceptible sur 1’6chantillcn brut (non sature
K+ ou Mgz+) . Elle se traduit par l’élargissement de 1.a base du pic à 10 I?,
dont la valeur de l’angle 0 mesuré au 115 de la hauteur est de 0,72* (:ontrF
..
0,30° pour le témoin. Ceci sera.i.t la c.onséquence de 1’ introduction dans ?es
espaces interfoliaires, de cations plus hydratés ,qui echangent le. pot.assium.
La fermeture à 10 II, provoquk ;)âr la Saturat:ion K, et le rest de c.i~~llff,?~:~
à 550°C montrent bien Qu’au cours de l’altération sur !.e terrain, le mi&rcl
a évolué vers un interstratifié irrégulier mica-vermîculit~~. En outre, s11-I ;!J
-Y-
même diagramme de l’échantilLon’<aturé K, on constate 1. ‘ex;. stence d ‘un pic
i
bien résolu à 12: 1, correspondant à une înterstratîficatiox: vers des edifiees
irréguliers micas-chlorites. La chlori,te initiale ne sembJ.e pas avoirxde
changement notable : le pic à 1 13,8 A du di ffract.ogramme de 1 ’ échan t i 1 !.on c.i: IlIf-,
fé à 550’~ est 2 peu près identique à. celui du t6mi:ri.n.
La parabiotite placée sous 1”humus de 1,a pessière a subi, p,ar rap-
port au témoin, des pertes importantes en K2O et Fe203 :
- la perte en K20 (35,4 X) rend en effet compte drz 7 ‘ouverture des
feuillets et de la formation d’irrterstratifi6s
micas-vermi.culites
CIO-14 Y; a
Avec une telle perte, ROBERT (P970,1971) observe dan.~ ses expGriences, 14
formation de minéraux avec des pics bien nets à 12 1.
- 1.a perte en fer (31,8 W), bien plus significative que ccllc. du
magnésium et de l’aluminium (respectivement. 10 et 8,5 W), confirme que l’ai-
tération du mica a porté essentiellement sur les couches octaedriques.

---

31
Tableau VI.- Teneurs en éléments A , Fe, Mg et K (exprimées en %, d'ox.ydes)
des parabiotites, et taux de variations par rapport au témoin'
("bilan").
_-_-~
C
-
Mg0
T-
r
A1203
Fe203
--
r
-
-~
I K20
--_ --
Echantillons
Fe203 w
Fez03 I
t
'e203+MgO
Ïotal
I3i'an
Total
Bilan
Total
Bilan
rota1
ailan
41203
il 203
41203
K20
K20
-_-
- - -
-~
-
-
-
-
Témoin
71
9 1
70
41
0,82
0,63
2,51
1,30
l-
5,31
Pessière
65
- 8,5
6 2
-31,8
6 3
-10
26,5
-35,4 i 0860
0,44
2,47
1,36
6,93
Sapinière
7 1
0
90
- 1,o
6 9
- 1,4
3 0
-26,8
0,81
0,46
2,48
1,76
7,lO
Hêtraie
71
0
8 9
- 2,2
68
- 2,8
32
-21,9
0,80
0,49
2,44
1,63
6,62
!lyrtille
6 6
- i,o
8 5
- 6,6
65
- 7,l
33
-19,5
O,&?
0,54
2,51
1,52
6,14
Frtuye
68
- 4.,2
8 7
- 4:4
68
3 9
- 4,9
0.82
0,62
2,55
1,32
L ~---
1. L-.- 2,8
584
--.-_ .~_ _.- ._ ..- -.-.-_ - - - -I_ -
--
-
-.-- -_- -
-
I_- .-
N.B.
Nous n'avons porté ici que les éléments majeurs utiles aux rapports dont
nous avons suivi les variations.
La silice ne figure donc pas dans ce ta-
bleau. Les teneurs sont exprimees en %, de l'échantillon témoin (biotite +
quartz), de ce fait, elles sont sous-estimées de moitié.
On verra ultérieurement, grâce aux études par spectroscopie infra-
rouge, qu'au cours de l'altération de la parabiotite, le fer des octaèdres a
subi une importante oxydation.
Comme l'ont observé beaucoup d'auteurs (BARSHAD,
1948 ; ROBERT et PEDRO, 1968a et b ; ROBERT, 1968, 1971 ; FARMER et al., 1971 ;
GILKES et YOUNG, 1974 ; DOUGLAS, 1977), l'oxydation du fer ferreuF(Fe2+)
en fer ferrique (Fe 3+) peut s'accompagner de son expulsion hors des octaèdres,
et surtout d'une elimination concomitante du potassium interfoliaire.
La diminution des rapports Fe203/A1203 et K20/A1203 par rapport au
témoin, montre qu'il y a eu effectivement une perte sélective de fer et de po-
tassium. La presque identité des rapports Fe203/K20 de la parabiotite de la
pessière et du témoin suggère une solubilisation et élimination congruente de
ces deux éléments.
Il faut être conscient que les pertes d'éléments surtout fortes pour
le fer et le potassium, correspondent à leur élimination hors des sachets.
Mais l'expulsion des éléments hors du réseau cristallin ne se traduit pas
k fer est exprimk en Fe203 alors que Z. ‘on suit qu ‘i 2 est surtout ferreux dans
Za parabi oti te. Ai!~rs que Ze dosagt: de Fe0 a étc2 effectué dans Le témoin, iZ
n’a pu être r&aZisé dans les dchantiZ2on.s altérés, en raison de la présence
dans ceux-ci & matière organique, qui tic permet pas d’obtenir &s résultats
précis par la chimie classique, ù causg de son pouvoir réducteur vis-à-vis du
fer fertique (BLOOMFIELD, 1968).

---

3
32
forcément,
comme on le verra ultdrieuremen'i 2 propos des extractions des pha-
ses amorphes, p ar une élimina:ion hors des sachets? mais aussi par une redis-
tribution de certains éléments dans 12s espaces interfoliaires, O:I .% la sur-
face du minéral.
+ Evolution de la earabiotite :'OUS le mer ii- ?.a 1Qrti 1 Se
- -_____-___- --_- -s----w w.___.. _ ____ -1 m-e. -----.w-,---. ,~_---"e--
Les diffractogrammes ,Ie la figue 2. s'a~lpart!il~:t?1:t: avec ceux de la pa-
rabiotite placée sous la pessiirre. L'OU~:~ ti.~.ld dc:s ieriiI'~i~ts micacés est net-
tement perçue, avec un élargis:.ement y iüs b~,r3rt,tnt de la l?ase du pic a 10 A
dont l'angle 0 au 1/5 de la ha;keur est ~~tl :I,%..* 'p .ir fzi[q-# 2;: r ,OI celr;j. dG té-
moin, qui n'est que de 0,30", ;$oit. uxx :ib.t,::,:ïs--.ii ut. itik tic* 1
.< j'ois $
Comme precédemment,
,)n obserw doi-;~-. la t:3rmat is:~.a d'interstratifiés
micas-vermiculites,
qui se man/.feste p;tr :IE! .!calcmr:nt di.1 ;~4c jusqu'5 Il,6 A
sur le diffractogramme de 1 'Cc: lantillon :,ti~:: 6 *I,;* Q-. ;7:d kiiccs collapsent
en presque totalité à 10 A Lor~;qu'il~s
Sor;t siitl;riZ K. f'>~;l; y:: la c*hlorite , pré-
sente dans le témoin, ne su.ssi..;te lors dr.r ~v,;itersent t; qu5uw très faible
raie à 12,7 1 déjà présente dalw le temoin,
,-r, q\\Jb .&,~ig; la présence d'in-
terstratifiés micas-chlorites
de la pessière.
Comme l'indiquent le:; valeurs du tableau VI,% 1 'G\\rolution de la pa-
rabiotite vers des interstratifiés irrgguliers m~i::as--JermicuIitee: s'explique
là encore par une perte notabbi:? de K20 (19,5 Z) et secondlire de Mg0 (7,l X),
-.-_- -
Al203 (7,O X) et Fe203 (6,6 X). Le seul rapport significatif est celui de
K20/A1203, qui illustre une perte sélective du potassium. Il faut aussi remar-
---,----m-v-
quer que dans ce site, les perks de K2C et: FI-~20*TGoes sont nettement
inférieures à celles obtenues ~;~US la pess~.Zre, i,'alumi.;¶i tm~, le magnésium et
le fer sont éliminés de façon rongruente, car les rapnorcs moléciilaires sont
identiques à ceux du témoin.
- Evolution de la carabiotite dans les autres statior;;
SS--------e-e---
-----e--e- -.--_-_ -----_--- .--__ 1-- ____) 0
. Sapinière : L'étude aux rayons X (fig~~re 2) mon trtt IITCI Gqui.di.st:ance prin-
cipale du mica maintenue à 10 A, accompagnee
d"une dis.syw~tric du pic vers
les petits angles : ainsi, apparaît un elargissement de la base du pic à 10 A
dont l'angle 8 au 1/5 de la hauteur est égal. 3 O,?O'. C*::i correspondrait à
un début d'expression d'un interstratifia m;~~a-,.vermir~i1.ite (10-14V) . La ré-
flexion du pic à 14 A
-Y----
~---T-----------
caractkieant 13 cb1o-rrt:c: n a anyîw3nment
_ z
subi aucune
modification.

---

33
Comme l’indiquent les valeurs du tableau VI, ce début d’interstra-
tification micas-vermiculites correspond exclusivement à une perte de K20
(de l’ordre de 27 W). En effet, les autres éléments, tels que Fe203 et Mgo,
et surtout Al2O3, ne semblent pas avoir été significativement éliminés. Par-
mi les rapports moléculaires, seuls ceux qui impliquent le potassium et le
fer (K20/A1203 et Fe203/A1203) montrent des variations par rapport au témoin.
En résumé, la seule évolution perceptible sous l’humus d’aiguilles
de sapin, est une ilzterstratificatz'on commençante vers Zes édifices irrkguliers
micas-vemiculi tes:, consécutive ci une BLimination de potassium.
. Hêtraie
: La seule évolution significative que laisse voir le diffracto-
gramme de la figure 2, est l’élargi.ssement
de la base du pic à 10 A, dont l’an-
gle 8 au 1/5 de la hauteur est de 0,52” contre 0,30° pour le témoin. Par rap-
port au témoin, les raies caractérisant le mica et la chlorite restent sans
modification notable. Néanmoins, on remarque une légère ouverture de la raie
à 10 A.
L’évolution géochimique se traduit par une perte de K20 (21,9 W) ,
suivie de celle de Mg0 (2,8 W) et Fe203 (2,2 %) . La presque identité des rap-
ports moléculaires MgO/R1203 et Fe203/A1203 (tableau VIj montre que ces élé-
ments sont éliminés à la même vitesse.
Dans l’ensemble p il n’y a. pas eu de changement notable. La seule
évolution sensible est ~171 début d'évolution sers des Sifi.3~3~ interstratifiés
micas-vermicuZite:; par éi&i~ation pî4f429zntieZZe du potassi~wï~ intcz~foliaire.
Cette évolution rappelle celle observée sous la sapinière. L’aluminium se
maintient dans ces deux sites, alors qu’il avait subi des variations dans le
cas de la parabiotite de la pessière.
. Fé tuque : Le diagramme de rayons X de la figure 2 ne laisse guère voir de
différences significatives par rapport à celui du témoin. L’équidistante du
mica reste à 10 A, et celle de chlorite à 14 1. Les résultats de l’analyse to-
tale chimique (tableau VI) montrent en effet de très faibles variations des
éléments,
avec seulement une perte de 4,9 % de K20, 4,4 % de Fe203, 4,2 % de
Al203 et 2,8 % de Mgo. L’identité des rapports moléculaires par rapport à ceux,
du témoin montre que les éléments sont Lrès peu mobilisés.
En résumé, nous dirons que l’altération de la parabiotite sous le
mull acide de fétuque n’a conduit à aucune évolution significative. La ressem-
blance du diagramme de rayons X de la parabiotite dans ce milieu avec celui
du témoin montre que tout se passe comme si le minera1 avait trouvé des con-
ditions plus stables avec l’environaement ionique, empêchant toute évoluzn
-
-
-
notable.

---

TEMOIN
PESSIERE
MYRTILLE
SAPINIERE
HETRAIE
F ETUQUE
If,8
oo
O"80
i,
JLJ
I
I
I
7
1 0 14A
+Figure T.- Diffractogrammes des Rayons X des Parabiotites. (N.B.
Tous les spectres présentent des traces d'am-
phiboles (pics à 8,45 A).

---

35
b.- Microanalyses électroniques
Cette étude concerne uniquement la parabi.otite placee sous
Myrtille. Dans une lame mince polie, huit cristaux de parabiotitti ont été
sélectionnés au hasard. Tous présentent des sections perpendiculaires au plan
de clivage. Pour apprécier et mesurler le,,3 teneurs et lt.t-: p e r t e s e n élements,
qui logiquement, concernent les faces latérales (SAWHNEY et VOIGT, 1969)) nous
avons procédé sur chaque biotite 3. Jeux analyses ponctuellcc : Ifune au coeur
du cristal (partie centrale) supposé sain (notée A, P,,,... sur le tableau VII,
et l’autre sur les bordures laterales (notées A’, It ’ . . .) .
Tableau VII.- Microanalyses des parties centrales (A, B, .,.) et des bords la-
téraux (A', B', #..) de ?;i parabiotit:e plac& sous myrtille
(en %)
-. __- ____-__ -_-.- .._
l
i1
,
I
/
I
i.
/
/
,i
;I.
!.
i-
1.
'i
Formule structurale (coeur) :
(Na-Ca)
III II
0,01K0,88(A1 0, 10FeO, 12Fe0,8711gl
’
,56Mn0,02T10, 16.1 tA1l, ~~si2,t&,(oH),
N.B. : Pour le calcul de la formule structurale, la distribution Fe” et
Fe111 tient compte de l’analyse chimique du tableau V. Elle a été cal-
culée par demi-maille sur la base de onze atomes d’oxygène.
Les résultats montrent :
(1) des variations chimiques individuelle; entre les particules ana-
lysées. Ainsi, pour ne s’en tenir qu’au coeur des minéraux et à l’analyse de
FeO, les variations vont de 14,88 à 16,71 %.
(2) Si l’on considère les écarts-types qui accompagnent les moyen-
nes, on constate qu’ils sont systématiquement supérieurs aux bords des miné-
raux. Cette plus grande dispersion analytique des bords latéraux s’explique
par leur hétérogénéité, sans douce liée au mouvement de matike différent
selon le minéral et le point d’analyse.

---

36
C.- Spectroscopie:
e.--m... _.
C e t t e étude :.;i rtzctrrrd~. !I
:.ji.I‘
r’;#*<(>
*
, ,. y ; 1-s y ,;-. / i (‘ ; ‘T 5 ”
moin, e t l e s p a r a b i o t i t e s pl~ck.6 SO~U:: !‘!~~:~.S.~ :’
: ,-: \\ ;. ; < . l ;j ., ‘.?. <i,,
l a M y r t i l l e ( F i g u r e 3 ) . .
Les icii. ~~?i‘o,.lc
.,
_
i
.,ii
T
-’
J
:
-
I

:’
tri paramagné tique,
Dans les silicates en couches, :Les frdquewet des vibrations de va-
lence et de déformation du groupe hydranyle,
Gis~çnr!t;c?'I
1errjP!-~t. 1 ocal isées sur
le proton, apportent des rensei,:;nements SU !:a naturc C!C:.~ C’ if i O!~C: octaedriques
auxquels sont directement coordonnés les C)l! CI: le:: aui.wx j C:~C; L;i.t:uèS dans
l’environnement immédiat du pro”!:on (FAPXFR {S-t. nl.. !, 136!?)
--7 --. --
- Parabiotite témoin
-...----------------

---

A : Température
ambiante
Figure 3.- Comparaison des spectres I.R. des parabiotites témoins et des para-
biotites altérées en micas-vermiculites sous les humus de la pes-
sière et de la myrtille. Occupation octaédrique : a. Parabiotite témoin.
b. Parabiotite altérée en micas-vermiculites sous pessière. c. Parabiotite al-
térée en micas-vermiculites sous myrtille.

---

3 8
- La parabiotite
- - -
de la eessière et de la myrtille altérée en micas-
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
vermicuïrfes-(~ls~re.-3
Bbc)
- - - - - - - - - - - -
-1
La diminution de la bande située à 3 690 cm
des groupes Mg 2+ s
Fe2+
. ..OH et l’apparition de bande intense à 3 $60 cm-l des groupes Fe3+,
Fe3+: ,. .OH, qui n’existait qu’à l’état. de trace dans le témoin, montre que
le fer octaédrique des échantillons ayant évolué sous les humus des sols de
ces deux stations, a subi une t:r& importante oxydation.
La spectroscopie infra-rouge permet aussi de mesurer l’oxydation
du fer ferreux en fer ferrique,, et l’évolution de la biotite trioctaédrique
en un minéral en majeure partit!, ou totalement, dioctaédrique (FARMER et al.,
1971). L’analyse semi-quant.itat:ive de la b a n d e d e v i b r a t i o n d e s g r o u p e s + ,
Fe3+, ,. .OH à 3 560 cm-1 a pu ïStre effectuée $3 l’aide d‘une nontronite, consi-
dérée comme étalon. Du fait de::; prob’lèmes de diffusion de la lumière rencon-
trés au cours de l’opération, xous avons pri,s soin de nous référer à la ban-
de de vibration principale des liaisons Si-O-Si du réseau 5 près de 1 000 cm-‘.
Cette analyse semi-quantitatiw nous a. ainsi. conduits à estimer la teneur en
fer ferrique octaédrique, notamment dans le cas des biotites placées dans les
sols.
Tableau VIII.- Analyse semi-qu'antitatiue du 'Fer ferrique (Fe3') octaédrique
par spectroscopie infra-rouge (étalonnage zi l’aide de la non-
tronite 1909/7 rC.P.B.) contenant 118%,, de Fe3+, fraction in-
férieure à O,lu).
Echantillons
Parabiotite 1,
-
-
Parabiotite Pessi
-
-
Les résultats du tableau VIII montrent que l’on trouve approximati-
vement les mêmes quantités de fer ferrique dans le témoin par les deux métho-
i
des utilisées, et que le fer octaédrique est essentiellement ferreux. Par con-
tre, la parabiotite ayant ivolu~,2 en micas-vermiculites sous l’humus de la pes-
sière paraît avoir été plus oxydée que celle placée sous la myrtille. Ces ré-
sultats, quoique semi-quantitatifs, peuvent compléter les analyses du fer total
et permettre de calculer les formules structurales des É!chantillons placés dans
les sols.
L’intensité élevée de la bande de vibration d’a.llongement des group,es
Fe3+, Fe3+, . . .OH à 3 560 cti-” indique qu‘une augmentation de lacunes a eu lieu
pendant l’oxydation. De telles lacunes peuvent être prêvues lorsque trois ions
ferreux adjacents dans la couche octaédrique sont oxydés en ions ferriques. La
charge positive se trouvant ll.lcaLementr tzn excès, rendrait. ce groupement insta-
_,
ble et conduirait à la migrati.on d’un ion Eerrique , provenant de la couche oc-
taédrique, vers 1 ‘espace inter-couche !, où il seraît emprisonné sous forme
d’oxyde ferrique hydraté, faci.iement solubi.lisable (PARMER et al., 1967, 1971).

---

39
Tableau IX.- Formules structurales et composition (%) des biotites al,terées
sous pessière et myrtille.
Fe0
Mn0
Mg0 Ca0
Na20 K20 TiO2 Total
pF 1
7,54 0,25
13
0,41
0,l
7,5
3,l
90,9
9,l i
.-
37
13
6
10,64 0,26
13 0,49
0,l
8,O
3,l
91,59
t3,41
par
demi-maille
(2) Ca0,03 K0,79Na0,*l (Al
FelI1 Fe” M g
0,04 0,34 0,69
1,51~o,01T10,18
*
1
( A+, ,4si2,&lo(oH)2
N.S. Les teneurs en Fe0 sont déduites du fer total de l’analyse chimique ef’-
fectuée sur des échantillons de biotites séparées du quartz. Les formu-
les structurales ont été calculées par demi-maille sur la base de onze
atomes d’oxygène.
3.- Evolution des propriétés de surface
Cette é.tude concerne principalement l’évolution et la composi-
tion du cortège ionique (capacité d’échange cationique), l’état de l’eau et
la dissolution différentielle des éléments Fe, Al, Si. Elle prend aussi en
compte les échantillons placés dans les horizons de profondeur (15 et 80 cm).
a.- La capacité d’échange cationique
Les résultats qui rendent compte de l’évolution de la capa-
cité d!échange sont donnés dans l’annexe II.
Tableau X,-
-
Teneurs en carbone organique total des parabiotites (exprimées
en %). Témoin :Cc 0,01

---

40
Les résultats représentés sur la figure 4a montrent une nette aug-
mentation de la capacité d’Gchange cationique des parabiotites placks sous
les humus par rapport au témoin, quelle que soit la stati.cri, Mais c’est dans
la pessière, la sapinière et sous myrtille qu’elle est surt or;t imPortarite L
Cette augmentation de l a capacite d’echange ca!.ior~i~;u- ;>ç,il f ‘<.>x-~
pliquer par l’intervention con..iuguée de deux fzcteurs :
- d.‘une p a r t , il pourrait s’agir de la matiere organique fixée SUK
les mineraux, qui interviendrai.t
par les protons H’+ libérés lors de la disso-
ciation des groupements carhox::liques d.es composRs organiques hydrosolubles
(KUELLAN et al., 1967 ; BQISSEXN, 1977 ; RCIUILLER et al. ., 1980). Mais il
-
-
Y----
faut bien observer que les Lenc’!urs en carbone organique de nos achanti.l~.m-i~
sont très faibles, et ne discriminent pas vraiment !CI. g;ji r!- rl~ la c.apacit&
d’échange,
variables selon les stations (Tableau X).
- d’ autre par
le pr0cessus de veimicu?~.l-i;;e~i<::r~ de la parahioti tz
conduit au développement de no lveaux sites d’échange : de:; cal ions hyclrosc i;i-
bles et échangeables se sont slbst itués w-1 potsssi.um ?.nte!rfol.iaire des micas,
Deux exemples montrent claireml!nt 1’import.anc.e de ce phP:nnmène d ‘;iltRrrit;~~~’
qui relie perte en K20 et capacité d’échange. Ainsi, la parabiotitc de la fé-
tuque a subi un faible gain de la capacité d’échange, q& s’explique par sa
très faible evolution cristallochimique. La sensible Lnso lubi iisation des TOIT,-
posés organiques n’a eu guè,re ‘.lt- c0nséquenc.t~ 3ur ?a CEL. I~r:r~i.proquemi!l?L,
‘1i.s
parabiotites de la pessière et de la sapini?re, qui ont perdu beaucoup de po-
tassium (tableau V) ont subi un fort gai.n de la capacite d’eehange ,:ationinl!+>.
Les transformations survenues ilans le réseau au cours de 1 ‘ajtért7,t,ion ries L:i.c-
tites se traduisent par la creation de charges dans 1~:s espace.s inter-couches
et à la surface des feuillets (CHAUSSIDON, 1979). Il en r$sulte une adsorption
de composés organiques à la Surf:ace des miniSx-aux, et 1 "in 1 whj~:r~!:j.or~ C!e (-2' 1 #-y".
hydratés dans les espaces interfoliaires
(ROS$. ., 1975 ; E~,WNTXG et. :;! . , l? ,’ : ;
LAGALY, 1 9 8 0 ; JONES, 1981) . II- processus3 CEP ver~ciccl!. L t:i ::;?L.i CG ~&c;:s, i’.?,-
ractérisee par 1 ‘échange du potassium int,ew-Eoliaire p 3 t d:~s ions ~1 !:s i-ryd-*:?-
tss, s’accompagne de ce fait d’une augrnentaiion de 11 r-:,;>.?r*f :<: d ‘t..~.han-e l’.q-
tionique (MOKMA et al., 1970 ; FANNING et al., iir77j I
-
-
Au cours de 1 ‘atération commençank de-, rnint:raur: 1.Y Pr-a, 1 ! cil !lnj.j: i ?IL
est devenu 1’ élément échangeable majorit:tire i!!r camp 1 exe absorbanr : i\\’ b 3+
<ichangeable r e p r é s e n t e p l u s d c 48 % d e 1;~ v:j.l(‘ur dc :II p~~~~~ ? : oar~k~irt.it.~ c:e
l a s a p i n i ê r e e t d e l a myrti.lle, 5 3 % pouk: 1.; ci::,i:;;gi* %.- !._ i~:.:siC:.i”e. e t 5’” Z
dans la hêtraie. Cet alumir~iun, et les prot,o:is ~~x~‘~.~cJu~!.Yc -u:: LQS ~11 d’équ:lli-
bre des solutions salines d’échange soient i.nfGrieurs 5 4. En effet, dans les
mi lieux acides, ayant des pH bas, ces ‘deux e1.6ments sont responsables de
l’acidite d’échange (JUSTE, 1966 ; CHAUSSSDON, 1979 ; ROUILLF:R et ai. + !980),
--.I
comme nous le constatons d’ailleurs dans le tableau 2 de 1 ‘annexe II. L’alu-
minium échangeable joue un rôle important dans la compensation des charge::,
compte tenu des teneurs trk faibles des bases échan.geablrs (RSPIAU et PEXi-).
1980).
Dans tous les Système:s, le taux de saturat.ion en cati.ons basiques
est inférieur à 40 %, et correspond parfaitement a u caracterc t r è s désaturi?
des sols des stations experimentales.
Dans :a pessiÈ.re et la sapinière, le
potassium domine le magnésium et le cal.clium. Sous fi:i;:hque, K4 et C;I~+ s’equi-
librent. Pour la parabiotite sods la myrtille, Ic ix.1.c.ir.~~1 e s t trZr, lar;:ement
dominant, et évoque ainsi la part importante qu'il. prend dan:: le txux de ":I-
turation !tab leau 2 > annexe II).
.

---

41
T(meq/lOOg)
Surface
Profondeur 15cm
Profondeur 80cm
T( meq/lOOg)
T(meq/lOOg)
4
4 i
n
T
P
S
H
M
F
“TPSH
P S H
Ca*‘, Mg*+ , Kt, Na+
o~~~~~~o Ai3+
c
l
tYiI3
H+
m Fe*+ , Mn*+
Figure 4.-
Capaci,té a"echange cationique et composition du camp lexe absor-
bant
T = témoin ; P = Pessière ; S = Sapinière ; H = Hêtraie ;
M = Myrtille ; F = Fétuque.
En conclusion, nous dirons que l’évolution des parabiotites placées
sous les humus conduit à une augmentation de leur capacité d’échange cationi-
que due à la libération des ions K+ et substitution dans les espaces interfo-
liaires de cations hydratés. Schématiquement, on peut dire que le processus
de vermiculitisation, même commençante,
s’accompagne d’une augmentation des
sites d’échanges.
Il est très probable que l’aluminium, qui vient saturer les
sites d’échange, provienne en majeure partie du cortège ionique des solutions
acides des sols qui ont baigne les sachets de minéraux.
Les minéraux placés en profondeur ont une capacité d’échange totale
qui s’est peu modifiée par rapport aux témoins, sauf sous la hêtraie, à 15 cm,
où un gain appréciable est noté. Ici, la somme des bases l’emporte sur l’alu-
minium échangeable, qui est même absent sous pessière, à 80 cm.

---

42
b.- Etat de l’eau
-
Afin de connaître la réactivité des surface suite aux trans-
formations intervenues au cours de l’altération des micas sous les humus des
stations expérimentales, nous avons effectué, à l’aide de la spectroscopie in-
fra-rouge, une étude de l’état: de l’eau sur des échantillons triés de la para-
-
biotite de la pessière et de 1i.a myrtille,
Rappelons que les bandes de vibrationsd’allongement des molécules
d’eau se situent entre 3 500 et 3 200 cm-l, alors que celles des vibrations
de déformation de l’eau se situent entre 3 650 et 1 630 cm-l.
A température ambiante (Figure 3A), on différencie deux types d’eau
(FARMER, 1 9 7 8 ) :
- l’eau libre, essentiellement associée aux cations échangeables (bandes cen-
trées à 3 450-3 420 cm-l),
4
- les deux premières couches d’eau très orientées et fortement liées entre
elles et aux surfaces du minéral par des liaisons hydrogènes, dont la struc-
ture est proche de celle de 1~ glace (épaulement à 3 240-3 220 cm-l).
L’étude des pastilk de KBr, avant et après chauffage à 200°C, per-’
met de mesurer de façon semi-quanti,tative ces deux types d’eau (Figure 5).
En effet, après chauffage à 2OC”C, la bande à 3 450-3 420 cm-* diminue très
fortement et se déplace à 3 2X+3 360 cm-l. Ceci démontre que l’eau la plus
libre a été éliminée, mais qu’il en subsiste une petite partie, plus forte-
ment “agrégée” par liaisons hydrogènes (FARMER, 1978). C’est ainsi qu’on
observe que les bandes à 3 246-3 220 cm’ des vibrations d’allongement de
l’eau très liée aux surfaces subsistent.
On peut donc schématiquement assimiler l’eau libérée lors du chauf-,
fage des pastilles biotite-KBr à 200°C à l’eau libre, associée aux calions
échangeables,
et l’eau résiduelle à 200°C à l’eau liée aux surfaces (figure
5) l
L’étude semi-quantitative de ces deux types d’eau a été effectuée
à l’aide de la mesure d’absorbance (cm/m
de mica) dans la bande de vibra-
tion de déformation de l’eau à 1 630 cm- f
) :
- teneur en eau totale de l’échantillon, à température ambiante (loi de
Beer-Lambert,
appliquée aux solides),
- teneur relative d’eau résiduelle, essentiellement liée aux surfaces après
chauffage à 2OO’C.
La différence entre Les mesures relatives d’eau totale et d’eau
liée aux surface permet d’apprécier l’eau libre associée aux cations échan-
geables (Figure 6). Ces mesures approximatives nous permettent de suivre
l’évolution de l’état de l’eau de la parabiotite au cours de l’altération.
On peut tout d’abord observer qu’il y a près de trois fois plus
d’eau totale par unité de poids sur les parabiotites ayant évolué dans les
humus des sols, que sur la biotite témoin. Cette augmentation d’eau totale
résulte d’un double effet :

---

43
si
;t
0
w
0.5.
H H
l/
0
-
5.-
Figure
Etat de l'eau dans les biotites (inspiré de FARMER, 1978 et CASES
et al., 1981) :
(1) Surface-gènes du réseau tétracoordonné) - (2) Deux premières couches
d'eau à très fortes liaisons hydrogènes et à structure de la glace - (3) Ca-
tiens échangeables hydratés : eau peu organisée et "libre".
Absorbante hnhng de mica)
W
cl Eau libre associée aux cations
echangeables h y d r a t é s
Eau liée aux structures
096
?-
P
r4
Figure 6.- Mesures semi-quantitatives des types d'eau :
- eau totale : mesurée à température ambiante (Fig. 3A) et consti-
tuée d'eau libre et d'eau liée,
- eau liée : eau résiduelle mesurée après chauffage des pastilles
bjotite t KBr à 2OO*C
- eau libre : eau libérée lors du chauffage à 2OO*C et calculée par
différence entre l'eau totale et l'eau liée.
Les absorbantes ont été mesurées à 1 630 cm-l.

---

4 4
- l’augmentation très sensible de l’eau libre (près de 4 à 5 fois plus dans les
sols que dans le témoin), effectivement corrélable à celle de la capacité
d’échange cationique, du fait de la perte du potassium interfoliaire (§ 3.a.,
figure 4) .
- l’augmentation plus modérée de l’eau liée aux surfaces (près de deux fois
plus dans les sols que dans le tismoin), confirmant l’augmentation des surfa-
ces spécifiques des parabiotites, du fait de leur microdivision (6 1, figu-
re 1).
L’évolution de l’état de l’eau est plus ou moins prononcée selon le
type de sol. Ainsi, la quantitÉ! d’eau libre associée aux cations échangeables
est 30 % plus importante dans 1.e cas de la pessière où, effectivement, la
vermiculitisation est plus marcjulie.
c - Dissolution sélective des éléments (Fe, Al, Si) par le ci-
d
* trate-bicarbonate-dithionite (MEHRA et JACKSON, 1960)
-
-
Rappelons que ce réactif a été utilisé après que ‘l’échange
NaCl N ait été effectué. Les rkultats, reportés sur la figure 7 se réfèrent
donc :
- à l’aluminium et au silicium non cristallins d’une part,
- au fer amorphe et/ou aux hydroxydes ferriques cryptocris,tallins d’autre
part.
-. Le fer
Les graphiques de la figure 7 montrent que toutes les pa-
rabiotites placées dans les stations expérimentales présentent plus de fer li-
bre que la parabiotite témoin. Mais trois écosystèmes se distinguent par leur
teneur relativement plus élevée en fer libre : il s’agit de la pessière et des
stations à myrtille et à fétuque. Nous devons rappeler que les pertes en fer
enregistrées au cours de l’altrkation
ont été plus importantes sous pessière.
4
Au cours de l’altération, la quasi totalité du fer exsudé des octaèdres est
entraînée progressivement hors des sachets, sous le flux des composés organi-
ques hydrosolubles qui percolent les minéraux. Les acides organiques simples
extraient assez facilement le Eer des octaèdres (DEJOU et al., 1977 ; RAZZAGHE
-
-
et ROBERT, 1979 ; ROBERT et al., 1979).En même temps, une autre partie, mais
cette fois minoritaire, vient-s*organiser à la surface externe des feuillets
micacés sous forme d’amas d’oxydes amorphes et peut-être microcristallins
(OJAN~GA, 1973 ; SEDDOH, 1973 ; JOHNSON et CHING-HWAN YEH V 19 74) , que le CBD
pourrait dissoudre et qui sont mis en évidence au’microscope électronique à
balayage (photos 3 et 4, planche II).
Pour les deux autres milieux, le fer exsudé est moins évacué hors
des sachets. Il est possible que la parabiotite placée dans les horizons pro-
fonds de la pessière ait subi une évolution comparable, mais plus ménagée.
Des formes libres du fer ont pu prendre naissance, mais le milieu non lessi-
vant et peu organique ne provoque pas leur exportation hors des sachets, puis-
que, en définitive , la composition chimique de ces parabiotites ne diffère
pas de celle des témoins.

---

c
45
c
0Fe
Al
0Si
c l
r
Sur face
M
F
Profondeur 1.5 cm
ll-nnn
OT
P S H
Profondeur 80cm
1 1
IlIL
IL
‘T P S H
P S H
Figure 7.- Eléments libres, Fe, Al, Si, extraits par le citrate-bicarbonate-
dithionite (C.B.D. Mehra-Jackson)
N.B. : les barres verticales qui épaulent les colonnes de l'aluminium amor-
phe se rapportent à l'aluminium échangeable exprimé en %O.
T = témoin, P = pessière, S = sapinière, H = hêtraie, M = myrtille,
F = fétuque
- L'aZuminiwn
La comparaison entre les formes échangeables (NaCl N) et
amorphes (C.B.D.) de l'aluminium en fonction de la profondeur, est intéres-
sante : sous les humus, l'aluminium échangeable est supérieur à l'aluminium
amorphe, notamment dans la pessière,
sous la myrtille et la fétuque (Fig. 7),
alors qu'en profondeur, l'aluminium amorphe est majoritaire dans la pessière.
Dans les horizons de surface,
caractérisés par une acidité organique élevée,
l'aluminium, sous forme échangeable A13+, constitue le premier terme des pro-
duits d'altération (LEFEBVRE-DROUET et MERIAUX, 1963 ; JUSTE, 1966 ; DUCUAU-
FOUR, 1970 ; SOUCHIER, 1971 ; VEDY. 1973). Dans les horizons de profondeur,
l'aluminium peut avoir évolue vers -les formes polymérisées simples ou coÏÏ?-

---

46
plexées avec les composés organiques, et que nous désignons sous le terme
d’aluminium amorphe. La formation d’aluminium amorphe dans les horizons pro-
fonds de la pessière s’accompagne d’une diminution de la capacité d’échange
cationique, et d’une évolution cristallochimique très peu significative des
parabioti tes. Dans ces horizons, notamment sous pessière à 80 cm, il est ~OS-.
sible que les sachets jouent Le rôle de piège pour les polymères d’aluminium
transportés par des eaux grav’zaires, et qui viennent se fixer sur les surfa-
ces en les protégeant contre 1::oute transformation notable (DELVIGNE, 1 9 6 5 ;
THOMASSIN e t a l . , 1982). Cetta:! explication est justifiée par le gain d’A1203
par rapport au témoin (cf. Analyse chimique total en annexe II) e
- Le si2.icZ.m
,-.
Dans les horizons de surface, la seule évolution signifi-.
cative est la nette dissolution de la silice des parabiotites de la pessière
et sous myrtille. En effet, c’est dans ces deux stations que la parabiotite
a subi l’altération la plus wnsible. Si. 1 ‘on suppose que le quartz du mélan-
ge est sans influence sur La dissolution de la silice. le réactif C.B.D. uti-
lisé solubilise de façon stoec:hiométrique la parabiotite de référence (Si/Al
du réseau = 2,5 et Si/Al de].Gxtrait = 2.4). par contre-. oour les échantil-
ions ayant évolué sous pessi&e et myrtille; les extraits ‘C.B.D. ont des rap-
ports SUA1 respectivement ég;wx à 1,s et 1,4. En admettant que le réactif
C.B.D. dissout la frange amorphe et donne des indices de la solubilité poten-
tielle dans le milieu naturel, ~ on peut donc dire que le mode de dissolution
des parabiotites placées dans les deux Stat:ions est non stoechiométrique,
l’aluminium étant solubilisé liTus rapidement que le sili.cium, ce qui a été
démontré expérimentalement par ROBEKT et al. (1979).
Au. cent raire , dans ‘les horizons profonds, notamment sous pessière,
le rapport Si/Al des extraits proche de 1 pourrait s’expliquer par la forma-
tion et l’adsorption sur les surfaces, de silice-aluminates non cristallins,
de type allophane, fréquemment, détectés dans les sols bruns acides et dans
les podzols (TAIT et al., 1978). Ces composés amorphes, chargés positivement
au pH du sol (WADA, 1977) seraient responsables de la réduction de la capa-
cité d’échange apparente, décelée sous pessière (cf. Fig. 4).
Dans l’ensemble, comme le montrent les rapports du tableau XI, le
mode de dissolution mise en jeu lors de l’altération des parabiotites est de
type non congruent, avec l’orclr~e de libération des éléments Fe > Al >> Si.
Tableau XI.- Eléments extrait?, (en % de l'élément tatal) après soustraction
de l'extrait de 1 'Echantillon témoin.
IMilieur Al 1 Si 1 Fe/Al 1 Fe/Si-lSi/A1[
1 Pessière /2,3 IO,9 1 0,05 1 2,3 1 46 1 0,05 1
1 Sapinière IO,3 IlO, 120
1~31 - I - I
I Hêtraie IO,4 ) 0,25 120 ) 1,6 1 - 1 - 1

---

47
Le fer a été 1,8 à 3 fois plus solubilisé que l’aluminium et 19 à
50 fois plus que le silicium. Le silicium reste l’élément le moins solubili-
sé. Les milieux pessière, sapinière et myrtille se sont montrés sélectifs
vis-à-vis de la solubilisation du fer. Cette dissolution non stoechiométrique
des éléments semble être la règle quand des solutions d’acides organiques at-
taquent des minéraux phylliteux trioctaédriques ferrifères (JACKSON et al.,
1973 ; ROBERT et al., 1979 ; RAZZAGHE et ROBERT, 1979 ; TOURAY, 1980).

---

48
OBSERVATION AU MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE
DES PARABIOTITES ALTEPEES EN MICAS-VERMTCULITES SOUS LES HUMUS
Photo 1 : Parabiotite témoin.
La photo montre des feuillets de biotite saine, dépourvue d'enrobe-
ments et présentant des surfaces et des bords assez nets. Peu d'oxy-
des de fer.
Photo 2 : Parabiotite témoin.
Paquets de feuillets macrocristallins
4
Photo 3 : Parabiotite altérée en micas-vermiculites sous le moder de la pes-
sière. Les feuillets sont nettement microdivisés. On observe des mi-
crofissurations et des revêtements, qui correspondent à des oxydes
de fer, et sans doute aussi, à des enrobements organo-minéraux. On
-
distingue aussi quelques bactéries, en particulier sur la partie droi-
te de la photo.
Photo 4 : Parabiotite altérée en micas-vermiculites sous le mor de myrtille.
On remarque une exfoliation des plans basaux et des dépôts d'oxyde:.
de fer sur la face interne du feuillet.
Photo 5 : Parabiotite altérée en micas-vermiculites sous le mor de myrtille.
On peut remarquer une destruction très nette des feuillets, qui sont
pris en masse. On note aussi la présence de mkroorganismes (amibes,
-,
filaments mycéliens,
bactéries plus ou moins e:qrobées).
Photo 6 : Parabiotite très peu altérée sous le mull de -FGtuque.
Aspect très émoussé des feuillets, qui montrent un écartement.

---

---

50
IMAGES X DE Fe et K DE LA PARABIOTITE
ALTEREE EN MICA-VERMICULITE SOUS LE MOR DE LA MYRTILLE
Photo 1 : Cristal de parabiotite altérée en micas-vermiculites sous le mor de
myrtille.
Photo 2 : Image X de la répartition de fer sur le cristal.
Photo 3 : Image X de la répartition de potassium sur le cristal.
Photo 4 : Perte de potassium.
i

---

3
4
REPARTITION DE K
PERTE MOYENNEDE K
PERTE FAIBLE DE K
PERTETOTALE DE K

---

5 2
J
II.- DISCUSSION ET CONCLUSION
l.- Mécanismes d'évolution
--
Nous avons vu qu’au cours de leur séjour dans le sol les biotites
Dlacées
*
sous les humus des stations exuérimentales ont évolué vers des édifices
L
interstratifiés de types micas-vermiculites et micas-chlorites. Notre étude
permet de confirmer et de préciser les transformations, bien connues, au moins
du point de vue théorique, qui aboutissent à cette vermiculitisation des para-
biotites, caractérisée par deux aspects principaux, en fait presque simultanés:
(1) l’ouverture des feui.lg, résultant de l’introduction dans les
espaces interfoliaires de cations plus hydratés, qui s’échangent avec le po-
tassium,
dont les liaisons avec les feuillets se trouvent affaiblies et faci-
lement rompues par les attaques des agents d’altération (BARSHAD, 1948 ; BAS-
SET, 1960 : RAUSSEL-COLOM et al.. , 1965 ; WILSON, 1967 ; IJELLS et NORRISH,1968;
WEED e t a l . , 1969;ROBERT, 1970;FANNING et al., 1977;MUXART et BIROT, 1977;
NEWMAN, 1969; SCOTT et SMITH, 1977). L’écartement des feuillets peut aussi être
*
provoqué par l’action des acides organiques non complexants, dont la dissocia-
tion très rapide fournit des proton,s H+, qui pénètrent dans les feuillets et
expulsent le potassium (RAUSSEL-COLOM et al., 1965 ; RAZZAGHE et ROBERT, 1979;
ROBERT et al., 1979 ; VICENTE et ROBERT, 1981). Au fur et à mesure que le po-
tassium est expulsé hors du réseau, les parabiotites se transforment en miné-
raux plus expansibles, de type vermiculites (GASTUCHE, 1963 ; WILSON, 1966,1967,
et 1970
; ROBERT, 1971 ; TOMITA et DOZONO, 1972 ; GILKES, 1973). Ainsi,
l’altération plus sensible de la parabiotite placée sous pessière vers des
interstratifiés micas-vermiculites se justifie-t-elle par une très forte ex-
traction du potassium.
(2) En même temps que le potassium est expulsé du réseau, le fer
ferreux des octaèdres est oxydé (RO:BERT et PEDRO, 1969 ; ROBERT, 1970 ; IS-
MAIL, 1970 ; FARMER et al., 1971 ; NORRISH, 1973 ; GILKES et YOUNG, 19741,
comme nous l’avons démontré 2 l’aide des spectres infra-rouges sur les para-
biotites altérées en micas-vermiculites, sous les humus de la pessière et de
la myrtille. Cette oxydation du fer ferreux dans les octaèdres crée une aug-
mentation de charges positives, qui entraînent un déséquilibre dans le réseau,
dont la réponse est l’expulsion des cations compensateurs de charges. Cela
se traduit aussi par une déshydroxylation des groupements hydroxyles structu-
raux des octaèdres (FARMER et al., 1971 ; ROBERT, 1971 ; wEY et LEDR.E9,1972 ;
DOUGLAS,
1977), et par l’ex-on du fer lorsque le processus devient plus
important (SEGALEN, 1966 ; FARMER et al., 1971). Le potassium est expulsé abon-
-
-
damment des espaces interfoliaires, comme nous l’avons constaté dans la para-
biotite de la pessière et sous myrtille. Du point de vue des mécanismes, cer-
tains auteurs, tels que GRUNER (1934))
FOSTER (1963) et BOETTCHER (1966) pen-
sent que c’est l’oxydation du fer ferreux qui est à l’origine de l’expulsion
du potassium, et compense de ce fait, plus ou moins totalement, les pertes de
charges dues au départ des ions K+. Mais les travaux expérimentaux de ROBERT
(1970) ont montré que l’oxydation du fer ferreux a été invoquée à tort comme
facteur primaire de l’expulsion du potassium interfoliaire. Celle-ci ne serait
qu’une conséquence ; les deux phénomènes ont lieu de manière concomitante au
cours de l’altération de la biotite.

---

5 3
L
Lorsque le processus se prolonge,
le nombre de sitesoctaédriques
occupés (six octaèdres) diminue et on tend ainsi vers une structure dioc-
taédrique, où seuls quatre octaèdres sont occupés. Il s'ensuit une augmenta-
tion des sites vacants, et un changement d'orientation des OH vers les sites
non occupés, alors qu'ils étaient orientés vers le potassium interfoliaire
dans le cas de la structure trioctaédrique (JUO et WHITE, 1969 ; FARMER et al.,
1971 ; GILKES et al., 1973
; GILRES et YOUNG, 1974 ; SAWHNEY, 1977).
Tout ce que nous pouvons dire, dans le cadre de notre étude, c'est
que ks parabiotites placées sous Z,zs hnus des stations ont évolué vers des
interstratifiés micas-vermicuZites par perte prépondérante de potassiwn, et
secondaire de fer et de magn&ium. Nous remarquons avec GAC (1968), que ce
sont ces trois éléments qui caractérisent l'évolution des parabiotites. De
plus, l'évolution des parabiotites a été très fortement influencée par la
station et le type d'écosystème considéré.
2.- Rôle des milieux
L'influence des types d'humus sur l'évolution des parabiotites
nous conduit à étudier le comportement des éléments libérés dans les horizons
des sols.
Les pertes sensibles de Fe203 (tableau VI) d'une part, et les te-
neurs très faibles des extraits CBD d‘autre part (tableau XI), montrent que
les milieux pessière, myrtille et fétuque ont été très lessivants vis-à-vis
du fer. En réalité, le devenir du fer sorti des cavités octaédriques suit
trois voies possibles : (a) une partie s'est sans doute organisée avec Al
dans les espaces interfoliaires,
expliquant ainsi la formation d'édifices
micas-chlorites, décelables en diffraction des rayons X ; (b) une fraction
s'est strictement redistribuée à la surface des cristallites, formant des
amas d'hydroxydes (MEILHAC, 197G ; SEDDOH, 1973), observables au microscope
électronique à balayage (photo 4, plache II) ; (c) une autre fraction est
éliminée hors des sachets : cette fraction est amplement prépondérante par
rapport à la précedente,
et constitue sans doute la plus .grande part du fer
exsudé des réseaux.
Le fait essentiel est que l'altération correspond surtout à une
soiubilisation et Zixiviation du fer extrait des octaèdres, plutôt qu'à une
précipitation et A2rganisation sur les surfaces. 11 est certain que la pré-
sence de composés organiques hydrosolubles complexants
privilégie le trans-
port du fer sous forme de complexes organo-métalliques (SEGALEN, 1973 ;
GUILLET et al., 197s ; DUCHAUFOUR, 1976).
La mobilisation du fer des parabiotites placées sous l'humus de
la pessière et de la myrtille est tout à fait explicable par l'acidité dé-
veloppée par les solutions orgnaiques , qui ont percolé sur ces minéraux.
Ce sont en effet les solutions de ces deux miliuex (cf. tableau IV), qui
sont les mieux pourvues en carbone organique, et dont l'acidité carboxyli-
que titrable est la plus forte.
Dans nos conditions d'expériences,
il ne nous a pas été possible
d'aboutir à la formation de vermiculites typiques. L'évolution se situe dans
les premières étapes de la vermiculitisation des biotites. Cela résulte es-
sentiellement du caractère très ménagé et progressif de ce type d'altération

---

54
caractéristique de climat tempéré (CAMEZ, 1962 ;
TARDY, 1969). En climat tro-
pical sec, l'altération de la biotite s'arrête à la formation de minéraux de
type montmorillonites, mais lorsque les conditions deviennent plus humides,
on obtient des kaolinites et des hydroxydes de fer, parfois par l'intermédiai-
re de la chlorite (IAJOINlEet BONIFAS, 1961 ; PAQUET, 1969 ; TARDY, 1969 ;
TARDY et al., 1970 ; OJANUGA, 1973 ; VERHEYE, 1974 ; SOUSA et ESWARAN, 1975).
c
L'altézn de la biotite sous climat chaud et humide de type méditerranéen se
situe entre l'altération tempéree et l'altération tropicale humide, et aboutit
à la formation de minéraux allant des montmorillonites aux kaolinites (PENVEN
et al., 1981).
Dans des milieux organiques très acides complexants (cas des podzols),
d
l'acidocomplexolyse due à l'actj.on Combin&e d'acides simples et d'acides com-
plexants, provoque la destruction du réseau silicaté (PEDRO, 1979 ; ROBERT et
al., 1979) et conduit à la formation d'argiles gonflantes (smectites) et ver-
xculites-montmorillonites (V-M:\\ (TARDY, 1969 ; ISMAIL, 1970 ; SOUGHIER, 1971 ;
FEDOROFF et al.. 1977).
-’
Soulignons enfin que
l'altération de la parabiotite a été très ména-
gée dans les horizons profonds, notamment sous pessi.ère. La formation de l'alu-
minium amorphe dans les horizon:; profonds
appiaraît comme le traceur de la dy-
namique de la pédogénèse profontle des sols bruns acides, o?i l'altération reste
donc très faible par rapport à *-elle qui a e1.r lieu sous les humus.
- .-_---.--
PARABIOTITE
(trioctaédrique) I
Division
Oxydation
Extraction pe K
FeII octaédrique
l
t Diminution des
charges
t Tendance a la
+ Introduction de
dioct.aédrie
-If
cations hydratés
(expulsion Fe > Mg)
t Augmentation de
la C.E.C.
J
Exportation nette
Milas-Vemiculites
(lOMi-14V)
SCHEMA 3.- Evolution générale des parabiotites placées dans les humus.

---

CHAPITRE IV
ÉVOLUTION DES MICAS-VERMICULITES

---

57
CHAF'ITRE IV
ÉVOLUTION DES MICAS-VERMICULITES l
I.- RESULTATS
Nous nous intéresserons essentiellement aux échantillons placés
sous les humus des stations expérimentales,
et suivrons l'évolution des micas-
vermiculites sur les critères granulométrie, diffraction des rayons X, analy-
ses chimiques et capacités d'échange.
L'étude ne portera que très accessoire-
ment sur les échantillons de profondeur.
l.- Evolution granulométrique (Fig. 8)
Fractions
. . .
El
*:*
. :+
. . * . de 50 à 100 JJ
d e 1 0 0 a 2 0 0 )-’
Figure 8.- Granulometrie des micas vermiculites

---

58
Mis à part les échant.il1on.s placés sous les humus dtt 1d pessière
et de la sapinière, plus microfragme.ntés que dans Lt?s autres stations, on ne
remarque guère de différences très significatives
entre I~FS stations. Cette
microdivision, du même ordre que ce 1.1~ observk pour les ~~arabiotites,
est
engendrée par les mêmes facteurs que prGcédemment,, mais 31i peut penser que la
microfragmentation de ces mi6r4wx préal.c~~~rés II’ZUYR pas (:“effi:t stimulanf
aussi important vis-à-vis de 1 ' a1 t4ération I-iilt:: dm 9 le O:a; de la parabiotite,
où la microf issurat ion asstgz ~!e -te I:~b~e ririT~2 5111 ml <:rcc;;:~.‘:;v~ Electron: que à ba-
layage (photos 3 et 4, plartchr .rT) E;’ jccomprrgnt: dc trnnsf~7~rmations notables
des feuillets de micas,
2.- Evolution cr4stz110chimique ~CC; micas-vermiculites
___-_.--- -_-_- >-1<-~ ..-- --_--..-.. .-- ,_ - .--,-_ .-. -_.>- ..-._.^. ___ -... -
a.- Caractérisat ion du mEl.an;re ar«i.leux i.ni tial : mica-vermicu-
J
3‘- y-- ---I--l-~^n -z.,. ._ -..h.-.-. .-..-_.- . _.I”. __,- -~--
lite temoln
Les diagrammes de 1::. figure 9 montrent un pii: principal centré sur
10,5 A, et u.ne r6f lexion à 1 li i..,
9
carnc.tGr%snnt la pr6sencc de la chlorite. Le
test Mg dila,te le diff,ractogr:lmme vers ICF iieti.ts angle:;, :?t met ainsi en évi-
dence ia présence d’interst;atifiés micas.-vermi~ul.it~s. A~I c:haufZage à 550°C,
-~-~
la majorité des édif-iz=lP’sent àa Outre la cttluriie, il reste à la
base principale <I un bombew:nt attriouablc ii A!-; interstratifiés
micas-chlori-
~---- -~---‘-
tes (Mi-C) et/ou vermiculites-,chlorites (1 $V.-ihC) D
-6’
---,----
Le test de satur:rt.iL.n K provoque 4:galement un fort collapse à 10 1
des interstratifiés
micas-vermiculites.
'~t:Jllt.ei.foiS4
la fermeture est incomplè-
te et rend compte de la prGse~%t~z d’une inr~rst:ratlificatian
2 base de feuillets
de chlori tes.
L ’ analyse chimiqlle ctabl.eau XII) t:Gmoigne de 1 ‘importance du fer
ferrique (Fe3+). Les teneurs tan potassium,
bien plus basses que celles de la
parabiotite étudiée précédrmmc:nt, sont ce.lI<s c1assiqucmer.t observi%s dans
les édifices: vermiculi tiques rfsultanl. de ‘1 ‘ouverture des hiotites.
Tableau XII.- Géochimie de!, m-i cas-vermiculi tes e 'Tenetirs en éléments exprimées
en %, d'oxydes
En. conclusion, ces macromicas isolés de 1 ‘arène sont composés es-
sentiellement
d’interstratifiCs
micas-vermiculites, et secondairement, d’édi-
.---
fices interstratifiés
mi cas-clil.orit~3setchlorites
e
,--,,---._---l_--l- --..

---

v:
a
z
W E
5
\\
--5
59

---

6 0
.a’
b.- Evolution comparée dans les différents milieux (Tab. XIII)
Tableau XIII.- Teneurs en éléments majeurs (exprimées en ZO d'oxydes) des mi-
cas-vermiculites, et taux de variations par rapport au témoin.
--
T-
- . ..---
A1203
T- Fe203
Mg0
r,
. .---
r K20
c --
--
--
WJ
Fe203 Fe20pMgC
Echantillons
Fe2O3
--.
Mg0
--
Bilan
Bilan
iota1
Bilan
Total
Bil<in
I'otal
Total
41203
Al 203
41203
W
K20
($1
(%)
('$1
(9)
-
-
-
-
-
- -
-
_--- -.- ~-
Témoin
9 2
7 8
5 4
2 6
0,54
0,31
1.5
1>76
6,64
Pessière
9 0
- 2,2
7 6
-2,6
5 2
-3,7
24,5
- 5,0
0,54
0,3
1,47
1,82
6,81
Sapinière
8 3
- 9,8
71
-9,3
4 9
-9,3
21,5 -17,3
0,55
033
1,51
1,94
733
Hêtraie
9 2
0
7 8
0
5 4
0
2 6
0
0,54
0,31
1-5
1,76
6,64
Myrtille
a 2
-10,9
71
-9,0
4 9
-9,3
2 5
- 3,8
0,55
0,33
1,51
1,67
6,3C
Féttque
8 2
-10,9
7 1
-9,0
51
-5,6
2 5
- 3,8
0,55
3,33
196
1,67
6,46
-L
..~-
-
-
-
_
-
._.-.
--.-
.-_
.-. -.
I_- -
-
L.- - - -
._
-- L--
N.B. Nous n'avons porté ici que les éléments
majeurs utiles aux rapports dont
nous avons suivi les variations.
La silice ne figure donc pas dans ce ta-
bleau. Les teneurs sont exprimees en Z0 de l'échantillon temoin (biotite +
quartz), de ce fait, elles sont sous-estimées de moitié.
Les diffractogrammes de rayons X (Fig. 9) et les variations géochi-
miques (tab. XIII) montrent que les évolutions différentielles restent ténues
par rapport au témoin, et que les divergences ainsi enregistrées entre les
différents milieux sont nettement moins accusées et, de ce fait, moins clai-
rement interprétables que les variations observées avec les parabiotites
(cf. Tableaux VI et XIII),
- Sous Za hz-traie : De tous les milieux étudiés, les micas-vermicu-
lites de la hêtraie sont les seuls à n'avoir subi aucune evolution cristallo-
chimique (figure 9).
- Dans les trois miZimx sapinihe, myrtiZ&?,
-.-
fétuque,
-c
les résultats
géochimiques sont très voisins pour les variations des trois éléments A1203,
Fe203, Mg0 : pertes relatives voisines de 10 % par rapport au témoin, et dont
les rapports interéléments, MgO,'A1203 et Fe203/A1203 effectivement proches de
la dissolution congruente. Pour le potassium,
contrairement aux résultats des
parabiotites, la perte reste bien inférieure au pourcentage enregistré, sauf
sous sapinière, où la perte dépasse 15 2. Corrélativement à ces variations
géochimiques,
on n'enregistre qu'une très faible modification des spectres
de diffraction, par rapport au témoin.
Tout se passe comme si les transf-rma-
tiens Zimitbes pour ces trois miLieux, avaient porté pré.f&entiellement sur
Zes édifices interstratifiés chLoritiques (10-14 C) et 14V-14C), extracnant
As pertes appréeiabZa en MgO, Fe20.3, mais aussi en AZ203.

---

61
- Sous le moder de Za pessihe : Des transformations minimes, telles
que le renforcement des édifices à 12 A (test du chauffage), semblent concer-
ner d'une façon discrète les interstratifiés chloritiques (14V-14C), comme
c'était le cas dans les milieux précédents. Cependant, les variations géochi-
miques sont beaucoup moins marquées, et en gros, les pertes relatives trois
fois moins importantes que précédemment, pour Al2O3, Fe203 et Mgo, et compa-
rables pour le potassium.
Les micas-vermiculites s'avèrent donc moins sensibles à l'altéra-
tion que le stade parabiotite,
et notamment dans le milieu réputé le plus
agressif, à savoir la pessière. L'effet des différents milieux reste signifi-
catif par rapport au témoin (sauf pour la hêtraie), mais peu différentiel d'un
milieu à l'autre, ce qui peut paraître traduire le fait que ces minéraux sont
proches des minéraux argileux réellement observés dans ces milieux.
3.- Capacité d'échange cationique (Tableau XIV)
Tableau XIV.- Teneursen carbone organique total des micas-vermiculites (expri-
mées en X,).
r
<
Niveau d'insertion Témoin Pessière Sapinière Hêtraie Myrtille
Niveau d'insertion Témoin Pessière Sapinière Hêtraie Myrtille Fétuque
Sous
Sous l'humus
l'humus
0,Ol
0,4
0,26
093
053
0,43
à 15 cm
à 15 cm
I
id 1 0917
0,17 1
0,22
03
1 092 1
I à 80 cm
à 80 cm
I
id I 0312
0,12 I
0,12
CL12
I 092 I
I
Comme pour la parabiotite,
on observe une augmentation nette de la
CEC, notamment dans la pessière, la sapinière,
la hêtraie et la myrtille, par
rapport au témoin (Figure 10).
De la même manière, le taux de matière organique augmente, mais sans
différence significative d'un milieu à l'autre. Pour les parabiotites, nous
avions attribué la variation de la CEC à l'ouverture des micas. Ici, on peut
penser que, si la fication de la matière organique peut intervenir dans le
processus, c'est plutôt l'altération discrète des feuillets brucitiques de la
pessière et de la myrtille, et la perte de potassium notamment dans la sapi-
. .
niere, qui expliquerait cette augmentation.
Notons que le taux de saturation (tableau II, annexe II) varie de
10 à 37 % en passant de la pessière à la fétuque, avec prédominance de l'ion
A13+ sur les cations alcalins et alcalino-terreux, parmi lesquels le calcium
est le principal élément.

---

62
Surface
Profondeur 15 cm
Profondeur 80cm
.d
T(meq/lOOg)
10,
8
6
T(meq/lOOg)
El
3+
Ca*+ , Mcj*+,K+, No+
Ht
Fe'+ ,Mn'+
Figure lO.- Capacité d'échange cationique et composition du complexe absor-
bant.
4.- Eléments libws (extraction Mehra-Jackson : figure 11)
Les quantités extraites d’aluminium et de silicium sont peu si-
gnificatives et ne discriminent pas les argiles placées sous les humus de
1 ‘échantillon témoin.
d’
Le bilan des pertes de fer (tableau XV) dont nous avons parlé précé-
demment, n’est pas nettement corrélé avec le taux de fer libre.
- pour la hêtraie- : pertes nul les en fer (et, en tous cléments) ; le taux de
fer libre est peu différent de (celui. du témoin, confirmant donc une altéra-
4
tion très faible.
- pour la sapinière, myrtille et fétuque, où les pertes étaient identiques, 0’2
observe que 1 ‘altération est, soit essentiellement soustractive, dans la sapi-
nière, pour le fer comme pour le potassium, soit soustractive et redistributi-
ve dans lamyrtille et la fetuqucc, qui donnent des resultats très voisins des
4
pertes
de fer libre.
- pour la pessière, où, sans qu’on puisse l’expliquer clairement, la perte de
fer était forte, l’altération est essentiellement redistributive.

---

63
cl
F e
cl
Al
qSi
Surface
II % 02-olmAd
S
HM F
TP S H M
F
Profondeur 15cm
Profondeur 80cm
Figure 11.- Eléments libres Fe, Al et Si, extraits par le citrate-bicarbona-
te-dithionite (Mehra-Jackson).
N.B. : Les barres verticales qui épaulent les histogrammes de l'aluminium
amorphe se rapportent à l'aluminium échangeable exprimé en %o.

---

6 4
Tableau XV.- Bilan de Fe20 des micas-vermiculites, exprimé en mg/g de matériel.
Les chiffres entre parenthèses sont les rapports (en %) de fer
redistribué à l'état libre et du fer exporté sur le fer initial
des réseaux cristallins (75,5 %,,)
Total
Libre
Réseaux silicatés
Exporté
Témoin
7 8
2,5-
Pessière
76
8,3( 7,7)
67,6
2 (W)
-.---
Sapinière
7 1
299 ( 095)
68,l
- 7 (993)
-..---
~-
Hêtraie
78
3,:l ( 0,8)
74,9
0 (0)
Myrtille
71
9,7( 9,5)
61,3
7 PJ)
-.,--
--_----
Fétuque
71
10,:3 (10,3)
60,7
L
N.B. : Le fer total exsudé des octaédres s’obtient par addition du fer libre
et du fer exporté.
II.” DISCUSSION et CONCLUSION
Le protoco .e expérimental a permis deux ordres de comparaison :
- le comportement différentiel des micas-vermiculites des différents
milieux,
4’
- la comparaison micas-vermiculites - parabiotites, qui permet d’aber,-
der plus fondamentalement les mécanismes de 1 ‘altération.
l.- L'évolution différentielle des micas-vermiculites en fonction des
milieux aboutit à des résultats &nt l’interprétation n’est pas toujours claire-’
4
ment établie, à la fois du fait des différences assez ténues, et d’une altératicn
généralement très ménagée, dont Les tests de diffraction des rayons X ne rendent
pratiquement pas compte,
A défaut des tests de diffractions , pratiquement inopérants, seules
les analyses chimiques ont permis de suivre l’altération ménagée des micas-ver-
miculites,
notamment pour le comportement des deux éléments cardinaux, potassiuu
e t f e r .
Dans l’humus de la hêtraie, où l’effet rhizosphérique est faible,
l’altération n’est marquée que par une faible exardation du fer à l’état libre,
sans élimination.

---

65
La sapinière, par contre,
se révèle comme un milieu nettement les-
sivant et soustractif, simultanément pour le potassium et le fer.
La pessière suit une évolution du même style pour ces deux éléments
mais beaucoup plus discrète,
et marquée essentiellement par la différenciation
sur place du fer exsudédes octaèdres à l'état d'amas de fer ferrique fixés sur
les surfaces.
Deux milieux enfin, myrtille et fétuque, sans doute à forte activité
rhizosphérique,
ne sont réellement soustractifs que pour le fer : l'altération
conserve le potassium des micas, sans doute à tendance dioctaédrique, et provo-
que par contre l'exsudation hors des réseaux vermiculitiques, du fer, pour moi-
tié simplement redistribué, et pour moitié éliminé.
Pour apporter des explications à ces évolutions ménagées différen-
tielles, il aurait fallu connaître au cours de l'expérience, les paramètres
suivants, caractéristiques des milieux :
- hydrodynamique, c'est-à-dire régime saisonnier de confinement et
de lixiviation dans les différents humus,
- potentiel chimique dans les solutions de percolation : les quel-
ques données recueillies (Tableau IV) ne sont absolument pas significatives ;
- rythme de développement microbien, qui pourrait être specifique
des stations.
2.- Comparaison parabiotites-micas-vermiculites
Le fait essentiel est la comparaison entre les parabiotites,
très rapidement affectées par l'altération,
et l'évolution très faible des
micas-vermiculites,
à couche octaédrique essentiellement ferrique, que nous
venons de décrire.
Avec des variations certes incontestables d'un écosystème à l'autre,
notre expérience souligne bien le caractère particulièrement stable des micas
dioctaédriques vi-à-vis de l'altération biochimique (MASON et al., 1967 ;
LOUGHNAN, 1969 ; SOUCHIER, 1971 ; FANNING et al., 1977 ; MUXART et BIROT,
1977 ; ROBERT et VENEAU, 1979). En effet, miotites très oxydées manifes-
tent une grande résistance à l'altération (GILKES et YOUNG, 1974 ; IVARSON et -
al., 1978 ; TARZI et PROTZ, 1979).
-
De nombreux travaux expérimentaux (BARSHAD et KISHK, 1968 ; ROBERT
et PEDRO, 1969 ; FARMER et al., 1971 ; GILKES et al., 1973 ; ROSS et RICH,
1974) ont montré que la présence de fer essentmment ferrique dans les ca-
vités octaédriques, rend difficile l'extraction du potassium interfoliaire.
C'est manifestement ce qui s'est produit dans nos conditions expérimentales :
les pertes de K20 sont généralement faibles, à l'exception de la sapinière.
Lorsque l'oxydation du fer ferreux précède l'expulsion du potassium, comme
c'est le cas ici, l'évolution des micas se trouve ainsi profondément affectée,
le processus de vermiculitisation devenant difficile à réaliser. C'est ce qui
explique la plus grande stabilité des micas-vermiculites par rapport aux para-
biotites, dans lesquelles les deux processus, oxydation de FeII et expulsion
partielle de K, ont eu lieu simultanément, Cette résistance à l'expulsion de K

---

~..-- ---.-
66
s'expliquerait par le changement d'orientation des protons des hydroxyles
structuraux
: perpendiculaires au pI.an des cations interfoliaires dans les
structures trioctaédriques, mai:s parallèles dans les structures dioctaédri-
ques (BASSET, 1960 ; JUO et WRITE, 1969 ; WEY et LEDRED , 1972 ; FANNING et
-
al., 1977 ; SAWHNEY, 1977
-
; TARZI et PROTZ, 1979).
J

---

TROISISME PARTIE
EVOLUTION DES MIllERAUX ARGILEUX
L

---

J

---

69
ÉVOLUTION DES MINÉRAUX ARGILEUX
INTRODUCTION
Nous venons d’étudier, dans les chapitres III et IV, l’altération dif-
férentielle de micas de grande taille, placés sous des écosystèmes forestiers
très peu contrastés.
Dans cette troisième partie, nous allons aborder l’étude de l’évolu-
tion de minéraux argileux inférieurs à 21-1, placés sous des humus de deux éco-
systèmes très fortement contrastés : podzol et sol brun acide.
Les argiles
ou mélanges phylliteux étudiés sont les suivants :
c
(1) Des minéraux trioctaédriques riches en magnésium, extraits d’un
pélosol du Keuper lorrain ;
(2) Des minéraux dioctaédriques ferromagnésiens ou alumineux ;
(3) Une illite dioctaédrique de référence (illite de Fithian), arché-
type des minéraux phylliteux difficilement altérables.
Parmi l’ensemble des tests que nous avons effectués pour étudier
l’évolution de ces minéraux, nous ne présenterons que les résultats de diffrac-
tion des rayons X et des analyses chimiques qui permettent de distinguer des
différences sensibles entre minéraux et stations.

---

7 0
I.- C R I S T A L L O C H I M I E
l.- Minéraux trioctaedriques et chloriteux
-
a.- Minéraux initiaux extraits de l'horizon C, argile du Keuper:,
d'un pélosol brunifié (Bois de St-Pierre : Figure 12)
-
Référence
Podzol
Figure 12.- Diffractogrammes des Rayons X des minéraux argileux du pélosol
brunifié.

---

71
Il s’agit d’un mélange très complexe, composé d’illites (pic à 10 A),
de vermiculites fermant à 10 A au chauffage à llO°C, de traces de chlorites
P
(pic à 14 A au chauffage à 55O’C) et d’une série d’interstratifiés :
- I l l i t e s - v e r m i c u l i t e s .
- i n t e r s t r a t i f i é plus ou moins réguliers,
s
à base de feuillets chlo-
riteux, dont la présence remarquable d’illites-chlorites, vermiculites-chlori-
tes, et surtout de chlorites-smectites, gonflant à 16 A à l’éthylène glycol,
s
et qui manifestent à 550°C un comportement évoquant celui de la corrensite
(pic à 12 A> (LUCAS, 1962 ; BERTHELIN, 1976).
b.- Minéraux placés sous les humus des stations expérimentales
(Tableau XVI)
I
Tableau XVI.- Teneurs en éléments majeurs (%, d'oxydes) et rapports moléculai-
res des argiles du Keuper.
Teneurs en éléments majeurs
Réf.
1
-
.
Si02
Al203
Fe203
Mg0
K20
\\
Total Bilan Total Bilan Total Bilan Total Bilan Total Bilan
445
-
190
-
7 1
-
84
-
48
-
Podzol
450
t 1,l
200
t 5,3
68
- 4,2
58
- 3 1
52
+ 8,3
S.B.A.
450
t 1,l
200
t 5,3
7 1
0
8 2
- 2,4
4 6
- 4,2
Total : en %0 - Bilan : en % - S.B.A. = sol brun acide
Rapports moléculaires
Si02/A1203 ISi02/Fe203 1 SiO2/hO 1 SiO2&0 1 MgO/Fe203 1 MgO+Fe203/K20 1
4
I
16,7
1

M,6
1

3,5
(
4,7
(
590
1
338
I
17,6
1

13,6
1

5,2
1
.
3,4
/
3,4
1
I S.B.A.
398
I 16,9 ( 1594 1 3,7 1 4,6 1 5,2
- Sous le mer du podzo2, la comparaison des diffractogrammes
de rayons X (Fig. 12) montre que l’altération aboutit à des transformations
qui se traduisent par une atténuation du pic à 14 A et un gonflement modéré à
16 A à l’éthylène-glycol. Mais les faits essentiels sont de deux ordres :
(1) Comme en témoigne la notable réduction du pic à 12 A au chauffa-
ge à 550°C, la corrensite s’est fortement transformée. Comme elle est consti-
tuée à l’origine d’édifices de grande taille, il est vraisemblable que sa

---

72
transformation s'accompagne d'une division des particules, qui tend à donner
naissance à des minéraux très fins,
dont l'appréciation quantitative est sous-
estimée par le test de gonflement à l'éthylène-glykol (CAILLIER, 1977).
Les analyses chimiques confirment cette interprétation, puisque les
pertes de Mg0 (- 31 X) et de Fe203 (- 4,2 X) sont tout 'à fait remarquables.
Z
Ce sont donc les feuillets brucitiques des minéraux chloriteux qui ont été
,-
préférentiellement dissous. En effet, les minéraux chloriteux se révèlent
très vulnérables dans les hori.zons superficiels des sols organiques et acides
(CAMEZ, 1962 ; LUCAS, 1962). Les couches magnésiennes interfolikres sont
détruites par les acides organiques hydrosolubles : il en résulte une divi-
sion des feuillets et une libizration concomitante de magnésium.
“‘
(2) Le développement d'interstratifiés illites-vermiculites et/ou
illites-montmorillonites peuts'expliquer de deux façons :
- il pourrait s'agir, là encore,
d'une dissolution des feuillets brucitiques
des interstratifiés illites-chlorites (I-C),
,
-
4
- une seconde origine, d'ailleurs compatible avec l'hypothèse précédente,
s'appuie sur le gain en potassium (+ 8,3 Z) (tableau XVI). Il est possible
d'imaginer un processus de rétrogradation potassique dans les espaces inter-
foliaires des vermiculites (SCHJGDER,
--- - 1972). En effet, le potassium est
l'elément prépondérant des solutions extraites de l'horizon Al de ce podzol
(cf. tableau IV, chapitre I).
Le rapport des concentrations K/Ca égal à 3
concorderait avec les constatations de SAHWNEY (1970), selon lesquelles une
valeur très élevée de ce rapport favorise la fixation du potassium dans les
espaces interfoliaires des vermiculites.
Cette hypothèse contribuerait à ex-
pliquer la faible intensité du pic à 14 A a la température ambiante.
Enfin et surtout, nous pensons qu'en fait les gains observés de
potassium, d'aluminium et de silicium résultent d'un enrichissement relatif
en minéraux potassiques par disparition preférentielle des minéraux magné-
siens. La transformation des illites-chlorites en illites-vermiculites nous
paraît vraisemblable, et rend mieux compte de l'abondante perte de magnésium,
En effet, les expériences de BERTHELIN (1976), étudiant l'altération de ces
minéraux par des microorganismes,
ont mis en évidence la destruction des mi-
néraux chloriteux, qui se traduit par une forte solubilisation de Fe et Mg.
- Sous Ze n/u?l du SOZ brun acide, le point remarquable est
le déplacement du pic des illses à 10,5 A. Il y a donc eu, au cours du sé-
4
jour dans le mull, ouverture des illites et légère vermiculitisation par per-
-
te de K20 (- 4,2 X).
Comme les tests de gonflement à l'éthylène-glycol et de chauffage
à 55O'C ne diffèrent pas de ceux des témoins, l'altération n'a donc pratique-
ment pas affecté les interstratifiés gonflants, comme ce fut le cas dans le
podzol. Les pertes très modérées de Mg0 (- 2,4 X) confirment que les minéraux
ferromagnésiens ont été préservés de l'altération. Ainsi, dans le sol brun
acide, l'altération se révèle très ménagée,
et conduit essentiellement à une
vermiculitisation des illites 'par perte de potassium.

---

73
En conclusion, les transformations notées dans cette expérience con-
firment les résultats de NGUYEN KHA et al. (1975). Sous Ze mor du podzo2, la
destruction des feuiZZets brueitiques des interstratifiés est Ze fait majeur,
alors que sous le muZl du 507, brun.ac-i&, seuls les minéraux potassiques ont
été faiblement transformés.
2.- Minéraux argileux dioctaédriques ferromagnésiens ou alumineux
de matériaux acides
Nous avons extrait la fraction inférieure à 2~ de l'horizon C
de deux sols bruns acides développés sur deux matériaux très différents :
(1) une arène granitique (granite leucocrate de Gunsbach, Hohrodberg) ;
(2) matériau d'altération (horizon C) d'un grès intermédiaire triasique
(Col du Haut-Jacques).
a.- Granite à biotite (Hohrodberg)
- Minéraux initiaux (Figure 13)
-----------e-w---
Référence l
Podzol
Sol brun
acide
ti
i ii
i il’ I
! 1
ti
i ii
0
’
I
I
I
7
10 14A
Figure l3.- Diffractogrammes des rayons X des minéraux argileux du granite
(Hohrodberg).

---

74
Les minéraux initiaux sont constitués en majorité de vermiculites,
d'interstratifiés vermiculites-chlorites et de chlorites. Ils comprennent Ee-
condairement des interstratifiés-réguliers illites-vermiculites (pic à 12 A,
fig. 13) et enfin, des traces dlillites et de kaolinites.
-
- Evolution cristallochimique des minéraux placés sous les
""--'-'-----~-"---"'-.-"----.---------- --_--- ----a---------
humus des stations expérimentales (Tableau XVII)
_-__----___<-__--__--- _----------
Les teneurs en éléments majeurs et les rapports molécu-
laires qui permettent de voir l'évolution des minéraux sont présentés dans
le tableau XVII.
Tableau XVII.- Teneurs en éléments (en X0 dioxydes) et rapports moléculaires
des argiles d'Hohrodberg.
t
-eneurs en éléments majeurs
ilan Total Bilan
29
-
30
t 3,4
28
- 3,4
Total en %0 - Bilan en % - S.B.A.= sol brun acide
Rapports moléculaires
J
Podzol 3
S.B.A. 3
- - - - -
- sous Ze MO~ du podzo;:.
Le test de chauffage ;-25O'C révèle Ifexistence d'un pic à 13,8 A,
beaucoup plus fin et aigu que celui du témoin. En outre, on observe un accrois-
sement remarquable du pic à 10 1. L'ensemble de ces observations suggère une
évolution des intergrades Vermiculites-chlorites vers des vermiculites qui, à
25O"C, collapsent bien à 10 1. On aurait donc une dissolution préférentielle
des hydroxy-cations des espaces interfoliaires.
Chimiquement, l'altération se marque (tableau XVII) par une importan-
te perte de Mg0 (- 20 X) et de Fe203 (- 14,2 X). Alors que Al203 n'a été que
faiblement éliminé, le silicium et le potassium enregistrent de faibles gains
(+ 2,5 % et + 3,4 % respectivement). Les seuls rapports chimiques qui divergent
-
des témoins sont ceux qui impliquent le fer et le magnésium.

---

75
Le gain relativement modeste de K20 peut laisser croire à une rétro-
gradation de K dans les vermiculites, mais en conclusion, Ze fait important
est i!u vuZnérabilité des intergrades vermiculite-chlorite et la dissolution de
*
leurs feuillets brucitiques et vraisemblablement aussi, ferriques.
- Sous Ze muZZ du sol brun a&&
Le diffractogramme des argiles saturées Mg, obtenu à température
ambiante, diffère de celui du témoin par la hauteur du pic à 14 1, et sur-
tout par une meilleure résolution du pic d’interstratifiés illite-vermiculite
à 10,5 A, qui accompagne celui à 12 A présent dans le témoin. Le test de chauf-
fage à 250°C provoque une fermeture progressive des feuillets de 14 vers 10 1,
se manifestant par une succession de pics que l’on ne perçoit pas dans le té-
moin. On pourrait interpréter ces variations par rapport au témoin, comme l’in-
c
dice d’une légère ouverture des illites et de modifications survenues dans les
feuillets brucitiques des vermiculites-chlorites. Les pertes de K20 () 3,4 Z)
et de Mg0 (- 7,5 X) confirment cette vermiculitisation des illites et l’altéra-
tion préférentielle des édifices interstratifiés vermiculites-chlorites.
Cette altération est donc nettement plus ménagée que dans le mor du
as
podzol, qui a provoqué la destruction préférentielle des feuillets brucitiques,
avec des pertes relatives trois fois plus intenses en Mg0 (- 20 W) et Fe203
(- 14,2 X).
b.- Grès intermédiaire triasique (Haut-Jacques)
- Minéraux initiaux (Figure 14)
- - - - - - - - - - - - - - - - -
Les argiles issues du grès intermédiaire triasique du Haut-
Jacques dér ivent principalement d’édifices micacés. On note :
.L
des illites dioctaédriques, amplement majoritaires et bien définies
par un pic à 10 A ;
- des interstratifiés illites-vermiculites, difficilement rétractables
à 10 A au chauffage à 250°C. La permanence, à cette température, de pics secon-
daires à 10,6, 11,7 e t 12,6 A, s u g g è r e a u s s i l ’ e x i s t e n c e d ’ i n t e r s t r a t i f i é s illi-
tes-chlorites.
.
- les chlorites sont rares, mais la kaolinite est présente.
Les oxydes de fer sont relativement abondants : il s’agit principale-
ment d’hématite.
- Evolution cristallochimique des minéraux placés sous les
E;;m;,-d~,-stat;ons-é;;,~;im,‘;;taïés-Tta~ïëaU-xvIIfj-------
_____---------------- -w---------
- Sous le mer du podzol
Sur le diffractogramme de rayons X obtenu après chauffage à 250°C
(Figure 14) , on observe un affinement du pic à 10 A et une quasi disparition
des interstratifiés initiaux illites-chlorites detectés par les pics secondai-
r e s à 10,5 e t 12,6 8.

---

----~-
76
Référence
Podzol
Soi brun acide
A/ 250"
!
<
J
/
11
i-i-i-
7
10 14A
7
10 14A
3
Figure 14.~ Diffractogrammesdes rayons X des minéraux argileux du très inter-
\\
médiaire triasique (Haut-Jacques).
.d
Cette évolution significative est confirmée par les pertes de Mg0
(- 9,1 2) et de Fe203 (- 6,l X) (tableau XVIII) qui, avec un rapport MgO/Fe203
très proche de celui du témoin, suggère aussi une dissolution préférentielle
et élimination congruente des deux élements constitutifs des feuillets bruci-
tiques (Fe et Mg) de ces interstratifiés illites-chlorites, ainsi préférentiel-
lement dissous.
L’absence de perte de R20 indique qu’en milieu organique acide, les
minéraux dioctaédriques potassiques. sont plus stables que les édifices ferro-
d.
magnésiens chloriteux (ROBERT et VENEAU, 1979). Cela recoupe de façon remarqua-
ble les analyses mi&ralogiques des sols podzolisés (SOUCHIER, 1971 ; ROBIN et
g., 1981).
-

---

77
Tableau XVIII.- Teneurs en éléments majeurs (en %0 d'oxydes) et rapports molé-
culaires des argiles du grès
Teneurs en éléments ma.ieurs
I
I
Si02
I
AT203
I
Fe203
1
Mg0
I
K20
Total Bilan Total Bilan Total Bilan Total Bilan Total Bilan
Réf. 430
-
250
-
98
-
22
-
47
-
Total en %0 - Bilan en % - S.B.A. = sol brun acide
Raooorts moléculaires
SiO2/Al203 Si 02/Fe203 SiO2/&@0 SiO2/&0 MgO/Fe203 MgOtFe203/K20
Réf.
28
11,7
14,4
13,0
039
2,3
Podzol
2,9
12,3
14,2
14,2
099
232
, S.B.A. ,
2,9
,
12
I
1436
I
1331
1
0,9
1
2,3
I
- Sous Ze muZZ du sol brun czcide (Fig. 14 et Tab. XVIII)
L'altération, moins différentielle et plus ménagée, est donc peu
significative sur les diffractogrammes de rayons X, et se traduit par des per-
tes concomitantes de tous les éléments, y compris la silice (Fe203 : - 7,l % ;
Mg0 : - 4,8 % ; Al203 : - 4 % ; Si02 : - 4,6 X), qui paraissent indiquer une
dissolution ménagée des ilots brucitiques des interstratifiés illites-chlori-
tes, et leur vermiculitisation.
3.- Minéral dioctaédrique de référence : Illite de Fithian
Il s'agit d'une illite dioctaédrique comme le révèle la formule
structurale, construite après déduction du fer libre extrait au C.B.D. Elle
prézente des traces d'interstratifiés illites-vermiculites, qui collapsent à
10 A au chauffage à 250°C.
Tableau XIX.- Teneurs en éléments (exprimées en % d'oxvdes) et formule struc-
1
,
turale de l'illite de reférence
.
7
t
Si02 Al203 Fe203 Mn0
Mg0 Ca0
Na20 K20 Ti02 Total pF
48,0
24,0
5,6
0,07 2,4
0,95
0,2
5,5
1,2
88,2
11,2
Formule structurale
C a
III
0 > 07K0 t 5oNa0 02CA1
*
w
>
1,45Fe0,30Mg0,25T10,06
0 57si3 43b~l-J(oH~2
>
>
N.B. La teneur en Fe0 est négligeable.

---

‘7%
Tableau XX.- Eléments majeurs (en %0 d'oxydes) et rapports moléculaires de
l'illite de Fithian
I Si07
Al203
1
Fe203
I
Mg0
1
K20
I
Total Bilan Total
Bilan
Réf.
Podzol
J
S.B.A.
4
Teneurs en éléments majeurs : tota.1 en %0, bilan en %
,
v
Si02/A1203 SiO2/Fe203 g02/MgO Si02/K20 MgO/Fe203 MgO+Fe203/K20
-.-
Réf.
334
20,o
-13,4
13,7
155
137
,---
-
-
-
-
Podzol
3,4
22,6
15,9
14,l
L4
135
-.
S.B.A.
3,3
19,7
-13,8
13,6
L4
137
- - -
-
Rapports moléculaires
J
Sol brun
acide
Podzol
J
Référence
Figure 15.- Diffractogrammes des ra,yons X de l'illite de Fithian

---

79
- Evohtion sous le mor de podzo2
On observe sur le diffractogramme des rayons X (Figure 15) une ap-
parente ouverture de l’illite. Cette vermiculitisation s’accompagne de pertes
faibles en potassium, mais beaucoup plus sensibles en magnésium et en fer.
- Evolution sous le mu22 du so2 brun. acide
On ne note pratiquement aucune évolution. Ce minéral dioctaédrique
est parfaitement stable en conditions organiques peu acides.
II.- CAPACITE D'ECHANGE CATIONIQUE (Figure 16)
Le séjour sur le terrain aboutit à distinguer troik cas de figure :
(1) un gain notable de capacité d’échange cationique est observé
pour les minéraux argileux illitiques dioctaédriques du grès ;
(2) une quasi identité de la CEC avec le témoin pour les argiles
vermiculitiques du granite ;
(3) une notable réduction de la CEC pour les argiles chloritiques
du pélosol et de l’illite de Fithian.
Dans tous les cas, nous n’observons aucune variation significative
des CEC entre les argiles ayant séjourné dans le podzol et le sol brun acide.
Pour tenter d’interpréter les variations de la CEC, il est nécessai-
re de se référer à la fois aux teneurs en matières organiques des argiles (ta-
bleau XXI) et aux évolutions cristallo&imiques qui viennent d’être décrites.
Ainsi, pour les argiles du grès, le gain de capacité d’échange s’explique de
deux façons dans le cas du podzol : notable accumulation de matière organique,
et évolution d’illites-chlorites vers des illites-vermiculites. Dans le sol
brun acide, le processus de vermiculitisation par perte de potassium semble
être le facteur prépondérant.
Pour les argiles vermiculitiques du granite d’hohrodberg, des pro-
cessus semblables à ceux que nous venons de décrire précédemment sont proba-
bles, sans entraîner d’augmentation nette de la CEC d’un matériau initial dé-
j à en majorité vermiculitique.
En ce qui concerne l’illite de Fithian, et surtout les argiles du
pélosol, la réduction des capacités d’échange est difficile à expliquer. Deux
hypothèses sont envisageables :
(1) il pourrait se produire, au sein des structures, une oxydation
du fer ferreux, et maintien de Fe111 à l’intérieur du réseau. On aboutirait
ainsi à une réduction des charges négatives nettes des argiles. Cette hypo-
thèse s’appliquerait aux minéraux du sol brun acide.

---

J
8 0
r(meq/lOOg)
3 0
2 0
Minéraux argileux du pélosol
IC
C
P z S B A
1 (meqMOOg)
11 Ca2 + , Mg* + ïK+, Na+
L-
A13+
Ht
R Fe2+, Mn2+
Minéraux argileux du qranlte
u -T
P z S B A
Figure 16.- Capacité d'échange cationique et composition du complexe absorbant.

---

8 1
T(meq/lOOg)
Ca2+, Mg2+, K+, Na+
2 0
A13+
Ht
Fe*+, Mn2+
10
Minéraux argileux du grès triasique
0
T
P z S B A
T(meq/lOOg)
20,
H+
Fe2i Mn2’
10
Minéraux arsileux de l'illite
0
Figure 16.- Capacité d'échange cationique et composition du complexe absorbant.

---

82
(2) Un enrichissement en minéraux potassiques à faible CEC, dû à la
concentration relative des ill.ites ou à une rétrogradation du potassium dans
les interstratifiés vermiculitiques,
expliquerait la réduction de CEC des mi-
néraux du podzol.
Parmi les cations du complexe absorbant, l'aluminium échangeable
devient l'élément prépondérant: et peut saturer jusqu'à près de 90 % (tableau
5 annexe II) les sites d'i?change. La répartition des bases échangeables, du
manganèse et du fer, livre de:; enseignements intéressants concernant à la fois
les caractéristiques hydrochiruiques des deux milieux brunifiés et podzolique,
et l'altération différentielle des minéraux.
J
Dans le sol brunifiti,
comme le calcium et le manganèse sont fortement
recyclés par la végétation (BOUDOU, 1977 ; GUILLET et al,, 1981), ces éléments
divalents dominent très largement le magnésium échangeable. La faible quantité
de magnésium et l'absence de ker échangeable témoignent de la faible agressivi-
té des solutions organiques.
4
Ce n'est plus le ca:; dans le podzol. En effet, la présence de fer
échangeable et la prédominance
de Mg2+ sur Ca2-c est tout 3 fait symbolique du
rôle agressif que joue la matière organique à l'egard des structures cristal-
lines (CAILLIER, 1977; ESPIAU, 1979). Le cas des argiles du pélosol est tout
si fait exemplaire. En rappelant que l'altération a porté essentiellement sur
+
la dissolution préférentielle des feuillets brucitiques, on observe que le ma-
gnésium échangeable est la baw dominante et se rev?le comme le traceur des
modifications cristallochimiques majeures.
Tableau XXI.- Teneurs en carbone organique des minéraux argileux (en %o)
d’
III.- ELEMENTS EXTRACTIBLES PAR LE CITRATE-BICARBONATE-DITHIONITE (Fig. 17)
"I- --
--
-_-_--- .-..--
Les quantités d'aluminium extraites sont relativement faibles, de
-
-
-
l'ordre de 2,5 X0, et ne permettent pas de saisir de diffkence entre les mi-
néraux placés sous les humus et les temoins. Le silicium s'avère faiblement
solubilisé pour les échantillons ayant séjourné sur le terrain.
L'interpréta-
tion qualitative de ces données est difficile.
Le fer libre , peu abondant dans les argiles du pélosol et l'illite
de Fithian,n'a apparemment pas évolué au cours du séjour sur le terrain. Par
contre, c'est dans les mineraux où le fer libre est initialement abondant, que
-
l'on perçoit des différences significatives :
il s'agit essentiellement de
l'argile de l'arène d'Hohrodberg (présence de goethite et hématite) et de l'ar-
gile du Haut-Jacques (Hématite).

---

83
On peut suivre, sur le tableau XXII, le comportement du fer des ar-
giles du granite, les argiles du grès donnant une évolution comparable.
Tableau XXII.- Bilan de Fe203 des minéraux argileux du granite (Hohrodberg)
exprimé en mg/g de matériel. Les chiffres entre parenthèses
correspondent aux gains (+) ou pertes (-) de fer libre, exprimés en % du fer
libre initial et aux pertes
du fer structural en % du fer initial silicaté.
7
7
Total Libre (C.B.D) Réseau silicaté Exporté
Référence
120
48,6
71,4
Podzol
103
43,5 (- 10,s)
59,5 (- 16,7)
14,2
Sol brun acide
120
54,9 (t 12,9)
65,l (- 8,8)
0
Dans le podzol, l’altération a été nettement soustractive, les per-
tes atteignant 14,2 % du fer total. U n e p a r t i e (10,5 X) d u f e r l i b r e i n i t i a l
a été dissoute et éliminée hors des sachets, en même temps que le fer exsudé
des réseaux silicatés (16,7 % ) .
Ainsi, dans ce milieu organique très agressif, l’altération est non
seulement soustractive, mais aussi non redistributive.
Par contre, dans le sol brun acide, l’altération conduit à une exsu-
dation modérée du fer des réseaux silicatés (8,8 %), qui s’est intégralement
redistribué sur les minéraux, sans soustraction hors du milieu.

---

84
Fe
%o
-
Al
%o
-
Si
%o
-
0-
P z S B A
minéraux aryileux du Keuper (Pélosol)
o/oo
Fe
Al
Si
4 0 -
3 0 -
zo-
%o
IO-
10
J
0L
CI T
P z S B A
P z S B A
minéraux zmgileux du granite (Hohrodberg)
Figure 17.- Eléments libres Fe, Al, Si, extraits par le citrate-bicarbonate-
dithionite (Mehra-Jackson).

---

85
Fe
A l
%o
Si
- -
3 0
-
2 0
10,

I l
-
n
-
1 r-l-
0. T
B[
O------
T

o-
Pz S B A
P z S B A
minéraux argileux du grès triasique (Haut-Jacques)
Illite de Fithian
Figure 17.- Eléments libres Al, Fe, Si, extraits par le citrate-bicarbonate-
di thioni te (Mehra-Jackson) .

---

8 6
IV. - DISCUSSION ET CONCLUSION-
L'altération des minéraux argileux met en jeu plusieurs mécanismes,
qui sont le reflet des facteurs des milieux d' évolution. La charge en compo-
sés organiques complexants et acides des solutions du sol et le cycle biogéo-
chimique des éléments jouent, à cet égard, un grand rôle.
En milieu brunifiant, à eaux gravitaires peu complexantes (BOUDOU,
1977), l'évolution cristallochimique se traduit par des transformations légè-
res, Elle se manifeste essentiell'ement par un processus de vermkulitisation
des iiilites et des interstratiS;'& iZZites-vermiculites (I-V). Les minéraux,
spéciaZement ferrcmagnésiens, s"aZtèrent par une acidctyse stricte, qui a pour
conséquence une élimination mcd&r&e non seulement de potassium, mais aussi de
magnésium et de fer.
L'illite de Fithian, alumineuse et dioctaédrique, n'a pratiquement
pas subi d'altération. Le cycle biogéochimique assure un apport continu en
bases (cf. Chapitre 1, tableaux II et IV), dont les plus importantes sont les
cations divalents Ca2+ et Mn2+, que l'on retrouve avec l'aluminium sur la ca-
pacité d'échange cationique des argiles,
Dans les sols brunifiés sur grès, il
est bien possible que les concentrations en Ca2+ et Mn2+ des solutions du sol
facilitent l'expulsion du potassium lors de l'altération acidolytique.
Dans les sols bruns acides, dont l'acidité est essentiellement con-
trôlée par l'aluminium, l'altération des minéraux micacés et chloritiques
conduit, par un simple échange d'ions, à la formation de vermiculites et de
minéraux interstratifiés micas-vermiculites,
et d'intergrades chlorites-vermi-
culites (BLUM, 1976 ; SCHWERTMANN, 1976 ; ESPIAU, 1978).
En milieu podzolique, la très forte acidité des composés organiques
hydrosolubles complexants provoque une altération par acidocomplexolyse, qui
conduit à la destruction des minéraux (SEDDOH et PEDRO, 1974 ; ESPIAU, 1978 ;
PEDRO et al., 1978 ; PEDRO, 1979). Des expériences de laboratoire simulant la
podzolisation (BERTHELIN, 1976 ; RAZZAGHE, 1976 ; BERTHELIN et BELGY, 1979 ;
ROBERT et al., 1979 ; RAZZAGHE 'et ROBERT,1979) ont montré que dans ces condi-
tions, -résultante principale de l'altération est la dissolution des miné-
raux chloriteux et ferromagnésiens.
La pédogénèse complexante et chéluviante
conduit à des destructions de minéraux et au transport des éléments (ESPIAU,
1978). Cette destruction est due à la très forte acidité protonique du milieu.
Les échanges entre les protons &s de la dissociation des composés organiques
et les cations des réseaux cristallins provoquent tout spécialement la dts-
solution brutaie des feuiZZets brucitiques (SEDDOH et PEDRO, 1974 ; BERTHELIN,
1976 ; SCHNITZER et al., 1977) ~?t Z'éZiminaticn sÉiectivçr: du magnésium et du fer.
Il est bien connu (SCHWERTMANN, 1976 ; BLUM, 1976 ; ESPIAU, 1978 ;
PEDRO et al., 1978 ; ROBIN, 1979) que les chlorites ferromagnésiennes subis-
sent, dans les horizons organiqesdes sols très acides, une dissolution quasi-
totale. Selon les données expérimentales (HERBILLON et MAKUMBI,1972 ; VICENTE
et ROBERT, 1981), il est prouvé qu'elles peuvent se détruire sans subir de

---

8 7
transformations autres que celles qui conduisent à leur microdivision. Dans
nos modèles expérimentaux, la notable perte de Mg et Fe milite plutôt en
faveur d'une dissolution préférentielle des feuillets brucitiques qu'à une
destruction congruente des interstratifiés h base de chlorites, notamment
pour les argiles ferromagnésiennes sédimentaires du Keuper.
En conclusion, Z~aZt&ration différentie22e des minéraux argi2eux
est conditionnée par 2a structure crista22oehimique des bdifices (2/1 ou
2/2) et surtout par 2a composition octaédrique. Ainsi, Zes phy22ites diocta-
édriques altineuses et potassiques sont de Zoin beaucoup ~224s résistantes 12
Z'aZtération que Zes argiles trioctaédriques ferromagnésiennes.
e

---

---

91
a
Ce travail nous a permis d'étudier l'altération différentielle de
minéraux phylliteux de différentes tailles :
macromicas (biotites) et miné-
raux argileux de sols. Les résultats expérimentaux livrent deux sortes d'en-
seignement concernant :
- les mécanismes d'altération qui président à l'évolution des mi-
néraux phylliteux en milieu organique acide.
- les spécificités des écosystèmes sur les modalités de transfor-
mation des minéraux.
I.- ALTERATION DIFFERENTIELLE DES MINERAUX
Bien que les macrophyllites aient été placées dans des stations
différentes de celles qui ont abrité les minéraux argileux, les conditions
d'acidité comparables permettent de saisir des analogies de comportement géo-
chimique. Ainsi, les pertes de matière, révelatrices des transformations,
nous permettent d'établir une séquence d'altérabilité des minéraux, basée
essentiellement sur la composition octaédrique. Nous distinguons deux grou-
pes :
l.- Les minéraux trioctaédriques
11 s'agit de la parabiotite, qui est l'exemple type d'un mica
sain ferromagnésien, et des minéraux argileux du Keuper, essentiellement fer-
romagnésiens aussi.
- La parabiotite : Les premiers stades de l'altération se caracté-
risent par la microdrvislon des bordures des macrofeuillets, une desquamation
et un écartement des feuillets. Son évolution vers des minéraux de taille
plus fine et expansibles s'effectue par un double processus : extraction du
potassium interfoliaire et oxydation de Fe2+ en Fe3+. La transformation en
mica-vermiculite de ba parabiotite se caractérise par une soustraction des
ions K+ interfoliaires et des cations octaédriques, et constitue la première
étape d'évolution vers des minéraux plus expansibles, de type vermiculite
(LUCAS, 1962).
Le mécanisme général de cette évolution est celui des transforma-
tions par échange d'ions entre la structure phylliteuse et l'environnement
ionique du milieu extérieur. Le processus de vermiculitisation est accompagné
de l'oxydation de Fe2+ en Fe3+ , qui a lieu généralement dans la nature, en

---

9 2
milieu aéré (HENIN et CAILLERE, 1953 ; MORTLAND et al., 1961). Ce processus
aboutit à des modifications dans la structure : lemica, initialement trioc-
taédrique, évolue vers un minéral dioctaédrique.
L'évolution se traduit par
Ztexpulsion de magnésium et (52 j?er ferrique, qui ost soit totalement évacué
du système en présence de miliesa complexant ~'t ch&I.atant, soit précipité et
immobilisé sous forme d'hydroxycbs de fer 6 1.a surface &s feuillets et dans
les plans de clivage. La formation de dépôts d'oxyhydroxydes de fer sur les
cristaux est une des caractéristiques principales de l'altération naissante
des micas, riches en fer (DE LA ROCHE et al., 1966 ; SEDDOH et PEDRO, 1974).
Une partie du fer transite avec le mag&?Ùm, et sans doute l'aluminium,
dans les espaces interfoliaires ) pour former des intergrades micas-vermicu-
lites (lOMi-14C).
Mais le fait géochimique majeur specifique, autre l'expulsion du
potassium, est la solubilisation du fer et de l'aluminium. Ceci traduit l'ac-
tion spécifique des milieux organiques
les plus acides et les plus complexants
sous végétation fortement acidifiante (épicéa, myrtille). Cette altération
biochimique de minéraux primaires se traduit par l'augmentation sensible de la
CEC, immédiatement dominée par Les ions alumineux,
Globalement, l'ensemble de ces phénomènes, qui affecte très sensi-
blement la structure des minéraux micacéc trioctaédriques, directement héri-
tés de l'arénisation , peut être rapproché des pédogénèses initiales en cli-
mat acidifiant.
- Les minéraux argileux du Keuper,
à dominante d'interstratifiés
chloritiques magnésiens, représentent, parleur état de division, un autre
modèle d'altération des minéraux trioctaédriques, qui occasionne à la fois
des pertes plus sensibles pour certains éléments comme le magnésium, des
feuillets brucitiques, et en même temps,
une dissolution plus éloignée que
précédemment du mode congruent , puisque la teneur relative en aluminium,
par exemple, tend à augmenter, Ces minéraux fins et magnésiens sont donc
très sensibles à l'altération,
et ce d'autant plus qu'on les soumet à des
conditions de milieu plus lessivant pour les bases et la silice, comme le
démontre la comparaison podzol-sol brun.
Ces conclusions rejoignent celles de nombreux auteurs sur la sensi-
bilité différentielle des minéraux chloriteux (JACKSON, 1968 ; TARDY, 1969 ;
ZYRIN et al., 1974 ; WADA et al., 1976 ; ROSS et al., 1982 ). D'ailleurs, ils
-
-
disparxnt très rapidement du mélange phyll= hérité des roches-mères,
dans les pédogénèses organiques acides,
à la fois de par leur sensibilité dif-
férentielle, et par leurs très faibles teneurs sur les matériaux susceptibles
d'engendrer le processus de la podzolisation.
Il sont beaucoup mieux représen-
tes et relativement stables en milieu brunifiant,
d'ailleurs caractéristiques
des matériaux calco-alcalins, qui livrent , par rétrodiagénèse et héritage,
une fraction chloriteuse souvent abondante (SOUCHIER, 1971 ; BRETHES, 1973).

---

93
2.- Les minéraux à tendance dioctaédrique ont été testés dans plu-
sieurs modèles.
a.- L'évolution des minéraux grossiers "micas-vermiculites", dans
les milieux agress;Ss'orga~rsgës'aCTdes-esS
~ëtfë~ë~~'mo~~s"~~~ë~~ë-~~ë-~elle
des parabiotites dont ils proviennent, au moins pour une part. Au cours de
cette phase d'altération , qu'on pourrait donc considérer comme secondaire et
postérieure à celle des minéraux de type parabiotite, le phénomène principal
n'est plus la perte en potassium,
mais l'extraction partielle du fer Fe3+ des
réseaux, qui se solde finalement par un indice d'altération globale du fer de
l'ordre de 20 %, pour moitié soustrait définitivement du milieu, et pour moi-
tié simplement redistribué sous forme d'amas d'oxyhydroxydes exsudés des phyl-
lites. Si on compare cette évolution à la déferrification oxydative des para-
biotites, de l'ordre de 32 % (dans les mêmes conditions de milieu acide), on
est amené à admettre une mobilité nettement moins marquée, et à moins grande
distance, du fer exsudé de ces micas-vermiculites. En même temps, nous insis-
tons à nouveau sur la faible perte en potassium, qui paraît donc freinée par
les minéraux trioctaédriques.
b.- La comparaison entre trois fractions argileuses fines, com-
em---- ""---"'-"--"--'3-------------
-------------
posées de phyllites essentiellement
dioctaedriques, permet de tester la sen-
sibilité relative, à l'état finement divisé et en milieu acidifiant, de miné-
raux représentant soit un pôle ferromagnésien,
ou au contraire le pôle alumi-
no-ferrique.
Les uns et les autres sont beaucoup plus stables que les argiles
chloritiques du Keuper, soumises aux mêmes conditions de milieu.
Cependant, les argiles de l'arène granitique - vermiculites et in-
terstratifiés ferromagnésiens - subissent une soustraction sensible en magné-
sium et fer, tandis que la teneur relative en potassium en légère augmenta-
tion confirme la résistance des minéraux illitiques dioctaédriques.
Cette résistance est soulignée par le comportement passif à l'alté-
ration, de l'argile extraite du materiau d'altération du grès, qui contient
une forte proportion de séricite.
L'argile de Fithian, qui n'a subi aucune préaltération, a un com-
portement intermédiaire, mais atteste cependant d'une indéniable stabilité
à l'altération acidifiante.
Les différents modèles de micas primaires, ou de fractions argi-
leuses plus ou moins complexes extraites des roches-mères des sols, montrent
que les transfomtations des minérati dans Za nature sont non seulement condi-
tionnées par la structure, comme le définissait GOLDICH (19381, mais surtout
par Z'occupation oetaédrique. Ainsi, les minéraux dioctaédriques apparaissent
les plus stables, alors que les minéraux trioctaédriques sont très vite alté-
rés. La taille des minéraux joue, à cet égard, un rôle peu important. Les ma-
crophyllites et les minéraux argileux de composition octaédrique semblable
manifestent la même sensibilité à l'altération. Les minéraux argileux trioc-
tédriques ferromagnésiens subissent des transformations essentiellement par
dégradation,
alors que les macromicas se transforment par un double processus
caractérisé par un échange d'ions et l'oxydation du fer ferreux des octaédres.

---

9 4
Le comportement est différent entre les milieux brunifiés, caractéri-
sés par des mécanismes de soustraction ménagee, et les milieux podzoliques,
très agressifs, caractérisés par des destructions de minéraux, sous l'action de
_
composés or,%aniques acide-complexants, à faible poids moléculaire (VICENTE et
ROBERT, 1981 ; BONNE, 1981).
. .
Les transformations d'argiles, m$me mlnlmes, provoquées en un temps
relativement court dans des milieux d'agréssivité variée, montrent que dctns la
nature, Z'équilibre entre Z-es siiiicates et leur environnement ionique peut être?
significativement modifié par des changemevzts b<ogéoehimiques Zi& aux kcosys-
-
t2mes. Dès que i!es conditions s3ut perturbkes,
le minéral subit à y1ouvea2L ü?es
dt2gradations ou réajustements ~!'importance variable. LU formation de minéraux
interstratifiés montre que i'al.t&ration YM se fait pas par Fassage brutal: d'w
type de structure à un autre, mais, pZu-tot par étapes successives a"&quiZibres
partiels (HELGESON, 1968) et qu% ,jalonnent ?!&volution ,des minéraux phyiliteux
dans les climats tempérés (L,UCA.S2, 1962 ; TARDY, 1969).
II.- INFLUENCE DES ECOSYSTEMES DANS L'ALTERATION DES MINERAUX PHYLLITEUX
-
- -
Tableau XXIII.- Altération différentielle des rnacromicas : bilan des pertes
-
apparentes en % de l'élément initial
Hêtraie Fétuque
21,9
499
.----m-----...w------
--t-i
0
398
31,8
l!lO
636
-----_- -----".-",---w
--w--M..---
9
9
2,6
238
2,8 '
.I-----w--m.---.e-s--
0
596
(1) Parabiotite - (2) Micas-vermiculites
L'action des végétaux sur la mobilisat on des éléments minéraux
libérés au cours de l'altération se manifeste différemment suivant le type
de minéral.

---

95
Pour la parabiotite, modèle du minéral primaire simplement hérité,
quelle que soit la station considérée,
le potassium est l'élément le plus mo-
bilisé. L'action de la végétation se classe dans l'ordre décroissant :
Epicéa > Sapin > Hêtre > Myrtille »Fétuque
La solubilisation ménagée observée sous fétuque est peut-être due
au fonctionnement du cycle biogéochimique,
qui recharge le milieu en calcium,
magnésium et potassium produits par la litière.
Le calcium et le magnésium se
retrouvent partiellement fixés sur la capacité d'échange. L'abondance de ces
deux cations dans les solutions au contact de ces minéraux maintient un niveau
d'acidité modérée, qui ne permet pas l'expulsion du potassium interfoliaire.
A l'exception de la pessière, où la mobilisation est très nettement
la plus forte, surtout pour le fer, le fer et le magnésium sont solubilisés de
manière sensiblement congruente dans les autres stations, sans que l'on puisse
attribuer de signification certaine aux variations stationnelles observées.
L'aluminium n'est apparemment exporté que dans trois stations, avec
l'ordre d'élimination décroissant
: Pessière > Myrtille 3 Fétuque. C'est dans
ces trois stations que les acidités et les teneurs en carbone des solutions
sont les plus fortes. Les exportations d?aluminium peuvent être du même ordre
de grandeur que celles du magnésium.
C'est encore la pessière qui est la plus
soustractive.
Il convient donc de souligner, en résumé, que c'est Ze moder de la
pessière, à C/N élevé, qui entrahe une forte acidité des sohtions du SOZ
(tableau IV), et de (ce fait, est de loin Ze plus agressif, favotisant ainsi
Z'éZimination préférentieZZe de K et Fe, et secondairement Mg‘et Al.
Ces solubilisations sont à relier aux transformations minéralogi-
ques : vermiculitisation et chloritisation alumineuse sous pessière, vermi-
culitisation de la parabiotite sous myrtille,
à peine engagée sous sapinière
et hêtraie, et négligeable sous fétuque.
Pour les micas-vermiculites,
l'effet différentiel des stations est
beaucoup plus difficile à interpréter,
si ce n'est que la hêtraie est le mi-
lieu le moins lessivant. La durée de l'expérience n'est ici pas suffisante,
eu égard à la stabilité plus marquée des micas dioctaédriques, pour qu'on en-
registre des évolutions stationnelles significativement différentes.
Les minéraux phylliteux de la fraction fine extraite des différents
matériaux
- argiles du pélosol, arène de granite, matériau gréseux, illite
de Fithian - ont été soumis à l'action d'un humus de type mull (Sol brun aci-
de sous tapis de fétuque) et un humus de type mor (podzol sous pineraie à
callune et myrtille). Seule, l'argile ttioctaédrique extraite du pélosol, de
loin la plus altérable, permet de différencier nettement les deux stations :
podzolisation commençante sous le mor , qui provoque la dissolution rapide des
feuillets brucitiques ; vermiculitisation modérée aux premiers stades de la
brunification sous le mull.

---

Les évolutions différentielles comparZ!es podzol-sol brun sont for-
tement atténuées quand on passe du pôle trioctaédrique
magnésien aux vermicu-
lites de 1’ arène granitique, et enfin au pôle illitique dioctaédrique des
argiles du grès, q ui résistent remarquablement 3 l’effet fortement lessivant
et amorphisant du milieu podzol.
Au total, l’ensemble de ces modèles expérimentaux, qui consistent à
insérer dans des humus de sols acides, des minéraux-tests, s’est révélé être
un outil efficace de mesure de l’altération différentielle des minéraux phyl-
liteux. La mise en place de minéraux-tests incorporés dans des sachets de ma-
tériaux imputrescibles poreux, sous des humus acides, apparaît comme un bon
moyen d’appréciation de l’action du milieu, humus et rhizosphère, sur la trans-
formation des minéraux.
Les parois poreuses, de l’ordre de 2011 pour les macromicas et 0,8~
pour les argiles fines, ne font pas obstac1.e aux Echanges entre le minéral et
les solutions qui les percolent, comme il. aurait été tentant de l’imaginer. Le
dispositif intègre parfaitement bien tous les facteurs biochimiques et même
physiques , qui entrent en jeu au cours de 1. ‘alt.ération.
Les résultats essentiels ont été o’btenus, soit avec des micas pri-
maires, soit avec des fractions d’argiles fines, et ont souligné, dans les
conditions expérimentales, la fragilité des minéraux trioctaédriques soumis à
-
-
des environnements lessivants,, dominés par une géochimie organique acide. Sans
douepourrait-on suivre avec pI.us de détails, les nuances des évolutions dif-
férentielles des minéraux, et c:e, jusqu’aux termes accomplis de la podzolisa-
tion, par des protocoles plus longs et plus répétitifs.

---

jBIBLIOGRAPHIE]
L
AUROUSSEAU (P.), 1976 - Morphologie et genèse des sols sur granite du Morvan.
Thèse Doct. Ing., Univ. Rennes, Sci. Terre, 210 p.
BARSHAD (I.), 1948 - Vermiculite and its relation to biotite. Ann. Min. 33-'
655-678.
BARSHAD (1.) et KIsm (F.M.), 1968 - Oxydation of ferrous iron in vermiculi-
te and biotite alters fixation and replacéability of potassium. Science,
162 (3860), 1401-1402.
BARTOLI (F.), 1981 - Le cycle biogéochimique du silicium sur roche acide.
Application à deux écosystèmes forestiers tempérés (Vosges). Thèse Doct. Etat
Univ. Nancy 1, 188 p.
BASSET (W.A.), 1960 - Role of hydroxyl orientation in mica alteration. Bull.
Geol. Soc. Amer., 71, 449-456.
-
BERTHELIN (J.), 1976 - Etude expérimentale des mécanismes d'altération des mi-
néraux par des microorganismes hétérotrophes. Thèse Doct. Etat, Univ. Nancy 1,
198 p.
BERTHELIN (J.) et BELGY (G.), 1979 - Microbial degradation of phyllosilicates
during simulated podzolization. Geoderma, 21, 297-310.
-
BLOOMFIELD (C.), 1968 - The effect of organic matter on the determination of
ferrous iron in soils and rocks. Rothamsted Exp. Stn. Pt. 1, 63-81.
BLUM (W.), 1976 - Bildung Sekundarer Al-(Fe') chlorite. Zeitsch. Pflanzenern.
Bodenkde, l-, 107-125.
BOETTCHER (A.L.), 1966 - Vermiculite, hydrobiotite and biotite in the rainy
creek igneous complex near Libby, Montana. Clay Miner., 5, 283-296.
BOISSEZON (P. de), 1977 - Essai de détermination du rôle des matières organi-
ques dans la capacité d'échange des sols ferrallitiques. Bull. A.F.E.S.,
Science du sol, 2, 61-67.
BONNE (Martine), 1981 - Variations saisonnières des éléments en solution dans
les eaux de gravité et les eaux capillaires de trois sols acides de Lorraine.
Thèse Doct. 3ème Cycle (Pédologie), Univ. Nancy 1, 69 p.
BONNEAU (M.), BRETHES (A.), NYS (C.) et SOUCHIER (B), 1976 - Influence d'une
plantation d'épicéas sur un'sol du Massif Central. Lejeunia, Rev. de Bot.,
Liège, Nlle série no 82, 1-14.
BONNEAU (M.), BRETHES (A.), LELONG CF.), LJ3VY CG.), NYS (C.) et S2UCHIER (R.),
1979 - Effets de boisements résineux purs sur l'évolution de 12 Êcrtilit; dl1
sol. Rev. Forest. Fr., XXX1 (3), 198-207.
-
-
BOUDOU (J.P.), 1977 - Etude comparée des constituants organiques de l'eau de
gravité de deux écosystèmes forestiers des Basses-Vosges gréseuses 1 plasiques.
Thèse Doct. 3ème Cycle (Pédologie), Univ. Nancy 1, 64 p.

---

BRETHES (A.), 1973 - Mode d'altération et de différenciation pédogénétique
sur leucogranites du massif du Morvan.
Comparaison avec le massif vosgien.
Thèse Doct. 3ème Cycle (Pédologie) Univ. Nancy 1, 97 p.
BRETHES (A.) et NYS (C:), 1975 - Effet des résineux sur la fertilité des sols.
-
Difficultés des recherches et premiers résultats. Bull. A.F.E.S. Science du
sol, ', 3-18.
BROWN (G.), 1961 - The X-ray identification and crystal structures of clay
minerals. Mineralogical Soc. London Pub.
BRUCKERT (S.), 1970 - Influence des composés organiques solubles sur la pédo-
génèse en milieu acide. Thèse Doct. Etat, Univ. Nancy 1. Ann. Agron., 21 (4),
-
421-452 et 21 (6), 725-758.
-
BRUN (J.J.), 1977 - Etude de quelques humus forestiers aérés acides de l'Est
de la France. Critères analytiques.
Classification morphogénétique. Thèse
3ème Cycle (Pédologie), Univ. Nancy 1, 118 p.
CAILLERE (S.) et HENIN (S.), 1963 - Minéralogie des argiles. Masson & Cie,
Paris Pub.
CAILLIER (M.), 1977 - Etude chronoséquentielle des sols sur terrasses alluvia-
les de la Moselle. Genèse et évolution des sols lessivés glossiques. Thèse
3ème Cycle (Pédologie), Univ. Nancy 1, 88 p.
CAMEZ (Th.), 1962 - Etudes sur l'évolution des minéraux argileux dans les sol,3
des régions tempérées. Thèse Doct. Etat, 1Jniv. Strasbourg. Mém. Serv. Carte
Géol. Als. Lorr. no 20.
-
CASES (J.M.), DELON (J.F.), FRANCOIS (M.) et MERCIER (R.), 1981 - Organisation
de l'eau dans les milieux poreux ou concentrés en solides.
C.R. DGRST action
concertée : "Valorisation des ressources du sous-sol", 151 PS
CHAUSSIDON (J.), 1979 - Complexe absorbant. Capacité d'échange. In : Pédologie.
Tome II - Constituants et Propriétés. Bonneau M. et Souchier B. éd. Masson &
Cie, Paris, Pub,, 333-352.
COLLIER (D.), 1951 - Contribution à l'étude de l'altération des granites. Bull.
- -
A.F.E.S., Science du sol, 23, 1-12.
-
COLLIER (D.), 1961 - Mise au point sur les processus de l'altération des gra-
nites en pays tempérés. Ann. Agron., 12, 273-331.
-
-
DEJOU (J.), GUYOT (J.), ROBERT (M.) et PEDRO (G.), 1977 - Evolution superfi-
cielle des roches cristallines et cristallophylliennes dans les régions tem-
pérées. I.N.R.A. Paris, 464 p*
DELVIGNE (J.), 1965 - Pédogénèse en zone tropicale. La formation des minéraux
secondaires en milieu ferrallitique. Dunod, Paris, Pub., 177 p.
DOUGLAS (L.A.), 1977 - Vermiculites. In : Minerals in soi1 environments.
Dixon J.B. et Weed S.B. ed. - Soi1 Scr Soc. Amer., Madison, Wisconsin, Publ.
259-292 l
DUCHAUFOUR (Ph.), 1970 - Précis de Pédologie (3ème édition). Masson & Cie,
Paris, Publ., 776 p.
DUCHAUFOUR (Ph.), 1976 - Dynamics of organic matter in soils of temperate re-
gions : its action on pedogenesis. Geoderma, 15, 31-40.
-

---

DUCHAUFOUR (Ph.) et SOUCHIER (B.), 1977 - Pédologie. Tome 1 : Pédogénèse et
classification des sols. Masson & Cie, Pub., Paris, 477 p.
DUCHAUFOUR (Ph.) et SOUCHIER (B.), 1978 - Role of iron and clay in genesis of
acid soils under a humid, temperate climate. Geoderma, 20, 15-26.
ESPIAU (P.), 1978 - Etude d'une série de sols de l'étage montagnard corse :
contribution à la minéralogie des argiles et de l'acidité d'échange à l'in-
terprétation de la pédogénèse. Bull. A.F.E.S., Science du sol,
no 3.
-
ESPIAU (P.) et PEDRO (G.), 1980 - Caractérisation du complexe d'échange des
sols acides. Le taux d'acidité d'échange et sa signification pédogénétique
sous climat tempéré. Ann. Agron., 31 (14), 363-383.
-
FANNING (D.S.) et KERAMIDAS (V.Z.), 1977 - Micas. In : Minerals in soi.1 en-
vironments. Dixon J.B. et Weed S.B. ed. Soi1 Sci. soc. Amer. Publ., Madison
Wisconsin, 195-258.
FARMER (V.G.), RIJSSEIL(J.D.), .AHLRICHS (J.L.) et VELDE (B.), 1967 - Vibra-
tions du groupe hydroxyle dans les silicates en couches. Bull. Groupe fr.
Argiles, 19 (2), 5-10.
-
FARMER (v.c.> et WILSON (M.J.), 1970 - Expérimental conversion of biotite
to hydrobiotite. Nature, London, 226 (5248), 841-842.
FARMER (V.C.), RUSSELL (J.D.), MCHARDY (W.J.), NEWMAN (A&D.), AHLRICHS
(J.L.) et RIMSAITE (J.Y.H.), 1971 - Evidence of loss of protons and octa-
hedral iron from oxidized biotites and vermiculites. Min. Manag., 38, 121-
-
137.
FARMER (V.C.), 1974 - The layer silicates. In : The infrared spectra of
minerals. Miner. Soc. London, Chap. 15, 331363.
FARMER (V.C.), 1978 - Water on particle surfaces. The chemistry of soi1 cons-
tituents. Greenland & Hayes, John Wiley & Sons, 405-448.
FEDOROFF (N.), DE KIMPE (C.R.) et BOURBEAU (G.), 1977 - L'altération des mi-
néraux primaires en milieu podzolique en France atlantique et au Québec.
Catena, A, 29-40.
Y
FOSTER (MD.), 1963 - Interprétation of the composition of vermiculites and
hydrobiotites.
Clays & clay miner., 10th Nat. Conf., 1961, 70-89.
GAC (J.Y.), 1968 - Les altérations de quelques roches cristallines des Vos-
ges. Etude minéralogique et géochimique. Thèse 3ème Cycle, Univ. Strasbourg,
77 p.
GASTUCHE (M.C.), 1963 - Kinetics of acid dissolution of biotite. Proc. Int.
Clay Conf. Stockholm, 1, 67-83.
GILKES (R.J.), 1973 - The alteration products of K-depleted oxybiotite.
Clays clay miner,, 2, 303-313.
GILKES (R.J.), YOUNG (R.C.) et QUIRK (J.P.), 1973 - Artificial weathering of
oxidized biotite : 1. Potassium removal by sodium chloride and sodium tetra-
phenilboran solutions. Soi1 Sci. Soc. Amer. Proc., 37, 25-28.
GILKES (RK.J.) et YOUNG (R.C.), 1974 - Artificial weathering of oxidized bio-
tite : IV. The inhibitory effect of potassium on dissolution rate. Soi1 Sci.
Soc. Amer. Proc., 38 (3), 529-532.
-
GOLDICH (S.S.), 1938 - A study in rock-weathering. J. Geol., 46, 17-23.
-

---

GRUNER (J.W.), 1934 - The structure of vermiculite and their collapse by dehy-
dratation. Amer. Min,, 19, 557-5'75.
-
II
GUILLET (B.), ROUILLER (J.) et SOUCHIER (B.), 1975 - Podzolization and clay
migration in spodosols of Eastern France. Geoderma, 14, 223-245.
-
GLJILLET (B.), ROUILLER (J.) et VEDY (J.C.), 1981 - Dispersion et migration de
minéraux argileux dans les podzols.
Contribution des composés organiques as-
sociés, leur rôle sur les formes et l'état de l'aluminium. In : C.R. Coll.
Intern. C.N.R.S. 303 "Migrations organo-minérales dans les sols tempérés”,
Nancy, Sept. 1979, 49-56.
HELGESON (H.C.), 1968 - Evaluation of irreversible reactions in geochemical
processes involving minerals and aqueous solutions. 1. Thermodynamic rela-
tions. Geochim. Cosmochim. Acte, 32, 853-877.
-
HENIN (S.) et CAILLERE (S.), 1953 - Sur l'évolution de la phlogopite à Mada-
gascar. In : C.R. 19ème Congr. C&ol. Inter-n,, Algé, 1952, 18, 137-147.
-
HERBILLON (A.J.) et MAKUMBI (M.N..), 1975 --. Weathering of chlorite in a soi.1
derived from a chlorite schist under humid tropical conditions. Geoderma,
13. 556-572.
u3kuL (F.T.), 1970 - Biotite weathering and clay formation in arid and humid
regions, California. Soi1 Science, 109 (4), 257-260.
-- -
IVARSON (K.C.), ROSS (G.J.) et MILES (N.M.), 1978 - Alterations of micas and
feldspars during microbial formation of basic ferric sulfates in the labora-
tory. Soi1 Sci. Soc. Amer. J., 42 (3), 518-525.
--
JACKSON (M*L.), 1968 - Weathering of primary and secondary minerals in soils.
.-
In : C.R. 9th Intern. Cong. Soi1 Sci., Adelalde, IV, 281-292.
-
JACKSON (M.L.), LEE (S.Y.), BROWN (S.L.), SACHS (I.B.) et SYERS (J.K.), 1973 -
Scanning electron microscopy of hydrous metal oxide trusts intercalated in
naturally weathered micaceous vermiculite. Soi1 Sci. Soc. Amer. Proc., 37 (1),
-
127-131.
JEANROY (E.), 1974 - Analyse totale par spectrométrie d‘absorption atomique,
des roches, sols, minerais, ciments, après fusion au métaborate de strontium.
Analusis, 2, 703-712.
JEANROY (E.) et GUILLET (B.), 1981 - The occurrence of suspended ferruginous
particles in pyrophosphate extracts of some soi1 horizons. Geoderma, 26 (l-2),
-
95-105.
JOHNSON (L.J.) et CHING HWAN YEH, 1974 - Removal of iron oxides and amorphous
material from soi1 clays. Treatment sequence effect. Soi1 Sci. Soc. Amer. Prcc.
38 (6), 977-980.
-
JONES (A.A.), 1981 - Charges on the surfaces of two chlorites. Clay minerals,
16, 747-759.
-
JUO (A.s.R.) et WHITE (J.L.), 1969 - Orientation of the dipole moments of
hydroxyl groups in oxidized and. unoxidized biotite. Science, 165, 804-805.
JUSTE (C.), 1966 - Contribution à l'étude de la dynamique de l'aluminium dans
les sols acides du sud-ouest atlantique.
Application à leur mise en valeur.
Thèse Doct. Ing. Fac. Sci. Nancy. Ann. Agron., 17 (2), 157-187 et 17 (3).
-
-
251-341.

---

KODAMA (H.) et SCHNITZER (M.), 1973 - Dissolution of chlorite minerals by
fulvic acids. Can. J. Soi1 Sci., 53, 240-243.
-
LAGALY (G.), 1981 - Characterization of clays by organic compounds. Clay
Miner., -,
16 1-21.
LAJOINIE (J.P.) et BONIFAS (M.), 1961
- Les dolérites du Konkouré et leur
altération latéritique (Guinée occidentale, Afrique). Bull. B.R.G.M.,
2,
l-34.
LEFEBVRE-DROUET (E.) et MERIAUX (S.), 1963 - Bilans des cations échangeables
en sols lessivés. Ann. Agron., 14 (3), 239-260.
-
LOUGHNAN (F.C.), 1969 - Chemical weathering of the silicate minerals. Amer.
Elsevier Publ. C O. Inc., New York.
LUCAS (J.), 1962 - La transformation des minéraux argileux dans la sédimen-
tation. Etudes sur les argiles du trias. 'Thèse Doct. Etat. Mém. no 23 Bull.
Serv. Carte Géol. A~S. Lorr., Strasbourg.
MACEWAN (D.M.C.), 1954 - Cardenite, a trioctahedral montmorillonoid derived
from biotite. Clay Miner. Bull., 2, 120-126.
L
MANGENOT (F.) et TOUTAIN (F.), 1980 - Les litières. In : Actualités d'écologie
forestiere. Sol, flore, faune. P. Pesson ed. GauthieFVillars Publ., 3-59.
MASON (B.) et BERRY (L.G.), 1967 - Elements of mineralogy. J. Gilluly et
A.O. Woodfort ed., W.H. Freeman & CO., San Francisco, Publ.
MEHRA (O.P.) et JACKSON (M.L.), 1960 - Iron oxides removal.from soils and
clays by a dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate. Clays
clay miner., z, 317-327.
MEILHAC (A.), 1970 - Origine et évolution des minéraux phylliteux dans les al-
térations des granites en pays tempérés.
Bilan minéralogique et géochimique
sur deux massifs des Vosges. Thèse 3ème Cycle, Fac. Sci. Strasbourg, 70 p.
MILLOT (G.), 1964 - Géologie des argiles. Altérations, sédimentologie, géochi-
mie. Masson & Cie, Paris, Publ., 499 p.
MILLOT (G.), 1979 - Les argiles. In : Pour la Science, 20, 61-73.
-
-
MOKMA (D.L.), SYERS (J.K.) et JACKSON (M.L.), 1970 - Cation exchange capacity
and weathering of muscovite macroflakes. Soi1 Sci. Soc. Amer, Proc., 34 (l),
-
146-150.
MORTLAND (MM.) et LAWTON (K.), 1961 - Relationships particle size and potas-
sium release from biotite and its analogues. Soi1 Sci. Soc. Amer. Proc., 25
-
(6), 473-476.
MUMBRUN (L.E. de), 1963 - Conversion of mica to vermiculite by potassium re-
moval. Soi1 Science, 96, 275-276.
-
MUXART (T.) et BIROT (P.), 1977 - L'altération météorique des roches. Public.
Département de Géographie Université de Paris-Sorbonne no 4, Paris.
NEWMAN (A.C.D.), 1969 - Cation exchange properties of micas. 1. The relation
between mica composition and potassium exchange in solution of different pH.
J. Soi1 Science, 20, 357-373.
-
NGUYEN KHA, 1973 - Recherches sur 1"évolution des sols à texture argileuse en
conditions tempérées et tropicales. Thèse Doct. Etat, Univ. Nancy 1, 157 p.

---

NGUYEN KHA et PAQUET (Hélène), 1975 - Mécanismes d'évolution et de redistri-
bution des minéraux argileux dans les pélosols. Sci.lGéol. Bull., 28 (1),
15-28.
NORRISH (K.), 1973 - Factors in the weathering of mica to vermiculite.
J.M. Serratosa et al. ed. Proc. Int. Clay Conf., Madrid 1972, CSIC Madrid.
OJANUGA (A.G.), 1973 - Weathering of biotite in soils of a humid tropical
climate. Soi1 Sci. Soc. Amer. Pro~., 37 (4)!, 63-65.
-
-
OLIVIER (Th.), 1979 - Extraction des eaux capillaires : méthodologies d'ex-
traction et analyses des solutions obtenues,, D.E.A. Agro-Eco-Pédologie, Univ.
Nancy 1, 34 p.
PAQUET (Hélène), 1969 - Evolution géochimique des minéraux argileux dans
l'altération et les sols des climats méditerranéens et tropicaux à saisons
contrastées.
Thèse Doct. Etat, IJniv. Strasbourg, 348 p.
PEDRO (G.), JAMAGNE (M.) et BEGON (J.C.)? 1978 - Two routes in genesis of
strongly differentiated acid soils under humid, cool temperate conditions.
Geoderma, 20, 173-189.
-
PEDRO (G.), 1979 - Les conditions de formation des constituants secondaires.
I n : Pédologie. Tome II. Constituants et propriétés des sols. M. Bonneau et
B. Souchier ed., Masson & Cie,' l?aris, Publ., 58-72.
PENVEN (M.J.), FEDOROFF (N. et ROBERT (M.), 1981 - Altération météorique des
biotites en Algérie. Géoderma, 26 287-309.
--'
RAFIDISON (Z.), 1982 - Rôle de la faune dans 1"humification : transformations
des feuilles de hêtre par un ver anécique (Nicodrilus velox). Thèse 3ème cy-
cle, Univ. Nancy 1.
RAUSSEL-COLOM (J.A.), SWEALMAN (T.R.), WELLS (c.B.) et NORRISH (R.), 1965 -
Studies in the artificial weathering of mica. Experimental pedology, In :
-
Proc. 11th Easter Sch. Agr. Sci., Univ. Nottingham, 40-72.
RAZZAGHE-KARIMI (M.H.), 1976 -' Contribution à l'étude expérimentale des phé-
nomènes d'altération en milieu (organique acide.
Application à l'évolution des
micas et phyllosilicates 2/1. Thèse Doct. Etat, Univ. P. et M. Curie, Paris
VI, 222 p.
RAZZAGHE-KARIMI (M.H.) et ROBERT (M.), 1979
- Géochimie des éléments majeurs
des micas en milieu organique : mécanismes de l'altération des silicates.
Ann. Agron., 30 (6), 493-512.
-
ROBERT (M.) et PEDRO (G.), 1968a - Etude expérimentale de l'évolution des
biotites par oxydation au cours du chauffage ; constitutions des oxybiotites.
C.R. Acad. Sci. Paris, 267, 1677-1680.
ROBERT (M.) et PEDRO (G.), 1968b - Influence de l'oxydation thermique des
biotites sur l'extraction-du potassium (vermiculitisation). C.R. Acad. Sci.
Paris, 267, 1805-1087.
-
-
ROBERT (M.), 1968 - Etude experimentale sur les processus de vermiculitisation
d
des micas trioctaédriques : bilan de l'évolution et conditions de genèse des
vermiculites.
Bull. Gr. Fr. Argiles, 2, 153-171.
ROBERT (M.) et PEDRO (G.), 1969 - Etude des relations entre les phénomènes
d'oxydation et l'aptitude à l'ouverture dans les micas trioctaédriques. In :
-
Proc. ht. Clay Conf. Japan, 455-472.

---

ROBERT (M.), 1970 - Etude expérimentale de la désagrégation du granite et de
l'évolution des micas. Thèse Doct. Etat, Fac. Sci. Paris, 194 p.
ROBERT (M.), 1971 - Etude expérimentale de l'évolution des micas (biotites).
1. Les apsects du processus de vermiculitisation. Ann. Agron. 22 (1), 43-93.
-
ROBERT (M.) et BARSHAD (I.), 1972 - Sur les propriétés et la détermination des
minéraux argileux 2/1 expansibles (vermiculites-smectites). C.R. Acad. Sci.
Paris, 275, 1463-1465.
ROBERT (M.), RAZZAGHE-KARIMI (M.K.), VICENTE (M.A.) et VENEAU (G.), 1979 - Rô-
le du facteur biochimique dans l'altération des minéraux silicatés. Bull. AFES.
Science du sol, 2-3, 153-174.
ROBERT (M.) et RAZZAGHE-KARIMI (M.K.), 1974 - Evolution des micas trioctaédri-
ques en présence d'acides organiques. Bull. Gr. Fr. Argiles, 24 307-317.
-'
ROBERT (M.) et VENEAU (G.), 1978 - Stabilité des minéraux phylliteux 2/1 en con-
ditions acides. Rôle de la composition octaédrique. In : Proc. 6th Int. Clay
Conf. Oxford. Mortland M.M. et Farmer V.G. ed., Elsezer Sci. Publ. Amsterdam,
385-394.
ROBIN (Anne-Marie), 1979 - Genèse et évolution des sols podzolisés sur affleu-
rements sableux du Bassin ParisJen. Thèse Doct. Etat, Univ. Nancy 1, 173 p.
ROBIN (Anne-Marie), GUILLET (B.) et DE CONINCK (F.), 1981 - Genèse et évolu-
tion des sols podzolisés sur affleurementssableux du Bassin Parisien. 1. Rôle
du matériau. Bull. A.F.E.S., Science du sol, 4, 314-329.
ROCHE (H. de la), 1966 - Données gÉochimiques sur les premiers stades de l'al-
tération dans le massif granitique de Saint-Renan (Finistère). C.R. Acad.Sci.
Paris, 262, 2409-2412.
-
-
ROSS (G.J.) et RICH (C.I.), 1974 - Effect of oxidation and reduction on potas-
sium exchange of biotite. Clays clay miner,, 22, 355-360.
-
ROSS (G.J.), 1975 - Experimental alteration of chlorites into vermiculites by
chemical oxidation. Nature, London, 255, 133-134.
ROSS (G.J.), WANG (C.), OZKAN (A.I.) et REES (H.W.), 1982 - Weathering of chlo-
rite and mica in a New Brunswick podzol developed on Till derived from chlori-
te-mica schist. Geoderma, 27, 255-267.
-
ROUILLER (J.) et ‘JEANROY (E.), 1980 - Techniques de laboratoire. Analyse miné-
rale. Note technique no 33 (fiches techniques) du C.P.B. Nancy.
ROUILLER (J.), GUILLET (B.) et BRUCKERT (S.), 1980 - Cations echangeables et
acidités de surface. Bull. A.F.E.S., Science du sol, 2, 161-174.
RUELLAN (A.) et DELETANG (J.), 1967 - Les phénomènes d'echange de cations et
d'anions dans les sols. Document ORSTOM - Initiations-Documentations techni-
ques no 5, 123 p.
RUTHRUFF (R.F.), 1941 - Vermiculite and hydrobiotite. Amer. Miner., 26, 478-
-
484.
SADIO (S.), 1980 - Altération de minéraux argileux dans un sol brun acide et
dans un podzol. Approche expérimentale in situ : Housseras et Biffontaine
(Vosges). D.E.A. Agro-Eco-Pédologie, Univ. Nancy 1, 26 p.
SAWHNEY (B.L.), 1970 - Potassium and cesium ion selectivity in relation to
clay minera1 structure. Clays clay Miner., 18, 47-52.
-

---

SAWHNEY (B.L.), 1977 - Interstratification in layer silicates. In : Minerals
in soi1 environments. Dixon J.B. et Weed S.B. ed., Soi1 Sci. SOT Amer. Publ.
Wisconsin, USA, 405-434.
SAWHNEY (B.L.) et VOIGT (G.H.), 1969 - Chemical and biological weathering in
vermiculite from Transwaal. Soi.1 Sci. Soc. Amer. Proc., 93 (4), 625-629.
-
SCHNITZER (M.) et KODAMA (H.), 1977 - Reactions of minerals with soi1 humic
substances. In : Minerals in soil. environements. Dixon J.B. et Weed S.B. ed.
Soi1 Sci. Soc, Amer. Publ., Madison, Wisconsin, 741-770.
SCHWEDER (P.), 1972 - The effect of long-term application of potassium fertili-
zer on the clay content of soi].. Archiv. f. Acker. Pflanzenbau Bodene, 15
(12, 1007-1015. (Soils & Fertil., 35 (5), no 3795, p. 514).
SCHWERTMANN (IJ.), 1976 - Die Vermitterung mafischer Chlorite. Zeitsch. Pflan-
zener. Bodenkde, 1 (l), 27-36.
-
SCOTT (A.D.) et SMITH (S.J.), 3966
- Susceptibility of interlayer potassium in
micas to exchange with sodium. Clays clay Miner., '14, 69-81.
-
-
-
SEDDOH (F.), 1973 - Altération des roches cristallines du Morvan. Thèse Doct.
Etat, Dijon, 377 p.
SEDDOH (F.) et PEDRO (G.), 197/+ - Caractérisation des différents stades de
transformation des biotites et biotites chloritiques dans les arènes graniti-
ques du Morvan. Bull. Gr. Fr, Argiles, 26, 107-125.
SEGALEN (P.), 1966 - Altération des minéraux primaires. Synthèses des minéraus
secondaires au cours de la ferrallitisation, Cah. ORSTOM, Pédologie, IV (4),
-
5-13.
SEGALEN (P.), 1973 - L'aluminium dans les sols. Document ORSTOM, Initiations-
Documentations techniques no 22, 281 p,
.J
SOUCHIER (B.), 1971 - Evolution des sols sur roches cristallines à l'étage mon-
tagnard (Vosges). Thèse Doct. Etat, Univ. Nancy 1, 134 p.
SOUSA (E.C.) et ESWARAN (H.), 1975 - Altération of micas in the saprolithe of
a profile from Angola. A morphological study. Pédologie, Gand, 25 (2), 71-79.
-
-
STUSSI (J.M.), 1960 - Radioactivité des roches du bassin versant et des sables
de la rivière Grandrupt (Vosges), Thèse 3ème Cycle, Univ. Nancy 1, 120 p.
TAIT (J.M.), YOSHINAGA (N.) et MITCHELL (B.D.), 1978 - The occurence of imogo-
lite in some scqttish soils, Soi1 Sci. Pl. Nutr., 24 (l), 145-151.
- -
-
TARDY (Y.), 1969 - Géochimie des altérations. Etude des arèn,. et des eaux de
i
quelques massifs cristallins d'Europe et d'Afrique. Thèse D*,t
:':.at , Univ.
Strasbourg, 199 p.
TARDY (Y.), PAQUET (Hélène) et: MILLOT (G.), 1970 - Trois TP.~&; de genèse des
montmorillonites dans les alt?!rations et les sols. Bull. Gr. Fr. Argiles, 22
-_-.
-'
69-77.
TARZI (J.G.) et PROTZ (R.), 1979 - Increased selectivity of naturally weathered
biotites for potassium. Soi1 Sci. Soc. Amer. J., 43, 188-191.
-
-
-
THOMASSIN (J.H.), SCHEPER (S.), BAILLIF (P.), TOURAY (J.C.) et NAUDIN (F.),
1982 - Amorphisation de surface. Etude du comportement de l'aluminium lors de
l'interaction H20-verre : apport de la spectrométrie XPS et de la sonde ioni-
que. (sous presse).

---

TOMITA (K.) et DOZONO (M.), 1972 - Formation of an interstratified minera1 by
extraction of potassium from mica with sodium tetraphenylboron. Clays Clay mi-
ner., 20, 225-231.
-
-
TOLJRAY (J.C.), 1980 - La dissolution des minéraux. Aspects cinétiques. Masson
& Cie, Paris, 109 p.
VEDY (J.C.), 1973 - Relations entre le cycle biogéochimique des cations et
l'humification en milieu acide. Thèse Doct. Etat, Univ. Nancy 1, 116 p,
VEDY (J.C.), ROUILLER (J.) et MERLET (D.), 1980 - Les solutions du sol dans
P
deux écosystèmes des Basses-Vosges gréseuses triasiques. Mém. hors série
no 11
Soc. Géol. Fr., 127-134.
VERHEYE (W.), 1974 - Nature and evolution of soils developed on the granite
complex in the subhumid tropics (Ivory Coast). 1. Morphology and classifica-
tion. Pédologie, Gand, 24 (3), 266-282.
-
-
VICENTE-HERNANDEZ (M.A.) et ROBERT (M.), 1975 - Transformation profonde des mi-
cas sous l'action de l'acide galacturonique.
Problèmes des smectites des pod-
zols. C.R. Acad. Sci. Paris, 281D, 523-526.
VICENTE-HERNANDEZ (M.A.) et ROBERT (M.), 1981 - Rôle des acides fulviques et
humiques dans les premiers stades de l'altération des micas, In : Coll. Inter.
no 303 C.N.R.S. "Migrations organo-minérales dans les sols tempérés", Nancy
Sept. 1979, 305-312.
WADA (K.), 1977 - Allophane and imogolite. In : Minerals in soi1 environments.
Dixon J.B. et Weed S.B. Ed,, Soi1 Sci. Soc.%er. Publ. Madison, Wisconsin,
603-638.
WADA (K.) et SCHIN ICHIRO WADA, 1976 - Clay mineralogy of the B horizons of
two hydrandepts, a torrox and humitropept in Hawaii. Geoderma, 16 (2), 139-
-
157.
WEED (S.B.), DAVEY (C.B.) et COOK (M.G.), 1969 - Weathering of mica by fungi.
Soi1 Sci. Soc. Amer. Proc., 33 !5), 702-706.
-
WELLS (C.B.) et NORRISH (K.), 1968 - Accelerated rates of release of interlayer
c
potassium from mica. Trans, 9th Int. Cong. Soi1 Sci., Adélaïde, Soi1 Science,
lll, 683-694.
--
WEY (R.) et LEDRED (R.), 1972 - Vermiculite et vermiculitisation. Bull. Gr.
fr. Argiles, XXIV, 111-134.
WHITE (J.L.), 1971 - Interpretation of infrared spectra of soi1 minerais. Soi1
Science, 112, 22-31.
WHITE (J.L.), 1977 - Preparatiop of specimens for infrared analysis. In : Mi-
-
nerals in soil environments. Dixon J.B. et Weed S.B. ed., Soil Sci. Soc. Amer*
Publ., Madison, Wisconsin, 847-868.
WILSON (M.J.), 1966 - The weathering of biotite in some Aberdeenshire soils.
Min. Manag., 35 1080-1093.
-'
WILSON (M.J.), 1967 - The clay mineralogy of some soils derived from a bioti-
te-rich quartz-gabbro in the strathdon area, Aberdeenshire. Clay miner., L,
91-100.
WILSON (M.J.), 1970 - A study of weathering in a soi1 derived from a biotite-
hornblende rock. I. Weathering of biotite. Clays clay Miner., 8, 291-303.
ZYRIN (N.G.), MA (Id.), SoKoLovA (T.A.) et GUSEVA (M.I.), 1974 - Clay mi-
nerals in yellow-podzolic soils of Western Georgia. Geoderma, 12 (1/2), 63-69.
-

---

] A N N E X E 1 1
r
c

---

I.- PREPARATION DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL : LES SACHETS
Les sachets sont fabriqués à partir d'une toile à bluter en poly-
amide, ou de membranes en acropor,
constitué d'un copolymère d'acrylonitrile
de P.V.C. et de nylon. Ce matériau existe dans le commerce; on peut se le pro-
curer chez U.G.B., Panissières (42). Il existe plusieurs mailles.
Sur la longueur totale de la toile,
on découpe des bandes de 10 cm
de large. La bande est ensuite soudée sur toti sa longueur, de façon à obte-
nir une nouvelle bande de 5 cm de large.
La fermeture se réalise à l'aide d'un
fer à souder.
Dans le sens de la largeur, cette fois, on soude le bord inférieur des
sachets en espaçant les traits de soudures de 11 cm. Le sachets ne sont décou-
pés qu'après qu'ils aient été soudés.
Une fois les minéraux incorporés dans les sachets, ceux-ci sont défi-
nitivement fermés sur le bord supérieur,
toujours à l'aide du fer à souder.
En fin d'opération, on obtiendra un sachet de 10 cm de long sur 5 cm
de large.
II.- PREPARATION DES MINERAUX EN VUE D'ETUDES EXPERIMENTALES
l.- Minéraux primaires
Les minéraux primaires sont prélevés des roches-mères de sols.
- Broyage et tamisage à sec : on recueille les différentes frac-
tions, plus particulièrement celles qui sont comprises entre 100 et 200~. Dif-
férentes fractions, peuvent être choisies.
- Lavage à l'eau déminéralisée,
sur tamis de lOOu, pour éliminer
les particules fines, p uis séchage à l'air (ou à l'étuve à température maximum
de 3O'C). Le tout est ensuite homogénéisé.
- Traitement ultrasons (OMRON Tateisi Electronics CQ Japan) :
dans des béchers de 250 ml, on pèse 30 à 50 g de minéraux broyés secs. On fait
deux lavages, suivis d'une décantation de 2 minutes à l'eau minéralisée, puis
traitement ultrasons réglé à 70 volts pendant 1 minute, décantation pendant
2 minutes. Deux lavages, une décantation de 2 mn. Ultrasonication à 70 volts
pendant 1 minute, puis, à nouveau, 5 à 6 lavages, suivis de décantations
d e
2 minutes chacunes jusqu'à obtention d'un liquide clair. Séchage à l'air (ou
à 30°C à l'étuve) pendant deux à trois jours. Faire un ultime tamisage à sec,
sur tamis de 100~.
N.B.
En principe, il faut toujours effectuer un dernier tamisage par vo i e
humide.

---

Séparation des minéraux : On peut procéder à un tri paramagnétique
(Carpco Forrer) pour séparer les minéraux.
2.- Minéraux argileux
Les échantillons sont extraits des horizons C des arènes de sols.
Ils doivent subir les traitements suivants :
- Broyage et/ou tamisage à sec à l’aide d’un tamis de 50~
- Dispersion dans de ‘L’eau distillée de la fraction inférieure à 50~
dans des allonges de 1 litre.
- Les argiles (fraction inférieure à 2 1~) sont recueillies par siphon-
~
nage,
- Agitation de l’échantillon de 1 1 de suspension et siphonnage après
24 heures, jusqu’à 30 cm de profondeur
- Récupération de la totalité des argiles par siphonnages répétés,
jusqu’à épuisement total, c’est-à-dire jusqu’au moment où on ne distingue plus
de suspension dans l’eau distillée. Les argiles sont recueillies dans des pots
-
de centrifugeuse de 1 1.
- Centrifugation et récupération du culot. On peut faire deux à trois
lavages à l’eau distillée, avec mise en suspension après chaque lavage.
- Les argiles (O-21.1) ainsi recueillies seront ensuite séchées dans une
étuve à 60°C ou à l’air libre.
1
N.B. : On peut rendre les argiles homoioniques en faisant une saturation à l’ai-
de de cation quelconque, Le cation saturant ne devra pas être un handicap
pour la suite du travail. La saturation tient compte de la capacité
d’échange cationique de l’argile considérée.
1
Les pesées seront fonction des études ou objectifs visés.

---

l ANNEXE 11

---

Tableau I.-
Composition chimique des parabiotites (Bio. y) et des micas-
vermiculites (Bio. ar.). Eléments exprimés en %O d'oxydes.
Echantillons
Si02
A1203 Fe203
Mn0 Mg0 Ca0 Na20
K20
Ti02
Total
Bio. y Témoin
705
71 91
i--i 70 23
036
998,7
Bio. ar. témoin
715
92 78
0:9
54
330
091
:66
985
Pessière
Bio. y A0
610
65 62
131
63
233
OF5 26,5
926,4
Bio. ar. A,
700
90
08
52
091
24,5
961,3
Bio. y 15 cm
680
74
95
193
73
3? 023 42
995,2
Bio. ar. 15 cm
700
90 75
038
51
212
033
24
959,3
Bio. y 80 cm
700
73 90
132
66
037
39
988,5
Bio. ar. 80 cm
700
92 75
08
50
2:;
032
26
962,2
Sapinière
Bio. y A0
690
71 90
133 69
3,l
096
30
971
Bio. ar. Ao
710
83
038
49
134
092
21,5
::
996
Bio. y 15 cm
695
75
9:
1,3
331
41
996,2
Bio. ar. 15 cm
700
92
E
098
50
2,3
23
:5
956,2
Bio. y 80 cm
685
75
9;
153
72
28
018
40,5
16
985,4
Bio. ar. 80 cm
690
91 75
098
52
250
092
24
16
951
Hêtraie
Bio. y Ao
710
89
132
68
330
16
991,2
Bio. ar. Ao
680
9: 78
26
039
54
2,4
16
954,3
Bio. y 15 cm
710
86
132
67
992
Bio. ar. 15 cm
700
;9 73
2”4
098
2;
:5
957,6
Bio. y 80 cm
690
74 95
133
E
2:9
43
16
996,2
Bio. ar. 80 cm
690
91 75
099
52
236
26
16
996
Myrtille
Bio. y Ao
700
85
12
65
330
l,O 33
969,2
Bio. ar. A0
710
82 71
f-J,8
49
138
056
25
995,2
Fétuque
Bio. y A,
700
68 87
153
l,C
39
982,4
Bio. ar. A,
705
82 71
03
‘336
25
995,9

---

Tableau II.- Capacité d'échange cationique et composition du complexe absorbant
des parabiotites (Bio. y) et des micas-vermiculites (Bio.ar.)
-1
1 -
.--------
Bases échanqeables et C.E.C.
1 Acldlté d'echange
FE / Mn /
(m.e.,'lIlC 9:
tchantillons
on:
PH :_--.- .__. -...
. 1
A13+
H'
1
m.e./lOOg
Y
Na
5
T
.-- -.--f. -- .--
- -..; ..- --
. ..-_
t-
_-. - -t-
Bio. , Témoin
6,56
o,o
0 ,o
070
2.9 : 0,2? 3.78
3 . 2 8
1oc
;
Bio. ar. Témoin
0,o
0,o
0,o
C!,O 7
6.42
0 . 0 7
0.21 / O,l!
4,61
3,68
95
, -~.---.
.--
-_--
- ._-
Pessiere
i -----
-/
Bio. 7 Ao
336
5 . 6
0,03
0.15
1,3 j !,2
3,30
10.59
3 2
Bio. ar. A,
397
5,6
0,05 O,l
0,181 0,26
0,74
9
Bio. y 15 cm
1.1
1
8.0
4,~
0 . 0 1
090
l,?
0,7
2,Ol
3,6
56
Bio. ar. 15 cm
490
3,3
0,Ol
0,13 0,65.
0,82
4,73
17
Bio. y 80 cm
4,l
o,o
0 . 0 1
?O
1.2 I 0.52
1,73
198
9 4
Bio. ar. 80 cm
3,9
3,9
0,02
010
091
l 0,s
0,75
3,?5
2c
80
i.-
-4..--._
-^_-
_-.-
.-.--
:
Sapinière
Bio. y A,
3,6
5,6
1-6
0,6
0,05
0 . 4 5
037
2 . 2 6
0 . 4 7
3,88
1 1 . 7 3
4 8
Bio. ar. Ao
a,7
2.4
o,o
0,05
0,45
0,33
0,3
0,26
1,34
10,49
64
Bio. j 15 cm
1,:
o,o
0,l 4
23
o,o
0,15
0,18
0,52
0,4
1,25
2,5
44
Bio. ar. 15 cm
410
3 . 2
0,6
0,s
0,lj
0,oe
0,13
0,26
0,62
4,52
Bio. y 80 cm
4,2
û,4
0.0
0s
0.0
O,l
091
1,7
O,l?
2,07
235
:5
Bio. ar. 80 cm
4,O
3,3
0.0
010
o,o
02
0,06
0,16
o,û9 0,51
3,81
87
_I_~
--_-
..__~.
..-__
.l_
-
-
Hêtraie
Bio. y A,
434
0,4
0.0
0,35
0 . 8 6
2,61
29
3E
Bio. ar. A,
5,6
0.6
1
7
7,4E
0
i.0” i:d, 0.9 0.55
2,9
9,1e
3:
?Y
Bio. y 15 cm
412
2,22
0,08
136
0 . 1 6
0,6
23
5 . 8 6
5E
44
Bio. ar. 15 cm
4-1
3,3
031
010 0,25 0.12 0,34
0.84
4,24
78
Bio. y 80 cm
4,4
1,l
0.0
o,o 0.25 0,15 0.57
134
S E
44
Bio. ar. 80 cm
4,o
333
0.0
o,o 093 0,2 0.34
1,24
fi::
2 5
77
-
-.-
_.._
-
-
- _-.
-
-
Myrtille
Bio. y A,
3,7
494
1 . 4
7
0,08
1,7
0,52
0.6
3,22
9 , 1 7
3!
4 8
Bio. ar. A,
3,s
4,4
1,4
0.07 O,75
02
0,lO
1,lE
7,OE
1;
62
- - -
--. -
_--.
- -
-
-
Fètuque
Bio. r A,
430
2,22
0.3
030
0-1
0,55
0,4
0,52
0,22
1,69
4,31
3 5
52
Bio. ar. Ao
339
3,3
0,3
090
0 . 1 7
1,35
0,44
0.23
0 . 1 7
2.19
5,96
3;
55
-
.--!
--_
..-
-.-
-
- - -

---

Tableau III.- Eléments "amorphes" et "oxydes" des parabiotites (Bio.y )
et des micas-vermiculites (Bio.ar.)
Si ",
Al ";,
Fe Z,
--.-.
..~
--- ---
Ecnantillons
Sxalate IIDTA-Na4
:.B.
Oxalate
IDTA-Na4
C.B.D.
Ixalate
YDTA-Na4
C.B.D.
pH3
0,lM
0,lM
(MJ)
.---I_-
-- .-1
l-t
(MJ
pH3
0,lM
(MJI
- - - -
Pessière
4-
- ..~
-.-
pH3
-
-
Biotite y A,
0,29 /
031
094
0,55
072
094
1,05
0,6
132
Biotite ar. A,
092
094
0,45
0,6
094
0,55
052
598
Biotite Y 15 cm
24 ! 0,3
094
096
097
034
038
094
098
Biotite ar. 15 cm
0:15 ' 0-2
132
0,55
194
038
0,55
o-5
598
Biotite y 80 cm
075
073
058
0,85
130
‘398
098
095
12
Biotite ar. 80 cm
0,2
093
‘398
0,85
194
132
0,55
0,4
5,8
.-
_--.- --
-
-
I_- -.-_- _-- ~-
Sapinière-
Bio. y A0
0,25 I
094
095
l
032
o,i5
!,2
095
0.5
Bio. ar. A0
0,15
0,45
095
0,25
0.6
093
2,o
Bio. y 15 cm
093
22
0,65
096
0,25
096
O-3
093
Bio. ar. 15 cm
0,15
013
1,2
034
0,5
094
2,35
Bio. y 80 cm
0,45
093
Of5
098
0,25
095
094
0,40
Bio. ar. 80 cm
0,15
032
0165
193
0,35
095
095
1,15
--.--
-
-
-
-
Hêtraie
Bio. y Ao
0,35
095
093
092
1,75
0,5
0,55
Bio. ar. A0
0,15
2 :
033
036
093
0,35
093
2,25
Bio. y 15 cm
0,35
0:2
0,75
097
092
0,95
097
0,45
Bio. ar. 15 cm
0,75
039
0,35
036
2,15
Bio. y 80 cm
x5
0s
O>C
097
0,25
0,65
i’i
0,40
Bio. ar. 80 cm
0:2
013
097
193
0,35
0,65
015
2,3
- ._----
-
-
-
Myrtille
Bio. y Ao
093
0,4
092
094
133
097
Bio. ar. Ao
0,15
095
095
0,8
‘336
093
-.--
---
Fétuque
Bio. y A,
0,15
093
032
034
0,75
034
Bio. ar. A0
O,l
094
094
095
0,55
092
- - - - -
1-- -~ -
-
Bio. y témoin
0,5
093
094
0,65
0,30
Bio. ar. témoin
021
0,2
0,2
-
-
-.---
-
--
028
i:: i 0,35 -L
- - - -

---

Tableau IV.- Composition chimique des minéraux argileux. Eléments exprimés
Station
Minéraux
Si02 Al203 -
en %0 d'oxydes.
Fe203 Mn0 Mg0 Ca0
Na20 K20 Ti02 pF
- -
Références
Pélosol
445
190
0,4
84
11,5
Hohrodberg
400
235
3,2
40
s5
28
12 13
136 132
Haut-Jacques
430
250
98
0,8 22
1'
47
8
125
Illite
480
240
64
0,7
24
2
55
12
112
Podzol
Pélosol
450
200
68
ci
58
1,5
148
Hohrodberg
410
230
103
0,8
32
795
3:
:i
155
Haut-Jacques
425
250
92
0,4 20
1
47
8
152
Illite
475
240
56
0,2
20
2
53
12
140
-
-
Sol brun acide
Pé-iosol
450
200
71
0,b
8 2
'1,5
46
12
136
Hohrodberg
410
230
120
2,9
37
7,5
28
13
141
Haut-Jacques
410
240 l
535
034
9,5
0,7
21
1
8
171
Illite
475
245 1.
0,2
039
051
035
- -
095
cc
6:
0,5
23
014 2
5;
12
136
-~
- - - -
-
-
Tableau V.- Capacité d'échange cationique et composition du complexe absorbant
des minéraux argileux.
-
Acidité
/ d'échange
Station
Minéraux
Fe
P H
_~ --
-il
Ht
Mg
K
NH4
- . -
-
- -
-
697
0,o 0; o,o-
4,i2
1,4
093
33,8
33,9
99,7
oso
4,23
4,28
os9
0,8
18,O 20,o 90,o
04
4,53
0 0
8'9
18
0'0
t-4
9:
0,33
0,7
039
3,4
12,7
26,7
70,l
7,lO
010
010
0,o
2,3
293
094
25,0 125'1
99,4
090
-I-1!
- -
- -
-
- -
-
----4---l----
3,42
19 0 1,52 0,22
4,46
1,03
7,2
28,0
25,7
67,g
3,48
1718 1,0 0,43
1,22
094
X3
2,5
21,7
11,5
82,O
3,31
17,8 1,92 0,3
0,86
098
0:1
2,4
22,4
10,7
79,5
3,47
13,3
1,3
0,07
1,4
193
093
4,l
18,8
21,8
70,7
..--
- - -
4,12
G,i
036
82,4
4,15
X3
094
093
88,l
4,15
0115
095
88,9
4,15
0,35
191
::3
84,0
.-
Tableau VI.- Eléments "oxydes" des minéraux argileux extraits par le réactif
de Mehra-Jackson (C.B.D.)
Al
Fe
1
Station
Minéraux
Si n/oO r
-
7-
-
-
- - -
--
Y
/o rJ
m.e./IOOg
%,
m.e./lOOg
--
Références
Pélosol
27
4
14 -
Hohrodberg
20
2;
44
34
120
Haut-Jacques
010
312
36
25
89
Illite
090
2,4
27
5,6
20
Podzol
Pélosol
490
132
13
4
14
Hohrodberg
2,4
2,4
344
109
Haut-Jacques
2,4
136
;;
32
115
Illite
1,6
132
13
3, 2
12
-~
-
Sol brun acide
Pélosol
3,2
196
18
11,5
Hohrodberg
2,4
3,2
36
3;;
138
Haut-Jacques
1,6
2,4
27
328
118
Illite
2,4
1. ,6
18
28
10
-~- - ---a- - - - -

---

NOM DE L'EXWDIANT :
Syaka SADIO
NATURE DE LA THESE : Doctorat Ingénieur eti Agro-Eco-Pédologie
W, APPROUVE
ET' PERMIS D'IMPRIMER
L
NANCY, le I) 2 JUIL 1982 N* 1 L %f
LE PRESIDENT DE L'UNIVERSITE DE NANCY 1,

---