cadre gi~ologique et mini~ralogie des argiles des charentes, france

Clay Minerals (1984) 19, 29-41
C A D R E GI~OLOGIQUE ET M I N I ~ R A L O G I E DES
A R G I L E S DES C H A R E N T E S , F R A N C E
J. D U B R E U I L H ,
P. MARCHADOUR*
ET M .
THIRY*
BR GM Service Gdologique rdgional Aquitaine, Avenue Albert Schweitzer, 33600 Pessae, et *Ecole des
Mines de Paris, Centre de Gdologie Gdndrale et Mini~re, 35 rue Saint-Honord, 77305 Fontainebleau, France
(Received 17 May 1983)
R E S U M E : Des kaolinites sont exploit6es dans les s6diments du Tertiaire inf6rieur des
Charentes, constitu6s d'argiles, de lignites, de sables noirs ~ gros bois et pyrite et de sables roux.
Deux niveaux de kaolinite sont exploit6s: (i) des kaolinites ordonn6es accompagn6es de
muscovite, (ii) des kaolinites d6sordonn6es toujours accompagn6es d'anatase. Ces deux niveaux
correspondent a deux ~pisodes s6dimentaires successifs, dates du Sparnacien et du Cuisien par
la palynologie. Le premier 6pisode est vraisemblablement issu de la reprise d'alt6rations &ablies
sur le socle cristallin du Massif Central, alors que le second reprendrait des mat&iaux issus de
l'alt6ration des roches s6dimentaires des bordures du bassin. Des kaolinites tr6s bien ordonn6es
et de la gibbsite r6sultent de transformations g6ochimiques au sein des d~pSts. Elles sont li6es
aux milieux acides des d6p6ts ligniteux et ~ l'oxydation des pyrites qui am6nent la mobilisation
de l'aluminium.
A B S T R A C T : Kaolinite deposits quarried in the early Tertiary sediments of Charentes consist
of clays, lignites, black sands with wood fragments and pyrite, and red-brown sands. Two
kaolinite units are worked: (i) well-ordered kaolinites accompanied by muscovite, (ii) disordered
kaolinites always accompanied by anatase. These two units result from two successive
sedimentary episodes, dated as Sparnacian and Cuisian by palynology. Material deposited
during the first episode probably originated as erosion products of soils formed on the crystalline
rocks of the Massif Central region, whereas that sedimented during the second episode resulted
from weathering of sedimentary rocks at the border of the basin. Well-ordered kaolinites and
gibbsite result from geochemical transformations within the deposits. These transformations are
favoured by the acidic environment of the lignite deposits and also that resulting from pyrite
oxidation, which permits movement of aluminium.
D a n s les C h a r e n t e s , des argiles kaoliniques sont exploit6es d a n s les s6ries s6dimentaires
tertiaires. Les exploitations s ' & e n d e n t sur u n e b a n d e N o r d - S u d d ' e n v i r o n 25 k m de long et
de 6 k m de large. Les premi6res, exploitations 6taient limit6es ~t la r6gion de M o n t g u y o n , en
b o r d u r e de l'anticlinal de Jonzac. Depuis, les essais de valorisation des argiles, p o u r
d ' a u t r e s utilisations que celles des industries r6fractaires et sanitaires, o n t relanc~ la
p r o s p e c t i o n d u b a s s i n et a b o u t i h l ' o u v e r t u r e de n o u v e a u x secteurs d'exploitation d a n s les
zones h s6diments tertiaires plus 6pais entre M o n t g u y o n et Barbezieux. Les argiles
kaoliniques s o n t exploit6es d a n s plus de 30 carri~res ~t ciel ouvert (Fig. 1) et la p r o d u c t i o n
d'argile extraite a atteint 860 000 t o n n e s p o u r r a n n 6 e 1979.
9 1984 The Mineralogical Society
30
M. Thiry et al.
FIG. 1. Carte g6ologiquedes Charenteset distributiondes exploitationsde kaolinite.
CADRE
GEOLOGIQUE
En Aquitaine, les formations tertiaires continentales, rapport~es au Sid~rolithique et aux
Sables du P~rigord, occupent toute la r~gion Nord-Est du bassin. Dans les r~gions
orientales, P~rigord et Quercy, l'~paisseur des d~p6ts est relativement r~duite (moyenne de
10 ~ 20 m) parfois directement tributaire de soutirages karstiques. Le plus souvent, les
d~p6ts y sont oxyd~s et montrent une structuration d'alt~ration (Archanjo, 1982). Dans le
domaine occidental, qui correspond aux Charentes, c'est la zone de bassin, l'~paisseur des
d~p6ts est importante (plus de 100 m). Les d~p6ts se font en milieu r~ducteur, riche en
mati~re organique, avec individualisation de puissantes unit~s d'argiles, de sables et de
lignites. La structure du bassin est perc~e en son centre par l'anticlinal ~t coeur cr~tac~
calcaire de Jonzac-Montguyon (Fig. 1).
Les formations tertiaires des Charentes sont constitutes par un complexe de sables,
graviers et galets, avec de nombreuses lentilles d'argiles et des accumulations de lignites.
Leur r~partition semble au premier abord tr~s d~sordonn~e, d'autant que leur puissance
varie de quelques m~tres en bordure du substratum des catcaires cr~tac~s, ~ plus de 500 m
en aval, vers le bassin d'Aquitaine (r~gion de St Emilion).
Des datations palynologiques ont pu, pour la premiere fois, ~tre avanc~es par
Chateauneuf et aL (1977). Par ailleurs, une approche s~dimentologique, par m~thode
s~quentielle, a permis d~couper cette puissante s~rie d~tritique en quatre unit~s (Dubreuilh
& Platel, 1980). C'est dans les deux unit~s inf~rieures (sparnacienne et cuisienne) que sont
exploit~es les argiles kaoliniques.
Sparnacien
Sur les argiles ~ nodules ferrugineux, li~es ~ l'alt~ration du toit du Cr~tac~ Sup~rieur, les
premiers d~p6ts attribu~s au Sparnacien sont constitu~s de sables fins argileux, gris clair,
Les argiles kaoliniques des Charentes
31
d'argiles blanches, ainsi que d'accumulations ligniteuses ~t nombreux nodules de pyrite.
Une h deux s~quences n~gatives y ont bt~ reconnues dans le secteur de Montguyon au
Sud et de Baignes au Nord; elles caract6risent un environnement delta'/que, donc des
d6pfts sous tranche d'eau.
Autour de l'anticlinal de Jonzac, ces premiers d6p6ts pr6sentent une g6om&rie tr6s
perturb6e b. l'6chelle des carri~res avec des d6formations post-s6dimentaires importantes
dues en partie h des ph6nom6nes de karstification et de compaction diff6rentielle. Certains
effondrements apparaissent comme pr6coces, entre deux 6pisodes de d+p6t, mais la plupart
sont tardifs, probablement cons6cutifs au rehaussement de la zone anticlinale. Ces
effondrements sont souvent soulign6s par des formations ligniteuses; ils sont de forme
grossi6rement circulaire et isolent des masses d'argile d'environ 10 ~t 50 m de diam&re.
Dans les zones d'aflteurement continu, la stratonomie est plus r6guli6re. Les argiles s'y
pr6sentent en niveaux horizontaux, continus, massifs, sans stratification marqu6e, jusqu'h
6 m d'6paisseur, ravin6s et recoup6s par des chenaux sableux. Des argiles ligniteuses, voire
de vrais lignites, sont souvent associ6s h la bordure de ces chenaux. Sur les flancs des
chenaux apparaissent des remaniements (galets mous) et quelquefois des figures de
dessication, avec des traces de racines pyritis+es. Cette organisation des chenaux, avec
lignites et figures d'6mersion associ6s, est tout/~ fait similaire/~ celle des argiles kaoliniques
sparnaciennes du Bassin de Paris (Argiles de Provins) (Thiry, 1981).
Les sables sont g6n6ralement de couleur claire (grise ~ beige) ou de couleur rouille.
Mais, principalement dans les secteurs m&idionaux, il subsiste des sables noirs, pyriteux,
bois flott+s, dans les chenaux ravinant au toit des argiles. Ces bois ont couramment une
dizaine de centim~tres de diam&re et sont quelquefois ~pig~nisbs par la pyrite. Des bois
subsistent aussi sous forme de traces oxyd6es plus haut dans les sables, dans les facies
beiges ou rouille. Ces observations montrent que l'ensemble des d6p6ts aussi bien des
sables que des argiles se sont faits en milieu r6ducteur. Les Facies oxyd6s sont tardifs,
6ventuellement relativement r6cents, li6s ~, des circulations de nappes oxydantes.
Cu~&n
Cette formation est constitute par une ou plusieurs s+quences (plus de cinq ont pu ~tre
individualis~es dans le Sud des Charentes, r+gion de Coutras). I1 s'agit de sables vert p~le
avec quelques graviers h la base, surmont6s par des argiles sableuses, ~ marmorisations
rouge~ttres et nombreux petits terriers. Tous ces caract+res ont une extension r~gionale, ce
qui permet d'affirmer que ces formations ont subi des actions p+dog~n&iques pr+coces
dans de vastes zones calmes sous faible tranche d'eau temporaire (saisonni+re ?), facies de
plaine d'inondation. Au sommet de la s+rie, la palynologie indique un environnement de
mangrove pouvant &re attribu~ au passage Cuisien-Lut~tien.
Eocene moyen
La base de cette unit~ est marquee par une discordance g~n~ralis~e et l'arriv~e de
materiel moins alt6r& Les d~pressions sont d~s lors combines car la base de l'Eoc~ne
moyen 'transgresse' largement sur les calcaires cr&ac~s. Dans les Charentes, il s'agit d'une
assise assez constante de gros galets qui ravine fortement le toit des d~p6ts du Cuisien et du
Sparnacien.
32
M. Thiry et al.
Eoc@ne sup&ieur ~ Oligoc@ne
Ces formations ne sont pas repr6sent6es dans les carri6res d'argiles kaoliniques. On
distingue trois grandes sSquences:
la base, une s6quence de sables argileux bruns passant fi des argiles sableuses grises et
jaunes;
au-dessus, deux s$quences de sables feldspathiques vert pS.le passant ~t des argiles
silteuses vertes, ~tterriers et petites marbrures rouge~.tres a lie de vin.
En l'absence de niveaux organiques, la datation de cet ensemble a 6t6 fait par corr61ation
avec les passages aux formations fluvio-lacustres de la r6gion de Coutras (Dubreuilh,
1980).
NATURE
DES KAOLINITES
Les argiles des formations sparnaciennes et cuisiennes des Charentes ont fait l'objet d'une
premiere 6tude par diffraction des Rayons X de Kulbicki (1956). Plus tard, Fleurence &
Nicolas (1964) ont montr6 la diversit6 min6ralogique des kaolinites des Charentes dans
lesquelles ils reconnaissent une s6rie continue depuis des kaolinites bien ordonn6es jusqu'/t
des fire-clays. Plus r6cemment Yvon et al. (1982), et Cases et al. (1982) ont montr6 que
c'est le fer, sous forme d'oxydes ou hydroxydes dans l'espace interfoliaire ou en couche
octa6drique, qui semble principalement responsable du nombre de d6fauts cristallins dans
les kaolinites des Charentes.
En utilisant conjointement les crit6res de classification bas6s sur la r6solution des raies
caract6ristiques de l'ordre d'empilement des feuiUets (Brindley & Robinson, 1947) et sur la
capacit6 de gonflement/t l'hydrazine hydrat6 (Range et al., 1969), nous avons 6t6 amen6 fi
distinguer 3 principaux groupes de min6raux.
Kaolinites ddsordonndes ou fire-clays
Les diagrammes de diffraction sur poudre orient6e montrent de larges bandes de
diffraction (hkO), caract6ristiques des kaolinites /L empilement d6sordonn6 des feuillets
(Fig. 2). En m~me temps, la raie basale (001)/l 7.15/~ est large, traduisant une cristallinit6
faible (Thiry, 1982). Le rapport des intensit6s I(001)/I(020) est faible, jusqu'~i ~tre voisin
de 1.
Les diagrammes de diffraction sur la fraction <2/~m orient~e, et trait~e par l'hydrazine
hydrat6 montrent un faible indice de gonflement.
1~<
1 7.15 A normal
1 7.15/k hydrazine
<2
Les observations au microscope 61ectronique fi balayage montrent qu'elles sont form6es
de plaquettes petites et fines, orient6es parall61ement entre elles, formant un assemblage
compact (Fig. 3(1)).
Kaolinites ordonndes typiques
Les diagrammes de diffraction des RX sur poudre non orient6e montrent des raies (hkl)
fines et bien individualis6es (Fig. 2) caract6ristiques de kaolinites ordonn6es. En m~me
temps, les intensit6s diffract6es sont fortes et le rapport des intensit6es I(001)/I(020) est
61ev6.
Les argiles kaoliniques des Charentes
KAOLINITE
33
D E S O R E ) O N NE E
::I I',
............
*p
l o
3,0
KAOLINITE
4o
ORDONNEE
MICA
L
E
i
1(3
20
30
40
FIG. 2. Diagrammes de diffraction des Rayons X (Cu-Ka) des deux principaux types de
kaolinites des gisementsde Charentes (trait pointill6:apr6s traitement &l'hydrazinehydrate).
Les diagrammes de diffraction sur les fractions fines (< 2 ~tm) et orient+es, trait6es par
l'hydrazine hydrate, montrent un fort indite de gonflement.
2<
1 7.15/i~ normal
17.15 hydrazine
<6
Ces kaolinites ordonn6es typiques sont dans tous les cas form6es de plaquettes plus
grandes que les kaolinites d6sordonn~es. Elles forment, soit des assemblages orient6s et
compacts (Fig. 3(2)), soit des assemblages isotropes dispos6s en 'chateau de cartes' (Fig.
3(4)).
Kaolinites ordonndes atypiques
Les diagrammes de diffraction de RX sur poudre non orient6e sont ceux d'une kaolinite
ordonn6e, tout ~t fait identiques & ceux du groupe pr6c6dent. Mais ces min~raux se
distinguent par le fait qu'ils ne pr6sentent aucun gonflement &l'hydrazine hydrat6:
17.15 A normal
17.15 ,/k hydrazine--
1
34
M. Thiry et al.
FIG. 3. Microscope 61ectronique h balayage. (1) Argile ~t kaolinite d6sordonn6e (Cuisien,
Fontbouillant). (2) Argile ~ kaolinite ordonn6e et mica (Sparnacien, Bois de Bernet). (3) Argile
ligniteuse/t kaolinite ordon6e atypique et gibbsite (Cuisien, Maine Bertin). (4) Argile pyriteuse h
kaolinite ordonn~e (Sparnacien, Guizengeard). Le trait repr6sente O-5/~m.
Au microscope 61ectronique a balayage,
plaquettes en assemblage isotrope (Fig. 3(3)).
elles apparaissent
form6es
de petites
Les argiles kaoliniques des Charentes
MINERALOGIE
DES DEPOTS
35
SIDEROLITHIQUES
Les d6p6ts sid6rolithiques des Charentes sont presque exclusivement compos~s de
kaolinite et de quartz. N6anmoins ~t c6t6 des min6raux majeurs existent quelques min6raux
accessoirs, qui sont d'une part les min6raux du fer (h6matite, goethite, pyrite et sid6rite),
et d'autre part de l'anatase, de la muscovite, de la smectite, des feldspaths potassiques, des
plagioclases et de la gibbsite. Nous n'avons pas retrouv6 la dickite signal6e par Kulbicki
(1956).
Associations et successions mindrales
L'exploitation du Bois de Bernet (5 km au Sud-Est de Montguyon) montre les
associations et les successions typiques de ces formations. On y reconnait 3 associations
majeures de la base au sommet (Fig. 4).
(1) Kaolinites ordonn6es typiques, accompagn6es d'un peu de muscovite (2 ~ 5%).
(2) Kaolinites d6sordonn6es toujours accompagn~es d'anatase (1 ~ 3%).
(3) Kaolinites d6sordonn6es accompagn6es de smectites (jusqu'/t 50%) de mica-illite, et
de feldspaths.
La pyrite est limit6e aux pass6es argileuses et aux sables inf6rieurs qui contiennent des
bois flott6s. La sid6rite forme de petits pisolithes blancs, millim&riques, qui criblent
FIG.4. Formations sid~rolithiques et Sables du P6rigord de la carri~re du Bois de Bernet
(CharenteMaritime).Compositionmin6ralogique.
36
M. Thiry et aL
l'extr@me base des argiles, vraisemblablement non loin du contact avec les calcaires
cr&ac6s. Goethite et h6matite sont les min6raux du fer dans les sables sup6rieurs, oxydbs.
On retrouve l/t, la m@me succession min@ralogique des compos@s du fer que dans les argiles
kaoliniques du Sparnacien du Bassin de Paris (Thiry, 1981).
Extension des associations mindrales
Les trois associations min6rales principales d6crites ci-dessus se retrouvent sur
l'ensemble du bassin d'exploitation des argiles des Charentes. L'ordre de succession de ces
associations est toujours respectS; les niveaux /t kaolinite d6sordonn6e et anatase
recouvrent toujours les niveaux/t kaolinite ordonn6e et mica, et les formations/t kaolinite,
smectite et feldspaths couronnent les coupes. Cette succession est g~n6rale sur rensemble
du bassin. N~anmoins les niveaux /t kaolinite d6sordonn6e et anatase viennent souvent/t
manquer et, dans ce cas, les formations /t smectite et feldspaths recouvrent directement
l'ensemble inf6rieur.
La Fig. 5 donne les sch6mas des successions lithologiques et min~ralogiques des
principales coupes &udi6es. L'association /t kaolinite ordonn~e et mica est connue sur
l'ensemble de la r6gion. Par contre, la formation /t kaolinite d6sordonn6e et anatase est
limit~e au secteur de Baignes et de Montguyon. Entre ces deux secteurs, les formations/t
kaolinite, smectite et feldspaths viennent reposer directement sur l'unit6 inf6rieure.
N6anmoins, il existe quelquefois des interp6n&rations de ces associations min6rales.
C'est la cas de la carri6re de Montroux (/t l'Est de Baignes), off un niveau m6trique de
sable/t kaolinite ordonn~e et mica se place au sein de l'ensemble/t kaolinite d~sordonn6e et
anatase. De m@me, dans le sondage au Sud de Sauvignac, une pass@e sableuse/t kaolinite
d@sordonn6e et anatase s'intercale dans l'ensemble /t smectite et feldspaths. Ces
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F]6. 5. Distribution des associations min+rales.
Les argiles kaoliniques des Charentes
37
dispositions peuvent s'interpr&er comme des r~currences de facies, t~moignant de l'6rosion
des assises sous-jacentes.
Interprdtation sddimentologique
L'analyse min6ralogique fine de ces formations argilo-sableuses permet de pr6ciser leur
s6dimentalogie. Le passage d'une association ~ l'autre se fait de mani~re franche darts la
s6rie, ce qui permet de d6finir des unit6s se rapportant ~t un m6me 6pisode s~dimentaire.
Ces associations min6rales d61imitent, du moins dans les formations kaoliniques, des unit~s
s6dimentaires dont la base est souvent occup6e par un puissant niveau d'argile; on passe
ensuite soit ~ des argiles sableuses, soit directement fi des sables qui ravinent quelquefois
les argiles. En sommet d'unit6, s'individualisent 6ventuellement fi nouveau des lentilles
d'argiles dans les sables. La s6quence est donc de type n~gatif et elle permet d'interpr6ter
ces formations comme des d6p6ts dans un syst6me de delta progradant, dans lequel
s'effectue le tri des mat6riaux (Marchadour, 1980).
En effet, la formation de couches d'argiles tr6s pures, parfois sur 5 m d'6paisseur et
plusieurs hectares de superficie, ne peut se faire que dans un milieu suffisamment calme
pour qu'un tri trbs s61ectif des particules apport6es au bassin soit r6alis6. Seul un syst6me
du type lacustre ou lagunaire est capable de telles performances. Les grosses particules se
s6dimentent d6s l'entr~e dans le plan d'eau, off la vitesse du courant chute brusquement.
Les particules d'argiles peuvent par contre &re transport6es tr~s loin par un faible courant,
se s6dimenter tr~s lentement, mais former des ~paisseurs importantes dans un
environnement stable. Les d6p6ts sableux littoraux progradent et on assiste fi un
recouvrement des couches d'argile par des mat6riaux plus grossiers. Le front du delta est
marqu6 par l'6dification de digues et de lev~es de sables qui canalisent les ~coulements
fluviatiles. Les ruptures de ces digues am~nent le d6p6t de mat6riaux granulom~triquement tr~s h&~rog~nes et peuvent provoquer de puissants ravinements dans les
couches argileuses recouvertes.
Lithostratigraphie
La superposition, selon un certain ordre, de niveaux ~t compositions min+ralogiques
diff~rentes conduit b. envisager que la nature des produits amen+s au bassin varie dans le
temps, et que ces unit6s puissent constituer des rep+res lithostratigraphiques. Sur quelques
coupes, on poss+de un ou plusieurs niveaux dates par la palynologie (Chateauneuf et al.,
1977), pour la plupart elles montrent que:
les formations ~t kaolinite ordonn~e et mica sont d'~ge sparnacien;
les niveaux ~ kaolinite d6sordonn6e et anatase sont d'~tge cuisien;
l'ensemble h kaolinite, smectite et feldspaths est d'~tge lut&ien ou plus r6cent.
Mais des d+saccords existent entre l'attribution lithostratigraphique et les datations
palynologiques dans un certain nombre de carri6res. Plusieurs faits pourraient &re
l'origine de cette discordance dans les attributions stratigraphiques.
Les deux associations kaoliniques se retrouveraient dans plusieurs provinces d'alimentation. Pour concorder avec les attributions palynologiques, il faudrait imaginer une
mosa'ique de secteurs diff~rents et ind~pendants, difficilement conciliable avec la
continuit6 des d~p6ts sur l'ensemble du secteur. De plus, il existerait dans ce cas des
termes de passage et des interp6n&rations des deux unit6s.
M. Thiry et al.
38
La s6paration d'unit6s ~t kaolinites ordonn6es et d6sordonn6es r6sulterait d'un tri
s6dimentologique au sein du bassin, lh aussi existeraient vraisemblablement des termes
de passage et des interp6n&rations de faci6s.
Certaines associations palynologiques qui ne sont pas tr6s vari6es auraient une
signification plus faciologique que stratigraphique, li~es au milieu de d6p6t.
Pour pouvoir trancher, il faudrait disposer d'un plus grand hombre d'6chantillons riches
en pollens et une couverture plus compl&e de sondages et de carri6res. L'&ude des
min6raux lourds est par ailleurs 6galement entreprise (Dubreuilh, th6se en cours).
TRANSFORMATIONS
PENDANT
ET A P R E S
DEPOT
Par l'&ude micrographique, Kulbicki (1956) avait mis en 6vidence la pr6sence de
min6raux vermiculaires (kaolinite et dickite) dont l'habitus est incompatible avec un
transport quelconque. I1 avait rapport6 ces min6raux ~t des cristallisations sur place, et les
avait reli6es h une lat6ritisation des d6p6ts. Au niveau de l'analyse globale, apparaissent
6galement des singularit6s min6ralogiques qui ne peuvent s'expliquer que par des
transformations li6es ~tdes conditions g6ochimiques locales particuli6res.
Influence des mati~res organiques
Les formations ligniteuses sont relativement fr6quentes dans les Argiles des Charentes;
leur puissance varie de niveaux lenticulaires d6cim&riques au sein des argiles et des sables,
des niveaux plus continus d'6paisseur m&rique. La min6ralogie des argiles est affect6e par
la proximit~ de la mati6re organique. Plusieurs faits sont h noter (Fig. 6).
(A) Pr6sence de kaolinite ordonn6e, montrant des raies fines et bien individualis6es; le
traitement ~ l'hydrazine hydrate r6v61e deux types diff6rents. 1. Dans les niveaux
LITHOLOGIE
MECANISMES
CRISTALLINITE
KAOLINITE
sables r o u x
lentllle
dargHe
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sables roux
* !::
et p v r l t e
1:!~.1. ~
arglie
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l e s s i v a g e de n a p p e s
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MINERAUX
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S E C O N E ) ~ I R ES
~
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FIG. 6. Sch6made distributiondes kaolinites secondaires et de la gibbsite dans les formations
sid6rolithiques.
Les argiles kaoliniques des Charentes
39
sparnaciens (h kaolinite ordonn6e), la kaolinite est encore mieux ordonn6e que dans les
niveaux encaissants; ce sont des kaolinites ordonn6es typiques qui gonflent au
traitement h rhydrazine. Mais ces 6chantillons, pris au sein ou ~t proximit6 des lignites,
ne contiennent g6n~ralement pas de mica. 2. Au voisinage des lignites des niveaux
cuisiens (~ kaolinite d6sordonn6), ce sont des kaolinites ordonn6es atypiques, ne
pr6sentant pas de gonflement ~tl'hydrazine, qui apparaissent.
(B) Occurrences de gibbsite qui sont toujours associ6es ~t des kaolinites ordonn6es. Ce
sont les argiles hyper-alumineuses des exploitants. La pr6sence de gibbsite dans les
Argiles des Charentes a d~j~ &~ d6crite par plusieurs auteurs (Lanquine & Halm, 1951;
Caillere & Jourdain, 1956; Kulbicki, 1956). Plusieurs occurrences ont &6 retrouv6es
aussi bien dans les niveaux argileux de la formation ~t kaolinite ordonn6e et mica que de
la formation h kaolinite d6sordonn6e.
Les kaolinites des sables
Les importantes masses sableuses du sid6rolithique des Charentes sont surtout form6es
de sables roux et de sables blancs. Certaines exploitations montrent aussi des sables noirs
pyriteux qui renferment souvent de gros bois flott6s, dont certains sont 6pig6nis6s en
sulfure.
Sous les sables, h la partie sup6rieure des argiles, la kaolinite est souvent mieux ordonn6e
que dans rensemble du niveau. D'ailleurs, d'une mani6re g6n6rale, les kaolinites des sables
et les kaolinites des galets d'argile contenus dans les sables, sont mieux ordonn6es que
ceUes des niveaux argileux. Au microscope 61ectronique ~t balayage, ces kaolinites
montrent parfois un d~veloppement en accord6on, par empilement de grosses plaquettes
automorphes (Esteoule-Choux, 1981).
Interpretation
La pr6sence fr6quente de petites quantit6s de gibbsite au sein des niveaux argileux pose
le probl6me de l'origine de ce min6ral. En effect, la gibbsite est instable en pr6sence de
quartz, alumine et silice se recombinent alors pour former de la kaolinite. De ce fait, il est
difficile d'imaginer que lors de la s6dimentation, avec reprises successives de mat6riaux
argilo-sableux, de la gibbsite d&ritique ait pu arriver au bassinet ~tre conserv6e. On est
donc oblig6 de faire appel h des n6oformations apr~s d6pSt.
Gibbsite et kaolinites ordonn6es sont li6es ~ la pr6sence de lignites. La n6oformation de
la gibbsite r6sulte non pas du lessivage de la silice comme darts les sols, mais d'un
processus de d6placement de l'aluminium par mise en solution dans les milieux tr6s acides
des d6pfts ligniteux et de l'intervention 6ventuelle de complexes organiques. L'aluminium
mis en solution ~t partir de kaolinites (voire de micas ou de feldspaths) au contact des
lignites est repr6cipit6 un peu plus loin d6s que le milieu est moins acide. Deux cas se
pr6sentent:
En pr6sence de quartz, c'est la kaolinite bien ordonn6e qui est form6e, par cristallisation
ou agradation. Les assemblages isotropes, 'en ch~tteau de cartes', des plaquettes de
kaolinite (Figs 3(3) et 3(4)), r6sultent de ces n6oformations.
En l'absence de quartz, l'hydroxyde d'aluminium pr6cipite.
Ainsi, la gibbsite ne se rencontre qu'au sein des masses importantes d'argile. Ce
processus g~ochimique de d~placement de raluminium contribue ~ 'purifier' les masses
40
M. Thiry et al.
d'argile. L'apport d'aluminium amine, dans un premier temps, un 6puisement du quartz
dont la silice se combine pour former de la kaolinite; ce n'est qu'apr6s que la gibbsite se
forme. Dans les argiles plus sableuses, seule la kaolinite ordonn6e est exprim~e. Ces
kaolinites ordonn~es doivent &re rapproch6es des 'underclays' d6crits ~t la semelle des
couches de houille en de nombreux endroits (Keller et al., 1954; Glass, 1958; Patterson &
Histerman, 1960; Keller, 1968).
Pour les sables, ce sont des circulations de nappes aquif~res et des phbnom6nes
d'oxydation qui interviennent. Des sables noirs, pyriteux, se recontrent tr6s souvent dans
des d~pressions locales, ou des ravinements au-dessus des niveaux d'argile. Ils repr6sentent
le facies originel de d6p6t des sables, alors que les sables roux et blancs r6sultent
d'oxydations et de lessivages tardifs, voire sub-actuels. Souvent subsistent des nodules
pyriteux et des traces de bois oxyd6 au sein des sables roux. Ces circulations lessivent les
sables et les niveaux argileux h leur contact, et en m~me temps provoquent l'oxydation de
la pyrite qui lib6re de racide sulfurique et peut localement d6velopper des milieux tr6s
acides.
Ces milieux lessiv~s et acides sont h l'origine du d6veloppement de kaolinites bien
ordonn~es dans les sables, les galets d'argile et dans les niveaux d'argile au contact des
sables. Les transformations observ6es correspondraient h une recristallisation des
kaolinites en grandes plaquettes empil6es en accord6on (Kulbicki, 1956; Esteoule-Choux,
1981). Mais, en dehors de ces transformations tardives, le caract6re un peu mieux ordonn6
des kaolinites des sables par rapport h celles des couches argileuses, doit vraisemblablement &re imput6 hun tri s6dimentologique par la taille des particules (Thiry, 1982).
CONCLUSION--INDICES
PALEOGEOGRAPHIQUES
Des d~pSts de mat~riaux diff~rents se sont succ~d~s dans le bassin des Charentes. Par le
biais des associations min~rales, on peut essayer de pr~ciser l'origine des mat~riaux.
Les kaolinites sont issues de puissantes alt6rations lessivantes &ablies sur rEurope de
l'Ouest au Cr&ac~ Sup~rieur et au Tertiaire inf~rieur. La nature des kaolinites form~es est
largement tributaire de la nature de la roche m~re.
(A) L'alt~ration des roches acides, tels les gr~s, les gneiss et les granites engendre des
kaolinites ordonn~es (Hinckley, 1963; Fauck, 1972).
(B) L'alt~ration des roches basiques comme les gabbros, les basaltes, mais aussi les
roches s~dimentaires argileuses et carbonat~es favorise la formation de fire-clays ou
kaolinites d6sordonn6es (Sudo & Hayashi, 1956; Hinckley, 1963; Liberto de Pablo,
1966; Sieffermann, 1969; Thiry & Weber, 1977).
Ainsi, le premier ~pisode h kaolinite ordonn~e et mica pourrait &re issu de la
remobilisation d'alt~rations &ablies sur le socle granito-gneissique du Massif Central. Le
second ~pisode ~ kaolinite d~sordonn~e et anatase appara~trait quant ~t lui issu de
l'alt~ration des roches s~dimentaires, surtout carbonat~es, de la plateforme nor&aquitaine
(Poitou, P~rigord, Quercy). Les kaolinites de ce second ~pisode sont tr~s voisines de celles
des Argiles de Provins du Sparnacien du Bassin de Paris (Thiry, 1981). Enfin, avec le
dernier ~pisode apparaissent les smectites. Elles sont la traduction de conditions
d'alt~rations moins lessivantes, sous des climats moins humides. L'arriv~e de feldspaths
avec les sables de cet ~pisode va dans le m~me sens.
Le changement de la nature min~logique des produits entre les deux premiers 6pisodes
Les argiles kaoliniques des Charentes
41
est la consequence d'un changement dans les provinces d'alimentation, alors que le
troisi~me episode serait li~ h une ~volution climatique.
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