Présenté par: DIMOKRATI RKIA BOUFKRI HAFSA Faculté des science technique Settat Demandé par : Mm JIRA Fatima Prospection et Valorisation des Ressources Minérales

INTRODUCTIONMINERALOGIE ET CRISTALLOCHIMIE DES ARGILESCLASSIFICATION DES MINERAUX ARGILEUXORIGINE DES ARGILESINTERET DES ARGILESGISEMENTS D’ARGILE AU MAROCCONCLUSION 2

L’argile fut, depuis l’antiquité, le matériau le plus anciennement utilisé par l’homme. Elle est nécessaire pour la fabrication des objets utilisés dans la vie quotidienne.

4 * On parle, dans le langage courant, d'argiles, pour désigner des roches sans cristaux visibles, donc constituées de particules très fines, et aux propriétés mécaniques particulières, notamment en présence d'eau: elles ont un contact collant, absorbent l'humidité, et sont alors plastiques (malléables).

* De point de vue géologique :Les argiles sont des roches sédimentaires constituées d’un mélange de minéraux dominés par un type dit minéraux argileux * Ces minéraux argileux sont des phyllo silicates hydratés qui se présentent en très petits cristaux et dont la structures est caractérisée par la superposition de feuillets composés de couches tétraèdriques et de couches octaèdriques * Ce sont des roches sédimentaires à grains très fin (classe des lutites), contenant au moins 50% de minéraux argileux, auxquels peuvent s’ajouter d’autres minéraux très divers, détritiques ou non. * l’une des caractéristiques importantes des argiles est leur imperméabilité, elle leur permet de jouer un rôle important dans les circulations et les accumulations des fluides (eau, hydrocarbures). 5

Les minéraux argileux font partie de la famille des phyllo silicates. Ils se présentent sous forme de particules de petites dimensions. Leur structure est composée de deux unités: * -La couche tétraédrique * -La couche octaédrique 6

Couche tétraédrique (coucheT): formée de tétraèdres de quatre atomes d’oxygène avec un atome de silicium au centre. Il s’agit de l’anion orthosilicate qu’on retrouve dans le quartz ; ici cependant, seuls 3 atomes d’oxygène (et non 4) sont partagés entièrement avec des atomes de silicium. 7

Couche tétraédrique (couche T): * Ces tétraèdres s’allient six par six en formant des hexagones dans le plan, ce qui donne la formule de la couche n (Si 2 O 5 ) 2- * Les atomes d’oxygène des sommets supérieurs (oxygènes apicaux) sont ionisés et peuvent former des liaisons avec d'autres composants (cations). 8

couche octaédrique (couche O): à base d’octaèdres de gibbsite Al(OH)3, octaèdre de 6 hydroxyles OH- avec un ion aluminium au centre ou à base de brucite Mg(OH) 2 si l’aluminium est remplacé par le magnésium. 9

Du fait de possibles substitutions partielles de Si 4+ par Al 3+ dans les tétraèdres, de Al 3+ par Mg 2+, Fe 2+ ou Fe 3+, dans les octaèdres, il peut apparaître des déficits de charges positives, déficits qui sont alors compensés par l'insertion de cations ou d'eau dans les espaces interfoliaires. De nouveau, ces octaèdres s’associent en formant des hexagones dans un plan. Les deux plans extérieurs de cette couche O ne comprennent que des ions OH- et sont symétriques. Couche de Gibbsite 10

Critères de classification : 11 Nombre de feuillets Espacement des feuillets Substitutions atomiques On distingue trois types d'accolement: * - phyllites 1/1 ou T.O. * phyllites 2/1 ou T.O.T. * - phyllites2/1/1 ou T.O.T.O. On subdivise les trois catégories précédentes selon le taux de substitution des atomes et leur lieu (Si Al ou Al Mg, Fe: et la nature des cations compensateurs. Selon les minéraux, et les constituants qui se logent dans les espaces interfoliaires, ceux- ci présentent des largeurs différentes.

Kaolinite : * C'est une phyllite 1/1 sans substitution. * Le feuillet est neutre. dioctaedrique et alumineux * La distance de la surface d'un feuillet à celle du feuillet suivant est de 7angströms (Å) 12

Kaolinite : Kaolinite vue à l’œil nue Kaolinite vue en microscope 13

Illites : * phyllites 2/1, avec des substitutions foliaires, compensées électriquement par des ions K en position interfoliaire. * L'équidistance moléculaire est de 1 nm. 14

A l’œil nue En microscope ILLITES 15

Les chlorites * Les chlorites appartiennent à la famille des phyllosilicates 2 :1 :1. * Leur structure se compose d’un feuillet 2:1 entre lequel s’insère un feuillet de brucite. * Les chlorites peuvent être présentés en quantité non négligeable dans la fraction fine de sols peu évolués 16

A l’œil nue En microscope Les chlorites 17

Les smectites (anciennement montmorillonites) * Les smectites se sont des phyllosilicates constitués des deux couches tétraédriques encadrant une couche octaédrique (phyllosilicates 2:1) 18

Dans cet espace peuvent se loger divers cations, de l'eau et des molécules organiques d'encombrement divers, d'où une équidistance réticulaire variant de 1 à 1,8 nm, et la grande variété des minéraux de cette famille 19

20 Argiles Héritag e Transformation Néogène ORIGINE DES ARGILES

21 Les minéraux sont venus d’ailleurs et ici accumulés, ou ils datent du passé sont restés présents intacts dans la roche. C’est pourquoi les minéraux hérités caractérisent les milieux anciens ou ils sont nés, mais non le milieu ou ils se trouvent L’héritage Naissance sur place par combinaison des ions présents dans les solutions; ils sont caractéristiques du milieu qui leur a donné naissance. Néoformation Les minéraux néoformés ou hérités peuvent évoluer pour prendre un nouveau statut en équilibre avec le nouveau milieu où ils se trouvent inclus. Leur statut est intermédiaire, puisque leur substance est héritée et leur structure néoformée. Transformatio n ORIGINE DES ARGILES

22 ORIGINE DES ARGILES Création d’argiles par altération Création d’argiles par Hydrothermalisme Devenir des argiles dans la diagenèse de métamorphisme C’est l’altération des silicates en minéraux d’argiles selon des réactions d’Hydrolyse : Bisailisation Monosiallitisation Allitiatisation L'hydrothermalisme des dorsales océaniques entraîne une substitution d'éléments entre les basaltes nouvellement formés et l'eau de mer. En particulier, il y a échange du calcium des verres basaltiques silicatés et du magnésium en solution, ce qui aboutit à une argile magnésienne d'altération. Dans le domaine du métamorphisme, les argiles donnent des schistes : la série argileuse, conduit, à partir d'argiles supposées essentiellement composées de kaolinite, à des argilites, ou schistes phylliteux, du fait de la formation d'illite, puis, par déshydratation et cristallisation, aux schistes sériciteux ; la séricite, issue de la kaolinite par déshydratation et enrichissement en potassium, peut donner ensuite de la muscovite et la chlorite de la biotite. Les minéraux proprement argileux disparaissent donc aux profits d'autres phyllosilicates et de silicates d'alumines (andalousite, sillimanite, disthène).

23 1.Intérêts scientifiques 2. Intérêts pour l’industrie pétrolière 5. Intérêts agronomiques 4. Intérêts en Génie-civil 3. Intérêts en géo-ingénierie 6. Intérêt économique 7.Quelques usages des argiles

24 1.Intérêts scientifiques Les niveaux les plus argileux dans une couche signent les épisode les plus élevés L’étude des argiles d’une strate sédimentaire peut donner des information sur - Les roches mères -le climat - Le type d’altération Pour la reconstitution historique Les argiles sont les minéraux et les roches majeurs issus de la dégradation des roches plutoniques et magmatiques alors il ferment le cycle géologique. Les mesures de flux de matières doivent considérer en premier lieu les transports et les stockages sous forme d’argiles ou de minéraux argileux Pour l’estimation des flux de matières

25  Les compagnies pétrolières, dans leurs prospections, accordent une grande importance à la localisation des bancs argileux dans les séries sédimentaires.  les Argiles se sont les meilleurs roches de couverture ( les couches imperméables), susceptibles d'avoir stoppé les hydrocarbures et piégé lors de leur remontée latérale depuis leur roche-mère sous- jacente. 2. Intérêt pour l’industrie pétrolière

26  d'empêcher la remontée brutale des fluides sous pression présents dans les roches traversées.  d'évacuer les débris créés par le trépan tout en refroidissant l’outil. Bentonites

27 2. Intérêts en géo-ingénierie  la capacité d'adsorber de nombreux éléments.  une grande capacité d'échange cationique (C.E.C.). Les argiles utilisés pour en faire des pièges à cations polluants, Cuivre, zinc, ou métaux lourds par exemple. Aussi peuvent efficacement les composés radiogéniques et radioactifs. Les argiles, pièges aux composés radioactifs

28 Argiles facteur de risque, en génie civil. 3. Intérêts en Génie-civil Le repérage des couches argileuses concerne aussi le génie civil, puisque ces couches, si elles absorbent une trop grande quantité d'eau, lors de fortes intempéries par exemple, commencent par devenir malléables et, au pire, perdent leur cohésion, et avec une pente suffisante donnant ainsi des glissements de terrains, ou des coulées boueuses, appelées aussi "laves torrentielles".

29 4. Intérêts agronomiques Les argiles contribuent à l'apparition d'une structure complexe, le complexe argilo-humique. Il provient de la formation de liaisons électrostatiques entre les minéraux argileux et la matière organique du sol, en particulier les acides humiques, à l'aide, de plus, de cations comme les ions calcium le complexe argilo-humique

30 4. Intérêts agronomiques Le tout donne au sol une structure grumeleuse, stable et favorable pour l'agronome. De plus, cette liaison de cations aux argiles en fait aussi un réservoir d'éléments utiles aux plantes, qu'elles leur restituent lentement.

31 6. Intérêt économique Vue son propriété intéressante de la durcissement à la cuisson l'argile est le matériau de base pour la création de briques, tuiles, carrelages, céramiques industrielles, robinetteries, porcelaines, faïences, poteries, etc...

32 6. Intérêt économique L'argile employée pour la formation de ciment contribue à l'apparition, à chaud, des silicates d'alumines (com me au cours de l'évolution métamorphique des argiles), principaux composants du ciment, avec le gypse.

33 Usages d’argiles L’industrie agro- alimentaire L’industrie chimique L’industrie cosmétique et cosmétique 7.Quelques usages des argiles

34

35 Le gisement de Benhmed Le gisement de Jbel kharrou

36 Le gisement de Jbel kharrou

37 Le gisement de Jbel kharou La transformation argileuse para î t tr è s importante dans la formation de Demja, bien visible sur les affleurements. Ces argilites sont: sableuses avec un toucher onctueux, la couleur est blanche en surface, mais, prend une teinte gris noire en profondeur et se charge de plus en plus en sable. Ils sont affect é es par des r é seaux de fractures ferrugineuses de fr é quence irr é guli è re, peu espac é es et de direction variable ce qui n é cessite une m é thode s é lective pour l ’ exploitation.

38 L’ensemble est recouvert par des dépôts quaternaires récents. les formations paléozoïques, schisteuses sont très plissées et faillées et affleure par endroits. Leur âge est rapporté au Dévonien et au Silurien. Elles peuvent représenter des couleurs variables : panachée, grise, verdâtre et violacée. Une couverture infracénomanien-cénomaniènne sub-horizontale à caractère transgressif recouvre en discordance le socle paléozoïque : cas de Koudiat Madensenis. Ou les argiles rouges triasiques : cas d’Al Keîdar Lazaîziya, Sidi Nader çghir et Sidi Nader Lakbir. Le gisement de Benhmed

39 Le gisement de Benhmed Formation de Sidi Nader-Cghir

40 L’exploitation d’argiles de Benhmed a commencé depuis les années quarante (1941 à 1946). Il s’agit des petits gisements d’argiles blanchâtres destinées aux pâtes céramiques de Smaprec. Actuellement, plusieurs carrières d’exploitation de ces argiles sont localisées dans la région de Souk Ejemaa des Rhyah au Nord Ouest de la ville de Benhmed. L’exploitation intéresse aussi bien les formations argileuses rouges attribuées au Trias que les argilites de couleurs variables résultant de l’altération des schistes siluriens et dévoniens. Le gisement de Benhmed

41  Les argiles représente une matière première aux usages multiples. on s'y intéresse actuellement pour leurs capacités à piéger les métaux lourds et pour leur imperméabilité, et par conséquent pour leur emploi dans le stockage de déchets hautement toxiques ou radioactifs.  Sa représentation à la partie superficielle facilite l’accès pour son exploitation à ciel ouvert.

42