Les Colloïdes du Sol et la Formation des Argiles

Colloïdes du Sol : Définition et Classification

Les colloïdes correspondent à la fraction active du sol. On distingue deux types de colloïdes :

• Organiques : fraction humique de la matière organique.
• Inorganiques : argiles de silicate et phyllade, gels d'Al et de SiO₂ (allophones et imogolite), oxydes et hydroxydes de Fe et Al.

Nature des Minéraux Argileux

Il est important de différencier l'argile en tant que minéral de la fraction argileuse du sol. La fraction argileuse, selon le concept granulométrique, est définie de manière arbitraire comme l'ensemble des particules de taille inférieure à 2 µm.

Structures Cristallines des Argiles

Les atomes individuels formant les argiles sont disposés en couches, ce qui leur confère une tendance à se structurer en feuillets. Deux unités structurelles de base sont communes à toutes les argiles de type silicate cristallin :

• Le tétraèdre : un atome de silicium (Si) au centre, entouré par 4 atomes d'oxygène en disposition tétraédrique.
• L'octaèdre : un atome d'aluminium (Al) au centre, entouré par 6 atomes d'oxygène en disposition octaédrique.

Substitutions Isomorphes

Des substitutions isomorphes, c'est-à-dire des changements structurels entre ions de taille similaire, se produisent pendant la formation des argiles. Elles peuvent avoir lieu dans les tétraèdres (Si par Al) et les octaèdres (Al par d'autres cations). Ces substitutions sont limitées et régies par le rayon atomique qui détermine le nombre de coordination (4 pour le tétraèdre et 6 pour l'octaèdre).

Principaux Groupes d'Argiles

1. Kaolinite : type 1:1, faible capacité d'échange cationique (CEC), surfaces externes et bords brisés relativement importants, taille 0,1-5 µm.
2. Montmorillonite : type 2:1, CEC élevée, surface interne et externe, petite taille (0,01-1 µm).
3. Mica hydraté (Illite) : type 2:1, propriétés intermédiaires, moins élastique que la montmorillonite, substitutions isomorphes moins nombreuses.
4. Chlorite : type 2:1:1 (ou 2:2), structure 2:1 avec une couche intermédiaire d'aluminium, peu abondante dans les sols.
5. Vermiculite : type 2:1, surface interne élevée, ions K⁺ échangeables.

Origine des Argiles dans les Sols Chiliens

Les argiles peuvent provenir de deux sources principales :

• Héritage : les argiles font partie de la roche-mère, typiquement dans les sols sédimentaires. Leur nature dépend des matériaux déposés, du lieu et du temps.
• Transformations :
  • Dégradation : changements limités dans les minéraux primaires, généralement dans le sens d'une altération progressive.
  • Néoformation : rupture violente et reconstruction des minéraux primaires en d'autres minéraux. Il y a rupture de la structure cristalline, séparation des tétraèdres et octaèdres, ainsi que des ions.

Conditions de Formation de Différents Minéraux Argileux

• Montmorillonite : forte concentration de silice (Si) et de magnésium (Mg), altération prolongée en conditions neutres ou alcalines.
• Vermiculite : concentration modérée de H⁺, concentration de Si et Al basse.
• Illite : présence de mica dans le matériau de départ, concentration de H⁺ modérée à faible pour le déplacement du K⁺ interfoliaire, concentration relativement forte de Si et Al pour sa stabilité.
• Kaolinite : forte concentration de H⁺, absence de bases.
• Haloysite : même concentration de Al et Si, forte concentration de H⁺.
• Allophane : concentration de H⁺ moyenne à forte dans les systèmes à forte teneur en humidité ou saturés.
• Gibbsite : forte concentration de H⁺, faible concentration de Si, absence de bases.