Étude des propriétés hydriques et des mécanismes d ... - sacre

Chapitre 1 : les formes d’altérations rencontrées
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2.5.3. D’un point de vue quantitatif
L’analyse par diffraction des rayons X a montré la forte présence de gypse à la surface de la pierre
prélevée in-situ et sa diminution progressive suivant la profondeur, de même qu’une estimation des
proportions relatives des trois phases principales. Les mesures de diffraction des rayons X sur
matériau massif est très utile car elle permet de sonder de manière très précise les premiers millimètres
de la pierre. Afin d’observer de manière rigoureusement quantitative l’évolution minéralogique de la
surface exposée jusqu’au cœur de la pierre, des analyses chimiques ont été réalisées sur le même
échantillonnage en poudre qui a servi aux expériences de diffraction des rayons X, c’est-à-dire par
échantillonnage tous les cinq millimètres.
2.5.3.a : Analyse chimique élémentaire
L’analyse chimique a été effectuée par spectrométrie d’émission par plasma à couplage inductif
(I.C.P. pour Induced Coupled Plasma) qui permet de doser les éléments présents dans l’échantillon
mis sous forme de solution homogène. La technique par ICP détecte et quantifie les teneurs en
éléments allant de quelques ppm (partie par million) à de très fortes concentrations. Quand on excite
les atomes d’un élément, les électrons changent de couche électronique en absorbant de l’énergie du
plasma d’argon et émettent une onde lumineuse caractéristique de l’élément au moment de leur retour
sur la couche initiale. L’intensité de l’onde est proportionnelle à la quantité d’élément présent dans
l’échantillon. La quantification impose un étalonnage établi à partir de solutions synthétiques de
concentrations connues ou bien d'échantillons géostandards mis en solution. Les pertes au feu sont
effectuées à 1000°C. L’appareillage utilisé (spectromètre Jobin-Yvon ULTIMA à visée radiale)
nécessite des échantillons sous forme liquide. C’est pourquoi les échantillons de pierre sont mis en
solution par fusion alcaline avec ajout d'un fondant (en général LiBO2). Malheureusement, avec cette
préparation, les raies du soufre ne sont pas exploitables. Ainsi, le soufre a été dosé séparément à l’aide
d’un analyseur de marque LECO (modèle SC144) par combustion totale du soufre à 1350°C sous
courant d’oxygène et quantification du dioxyde de soufre ainsi produit à l’aide d’un détecteur
spécifique infrarouge.
Les résultats des analyses chimiques sont présentés aux tableaux I.5 et I.6. A partir de la
composition chimique élémentaire, on peut estimer la composition minéralogique des pierres. Les
fortes teneurs en SiO2 et en CaO confirment que les phases principales de cette pierre sont la calcite, le
quartz et l’opale comme montré par l’étude en diffraction des rayons X. Ce tuffeau contient aussi une
certaine quantité de minéraux argileux. Les phyllosilicates sont constitués de tétraèdres SiO4 et de
cations divers tels que Ca 2+ , Al 3+ , Fe 2+,3+ , Mg 2+ , Na + , K + … Le tableau I.5 indique que quelque soit la
profondeur de prélèvement, la quantité de ces différents cations ne varie pas de façon importante. La
teneur en minéraux argileux est donc globalement stable suivant la profondeur, de même que celles
des minéraux détritiques comme le rutile TiO2. La croûte noire (z = 0 mm) contient une teneur en
Kévin Beck (2006)