Mots clés : latérite, cuirasse ferrugineuse, bauxite, goethite, hématite, kaolinite, illite, smectite, argile, oxyde de fer, hydroxyde de fer, altération

Un cœur de fer

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

Nicole Liewig

IPHC, Strasbourg

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

04/06/2007

Résumé

Précipitation de rosaces d'oxy-hydroxydes de fer dans une latérite.


Figure 1. Cœur capitonné d'oxydes de fer lové dans sa matrice de kaolinite

Cœur capitonné d'oxydes de fer lové dans sa matrice de kaolinite

Microscopie électronique à balayage. Échantillons recouverts d'une couche de conducteur (métallisés au carbone). Le trait blanc donne l'échelle : 1 μm.

Les fines lamelles d'oxydes de fer se dressent perpendiculairement au support et s'enchevêtrent en mimant des roses des sables.


Les observations au microscope électronique à balayage révèlent parfois des figures surprenantes. Ainsi, ce joli cœur, idéal pour la fête des mères, est ici capitonné de lamelles d'oxydes de fer dont l'agencement mime celui des roses des sables.

Nous sommes ici dans la cuirasse sommitale d'une latérite africaine (Kaya, Burkina Faso) (voir image 6). Les minéraux principaux de cette cuirasse sont la kaolinite et des oxy-hydroxydes de fer : goethite (FeOOH) et hématite (Fe2O3).

La kaolinite (Al2Si2O5(OH)4) est une argile néoformée issue de l'altération intense de la roche mère (grano-diorite) en milieu draînant (évacuation des ions solubles).

Les oxy-hydroxydes de fer sont aussi néoformés. Ils témoignent du caractère oxydant (fer ferrique Fe3+) du milieu. En effet, les ions Fe3+ libérés par l'altération n'étant pas solubles en milieu oxydant, ils ne sont pas évacués du profil d'altération. Ils précipitent rapidement sous forme d'oxy-hydroxydes.

L'altération latéritique produit donc des sols dont les principaux éléments résiduels sont Si, Al et Fe. Une altération encore plus poussée, avec départ de la silice, amène aux latérites de type bauxites, exploitées pour l'aluminium.

Figure 2. Le petit coeur dans son environnement : un berceau de kaolinites pour les oxydes de fer

Le petit coeur dans son environnement : un berceau de kaolinites pour les oxydes de fer

À côté des oxydes de fer, on observe (par exemple au centre, en haut) des surfaces planes non recouvertes. Ce sont des feuillets argileux, ici des kaolinites.


Les kaolinites sont très abondantes et leur taille varie de 2-3 à plus de 15 μm. Dans cette cuirasse, la goethite est la forme la mieux cristallisée du fer et est certainement le minéral qui précipite et recouvre les kaolinites et indure la cuirasse.

Les images 3 et 4 montrent le détail et l'extension variable de ces enchevêtrements de plaquettes de taille micrométrique.

L'image 6 permet d'observer une surface sur laquelle le dépôt des oxy-hydroxydes de fer est plus ou moins avancé. On voit des plaquettes individuelles, des entrecroisements simples de seulement quelques plaquettes et une zone avec des placages en "rosaces" plus élaborées.

Figure 3. Oxydes de fer : gros plan sur les plaquettes enchevêtrées, façon rose des sables.

Oxydes de fer : gros plan sur les plaquettes enchevêtrées, façon rose des sables.

Figure 4. Surface recouverte d'un tapis continu de plaquettes d'oxydes de fer plus ou moins enchevêtrées

Surface recouverte d'un tapis continu de plaquettes d'oxydes de fer plus ou moins enchevêtrées

Figure 5. "Colonisation" différentielle d'une surface par les oxydes de fer

"Colonisation" différentielle d'une surface par les oxydes de fer

On observe les états différents de dépôt des oxydes de fer. À gauche et au centre : des plaquettes individuelles se déposent et parfois se chevauchent. À droite, en haut et en bas : l'enchevêtrement est plus avancé.


Figure 6. Profil schématique de la latérite de Kaya (Burkina Faso)

Profil schématique de la latérite de Kaya (Burkina Faso)

Les échantillons proviennent du sommet de la cuirasse ferrugineuse. Les argiles bariolées mêlent kaolinite et goethite (couleur rouge). Dans les argiles "pistache" la kaolinite n'est pas la seule argile, des "illites-smectites" sont abondantes et imposent la teinte "pistache".


Nous verrons au cours des semaines à venir d'autres exemples de cristallisations d'oxydes de fer de différentes genèses et à différentes échelles.

Mots clés : latérite, cuirasse ferrugineuse, bauxite, goethite, hématite, kaolinite, illite, smectite, argile, oxyde de fer, hydroxyde de fer, altération