La composition et la formation des argiles minéralogiques

Les minéraux argileux sont des phyllosilicates

Les argiles sont constituées d'alternances de feuillets contenant de l'aluminium et de feuillets contenant du silicium.

Le silicium est au milieu de structures formant un tétraèdre (source : CAILLERE et al., 1982)

L'aluminium est au milieu de structures formant un octaèdre (source : CAILLERE et al., 1982)

Lorsqu'elles s’agencent dans l’espace, se crée une alternance de couches octaédriques et tétraédriques ainsi que des espaces interfoliaires. C'est dans ces espace que se niche l’essentiel du « frigo du sol », c’est à dire les éléments nutritifs du sol. Le schéma ci-dessous représente l'agencement de 2 feuillets d'argiles "TOT" ou "2-1" (2 couches tétraédriques pour 1 couche octaédrique) avec un espace interfoliaire entre les feuillets.

Structure des feuilles d'une argile TOT trioctaédrique (source : wikipedia - Par Hectorite)

Ces associations planes donnent naissance à différents minéraux argileux

Selon les combinaison des couches tétraédriques et octaédriques, les minéraux argileux ont des propriétés physiques et chimiques différentes.

Par exemple, la kaolinite, avec sa structure "1-1", a une distance entre les feuillets deux fois plus courte (7 Ångström) que la smectite qui a une structure "2-1" et une distance interfoliaire de 14 Ångström. Cette caractéristique impacte la capacité de stockage des éléments nutritifs, mais également les mouvements hydriques via les phénomènes de retrait-gonflement que l'on peut observer sur le terrain. Ces phénomènes s'observent dans des sols qui contiennent de la smectite. Ce qui n’est peu, ou pas le cas, pour les sols qui contiennent de la kaolinite.

Structure des différents minéraux argileux (source : RAUTUREAU et al., 2011)

Selon le climat et le milieu de vie, l'origine des minéraux est variable

• Héritage :  à partir de la roche-mère, de la topographie;
• Transformation : à partir d'autres minéraux argileux;
• Néoformation : formés à partir des ions transportés par l'eau du sol.

Occurence des minéraux argileux dans le sol selon le climat (source : RAUTUREAU et al., 2011)

Héritage et altération

Les minéraux argileux résultant de la destruction des roches peuvent soit rester sur place (ex : argiles à silex, argiles de décalcification), soit être transportées sur de longues distances (ex : argiles des fonds océaniques).  En fonction des roches mères et du climat, les minéraux argileux résultant sont différents.

• En climat froid : l'altération est faible, les minéraux diffèrent peu des minéraux de la roche (illite et chlorite), ils sont hérités de la roche d’origine.
• En climat tempéré : l'altération est modérée, il apparaît des interstratifiés, des illites et chlorites dégradées, de la vermiculite.
• En climat chaud et humide : l'hydrolyse est poussée, la kaolinite se forme en milieu drainé, les smectites en milieu confiné.

Transformations des minéraux argileux

Les minéraux néoformés ou hérités peuvent évoluer pour prendre un nouveau statut en équilibre avec le nouveau milieu. On distingue les transformations par :

• Dégradation (soustraction d’ions);
• Aggradation (fixation d'ions supplémentaires).

La transformation de la nature des argiles selon les conditions du milieu est aussi liée aux conséquences du changement climatique et des pratiques culturales qui peuvent accélérer la dégradation ou l’aggradation des argiles.

Un sol qui fonctionne bien est un sol qui crée en permanence de l’humus

Comme mentionné dans les précédents modules sur la matière organique, l’humus est formé en majorité par la présence de racines vivantes dans le sol. Dans un sol qui fait hypothétiquement 2 mètres de profondeur, l’action des acides humiques, fulviques et/ou exsudats racinaires peut éroder la roche en dessous et créer jusqu’à 5 t/ha/an d’argiles. Ces argiles néo-formées sont créées dans la profondeur du sol et l'action des vers de terre (bioturbation) permet de les remonter et de créer du sol et de créer du sol en surface.

Par ailleurs, ont été constatées ces dernières années l'apparition et la prolifération d'adventices parfois difficiles à maîtriser chimiquement sur certaines parcelles. Ces plantes bio indicatrices surviennent en réponse à une perturbation du sol qui peut être liée à un lessivage accentué des argiles lié aux pratiques culturales et/ou aux épisodes climatiques extrêmes.

Créer du sol, c’est créer de l’argile et améliorer son capital

Il est donc essentiel dans une démarche de réduction des charges d'optimiser la fertilité biologique de nos sols. Créer de la fertilité biologique via les systèmes racinaires des plantes et des couverts végétaux permet d'améliorer le taux d'humus, de créer d’argile et d'augmenter la capacité de stockage des éléments minéraux. Ce phénomène permet de diminuer les pertes, mais également de réduire le besoin en intrants pour des rendements équivalents et d'améliorer l’efficience des intrants que l’on apporte.

3 points clé à retenir

• Point 1 : La différence entre argile granulométrique et minéralogique est une notion importante à garder en tête lors de l’interprétation des analyses de sol;
• Point 2 : Les argiles minéralogiques, selon leur composition et leur agencement dans l'espace, ont des propriétés physiques et chimiques différentes;
• Point 3 : Des pratiques agricoles vertueuses créent des argiles, donc indirectement permettent de tendre vers une amélioration de la fertilité biologique et une réduction des intrants.

Sources bibliographiques

• CAILLERE S., HENIN S. et RAUTUREAU M., 1982. Minéralogie des argiles, 2 tomes, Masson, Paris
• RAUTUREAU M., CAILLERE S. et HENIN S., 2004. Les argiles, éd. Société des Industries Minérales, Paris
• https://lasim.org/images/doc_gratuite/argiles.pdf
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Argile

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