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Minéraux argileux

On octobre 16, 2021 by admin

Minéraux argileux

Tous les minéraux argileux ont une composition chimique similaire, une structure en couches et une grande affinité pour l’eau. Certains gonflent facilement et peuvent doubler d’épaisseur lorsqu’ils sont mouillés. Ils fixent de manière réversible les ions, en particulier les cations métalliques. Ces propriétés résultent de la structure des minéraux argileux.

Structure

Tous les minéraux argileux sont constitués de particules qui contiennent des silicates stratifiés anioniques et des cations métalliques. Ils font partie du groupe de minéraux des phyllosilicates. La plupart ont une structure « sandwich » avec 2 couches de silicates en feuillets liés à des cations octaédriques. D’autres cations faiblement liés sont situés entre les couches et sont solvatés par l’eau.
Les particules d’argile dans le sol résultent de l’altération physique et chimique des roches contenant des silicates.
Il existe 4 classes principales de minéraux argileux.

1. Le groupe des kaolinites est constitué de polymorphes de formule Al2Si2O5(OH)4. L’unité répétitive est une feuille de silicate unique condensée avec des octaèdres d’alumine.
2. Le groupe Montmorillonite/Smectite comprend le talc, la vermiculite, la montmorillonite et autres. La formule générale est (Ca,Na,H)(Al,Mg,Fe,Zn)2(Si, Al)4O10(OH)2-xH2O, où x représente une quantité variable d’eau. Ces minéraux ont tous la structure sandwich avec des couches de silicate tétraédriques fortement liées à des atomes d’aluminium ou de magnésium octaédriques.
3. Les argiles du groupe Illite ont une formule générale (K,H)Al2(Si,Al)4O10(OH)2-xH2O, où x représente une quantité variable d’eau. La structure de ce groupe est similaire à celle du groupe montmorillonite avec une structure de type sandwich.
4. Le groupe chlorite contient également des unités de type sandwich. Dans beaucoup de ces minéraux, il y a un autre Mg2+ faiblement attaché et coordonné en octaèdre entre les sandwichs. La formule générale est X4-6Y4O10(OH, O)8. Le X représente soit l’aluminium, le fer, le lithium, le magnésium, le manganèse, le nickel, le zinc ou rarement le chrome. Le Y représente soit l’aluminium, le silicium, le bore ou le fer mais surtout l’aluminium et le silicium.

L’image ci-dessous montre la structure des argiles smectite-illite avec l’unité de répétition de type sandwich.

L’image suivante montre la structure des argiles kaolinites avec une seule feuille de silicate liée à une couche d’oxyde métallique octaédrique dans l’unité de répétition.

Échange d’ions

L’espace entre les « sandwichs » contient de l’eau et des cations faiblement liés. Les cations sont là pour équilibrer la charge négative globale de l’unité sandwich silicate-aluminate.
Lorsque la concentration d’un cation particulier est plus importante à l’extérieur de la particule d’argile qu’à l’intérieur, ce cation diffuse dans la particule et un autre cation diffuse à l’extérieur.
De cette façon, les minéraux argileux captent les ions qui sont essentiels à la croissance des plantes lorsque celles-ci se décomposent à la fin du cycle de croissance et ils cèdent lentement ces nutriments aux plantes en croissance pendant la saison de croissance.

Particulièrement importants pour les plantes en croissance sont K+, Ca2+, Mg2+. Les plantes reçoivent également de plus petites quantités de Fe2+, Mn2+, Cu+, Zn2+, B3+, Mo3+.Les anions, tels que le nitrate et le phosphate, peuvent également être stockés et échangés dans la zone inter-sandwich.

Rétention d’eau

La même zone qui retient les cations faiblement liés, les sels et les molécules polaires peut également retenir de grandes quantités d’eau. Certaines argiles peuvent doubler leur volume en augmentant la quantité d’eau entre les couches du sandwich. Cette eau est libérée lentement dans le sol autour des racines des plantes.

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