Les minéraux argileux sont des phyllosilicates aqueux d'aluminium, parfois avec diverses impuretés de fer, de magnésium, de métaux alcalins et alcalino-terreux, ainsi que d'autres cations trouvés sur ou près de certaines surfaces planétaires.
Ils se forment en présence d'eau, et une fois qu'ils étaient importants pour l'émergence de la vie, car de nombreuses théories de l'abiogenèse prennent en compte leur rôle dans ce processus. Ils sont des composants importants des sols et ont été bénéfiques pour l'homme depuis les temps anciens dans l'agriculture et la production.
L'éducation
Les argiles forment des feuilles plates hexagonales semblables au mica. Les minéraux argileux sont des produits d'altération courants (y compris l'altération du feldspath) et des produits de changement hydrothermal à basse température. Ils sont très communs dans les sols, dans les roches sédimentaires à grains fins comme les schistes, les mudstones et les siltstones, ainsi que dans les schistes métamorphiques à grains fins et les phyllites.
CARACTÉRISTIQUES
Les minéraux argileux, en règle générale (mais pas nécessairement), ont un grain ultrafin. On pense généralement qu'ils ont une taille inférieure à 2 micromètres dans la classification standard des tailles de particules, des méthodes analytiques spéciales peuvent donc être nécessaires pour les identifier et les étudier. Il s'agit notamment de la diffraction des rayons X, des méthodes de diffraction des électrons, de diverses méthodes spectroscopiques telles que la spectroscopie Mössbauer, la spectroscopie infrarouge, la spectroscopie Raman et SEM-EDS, ou les processus de minéralogie automatisés. Ces méthodes peuvent être complétées par la microscopie à lumière polarisée, une technique traditionnelle qui établit des phénomènes fondamentaux ou des relations pétrologiques.
Distribution
Étant donné le besoin en eau, les minéraux argileux sont relativement rares dans le système solaire, bien qu'ils soient répandus sur Terre, où l'eau interagit avec d'autres minéraux et matières organiques. Ils ont également été découverts à plusieurs endroits sur Mars. La spectrographie a confirmé leur présence sur les astéroïdes et les planétoïdes, y compris la planète naine Ceres et Tempel 1, ainsi que la lune de Jupiter Europe.
Classification
Les principaux minéraux argileux sont inclus dans les grappes suivantes:
- Le groupe kaolin, qui comprend les minéraux kaolinite, dikkit, halloysite et nakrit (polymorphes Al2Si2O5 (OH) 4). Certaines sources incluent le groupe kaolinite-serpentine en raison de similitudes structurelles (Bailey 1980).
- Un groupe smectite qui comprend les smectites dioctaédriques, comme la montmorillonite, la nonronite et la beidellite, et les smectites trioctaédriques, par exemple, la saponite. En 2013, des tests analytiques effectués par le rover Curiosity ont trouvé des résultats cohérents avec la présence de minéraux argileux smectite sur la planète Mars.
- Groupe illite, qui comprend du mica argileux. Illit est le seul minéral commun de ce groupe.
- Le groupe chlorite comprend une large gamme de minéraux similaires avec une variation chimique importante.
Autres espèces
Il existe d'autres types de ces minéraux tels que la sépiolite ou l'attapulgite, des argiles à longs canaux d'eau, de structure interne. Les variations d'argile à couches mixtes sont pertinentes pour la plupart des groupes ci-dessus. La commande est décrite comme une commande aléatoire ou régulière et est en outre décrite par le terme «Reichweit», qui signifie en allemand «gamme» ou «couverture». Des articles littéraires citent, par exemple, l'illite-smectite ordonnée R1. Ce type est inclus dans la catégorie ISISIS. R0, d'autre part, décrit un ordre aléatoire. En plus d'eux, on peut également trouver d'autres types de commande étendus (R3, etc.). Les minéraux d'argile mélangés à l'argile, qui sont les types parfaits de R1, ont souvent leur propre nom. La chlorite-smectite ordonnée au R1 est connue sous le nom de corrensite, R1-illite-smectite-rectorite.
Historique des études
La connaissance de la nature de l'argile est devenue plus compréhensible dans les années 1930 avec le développement des technologies de diffraction des rayons X nécessaires à l'analyse de la nature moléculaire des particules d'argile. La normalisation de la terminologie a également émergé au cours de cette période avec une attention particulière pour les mots similaires, ce qui a conduit à la confusion, comme une feuille et un avion.
Comme tous les phyllosilicates, les minéraux argileux sont caractérisés par des strates bidimensionnelles de tétraèdres angulaires de SiO4 et / ou d'octaèdres AlO4. Les blocs de feuilles ont la composition chimique (Al, Si) 3O4. Chaque tétraèdre de silicium partage 3 de ses atomes d'oxygène de sommet avec d'autres tétraèdres, formant un réseau hexagonal en deux dimensions. Le quatrième sommet n'est pas partagé avec un autre tétraèdre, et tous les tétraèdres "pointent" dans la même direction. Tous les sommets non séparés se trouvent sur un côté de la feuille.
La structure
Dans les argiles, les feuilles tétraédriques sont toujours liées à des feuilles octaédriques formées de petits cations, tels que l'aluminium ou le magnésium, et coordonnées par six atomes d'oxygène. Le sommet non façonné de la feuille tétraédrique fait également partie d'un côté de l'octaédrique, mais un atome d'oxygène supplémentaire est situé au-dessus de l'espace dans la feuille tétraédrique au centre des six tétraèdres. Cet atome d'oxygène est lié à un atome d'hydrogène formant un groupe OH dans la structure argileuse.
Les argiles peuvent être divisées en catégories selon la méthode d'emballage des feuilles tétraédriques et octaédriques en couches. Si dans chaque couche il n'y a qu'un seul groupe tétraédrique et un groupe octaédrique, alors il appartient à la catégorie 1: 1. Une alternative, connue sous le nom d'argile 2: 1, a deux feuilles tétraédriques avec un sommet non divisé de chacune d'entre elles, dirigées l'une vers l'autre et formant chaque côté de la feuille octogonale.
La connexion entre les feuilles tétraédriques et octaédriques nécessite que la feuille tétraédrique soit ondulée ou tordue, provoquant une distorsion ditrigonale de la matrice hexagonale, et la feuille octaédrique est alignée. Cela minimise la distorsion de valence globale de la cristallite.
Selon la composition des feuilles tétraédriques et octaédriques, la couche n'aura pas de charge ou aura un négatif. Si les couches sont chargées, cette charge est équilibrée par des cations intercouches, tels que Na + ou K +. Dans chaque cas, la couche intermédiaire peut également contenir de l'eau. La structure cristalline est formée d'un empilement de couches situées entre d'autres couches.
"Chimie de l'argile"
Comme la plupart des argiles sont fabriquées à partir de minéraux, elles ont une biocompatibilité élevée et des propriétés biologiques intéressantes. En raison de la forme du disque et des surfaces chargées, l'argile interagit avec un certain nombre de macromolécules de substances telles que les protéines, les polymères, l'ADN, etc. Certaines des utilisations de l'argile incluent l'administration de médicaments, l'ingénierie tissulaire et la bioimpression.
La chimie de l'argile est une discipline appliquée de la chimie qui étudie les structures chimiques, les propriétés et les réactions de l'argile, ainsi que la structure et les propriétés des minéraux argileux. Il s'agit d'un domaine interdisciplinaire, comprenant des concepts et des connaissances en chimie inorganique et structurale, chimie physique, chimie des matériaux, chimie analytique, chimie organique, minéralogie, géologie et autres.
L'étude de la chimie (et de la physique) des argiles et de la structure des minéraux argileux est d'une grande importance académique et industrielle, car ils sont parmi les minéraux industriels les plus largement utilisés comme matières premières (céramique, etc.), adsorbants, catalyseurs, etc.
