Une nouvelle description de l’orientation préférentielle des argiles

Les argiles sont des minéraux lamellaires omniprésents à la surface de la Terre. Leur petite taille et leur forme plaquettaire impactent fortement la perméabilité du milieu, les argiles jouant ainsi un rôle prépondérant sur le transfert des éléments (eau, nutriments, contaminants) dans les environnements de surface (sols, sous-sols et barrières ouvragées). L’orientation préférentielle des particules d’argiles va accentuer cet effet en induisant une anisotropie du matériau. Si la porosité est un paramètre clé des modèles de transfert, la prise en compte de l’anisotropie est plus délicate, faute d’une représentation simple de la distribution d’orientation de ces particules argileuses.

Des chercheurs de l’Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (IC2MP, CNRS/Université de Poitiers), du Laboratoire de physique des solides (LPS, CNRS/Université Paris Saclay) et du laboratoire Interfaces, confinement, matériaux et nanostructures (ICMN, CNRS/Université d’Orléans) ont réalisé une étude systématique de l’orientation préférentielle des argiles sur une centaine de matériaux argileux incluant les principaux types d’argiles communément rencontrés dans les milieux naturels.

L’analyse des figures d’orientation par diffusion des rayons X a permis de mettre en évidence une signature unique de l’orientation préférentielle des minéraux argileux. Sur la base de ce panel d’échantillons et de la méthode de l’entropie maximale, une fonction de distribution générale a été établie afin de décrire l’ensemble des figures d’orientation observées. La fonction générale ainsi obtenue permet aussi de décrire l’orientation préférentielle des argiles dans des environnements naturels variés (sol, roche sédimentaire et métamorphique). L’intégration de cette fonction générale aux modèles de transfert contribuera à mieux appréhender le devenir des éléments dans les environnements de surface.