Référence 200.
Odin G.S., 1988. Green marine clays; oolitic ironstone facies, verdine facies, glaucony facies and celadonite-bearing rock facies, a comparative study. Developments in Sedimentology, 45, Elsevier Publ. Amsterdam, XXIII + 445 pp. (Argiles marines vertes; faciès minerais de fer oolithique, faciès verdine, faciès glauconie et faciès de roche à céladonite, une étude comparée)
SOMMAIRE: La glauconie se forme sur l'ensemble des plates-formes marines non polaires entre -100 et -400 m. La verdine se forme entre 0 et 50 m dans la zone intertropicale où elle avait toujours été confondue, avant ce travail, soit avec la glauconie, soit avec les composés des minerais de fer oolithiques (berthiérine, chamosite). La céladonite se forme dans les roches volcaniques sous marines. Chaque faciès a ses minéraux propres, distincts de ceux des autres faciès; ceux de la verdine sont une découverte originale. Le processus de formation des minéraux démontré ici rejette définitivement la théorie des transformations acceptée jusque là par l'ensemble de la communauté scientifique: c'est une croissance cristalline. Chaque composé participe au cycle géochimique du fer dans la mer. Ce fichier présente: - le Plan (voir) - la Préface (en français) par G. Millot , Membre de l'Institut (voir) - l' Avant-Propos (en anglais) par G. S. Odin (voir)

 

 

 

 

 

Nous devons toujours être reconnaissants aux scientifiques qui prennent le temps d'écrire un livre. En fait, le présent livre n'est ni un manuel ni une fresque pour le grand public, mais un traité; ce qui nécessite un travail beaucoup plus considérable. Et ce traité fait réfléchir.
J'ai retenu quelques thèmes de réflexion.

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La couleur

Ce livre étudie les argiles marines vertes. La couleur est leur apparence, mais quelle est leur nature? Voici un demi-siècle, les géologues ignoraient la nature des roches argileuses: ils distinguaient les argiles grises, bleues, noires, rouges, bari- olées... Ils commencèrent alors l'inventaire minéralogique de leurs constituants: seuls ou en mélanges, une vingtaine d'espèces furent inventoriées, ainsi que leurs interstratifiés. Il en fut de même pour les glauconies en grains, connues depuis longtemps. Puis on détermina que le constituant principal était la glauconite, variété fine de mica ou illite verte, riche en fer ferrique; la céladonite des altérations de basaltes fut confondue avec la glauconite. Peu à peu, une systématique rigoureuse de ces minéraux verts s'est enrichie. Le présent traité nous donne l'état actuel de cet inventaire. Et nous voyons venir au moins cinq espèces, la smectite glauconi- tique, la glauconite et la céladonite, aujourd'hui distinguées, la phyllite V à 7 Å et la phyllite V à 14 Å du faciès verdine. A ces pôles s'ajoute la population des interstratifiés. Enfin, sont traitées avec précision deux espèces diagénétiques et ferreuses: la berthiérine et la chamosite.

Pour un minéral, la couleur est une apparence. Sa structure révèle sa nature. Les couleurs peuvent "converger" comme l'oiseau et la chauve-souris convergent dans leur apparence. Au contraire, la structure est propre à une espèce: elle est une signature génétique.

Faciès et minéral

Ce livre insiste sur une distinction très importante: il sépare catégoriquement faciès et minéral. On avait montré voici 30 ans que les "glauconitic pellets", bien reconnaissables comme faciès, pouvaient contenir toute une variété de minéraux. C'est pourquoi, il a été proposé de distinguer le faciès sous le nom de glauconie et le minéral type sous le nom de glauconite. C'est la même exigence qui impose de distinguer dolomie et dolomite, calcaire et calcite. Ce traité démontre la grande importance géologique de cette distinction, mais aussi son importance pratique en géochronologie. En effet, plus l'échantillon, analysé en spectrométrie de masse, sera riche en un minéral authigénique et très potassique, la glauconite, plus les déterminations isotopiques seront significatives et fidèles, et non pas erratiques. La même distinction "catégorique" est menée pour le faciès verdine. Et ce faciès présente deux espèces principales singulières: une phyllite V à 7 Å qui est une kaolinite ou serpentine très ferrique, et une phyllite V à 14 Å, qui est une chlorite très ferrique. Leurs caractères cristallographiques s'accumulent en vue d'une reconnaissance par le Comité international de nomenclature.
Faciès géologiques et espèces minéralogiques sont, tous deux et également, importants à connaître pour reconstituer les conditions de genèse. Le faciès indique l'environnement avec ses particules en mouvement, les conditions de dépôt, les traces de la vie. La paragenèse minérale dépend de la composition des solutions qui ont cristallisé ou recristallisé.

La différence entre faciès et minéral est celle de deux échelles d'observation.
De plus, la première est biogéodynamique, la seconde est géochimique.

Les minéraux argileux interstratifiés

Les minéraux argileux ont "inventé" un type d'organisation particulier, qui est celui des minéraux interstratifiés. Ce sont des édifices où alternent dans un même cristal des feuillets ou parties de feuillets de natures différentes. Cette invention est précieuse. En effet, le caractère propre du monde minéral est discontinu. Au contraire, les solutions et les magmas fondus présentent la suite continue des mélanges en toutes proportions. C'est pourquoi, quand les magmas et les solutions cristallisent, ils donnent un mélange de minéraux différents: ce sont les roches et les minerais. A la suite continue des magmas et des solutions, correspond une réponse discontinue par le mélange de minéraux différents en proportions différentes. Il en est de même pour les argiles, mais elles sont plus souples pour deux raisons. D'abord, elles sont plus tolérantes aux substitutions stœchiométriques. Ensuite, elles peuvent donner des cristaux mixtes, interstratifiés réguliers ou irréguliers, où alternent des feuillets de minéraux argileux différents. Le présent traité illustre cette propriété des argiles: on peut citer l'interstratifié (7Å-14Å) ou le composé nommé phyllite C (interstratifié smectite-chlorite) tous deux propres au faciès verdine et l'interstratifié (smectite-glauconite) dans le faciès glauconie. Cette capacité de s'organiser en édifices mixtes (mixed-layers) ou interstratifiés est très intéressante. Elle donne une grande souplesse dans la cristallisation des microcristallites argileux, en fonction de la variation infinie des solutions naturelles. De même, dans les recristallisations successives d'un matériel antérieur, des étapes intermédiaires sont reconnaissables.

A la variété continue des milieux de genèse peuvent répondre en mélange ou bien les minéraux argileux types, ou bien leurs minéraux interstratifiés. Ces derniers jouent le rôle des diphtongues dans une langue, ou des dièzes et bémols dans une mélodie.

Microenvironnement et néoformations

Les premiers travaux sur les relations entre milieux de genèse et argiles sédimentaires n'avaient pas un grand "pouvoir séparateur". On évoquait les milieux marins, sursalés, lacustres... Aujourd'hui, et ce traité en donne un bel exemple, le progrès de toutes les microscopies (optique, électroniques...) couplé avec les progrès de la systématique des minéraux argileux permet de distinguer des microenvironnements. On comprend que le micromilieu qui se trouve au coeur d'un grain ou d'un pellet présente des caractères physicochimiques et biochimiques différents de ceux de l'eau de mer où circulent les crabes et les turbots. Et ceci est de grande conséquence. En effet, la plupart des modèles thermodynamiques disponibles nous donnent les conditions d'équilibre "minéraux-solutions", en solution diluée, où l'activité de l'eau est considérée comme égale à l'unité. Or, les travaux récents nous montrent que dans les petits pores, une partie de l'eau est liée aux parois et l'activité de l'eau baisse: la précipitation d'un grand nombre d'espèces minérales en est facilitée et leurs domaines de stabilité changés. Ces précipitations diminuent encore le diamètre des pores et l'activité de l'eau baisse encore. Ainsi les milieux microporeux, par rapport aux milieux environnants où l'eau est libre, vont fonctionner comme "puits" et favoriser les minéralisations. Ceci s'effectuera avec ou sans dissolution des parois, ce qui correspond à deux mécanismes distingués dans ce livre: cristallisation dans les microvides ou cristallisation avec contribution des minéraux de la roche. Aux extrêmes, on se trouve devant la néocristallisation ou devant la recristallisation; on comprend les cas intermédiaires.

La notion de microenvironnement, largement utilisée dans le présent traité, est très importante: elle permet d'envisager des microsites avec leurs micromilieux différents.
Et ces microsites sont autant de "pièges" pour les cations environnants alimentant la croissance de cristaux différents.

Variété des minéraux et milieux de genèse

Grâce à une systématique raffinée des "Argiles marines vertes", grâce à l'observation distincte des faciès et des minéraux, grâce à l'examen minutieux des microenvironnements, ce traité présente une discussion serrée sur les relations entre les minéraux argileux verts et les milieux de genèse. De cette façon, ce livre est un livre de géologie aussi bien que de minéralogie. En effet, son but ultime est de comprendre l'origine et l'histoire de ces minéraux, histoire qui s'éclaire aujourd'hui de façon décisive, parce que l'étude géologique des faciès et l'étude minéralogique des constituants sont menées toutes les deux de façon approfondie.
Et puis, après la sédimentation et la diagenèse précoce qui se produit dans les vases, vient la diagenèse d'enfouissement. Là, les contraintes thermodynamiques augmentent, et les minéraux recristallisent. Les trois termes de ma règle d'or augmentent en même temps: ordre, pureté, taille. L'ordre est caractérisé par la cristallinité. Parce que chaque minéral tend vers un minimum d'énergie interne, les ions étrangers sont chassés dans le minéral voisin, et "la pureté", comme l'ordre, augmente. Enfin, parce que l'ordre et la pureté augmentent, la taille des minéraux augmente. On parvient aux minéraux de la diagenèse, puis du métamorphisme. L'étude comparée des "ironstone facies" à chamosite et berthiérine et des "verdine facies" est très suggestive d'une diagenèse d'enfouissement.

Quand l'alpiniste quitte la vallée et s'élève sur les versants puis sur les hauteurs de la montagne, il voit la végétation changer: changement des caractères d'une espèce, passage à des sous-espèces puis des espèces différentes, puis très différentes. La flore change avec l'environnement. Il en est de même ici pour les milieux sédimentaires.

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Ce traité est un exemple significatif de la méthode à suivre, en Sciences de la Terre: combiner les arguments géologiques et géométriques et les arguments minéralogiques et géochimiques. Ces deux familles d'arguments doivent être combinées de façon entrelacée, come serpenti in amore.

Strasbourg, au jour du printemps
le 21 Mars 1988

GEORGES MILLOT
Membre de l'Institut

 

 

 

 

The marine environment entirely creates its own suite of clay minerals.