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La tuilerie de Pouligny

Dossier - Promenade en Limousin
DossierClassé sous :géographie , tourbière , milieux humides

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Le Limousin est une vieille province. César, déjà, dans « la guerre des Gaules » parle de ce territoire. Trois départements la compose : la Corrèze, la Creuse, et la Haute-Vienne. Au travers de ce dossier, nous ne verrons qu'une partie de leur richesse.

  
DossiersPromenade en Limousin
 

" Laissez-vous emporter par la fascinante et improbable histoire de la rencontre de l'homme et de l'argile il y a 12 000 ans. " Elle modela notre vie et nos civilisations, des hommes du néolithique, des civilisations Sumérienne, Précolombienne, en passant par le Moyen Age occidental, profita de l'ère industrielle pour aujourd'hui occuper une place prépondérante dans notre quotidien, jusqu'à nous guider vers les étoiles. De la Terre aux étoiles ou la fabuleuse histoire de l'aventure de la Terre. »

Telle est l'introduction du site de l'Ecomusée de la Tuilerie de Pouligny, un site à visiter qui vous racontera l'argile et le feu.

A - L’argile

C'est une roche formée de phyllosilicates d'aluminium, plus ou moins hydratés. Elle représente 50% des sédiments (et jusqu'à 70 % des sédiments continentaux) et les constituants principaux des sols, particules fines, de l'ordre du µm.


Carrière d' argile

Leurs principaux composants :

- phyllosilicates dominants
- quartz jusquà 30%
- calcédoine d'origine organique
- oxydes et hydroxydes et sulfures de fer si le milieu est réducteur
- oxyde d'aluminium sous climat chaud et humide
- carbonates
- matière organique:
- éléments figurés: pollens, spores, débris ligneux
- matière amorphe (décomposition par bactéries)

Les argiles ont des propriétés remarquables pour des roches :

- absorption d'eau
- plasticité
- rôle de « couche savon » pour glissements de matériaux (glissement de terrain)
- compaction importante par expulsion d'eau. Les pores diminuent alors et la roche devient imperméable
- pouvoir adsorbant
- dispersion dans l'eau, les particules restent en suspension longtemps et décantent avec une -vitesse de chute très faible (Loi de Stockes).

Leurs utilisations sont nombreuses et importantes dans :

- les ciments 
- les céramiques


Effet de matière

- en pharmacie et cosmétique
- comme pigments: ocres (argiles + oxydes de fer)
 

B - Les minéraux argileux

Ce sont des phyllosilicates d'aluminium dont les feuillets sont constitués :

- de couches d'octaédres Al(OH)6 et
- de couches de tétraédres SiO4
reliées par les atomes O et OH mis en commun.

D’après la structure du feuillet, on distingue :

- les argiles 1/1 : 1 couche tétraédrique et 1 couche octaédrique et
- les argiles  2/1 : 2 couches tétraédriques  pour 1 couche octaédrique.
- la kaolinite 1/1 : elle se forme dans les sols drainés, acides, en climat subtropical et tropical. Ses cristaux sont grands.
- les illites 2/1 : le minéral est ubiquiste et sa structure est proche de la muscovite (plus d'eau, moins de K+).
- la glauconie (illite) : minéral vert ferrifère exclusivement formé en milieu marin peu profond.
- les smectites 2/1 : l 'empilement est désordonné ; les substitution d'atomes sont fréquentes. La faible charge des feuillets facilite l'adsorption de molécules variées (eau, cations, etc). Les smectites, ou montmorillonites, sont calciques, rarement sodiques. Elles sont formées dans les sols mal drainés plutôt alcalins.
les chlorites 2/1 : l'espace entre feuillets contient des ions de Mg et OH. L'Al est remplacé localement par le Fe.


Chlorite structure

- existent en grands cristaux dans les roches magmatiques
- sont formées pendant la diagenèse des roches sédimentaires
- se trouvent parmi les éléments détritiques dans les sols sous climat peu agressif.
- la vermiculite 2/1 : sols de la zone tempérée. La couche octaédrique contient du Fe et du Mg. Proche des illites et des chlorites, elle montre des propriétés « gonflantes »
- les argiles fibreuses : feuillets discontinus, ex : sépiolite, attapulgite,  paligorskite. On les trouve dans les milieux confinés.

Ils se forment lors de la destruction des roches, peuvent rester sur place ou être transportés.


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Les origines des minéraux argileux

Selon les roches et les climats et les situations, les minéraux argileux sont différents. Par exemple :
L'altération d'une roche acide, granite, donnera de la kaolinite.
L'altération d'une roche basique, basalte, donne des smectites.
Une pente, drainage et lessivage bons, la kaolinite et favorisée.
Dans un milieu confiné, solutions concentrées, on aura plutôt des smectites.


Phyllosilicates et altérations

Certains minéraux argileux se forment en dehors des sols à partir des ions en solution, par exemple la glauconie dans les vases littorales. On distingue des transformations par soustraction d'ions ou, au contraire, par fixation d'ions supplémentaires. Ces transformations ont lieu aussi bien au cours de l'altération que de la diagenèse.


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Surface spécifique de quelques minéraux argileux

Les argiles, avec l'eau, augmentent de volume : l'ensemble eau-argile devient plastique, puis visqueux et finalement les particules se dispersent en formant une solution colloïdale. L'argile imprégnée d'eau qui se dessèche se rétracte et se casse. Les argiles confèrent au sol sa structure et ses propriétés mécaniques. Elles sont associées aux autres composants et constituent les complexes argilo-humiques.
 

C - Le retrait, les retraits

A cause de la préparation de l'argile par adjonction d'eau, il y a un retrait au séchage, puis à la cuisson. Une argile préparée pour la sculpture ou la poterie  contient environ un tiers d'eau "libre" en termes de poids (non associée à l'argile à l'échelle moléculaire). Cette première perte de masse de l'ordre de 3 à 8%.

Les argiles les plus fines et les plus "pures", se rapprochant de la kaolinite, donc de la terre à porcelaine, perdant toujours plus d'eau.

Les autres, "argiles ouvertes", contiennent des corps imperméables (quartz, sable, feldspath, etc.) ouvrant des "canaux" permettant une bonne évacuation de l'eau. Après cuisson, les terres "ouvertes" s'avèrent souvent plus résistantes aux chocs thermiques.

L'eau libre demeure donc présente en quantité importante dans l'argile (eau dite "hygrométrique"). Le séchage doit être lent, en atmosphère modérément humide, et homogène. Le reste est éliminé au début de la cuisson.
Les terres chamottées ne posent pas ces problèmes. La diminution de la plasticité par l'adjonction d'éléments imperméables est dans ce cas plutôt souhaitable. L'excellent comportement de ces terres au séchage et à la cuisson autorise la création de pièces plus grandes.
 

D - La cuisson

La perte d'eau "hygrométrique" est considérable, s'effectue par évaporation et non par capillarité, et pose des problèmes différents. La quantité d'eau restante, après le séchage, est en effet de l'ordre de 20 à 30% de la masse des pièces
Les accidents courants sont liés à l'accumulation interne de vapeur dans les premiers temps de la cuisson. Les risques d'éclatement sont importants.
 
A 100°C, une progression très lente doit être respectée pour laisser à la vapeur le temps de s'échapper. De 350 à 500°C, l'eau des associations moléculaires s'évapore. Cette masse de 14% doit être, elle aussi, libérée très progressivement à cause d'un risque d'éclatement.

A partir de 500°C, l'aération du four devient essentielle pour oxyder l'argile et supporter ces températures.
A 573°C, c'est le changement d'état du quartz (Lire à ce sujet le dossier "Au coeur de la silice"..... )
Avant 900°C, se produit l'élimination du carbone, du soufre, du calcium etc.. Là aussi, la lenteur permet de diminuer le risque. La présence d'air et son renouvellement constituent des facteurs déterminants.

Le but de cette cuisson est l'élimination des éléments produisant des effets chromatiques indésirables: il s'agit simplement d'une transformation de la matière.


Construction d'un four primitif

Au delà de 900°C, c'est la vitrification qui occasionne un nouveau retrait.
Cette étape correspond au passage à l'état pâteux, puis à l'état vitreux au refroidissement. Des cristaux de mullite se forment, tissant un réseau solidifiant à l'intérieur de la masse vitreuse. Il ne faut pas monter trop haut en température sinon la terre «  fond » mais il faut monter assez pour qu'elle vitrifie et soit étanche ! Cette étape pose un gros problème : la déformation.

Les terres rouges contiennent une importante quantité d'oxydes de fer. Ces composés favorisent la vitrification en se liquéfiant avant les autres. Aussi ce type de terre a-t-il une température de fusion de 1250°C (± 30°C environ) alors qu'une terre blanche pure se liquéfie aux alentours de 1800°C.

Le passage à l'état liquide, puis à un état solide vitreux, modifie le volume, tandis que la masse diminue. Le retrait peut être important.