Syndicat mixte intercommunal d'études et d'aménagement du Pays de la BESSÉDE

Inventaire des ressources du sous-sol du canton du Buisson de Cadouin (24)

RECHERCHES SUR LE MODE DE GISEMENT DES ARGILES DE TYPE KAOLINITE-HALLOYSITE

par

J. DUBREUILH

SERVICE GÉOLOGIQUE RÉGIONAL AQUITAINE Avenue Docteur-Albert-Schweitzer - 33600 PESSAC - Tél. (56) 80.69.00 - Télex 5504485

Rapport du B.R.G.M. 82 SGN 900 AQI Pessac, le 15 décembre 1982 - I -

- RESUME -

L'inventaire des ressources du sous-sol du Canton du Buisson de Cadouin () a mis particulièrement l'accent sur les matériaux argileux plus ou moins exploités à savoir : Leo KaoZLnLteA - haJUoyàÀjtO oX IQÀ

L'emploi de ces matériaux a également été abordé en essayant de dégager de nouveaux débouchés industriels.

Parallèlement, une étude du mode de gisement des argiles de type kaolinite-halloysite a été réalisée, mettant en évidence le type de genèse des accumulations, ainsi qu'un guide de prospection susceptible d'être à l'origine de la découverte de nouveaux gisements.

Une réflexion sur de nouvelles applications de ce type de matériau a également été menée. - II -

- SOMMAIRE -

Pages

RESUME

SOMMAIRE II

INTRODUCTION 1

I - INVENTAIRE DES RESSOURCES DU SOUS-SOL 2

1 - Aperçu de la succession lithostratigraphique des formations 2 2 - Les formations argileuses 3 2.1 - ARGILES EEFRACTAIRES ' 3 2.2 - ARGILES SMECTIQUES 5 3 - Les formations calcaires 6

4 - Caractérisation des argiles du Canton du Buisson de Cadouin 7 4.1 - LES KAOLINITES-HALLOYSITES 7 4.2 - LES SMECTITES ' 8

5 - Extension des formations susceptibles de renfermer les différents types d'argiles ' 10

II - RECHERCHE SUR LE MODE DE GISEMENT DES ARGILES DE TYPE KAOLINITE-

HALLOYSITE 11

1 - Etude sédimentologique des exploitations existantes 11 1.1 - LEVE DES COUPES DE CARRIERES 11 1.2 - MINERALOGIE DES ARGILES 13 1.3 - ETUDE DES CONCENTRATIONS DE FER 14

2 - Conclusions concernant la genèse des concentrations d'argiles de type kaolinite-halloysite 17 3 - Possibilités de recherche de nouveaux gisements 18 4 - Emplois possibles dans l'industrie 18

4.1 - Kaolinite-halloysite 18 4.2 - Smectites 19

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES DE RECHERCHE 21 - 1 -

- INTRODUCTION -

Cette étude a été réalisée à la demande du Syndicat Mixte Inter- communal d'Etudes et d'Aménagement du Pays de la Bessède par le Service Géologique Régional Aquitaine du B.R.G.M. dans le but de dresser l'inventaire des ressources en matériaux argileux du Canton du Buisson de Cadouin.

Ces argiles, localement exploitées par de petites carrières, sont de deux types : KaoUbnl^xqM

Cette étude dont les résultats sont consignés dans ce rapport, fait le point des ressources connues et devrait permettre aux responsables locauj et industriels, de juger de l'opportunité de nouvelles recherches concernant Ces matériaux. FIGURE ' BHGM82SGN900

PLAN DE SITUATION — 2 —

I - INVENTAIRE DES RESSOURCES DU SOUS-SOL

Le Canton du Buisson de Cadouin, limité au Nord par la vallée de la Dordogne est constitué du Nord au Sud par les communes de : , BADEFOLS-sur-DORDOGNE, CALES, ALLES-sur-DORDOGNE, LE BUISSON-CUSSAC, PALEYRAC, , MOLIERES, CADOUIN et enfin BOUILLAC (figure 1).

1 - APERÇU DE LA SUCCESSION LITHOSTRATIGRAPHIOUE DES FORftATIONS

Au Nord de la zone étudiée, en bordure de la vallée de la Dordogne, affleurent des calcaires gréseux jaunâtres, ainsi que des calcaires crayeux blanchâtres appartenant au Crétacé supérieur à faciès Campanien. Le plus souvent altérés et karstifiés au sommet, ils sont recouverts par un complexe d'altérations issues du Crétacé et de remaniements des dépôts fluviátiles tertiaires.

Les dépôts tertiaires continentaux à faciès "Sidérolithique" et "Sables du Périgord" sont constitués à la base par des sables plus ou moins grossiers blanchâtres à rougeâtres admettant localement au toit des lentilles d'argiles kaoliniques, voire des halloysites.

Ces faciès de base peuvent être attribués à 1'Eocène inférieur. Sur ces dépôts argileux localement exploités dans les carrières de Bouillaguet, Sauteloup et Réginie, un ensemble de sables plus ou moins fins kaoliniques à petits galets mous d'argile se développent sur plusieurs mètres d'épaisseur et peuvent être rapportés à l'Eocène moyen. Ils sont le plus souvent oblitérés par une intense ferruginisation (blocs de grès ferrugineux) attribuable à l'Eocène supérieur (Ludien).

Les dépôts correspondant à l'Oligocène constituent l'essentiel des formations qu'il est possible de rencontrer dans la forêt de la Bessède.

Il s'agit d'argiles vertes à poupées carbonatées et de calcaires lacustres blanchâtres (formation des argiles et calcaires dits de Castillon) exDloitées

Au niveau du plateau de la Bessède, ces formations sont recouvertes par des calcaires lacustres fortement meuliérisés {Calcaires dits de Montbazilla< ainsi qu'un dépôt argilo.sableux lessivé en surface (Molasses de l'agenais).

2 - LES FORMATIONS ARGILEUSES

Les argiles susceptibles d'être rencontrées dans ce secteur sont de deux types .

2.1 - ARGILES REFRACTAIEES

- Rappel des caractéristiques

Une argile est dite "réfractaire" lorsqu'elle peut supporter une température de cuisson très élevée (15OO°C et plus) sans que son réseau cris- tallin ne se dégrade. La réfractarité d'une argile dépend, en fait, de la conjugaison de deux paramètres majeurs :

- un fort pourcentage d'alumine (Al O )

- une faible teneur en alcalins et alcalino-terreux

D'une manière générale plus le pourcentage de ces derniers est faible, plus la résistance pyroscopique des argiles est grande. La variation de ces deux paramètres fait que les argiles sont3 soit rêfractaires¿ soit grasantes.

Leurs caractères principaux sont les suivants :

- Teneur en kaolinite très élevée (90 à 100 %) - Teneur en alumine importante (> 35 %) - Teneur en silice (SiO_ maxi 53 %)

- Impuretés fondantes en faible teneur (Fe O , K2O, Na O,MgO, CaO, TiO,

- Aptitude au coulage - Plasticité assez moyenne - Résistance pyroscopique très élevée.

Ces argiles sont alors classées selon leur teneur en alumine •:

- Argiles alumineuses (35 à 40 %) - 4 -

- Argiles hyperalumineuses (>40 %) (teneurs calculées sur cuit)

Les argiles exploitées dans le Canton du Buisson de Cadouin, de type kaolinite-halloysite, sont des argiles hyperalumineuses (teneur en Alo07 4'. ¿ S employées comme ajout dans les pâtes à porcelaine en raison principalement de leur apport au niveau de la résistance mécanique des produits et de leur résis- tance pyroscopique élevée.

Ce type de matériau localisé au toit des formations de 1'Eocene inférieur, est le résultat d'actions postérieures conduisant à une purification par néogênêse des substances initialement déposées.

Dans le secteur concerné, elles sont exploitées par les carrières suivantes :

- BOUILLAGUET (commune de LE BUISSON-CUSSAC)

- SAUTELOUP (commune de LE BUISSON-CUSSAC, ancienne carrière sur la commune de PALEYRAC) - REGINIE (Commune de BOUILLAC)

- FERRIERE (commune de MONTFERRAND DU PERIGORD (hors du Canton du BUISSON de CADOUIN - abandonnée)

Les phénomènes de soutirages karstiques à l'origine du dépôt des argiles, ont fonctionné avant, pendant et après leur dépôt facilitant ainsi la concentration des solutions ainsi que le "piégeage" des substances.

Ces argiles issues des trois carrières encore en activité, BOUILLAGUETt SAUTELOUP et REGINIE sont exploitées par les sociétés ou exploitants locaux suivants :

- BOUILLAGUET - Société A.R.S.I.P. -Argiles Rares et Silice Industrielle du Périgord - Etablissements LAFAURE - Le GOT - .

- SAUTELOUP - Propriétaire : Monsieur BIAL - Exploitant : K.P.CL.

- REGINIE - Propriétaire-exploitant pour le compte de K.P.CL.

Quant à la carrière du lieu-dit FERRIERE, commune de MONTFERRAND-du- - 5 -

Périgord, anciennement exploitée par les Etablissements LAFAURE, elle a été abandonnée.

2.2 - ARGILES SMECTIQUES

- Rappel des caractéristiques

Ces argiles commercialisées sous les noms de Bentonites ou d'argiles bentonitiques, constituent des matériaux de qualités très variables.

Leurs propriétés principales sont :

- pouvoir absorbant élevé - grande surface spécifique - thixotropie - pouvoir de suspension

La teneur en smectites est très élevée, minimum 80 % de la phase argileuse. Cette particularité confère à ces matériaux une capacité de gonflement dans l'eau comprise entre 8 et 25 fois leur volume originel, ce paramètre étant lié à la capacité d'échange cationique (C.E.C.), Ces smectites sont le plus souvent de type calciques, magnésiennes ou sodiques. Les bentonites cal- ciques sont toutefois traitées en usine par activation au carbonate de sodium afin d'augmenter leur capacité de gonflement par échange des Cations Ca par Na+.

D'autre part, les teneurs en carbonates de calcium et magnésium doivent être inférieures à 10 % et celles du quartz détritique (>80u) inférieures à 30 %.

Les argiles smectiques rencontrées dans le Canton du Buisson de Cadouin sont exploitées (ou ont été) par deux sociétés : CECA et ARSIP dans les carrières suivantes :

- FRUMENTAL -Commune deBOUILLAC - CECA - en activité.

- LE BOURDOU HAUT - Commune de BOUILLAC - abandonnée.

- LA TUILIERE - Commune de BOUILLAC - abandonnée.

- LES BRANDES - Limite de Canton - commune de MONTFERRAND-du-PERIGORD - A.R.S.I.P. - en activité. - 6 -

- CADOUIN (réservoir) - abandonnée.

Elles sont issues des formations oligocènes (argiles de type CASTILLON II s'agit d'argiles vertes carbonatées admettant des bancs de calcaires lacustre (exemples des carrières des BRANDES et FROMENTAL).

3 - LES FORMATIONS CALCAIRES

Des calcaires exploitables pour la pierre de taille existent sur le territoire du canton du Buisson de Cadouin, au niveau du CRETACE SUPERIEUR à faciès "MAESTBICHTIEN".

II s'agit de calcaires gréseux jaunâtres déjà exploités hors du canton, notamment par les carrières de COMBE CAPELLE (Exploitant MAGNE) à Saint-Avit - Sénieur.

Ce matériau appelé "pierre de Dordogne" trouve un emploi dans les constructions gardant le style du pays mais peut également servir à la restau- ration des monuments régionaux.

Cette formation affleure de part et d'autre des vallées suivantes :

- Vallée de la COUZE au SUD de BOUILLAC, - Ruisseau de POUMAGUET au Sud de MOLIERES, - Ruisseau de BELINGOU et du BUT au Nord de Cadouin. - Ruisseau de la GASTOUZE à PALEYRAC, - Ruisseau de PEYRAT à URVAL.

Les autres niveaux calcaires peuvent éventuellement servir sous forme de concassé à l'empierrement des routes, mais leur qualité est néanmoins relativement médiocre. - 7 -

4 - CARACTERISATION DES ARGILES DU CANTON DU BUISSON DE CADOUIN

Les différents types d'argiles rencontrés ont fait l'objet d'études minéralogiques au Rayons X, d'analyses chimiques et de tests de capacité d'échange cationique (C.E.C.) en ce qui concerne les smectites.

4.1 - LES KAOLINITES-HALLOYSITES

Les échantillons prélevés dans les carrières de BOUILLAGUET, SAUTELOUP,REGINIE et FERRIERE ont donné les résultats minéralogiques suivants (cf. coupes de carrières figure 2) :

J BOUILLAGUET SAUTELOUP REGINIE FERRIERE :

ECHANTILLONS 102 106 107 112 ' 114 117 119 : 120 125 :

base sommet base base sommet base sommet base i

1 : Kaolinite ' avec traces 10 1OO 50 80 90 1OO 1OO 1OO loo 1 a :d'halloysite

•

• : Nontronité

n n n ' et/ou 90 50 2O 1O - * i

•

: Smectites !

(*) n. nontronité dominante

En fonction des couches considérées, les teneurs en kaolinite-halloy- site varient de 50 à 100 %. Exceptionnellement, des amas d'argiles vert-jaune ont été analysées, elles constituent des néo-formations de nontronité (smectites ferrifères), qui s'avèrent très défavorables et pénalisent ces argiles au plan de la qualité. Cependant les échantillons de la carrière de REGINIE semblent présenter des matériaux plus homogènes, essentiellement constitués de kàolinite- halloysite. - 8 -

Par ailleurs, les argiles de la carrière de SAUTELOUP ont fait l'objet d'une analyse chimique qui a montré les caractéristiques suivantes :

- Perte au feu (%) : 13,6 - SiO- (%) : 48,7 - A12 °3 : 36,1

• - Fe2 °3 0,8 - CaO • 0,1 - MgO : 0,2

- Na2O •* 0,1 - K^O : 0,3

- Al2 O3 (sur cuit): 42%

Un essai de cuisson à 125O°C a fourni un tesson de couleur blanche d'excellente qualité.

La teneur en alumine de l'ordre de 42 % permet de les classer dans la catégorie des argiles hyper-alumineuses.

4.2 - LES SMECTITES

Les analyses chimiques réalisées sur les échantillons des carrières de FRUMENTAL, BOURDOU HAUT, LA TUILIERS, LES BRANDES et CADOUIN, ont fourni les données suivantes : (voir tableau ci-contre) - 9 -

4 i ¡ Les : Echantillon Fromental Bourdou haut : Tuilière : Brandes Cadouin

: Refus sur tamis : 50 v ; 17,4 . 2'7 15,9 14,3 ; 11,1 ¡

ï : Perte au feu 14,4 9,0 9,1 7,3 1O,8 10,8

• • ' 41,7 49,2 " 51,1 50,5 51,6 52,2 ; sio2

i : 15,3 : 19,7 • 21,3 22,4 : 17,7 : 16,4

: 0,8 O,8 1,3 1,0 1,3

; Fe2°3 3,7 • 5,8 : 6,1 7,9 5,9 5,9 : CaO : 12,6 : 1,5 : 1,1 1,2 1,3 1,2

: MgO : 7,4 : 9,2 : 6,4 5,2 7,3 8,1

> i : 0,2 : O,2 : 0,1 0,2 0,3 : 0,3 : K20 : 4,0 4,6 4,1 : 4,3 : 3,8 : 3,6

: C.E.C. : meq/lOO g : 15 : 35 : 45 20 : 20 10 •

: % de CaCO : 9,5 : 1 ; 0 : 1 : 0 : 0

En ce qui concerne la teneur en carbonates, elle est supérieure à la tolérance admise dans le cas de l'échantillon pris au toit de la carrière de FRO' 1ENTAL.

Quant au pourcentage de quartz détritique, il apparaît nettement super au maximum des 3O %. Pour ce qui est de la capacité d'échange cationique, celle- ci est relativement faible, n'excédant par 45 meq pour 100 g. Il s'agit donc de smectites de qualité très moyennes, ne permettant pas un emploi dans le domaii des boues de forage, en raison de leur faible capacité d'échange. - 10 -

5 - EXTENSION DES FORMATIONS SUSCEPTIBLES DE RENFERMER LES DIFFERENTS TYPES D'AR(

En ce qui concerne les argiles de type kaolinite-halloysite, une prospection éventuelle nécessitera l'implantation de sondages mécaniques à partir des formations sableuses "Sidérolithiques" le plus près possible du contact avec le toit du Crétacé supérieur afin de limiter au maximum l'épais- seur de la découverte.L'extension des zones de prospection possible est portée sur document fourni en annexe.

De nouvelles recherches sur les smectites pourront également être conduites à partir du document annexé où sont délimitées les zones à formations argileuses smectiques affleurantes ainsi que les zones sous recouvrement.

L'ensemble des prospections se situant grossièrement au pourtour de la petite zone synclinale de la Bessède. -li-

li - RECHERCHE SUR LE MODE DE GISEMENT DES ARGILES DE TYPE

KAOLINITE - HALLOYSITE

J. de LAPPARENT (1941) définit les argiles de la région du Buisson de CADOUIN, comme un matériau où haolinite et halloysite s'associent pour former une argile compacte, non plastique, à cassure conchoîdale, translucide sur les bords. Elle fournit une courbe thermique caractéristique du groupe des KAOLINITES.

G. KULBICKI (1953) parle d'amas de kaolin et d'halloysite dans, lesaue: la montmorillonite apparaît localement, notamment au sommet de la couche. L'étude géologique fine des différentes carrières apporte d'utiles renseignemeni quant à la géométrie des dépôts et à la succession des phénomènes qui ont régi la formation des lentilles argileuses.

1 - ETUDE SEpiMENTOLOGIQUE DES EXPLOITATIONS EXISTANTES

1.1 - LEVE DES COUPES DE CARRIERES (figure 2)

- CARRIERE DE BOUILLAGUET

Le levé détaillé de cette exploitation a montré la coupe litholo- gique suivante de bas en haut :

1 - Sables grossiers à feldspaths altérés avec colorations en bandes rougeâtres. 2 - Argiles compactes blanches localement vert-jaune, d'aspect lustré avec diaclases tapissées de Mg. 3 - (Episode de meuliérieation) "fantômes" de meulière altérée jaunâtre. 3 bis - (Episode de ferruginisation) cuirasse ferrugineuse avec percolatioi dans la meulière. 4 - Argiles compactes blanches à tracés vert-jaune, diaclases à remplissag« de fer de couleur violacée à ocre. 5 -(Episode de ferruginisation) Concentration ferrugineuse en nodules rougeâtres à violacés. (5 - Sables très fins jaunâtres et lie-de-vin remaniant les argiles FIGURE BRGM82SGN90Q-

COUPES LITHOLOGIQUES DES CARRIERES

DE KAOLINITE - HALLOYSITE BOUILLAGUET SAUTELOUP =^^=-*§»

REGINIE FERRIERE

•.. • • \ • *•. ,_jj^j •. •> • ,• - j-¿.

V'V ¿-V v;""'**.-"-'. •":;."• •./ í¿¿

Numéro de la formation

Numéro de l'échantillon. - 12 -

blanches (5) - petits lits argileux blanchâtres kaoliniques (quelques petits graviers blancs). 7 - Sables moyens à grossiers très ferrugineux rougeâtres. et ocre, à nombreux lits millimétriques d'argiles silteuses blanches. 8 - Grès fins ferrugineux rougeâtres à noirâtres (gros blocs)

Dans cette exploitation, deux horizons distincts d'argiles de type kaolinite-halloysite sont séparés par un épisode de meuliérisation et une ferruginisation.

Le sol drainant, substratum des dépôts argileux est constitué de sables grossiers non cimentés.

- CARRIERE DE SAUTELOUP "

1 - Sables fins à moyens kaoliniques blanc à ocre 2 - Argiles compactes blanches à cassure lustrée, à diaclases tapissées de fer et de manganèse. Ferrugineuse ocre au toit de la couche. 3 -(Episode de ferniginisation) cuirasse ferrugineuse en nodules violacés. 4 - Argiles compactes blanches à marbrures vert-jaune et taches rougeâtres passant latéralement à des sables fins kaoliniques (4bis) 5 -(Episode de ferrucfinisation) cuirasse ferrugineuse à gros quartz (5 à 7 mm) d'aspect noduleux.' 6 - Sables et petits gravillons à la base argilo-feldspathiques vert-pâle à taches rouges et ocre passant latéralement à une argile vert-pâle smectique à taches ocre. 7 - Argiles vert-pâle smectiques à très nombreuses taches ocre. 8 -(Episode de meuliérisation) meulière disloquée sous forme de blocs blanchâtres.

- CARRIERE DE REGINIE

1 - Sables très grossiers ocre très légèrement argileux. 2 - Argiles compactes blanches à filets rougeâtres. 3 -(Episode de fevvuginisation) cuirasse ferrugineuse d'aspect noduleux 4 - Argiles compactes blanches (petits filets rubanés violacés et diaclases tapissées de manganèse). 4 bis - Argiles compactes blanches à marbrures ferrugineuses ocre passant - 13 -

vers le sommet à des sables grossiers blanchâtres kaoliniques à la base puis silts micacés gris clair. 5 -(Episode de ferruginisation) cuirasse ferrugineuse avec argile ocre à brune . 6 - Sables très grossiers à la base légèrement argileux gris clair indurés.

- CARRIERE DE PERRIERE

1 - Sables grossiers gris clair à ocre. 2 - Argiles blanches compactes. 3 -(Episode de ferruginisation) cuirasse ferrugineuse noduleuse 4 - Sables fins jaunâtres à colorations rougeâtres avec reprise d'argiles en galets mous centimétriques. 5 - Sables rougeâtres très altérés. 6 - Sables ocre lessivés.

L'ensemble des carrières apparaît , lié à un modelé "karstique" où les matériaux argileux ont été "piégés".

Les coupes lithologiques montrent dans les exploitations de BOUILLAGUET, SAUTELOUP et REGINIE deux horizons distincts d'argiles de type kaolinite-halloysite (2 et 4) limités à leur toit par des épisodes de ferrugi- nisation (3) .

A BOUILLAGUET, la lentille inférieure est de plus oblitérée par une "meuliérisation".

1.2 - MINERALOGIE DES ARGILES

Comme nous l'avons vu dans le paragraphe 4.1 les pourcentages de kaolinite-halloysite varient dans la proportion de 50 à 1OO % suivant les prélèvements avec, ' fréquemment, de la nontronite.

KULBICKI (1953) montre à partir de l'étude de lames minces, qu'il s'agit de kaolinite en grande partie recristallisée sur place en halloysite à texture fluidale renfermant des débris végétaux indéterminables. - 14 -

De plus ces argiles admettent des veines ou des amas d'argile vert pale, nontronite et/ou montmorillonite qui, de façon progressive, a "digéré" -localement, les minéraux kaolinicmes.

Les percolations de solutions siliceuses contenant des ions alcalins, alcalino-terreux ou magnésiens, apparaissent en partie responsables de la trans- formation des minéraux kaoliniques et plus particulièrement de l'halloysite en nontronite ou montmorillonite.

1.3 - ETUDE DES CONCENTRATIONS DE_ FER

Les différentes cuirasses ferrugineuses ont été étudiées grâce à la confection de lames minces.

Sur certains échantillons, insuffisamment indurés, elles n'ont pu être réalisées.

Géode dé BouillagUet - horizon 3 bis - êch . 105

Rognon géodique violacé à cortex dur mais vacuolaire, formé de plusieurs types de fer bien cristallisé : surtout de l'hématite, oxyde rouille (70 % environ), puis de la goethite, hydroxyde cristallisant en teinte plus claire, soit soulignant le pourtour des vides de porosité, soit s'inter-pénë- trant en veines dans l'hématite fibreuse.

Une deuxième génération de goethite très hydratée jaune, tapisse quelquefois,, l'intérieur des vides vacuolaires.

Le coeur de la géode est une poudre violacée, lie de vin, peu indurée.

Gï'ès de Bouillaguet - horizon 8 - êch , 109

Grès ferrugineux très dur et massif, à petits quartz corrodés par des actions chimiques. Les hydroxydes et oxydes de fer cimentent solidement les grains de quartz ; cette cimentation n'est pas toujours totale, et il existe encore quelques vides intersticiels microscopiques. Quelquefois (10 % des cas) un fer plus hydraté brun-rouille pénètre certains grains et les font éclater ; d'autres ont même des inclusions fibreuses sombres. - 15 -

Géode de Sauteloup - horizon 3 - éoh. HZ

Elément de rognon gêodique, à cortex lité, formé de plusieurs couchei de fer de cristallisation et de dureté différentes :

- fer de type hématite (dominant à 80 %) rouille sang, à aspect vacuolair« avec tapissage des cavités par la goethite hydratée ; rares cavités remplies p; de la silice secondaire.

- grosse veine massive (10 %) de goethite orangée à bonne cristallisation entrecoupée par une veinule d'hématite bien cristallisée rouille sang.

- une épaisse couche (10 %) où hématite et goethite s'interpénétrent ; souvent, la goethite tapisse les petites cavités laissées par l'hématite vacuo- laire.

Il n'y a pas de grains détritiques dans le cortex ; le coeur du rogne est une poudre brune à rouge sang où l'hématite n'a pas résisté à la fabricatic de la lame mince.

Sauteloup - horizon 5 - éoh . 116

Dure cuirasse de fer3 d'aspect gêodique, sans grain de quartz ; épais ciment d'oxyde de fer, hématite dominante (85 %), isolant des méats intersticiels bordés par de la goethite ou par de l'hématite bien cristallisées rubanées.

' Réginie - horizon 3 - éoh . 118

Cuirasse de fer sans quartz détritique ; concentration non uniforme : l'hématite forme des veines bien cristallisées et dures (80 %), isolant des zones ferruginisées friables et à grande porosité ; goethite et hématite sont intimement liées.

DOSAGE DU FER LIBRE ET DU FER TOTAL

Les extractions du fer libre se font selon la méthode de DEB modifié« et ceux de fer total par l'analyse triacide (acide sulfurique, acide nitrique, acide chlorhydrique) à partir des échantillons bruts finement broyés en poudre, Les sept concrétions ferrugineuses analysées ont donné les résultats suivants :

% fer libre % fer total : Echantillon n* Horizon (en Fe 0 ) i (Fe2 °3) 2 3

: Bouillaguet . 127 ' 5 : 8,3 14,3

: Bouillaguet : 105 : 3 bis 38,1 68,6

: Bouillaguet 1O9 8 16,6 36,5 * 113 3 51,0 82,9 : Sauteloup : Sauteloup : 116 5 ! 37,7 75,4

: Réginie : 118 3 : 36,8 73,6

• : Réginie : 122 5 10,3 17,5 > •

- le pourcentage de fer libre comprend essentiellement les ions de fer ferreux et ferriques, associés aux argiles.

En ce qui concerne le dosage en fer total , tout le fer est extrait et dosé, celui à l'état libre et celui à l'état de ciment. Les poufcentages de fer total sont exprimés en Fe O ; pour calculer la teneur en Fer métal, il faut multiplier le résultat obtenu par un coefficient de 0,70.

Une première constation peut être faite au regard des analyses réa- lisées sur les concentrations ferrugineuses :

- Il existe deux types de concentration :

- l'une de type "cuirasse géodique"

Bouillaguet - éch. 105 - horizon 3 bis 68,6 % de fer total Réginie - éch. 118 - horizon 3 73,6 % de fer total Sauteloup - éch. 113 - horizon 3 - 82,9 % de fer total Sauteloup - éch. 116 - horizon 5 75,4 % de fer total. - 17 -

- l'autre de type "grès ferrugineux"

. Bouillaguet - éch. 127 - horizon 5 - 14,3 % de fer total . Bouillaguet - éch. 109 - horizon 8 - 36,5 % de fer total . Réginie - éch. 122 - horizon 5 - 17,5 % de fer total

Les différentes cuirasses montrent donc des pourcentages de fer trê différents suivant qu'elles sont associées aux formations argileuses de base ou à l'épandage détritique supérieur.

2 - CONCLUSIONS CONCERNANT LA GENESE DES CONCENTRATIONS D'ARGILES DE TYPE

KAOLINITE-HALLOYSITE

Dans un premier temps les formations sableuses kaoliniques du "Sidérolithique" s'accumulent puis le lessivage et le ravinement entraînent la kaolinite vers des poches ou des conduits karstiques.

Le processus de lessivage de la kaolinite s'est dès lors mis en plai assurant la concentration du kaolin dans le karst sur un sol drainant (sables grossiers sur substratum) . Cette mobilisation de la kaolinite s'opère à parti] solutions d'acide sulfurique résultant de l'altération de pyrites liées à la matière organique (matière organique assez fréquente dans 1'Eocène inférieur); capables de mobiliser l'aluminium. La signature de la pyrite étant attesi par la présence de goethite alumineuse.

A partir de ces concentrations de kaolin sédimentaire, des néoformai s'effectuent par percolation des solutions entrainant la formation de filoi nets et d'amas d'halloysite. De nouvelles transformations à partir d'halloysil donnent des montmorillonites de type "nontronite" par action de solutions siliceuses contenant des ions alcalins et magnésiens.

Sur le sol argileux imperméable créé par le complexe kaolinite- halloysite se concentrent alors les dépôts ferreux, donnant naissance aux cuirasses de type géodique très riches en fer. - 18 -

3 - POSSIBILITE DE RECHERCHE DE NOUVEAUX GISEMENTS

Comme nous l'avons vu dans le paragraphe 1.3 relatif â l'étude des cuirasses ferrugineuses, les concentrations très importantes (68 à 82 % de fer, total) apparaissent directement liées aux argiles kaoliniques de base et appartiennent à de véritables cuirasses latéritiques ,alors que les faibles teneurs de 14 à 36 % sont liées à des grès ferrugineux (cuirasses de nappe) hors du contexte argileux.

La présence d'éléments de cuirasse gêodique peut dono apparaître corme un moyen indirect de prospection extensive des argiles de type kaoli- nite-halloysite. Ce type de cuirasse sans éléments détritiques grossiers^ nécessitant un milieu de reconcentration relativement calmet de type karstique avec un "blocage" imperméable au mur.

La recherche des zones de prospection possible pourrait être conduite à partir d'un recensement sur le terrain des éléments plus ou moins remaniés, de cuirasse géodique au contact entre le substratum crétacé supérieur gréseux et l'épandage détritique " Sidérolithique". La présence de ce type de cuirasse laissant penser à l'interposition d'un horizon argileux entre le substratum et l'épandage détritique grossier, d'où .la présence possible d'une zone karstique proche.

Cette méthode ne pourra cependant en aucun cas renseigner sur le type et la qualité de l'argile remplissant le fond du karst.

4 - EMPLOIS POSSIBLES DANS L'INDUSTRIE

4.1 - Kaolinitê-halloysite

Ce type de matériau argileux actuellement extrait des carrières de Bouillaguet, Sauteloup et Réginie, est acheminé presque exclusivement vers les industries de la porcelaine à Limoges.

La teneur en alumine 42 % sur cuit et même localement plus élevée, permettrait d'envisager d'autres emplois susceptibles d'ouvrir le marché à des tonnages plus importants. - 19 -

II ne faut cependant pas perdre de vue que même dans le cas de nouvelles découvertes, les tonnages resteront assez limités compte tenu de la configuration karstique de ces dépôts.

Les différents contacts pris avec les laboratoires spécialisés, notamment LAFARGE REFRACTAIRE et l'Institut de céramique française, laissent penser que d'autres emplois puissent être envisagés dans le domaine de la céramique sous certaines conditions. L'emploi dans la fabrication de fibres céramiques, produit à haute valeur ajoutée (6,5O à 9,50 F, le kg en vrac) a été envisagé, mais ce type d''argile ne semble pas présenter les caractéristique chimiques exigées actuellement. Il ne semble pas exclu cependant, de rencontrer des argiles répondant aux 45 % de teneur en alumine sur cuit. Quant au pourcen- tage d'impuretés fondantes, il paraît acceptable mais l'obstacle majeur se situe au niveau de la perte au feu qui est nettement trop élevée (12 à 14 % en moyenne Les fibres céramiques employées principalement dans l'isolation thermique (1000 à 1250°) des fours intermittants, doivent posséder une inertie thermique très faible.

Néanmoins, des essais d'incorporation d'argile de type kaolinite-hallo site aux matériaux siliceux déjà employés, devraient être tentés afin d'envisa- ger leur emploi en tant qu'ajout dans la fabrication des fibres céramiques.

Il semble également que, sous réserve de découverte de nouveaux gisements, des débouchés puissent exister à l'exportation sous forme d'argile crue ou de chamottes à forte teneur en alumine.

4.2 - Smectites

Comme nous l'avons vu dans le paragraphe 4.2 relatif aux analyses des smectites, les capacités d'échanges n'excèdent par 45 meq pour 1OO g., caractérisant des matériaux de qualité moyenne voire mauvaise.

Ces argiles sont cependant exploitées par les sociétés CECA et ARSIP pour entrer dans la composition des aliments du bétail.

La teneur en smectites et la valeur de la capacité d'échange ne permettent pas de les classer dans la catégorie des bentonites industrielles. Quelques essais réalisés en fonderie ont montré que ce type d'argile est d'un niveau de "Cohésion à Vert" très faible voire insuffisant. - 20 -

Cependant les "cohésions à sec" semblent intéressantes et ces matériaux pourraient présenter un intérêt pour la fabrication de "Sable étuvé".

Des essais plus élaborés, en fonderie, seraient néanmoins nécessaires afin de vérifier la conformité de ce matériau aux différentes normes. - 21 -

- CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES DE RECHERCHE -

Le premier volet de cette étude fait apparaître trois types de substances exploitables sur le territoire du Canton du Buisson de Cadouin, des pierres calcairesj ainsi que des argiles de type kaolinite-halloysite et des smectites.

Ces substances faiblement exploitées à ce jour peuvent, semble-t-il trouver de nouveaux débouchés tant en ce qui concerne les smectites que les kaolinites.

Par ailleurs, le mode de gisement de ces dernières a été étudié, mettant en évidence, un guide de recherche de nouvelles zones de prospection possible.

La cartographie détaillée fournie en annexe, est destinée à doter les responsables locaux et les industriels d'un document de travail permettant d'envisager de nouvelles prospections destinées à mettre en évidence d'autres gisements.

Dans la mesure où de nouvelles recherches seraient envisagées, il conviendrait de réaliser parallèlement, des analyses complémentaires en fonderie afin d'évaluer les possibilités d'emploi des argiles smectiques dans la fabri- cation de sables étuvés et également de réaliser des essais concernant la confection de fibres céramiques à partir d'un mélange de silice et de kaolinite- halloysite.