N° d’ordre :09/2007-M/S.T

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE D’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE « HOUARI BOUMEDIEN » FACULTE DES SCIENCES DE LA TERRE, DE GEOGRAPHIE ET DE L’AMENAGEMENT DU TERRITOIRE

MEMOIRE Présenté pour l’obtention du diplôme de MAGISTER

En : Sciences de la Terre

Spécialité : Pétrologie – Structurologie

Par : Hachemi Youba Lyes

Sujet

Les zéolites associées aux basaltes

miocènes de Dellys et du Cap-Djinet

Soutenu le : 14 /05/2007, devant le jury composé de :

Mr. Megartsi M. Professeur U.S.T.H.B Président.

Mme Belanteur O. Maître de Conférences U.S.T.H.B. Directeur de thèse.

Mr. Ouabadi A. Professeur U.S.T.H.B. Examinateur.

Mme Louni A Maître de Conférences U.S.T.H.B. Examinateur.

Mr. Kesraoui Maître de Conférences U.S.T.H.B Examinateur

Table des matières

Pages – Remerciement

– Introduction

– Chapitre I

1 - Cristallochimie des zéolites ………………………………………………………….1

2 - Importance des zéolites dans l’industrie. ………………………………………….5

- Propriétés et applications :………………………………………………….…5 a) Echangeurs de cations. …………………………………………………6 b) Tamis moléculaires ou absorbants…………………………………….7 c) L’hydrophobicité……………………………………………………….7 d) La séparation d’hydrocarbures……………………………………….8 e) Purification des fluides…………………………………………………8 f) Application de stockage………………………………………………...8

- Catalyseurs :……………………………………………………………………8 1) Le cracking catalytique………………………………………………..9 2) L’hydro-isomérisation………………………………………………....9 3) L’hydrocracking…………………………………………………….....9

– Chapitre II

- Cadre géologique du magmatisme de Dellys et du Cap-Djinet………………….10

1 - Les grandes unités géologiques de Dellys et du Cap-Djinet………………………..12

- L’unité à faciès flysch d’Afir. ………………………………………….12 - L’unité tellienne de Dellys……………………………………………....12 - La formation numédienne………………………………………………13 - Les formations dites « post-nappes »…………………………………..13

2 – Les roches magmatiques de Dellys et du Cap-Djinet………………………………13

- Dans la région de Dellys………………………………………………...13 - Au Cap-Djinet…………………………………………………………...14

– Chapitre III

1 - Pétrographie et minéralogie des basaltes de Dellys et du Cap-Djinet…………….18

A – Pétrographie des laves de Dellys…………………………………………….18 - Le plagioclase……………………………………………………………19 - Les pyroxènes……………………………………………………………20 - L’olivine. ………………………………………………………………..21 - Les oxydes opaques……………………………………………………...21 - La mésostase……………………………………………………………..21 B – Pétrographie des basaltes de Cap-Djinet…………………………………...21 - Le plagioclase……………………………………………………………21 - Le clinopyroxène………………………………………………………...22 - L’olivine. ………………………………………………………………..22 - La biotite. ………………………………………………………………..22 - Les oxydes opaques……………………………………………………...23 - La mésostase……………………………………………………………..23 - Les minéraux secondaires………………………………………………23 2 – Géochimie des basaltes de Dellys et du Cap-Djinet………………………………..23 - Caractères chimiques des éléments majeurs…………………………. 23 3 – Classification et nomenclature des laves de Dellys et du Cap-Djinet…………….24 - Diagramme de Kuno……………………………………………………24 - Diagramme de Pecerillo et Taylor……………………………………..25 - Diagramme de Lebas et al……………………………………………...26 4 - Minéralogie des basaltes de Dellys et du Cap-Djinet………………………………26 1 - L’olivine………………………………………………………………..26 2 - Les pyroxènes. ………………………………………………………...27 3 - Les plagioclases………………………………………………………..31 4 - Les oxydes férro-titanés………………………………………………32

- Conclusion.

– Chapitre IV

- Détermination des zéolites associées aux basaltes de Dellys et du Cap-Djinet :…35 Résultats obtenus par les différentes méthodes analytiques………………………..35

I - Détermination des zéolites au microscope polarisant…………………………...35 - La natrolite, la mésolite et la thomsonite………………………………36 - L’analcime……………………………………………………………….39

II - Détermination des zéolites aux rayons X………………………………………..41 1 – La natrolite…………………………………………………………….44 2 – La thomsonite. ………………………………………………………...44 3 – La scolécite……………………………………………………………..47 4 – La mésolite……………………………………………………………..48 5 – La laumontite. ………………………………………………………...48 6 – La stilbite………………………………………………………………50 7 – L’analcime……………………………………………………………..51 III – Détermination des zéolites à la microsonde. ………………………………… .55

- Conclusion. ………………………………………………………………………60

– Chapitre V

- La zéolitisation des basaltes miocènes de Dellys et du Cap-Djinet…………………..61 1 – Les zéolites hydrothermales…………………………………………...62 2 – Les zéolites « métamorphiques »……………………………………...69

- Conclusion……………………………………………………………………………...69

– Conclusion générale……………………………………...71

– Références bibliographies………………………………..73

– Annexes : - Principe de l’analyse aux rayons X………………………………………...78 - Principe de la méthode des poudres………………………………………..79 – Conclusion. ……………………………………………………………………….80

Dédicace

Je dédie ce mémoire :

A mes parents ; Mes sœurs et mon frère ; Ainsi qu’a mon oncle Mahieddine.

Remerciements

Il m’est agréable de remercier tout ceux qui ont participé à l’évolution de mes connaissances et à l’élaboration de ce manuscrit.

Je tiens, en premier lieu’ à exprimer mon vif remerciement envers Mme O. Belanteur qui m’a proposé le sujet, et en qui j’ai trouvé aide, assistance et conseil pour l’élaboration de ce mémoire. Je remercie aussi vivement Mr. Megartsi pour avoir accepté de présider ma soutenance, aussi un grand remerciement pour Mme Louni, Mr. Ouabadi et Mr. Kesraoui pour avoir accepter de faire partie des membres de jury, et aussi ma gratitude pour leur soutien moral durant tout mon cycle universitaire.

Mes remerciements également aux professeurs Aitouali , Naak, Azzouni, Ouzeguan, et Chikhi. Aussi, je remercie Mr. Aoun d’ O.R.G.M. de Boumerdes.

Mes remerciements vont également à Mohammed Guerich, Wadeh, Sidahmed, Malek, Abdelkrim, Mohammed, Karim, Rabeh, Omar et Nacera.

Je remercie particulièrement Marie-France qui m’a aidé à corriger et à élaborer ce travail. Puisse cet ouvrage compenser les soucis, les anxiétés et les sacrifices de mon entourage familier, et à tous ceux qui mon aidé de loin ou de prés

Introduction

BUTS DU TRAVAIL ET PRESENTATION DU SUJET

– Buts du travail:

Ce travail a pour objectif, de préciser la nomenclature des zéolites associées aux basaltes de Dellys et du Cap-Djinet et tenter d’expliquer leur genèse. Cela a nécessité une étude de terrain accompagnée d'un échantillonnage abondant des zéolites

Une étude pétrographique classique qui a porté sur 20 lames minces de roches (détermination minéralogique et analyse texturale) pour compléter l’étude pétrographique des travaux antérieurs (Raymond ; 1976 ; D. ; Degiovani, R.1978 ; et Belanteur,O 2001).

Les zéolites étant des minéraux très difficiles à déterminés au microscope polarisant, leurs propriétés optiques étant très voisines, et très proches de celles des feldspaths et feldspathoïdes. Nous avons effectué des analyses à la microsonde et aux rayons X.

Aux rayons X, nous avons utilisé les quinze (15) échantillons réalisés au laboratoire de minéralogie de l’I.S.T.(U.S.T.H.B.) dans le cadre du mémoire d’ingénieur ( 2001), et dix huit échantillons ont été réalisés au laboratoire de l’ORGM.

Enfin, l’étude minéralogique a été soutenue par l’analyse à la microsonde (Camebax) implantée au campus de Jussieu (Paris) au laboratoire d’I.F.R.E.M.E.R.

PLAN DU MEMOIRE

Le mémoire comprend cinq chapitres :

Le chapitre I, après la présentation du sujet, on donne une classification cristallochimique des zéolites et leurs propriétés.

Le chapitre II donne un bref aperçu sur le contexte géologique du magmatisme de Dellys et du Cap Djinet

Le chapitre III est consacré à l'étude pétrographique classique et la minéralogie des basaltes de Dellys et du Cap Djinet.

La détermination au microscope polarisant, aux RX et à la microsonde des zéolites associées aux basaltes de Dellys et du Cap Djinet est présentée au chapitre IV.

Le dernier chapitre aborde le problème de la zéolitisation des basaltes étudiés. - Conclusion générale.

Chapitre I

1 - CRISTALLOCHIMIE DES ZEOLITES :

Les zéolites sont des tectosilicates hydratés dont la charpente aluminosilicatée (Al,Si)x O2x présente de grandes «cages», communiquant par des «tunnels» plus ou moins larges, où se logent des cations et des molécules d’eau, voir Fig.n° : I 1 La formule générale des zéolites peut s’écrire :

La structure de ces minéraux leur confère des propriétés physico-chimiques remarquables qui tiennent à la mobilité exceptionnelle des molécules d’eau et des cations. Les multiples applications industrielles des zéolites ont conduit à la synthèse de nombreux composés analogues par leurs propriétés cristallochimiques.

Une des propriétés remarquable des zéolites est la perte d’eau, dans une atmosphère sèche ou quand on les chauffe, et sa récupération réversible tout en demeurant parfaitement homogènes. On les a comparées à des «éponges» dont la teneur en eau est fonction de la température et de la tension de la vapeur d’eau. Une zéolite déshydratée, dite activée, réabsorbe son eau avec un grand dégagement de chaleur; mais l’eau peut être remplacée par l’ammoniac, le gaz carbonique, l’hydrogène sulfuré, des molécules organiques, pourvu que leurs formes et leurs dimensions leur permettent de circuler dans les tunnels et d’occuper les cages du réseau cristallin.

La facilité d’échange des cations est une propriété connue depuis longtemps. Au contact de solutions de différents sels dès la température ordinaire, il y a échange des cations Na+, K+, Ca2+, Ba2+. Cette propriété de «permutite» reçoit différents usages, par exemple pour adoucir les eaux. Cet échange des cations s’observe aussi dans les feldspaths et les feldspathoïdes, mais, comme la charpente aluminosilicique de ces tectosilicates est plus compacte, ainsi que l’indiquent les densités (feldspaths, entre 2,6 et 2,7; feldspathoïdes, 2,3 et 2,5; zéolites, 2,0 et 2,3), il faut opérer dans des conditions hydrothermales, c’est-à-dire à des températures et à des pressions de vapeur d’eau élevées. Les zéolites se comportent en véritables «tamis moléculaires», capables de séparer des cations ou des molécules de dimensions différentes.

1

Les zéolites naturelles comprennent un grand nombre d’espèces que l’on classe en plusieurs groupes d’après les analogies cristallographiques :

– Les zéolites fibreuses se présentent en cristaux allongés, avec deux clivages faisant un angle voisin de 900. Ce sont : le mésotype (ou natrolite )

Na2Al2Si3O10.2H2O; le mésolite Na2Ca2(Al2Si3O10)3.8H2O; la thomsonite

NaCa2Al5Si5O20.6H2O; la scolécite CaAl2Si3O10.3H2O; enfin l’édingtonite

BaAl2Si3O10.4H2O.

– Les zéolites lamellaires, avec un clivage parfait, comprennent : la heulandite et la clinoptilolite, qui lui est apparentée, de formule :

(Ca,Na2)Al2Si7O18.6H2O; la stilbite ou desmine , très voisine chimiquement;

l’épistilbite CaAl2Si6O16.5H2O; la brewstérite (Ca,Ba,Sr)Al2Si6O16.5H2O.

D’après la composition chimique, on distingue plusieurs groupes :

– Le groupe des analcimes (cubique) Na2Al2Si4O12.2H2O, on trouve la

wairakite CaAl2Si4O12.2H2O, et la brewsterite (monoclinique), la formule :

(Sr,Ba,Ca)[Al2Si2O16].5H2O.

– Dans le groupe de la gismondine (orthorhombique) CaAl2Si2O8.4H2O,

on trouve la Gonnardite (ortho.) Na2Ca[(Al,Si)5O10]2.6H2O, la garronite

NaCa2.5[Al6Si10O32]13.5H2O, et la gmelinite (Na2,Ca)[Al2Si4O12].6H2O.

– Le groupe de la phillipsite (monoclinique) KCaAl3Si5O16.6H2O est

représenté principalement l’harmotome, de formule BaAl2Si6O12.6H2O.

– Le groupe de la chabasie (rhomboédrique) CaAl2Si4O12.6H2O comprend la gmélinite et la lévyne , avec la même formule chimique. Edingtonite

(orthorhombique) Ba[Al2Si3O10].4H2O, erionite (hexagonale)

(Na2,K2,Ca,Mg)4.5[Al9Si27O72].27H2O, la faujasite (cubique)

(Na2,Ca)[Al2Si4O12].8H2O, epistilbite (mono.) Ca[Al2Si6O16].5H2O,

la ferrierite (ortho.) (Na,K)4Mg2[Al6Si30O72](OH)2.18H2O, et la dachiardite

3 (mono.) (0.5Ca,Na,K)5[Al5Si19O48].12H2O. Parmi les zéolites artificielles, certaines sont des faujasites ou des phillipsites.

– Groupe des heulandites (monoclinique) (Ca,Na2)[Al2Si7O18].6H2O, comprend la laumontite (monoclinique)CaAl2Si4O12.4H2O, la mordénite (ortho.)

(Ca,Na2)Al2Si10O24.7H2O et la levyne Ca[Al2Si4O12].6H2O.

– Groupe des natrolites (orthorhombique) Na2[Al2Si3O10].2H2O, parmi ce groupe, on a la mésolite (mono.) Na2Ca2[Al2Si3O10]3.8H2O et la scolécite

(mono.) Ca[Al2Si3O10].3H2O.

– Groupe de la stilbite (monoclinique) (Ca,Na2,K2)[Al2Si7O18].7H2O. Il comprend la thomsonite (orthorhombique) NaCa2[(Al,Si)5O10]2.6H2O et la yugawaralite (monoclinique) Ca[Al2Si5O14].4H2O.

4 2. IMPORTANCE DES ZEOLITES DANS L’INDUSTRIE :

- Propriétés et applications :

L’étude systématique des zéolites naturelles et de leurs propriétés comme tamis moléculaire et échangeur de cations, a commencé à partir de 1930. Les zéolites naturelles étaient utilisées dans l’adoucissement des eaux dures et capables d’absorber des vapeurs organiques. Dans le domaine industriel, les zéolites sont utilisées comme échangeurs de cations, adsorbants sélectifs et catalyseurs.

Dans le domaine de la pétrochimie, en 2004, les chercheurs du Laboratoire de Matériaux Minéraux (CNRS-ENSCM-UHA) (France) décrivent la synthèse d'une nouvelle zéolite. La nouvelle espèce IM-12 est la première zéolite stable à haute température présentant à la fois de très larges pores et un système de canaux interconnectés. Elle ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour le traitement de molécules de grande taille, en particulier dans le domaine du raffinage pétrolier.

En remplaçant certains atomes de silicium par du germanium, l'équipe de Jean- Louis Paillaud a obtenu une zéolite à larges pores (de 8,5 à 9,5 Å de diamètre) stable thermiquement qui résiste à plusieurs cycles de chauffage à 600°C. La caractéristique la plus intéressante de ce nouveau matériau réside dans l'association d'une taille de pores élevée et d'un système de canaux interconnectés. Cette découverte ouvre des perspectives intéressantes en vue d'applications en catalyse ou en adsorption. La découverte de la zéolite IM-12 va être développée en collaboration avec l'Institut Français du Pétrole.

D’autres utilisations industrielles, telles que : élimination des métaux lourds, de radionucléïdes..., comme tamis moléculaire (dessiccation, désulfuration...), comme catalyseur, permet d’avoir une augmentation de l'indice d'octane des essences, la décomposition de molécules odorantes ou polluantes (bâtiments d'élevage d'animaux, chambres frigorifiques, industrie…Dans le domaine de l’aquaculture la zéolite peut

5 être la solution pour la maintenance d'un aquarium récifal, et ce, en entretenant des aquariums de milliers de litres dans lequel vivent des requins nageant et des coraux! La pollution engendrée par ces prédateurs ne permettrait pas la viabilité d'une telle association, il fallut donc épurer les bacs et les écumeurs n'y suffisaient pas. Appauvrir le milieu par captation et traitement sur zéolite fut la solution pour permettre une meilleure qualité d’eau La zéolite est un matériau très poreux qui permet l'absorption de certaines molécules simples qui elles-mêmes emprisonnent d'autres éléments. Les bactéries autotrophes colonisent la surface des zéolithes et oxydent l'ammonium absorbé en nitrate à l'aide de l'oxygène 2NH4+ + 5O2 = 2NO3- +

4H2O. Plus en profondeur dans le minéral, les bactéries hétérotrophes transforment les nitrates en azote 5CH2O + 4NO3 = 4HCO3- + CO2 +3H2O + N2. L'apport de bactéries halophiles réduit la dégradation des substances organiques. L'apport de carbone organique conduit à une forte croissance des bactéries dans la zéolite, ces bactéries consomment beaucoup d'oxygène. Dans les fines cavités de la zéolite, cet oxygène nécessaire ne peut entrer profondément, de telle sorte que la dégradation des nitrates puisse avoir lieu. Ce processus est nommé respiration oxyque et est l'inverse de la dénitrification. Les nitrates sont transformés en azote gazeux N2 pouvant être éliminés par dégazage. Ce processus apporte de l'énergie aux bactéries, réduisant ainsi les nitrates et les phosphates. On conçoit que la zéolite devra être renouvelée puisqu'elle pourra atteindre un effet de saturation.

a ) Echangeurs de cations :

Chaque fois qu’un ion ( Si 4+ ) est substitué dans le réseau zéolitique par un ion Al 3+ , une charge (-) est crée et doit être compensée par des cations échangeables , le nombre d’ions échangeables détermine la capacité d’échange de cations (C.E.C ) ainsi ; les zéolites les plus riches en (Al) dans le réseau , ont une ( C.E.C ) plus élevée . Toutes les applications comme échangeur cationique sont basées sur un phénomène de sélectivité : chaque zéolite est capable de fixer certains éléments chimiques dans ses pores ou cages. La zéolite est même capable de retirer certains

6 cations de leurs solutions aqueuses très diluées et de les fixer d’une façon irréversible. Exemple : AW-500, mordénite et clinoptololite, sont appliqués pour la fixation des radio-isotopes de césium et de strontium et d’autres cations radioactifs.

b) Tamis moléculaires ou adsorbants :

L’espace vide dans une zéolite est constitué par les dimensions de ses pores et cages qui conduisent à une sélectivité dimensionnelle. Vis à vis des molécules, le réseau zéolitique fonctionne comme un tamis ordinaire à l’égard d’une poudre solide, d’où le nom de tamis moléculaire donné aux zéolites utilisées comme adsorbants. - La capacité d’adsorption est déterminée par la densité du matériau, celle –ci est d’autant plus faible que la micro-porosité de la zéolite est plus élevée.

Les zéolithes sont aussi utilisées comme déssicant ou déshydratant dans le séchage des gaz lorsqu’ils contiennent de l’eau. Leur grande affinité énergétique pour l'eau, pratiquement jusqu'à saturation de leur capacité d'adsorption, les fait préférer aux adsorbants classiques. On utilise alors des zéolithes à très petits pores (3Å), ne laissant pénétrer que les molécules d'eau ou d'ammoniac. On réalise ainsi le séchage des gaz, en particulier l'éthylène et le propène utilisés en polymérisation, et le séchage des liquides organiques. Un exemple tout à fait concret est l'utilisation des zéolithes entre les parois des fenêtres double vitrages pour éviter qu'il n’y ait formation de vapeur entre les vitres.

c) L’hydrophobicité :

Les zéolites riches en ( Si ) , et donc à (C.E.C) très faible , se comportent comme des solides hydrophobes et vont rejeter des molécules d’eau de leur pores . De tels solides (ex : silicalite) sont utilisées pour épurer des eaux contaminées par des molécules organiques.

7 d) La séparation d’hydrocarbures :

Cette opération basée sur l’effet de tamisage fournit une série d’application pour l’élimination des n- paraffines d’un mélange d’hydrocarbures ; pour la séparation d’oléfine d’autres hydrocarbures et pour la séparation du para – xylène ( produit de base pour le fabrication de polyesters ) d’un mélange de ses isomères.

e) La purification des fluides : Permet d’obtenir :

- La dépollution de gaz naturels et industriels - La purification de l’air avant liquéfaction.

- L’enrichissement d’air en ( O2 ). En effet, l’O2 est adsorbé préférentiellement à l’azote par des tamis moléculaires de types A et X . Ces zéolites sont utilisés dans le traitement oxygénant d’eaux polluées, le blanchissement de pâte à papier et le traitement de refusion en sidérurgie.

f ) Applications de stockage :

- Les zéolites de type A, sont utilisées pour le stockage de l’hydrogène et le méthane dans les cages (sous des conditions de pression et température élevée ). Le stockage de produits chimiques réactifs, les zéolites de type X peuvent adsorber et isoler des réactifs instables jusqu’au moment de leur utilisation (ex : domaine de la fabrication de caoutchoucs et de résines synthétiques ).

– Catalyseurs :

Les propriétés acides, très prononcées des zéolites sont à l’origine de leur activité. Les meilleurs catalyseurs acides devraient être les zéolites ayant une capacité d’échange élevée. Les zéolites peuvent servir de support de métaux de transition.

8 1 - Le cracking catalytique :

Qui a pour but de produire à partir des Gasoils dont les points d’ébullition s’échelonnent entre 200 et 600 C°, une plus grande quantité de carburant à indice d’octane élevé .Plus de 90% des installations de cracking dans le monde fonctionnent avec les catalyseurs zéolitiques. Ces catalyseurs zéolitiques sont constitués de 3 à 30% en poids de zéolite dispersée dans une matrice amorphe d’oxyde ou d’argile.

2 - L’ hydro – isomérisation :

Les catalyseurs zéolitiques de types (Y) ou mordénite, sont utilisés pour augmenter l’indice d’octane d’une essence, et cela en isomérisant les hydrocarbures n-pentane et n-hexane (n-C6) dans leurs isomères branchés .

3 - L’hydrocracking : Le cracking hydrogénant sur un catalyseur zéolitique du type Y contenant 0.5 % en poids de métaux nobles (Ex : platine) peut convertir des coupes de pétroles en des carburants pour moteurs d’avion et diesel, en des fuels domestiques. La conversion de charbon et gaz naturel en essence par le procédé Mobil M: la zéolite ZSM-5 dans sa forme acide permet de transformer le méthanol en essence d’indice d’octane élevé. - Enfin la ZSM-5 est utilisée dans le procédé mobil – badger pour la production de l’éthylbenzène (produit intermédiaire pour la fabrication du styrène) et le para-xylène qui est produit de base dans la fabrication de polyesters. A noter que la sélectivité de forme qui contrôle la diffusion ou la sortie de molécules étrangères dans les pores et fenêtres de la structure zéolitique, est définie par le type de la zéolite (selon la dimension des pores ). La découverte de nouvelles zéolites a permis l’utilisation de procédés à rendement élevé et l’obtention de produits purs et l’absence de pollution de l’environnement. On utilise généralement, pour ces applications, des zéolites synthétiques.

9

Chapitre II

CADRE GEOLOGIQUE DU MAGMATISME MIOCENE DE DELLYS ET DU CAP-DJINET

Le littoral algérien (voir Fig. n° : II 1) est jalonné par un "chapelet" de massifs de roches éruptives plutoniques et volcaniques (fig.II 2). D’Est en Ouest on peut en citer plusieurs regroupés en trois régions :

- Le Nord Constantinois qui comprend l’Edough, Chetaïbi, Cap de Fer, Filfila, Collo, Cap Bougaroun, El Aouana, et Bejaïa- Amizour ;

- l’Algérois qui renferme Dellys, Cap Djinet, Thénia, Zemmouri El Bahri- El Kerma, Bordj El Bahri, Hadjout, Menacer, Cherchell, Tenès et Miliana ;

- Et enfin l’Oranie avec le magmatisme de Mostaganem et du littoral oranais jusqu’à Marsat Ben M’hidi.

Fig. I1 2 : Répartition des provinces magmatiques du Tertiaire du littoral algérien.1 Edough – Chetaïbi, 2 Filfila, 3 Collo, 4 El Aouana, 5 Bejaïa – Amizour, 6 Dellys – Cap Djinet – Thénia, 7 Cherchell, 8 Oranie.

10

Les zéolites étudiées sont associées au magmatisme de l’Est Algérois et plus précisément aux basaltes de Dellys et du Cap Djinet.

L’Algérois, s’étend sur prés de 100 km de part et d’autre d’Alger et appartient à différentes coupures de la carte géologique de l’Algérie au 1/50 000, dont les feuilles de Dellys n°8 (Est Algérois), de Thénia n°22 (centre) et de Cherchell n°39 (Ouest Algérois). Elle va de Dellys à l’Est jusqu’à Cherchell à l’Ouest en passant par Cap Djinet, Thénia, Zemmouri El Bahri- El Kerma et Hadjout.

A Dellys les roches étudiées forment des falaises escarpées en bordure de la côte et longent la route nationale RN 24 entre Takdempt et Le port de Dellys en passant par Sidi Medjini. Le massif du Cap Djinet limité au Nord par la Méditerranée, à l’Est par l’Oued Sebaou et à l’Ouest par l’Oued Isser ; se trouve ainsi dans le prolongement de la dépression de Thénia.

1. Les grandes unités géologiques de la région de Dellys et du Cap-Djinet :

La géologie de Dellys et du Cap Djinet (partie la plus orientale de l’Algérois), est bien connue depuis les travaux de Glangeaud (1950, 1952) ; Muraour (1956) ; Dame et Magné (1956), Raymond (1976) et Degiovani (1978). Dans cette région, les roches magmatiques affleurent au sein d’un Miocène «post-nappes» et occupent de vastes superficies. Comme on le voit sur la carte (fig. II 3), on distingue quatre ensembles géologiques :

- L’unité à faciès flysch d’Afir, « unité la plus profonde tectoniquement », constituée de flyschs pélito-quartziques à faciès massylien d’âge Crétacé inférieur et Eocène et des termes gréso-micacés de l’Oligocène terminal, cette unité n’affleure que dans la région de Dellys.

- L’unité tellienne de Dellys, (ou unité de Dellys Tibécharène décrite par Raymond (1968) observée et décrite dans la partie orientale de la région de Dellys ; elle est représentée par une série de calcaires diaclasés alternant avec des petits lits marneux et se débitant plaquettes de 40 à 50 cm. Ces marnes livrent une faune très abondante

12 d’âge Crétacé inférieur- Yprésien. Cette unité est surmontée par un olisthostrome qui « semble s’être déposé au cours d’un laps de temps un peu supérieur à celui de la zone N5 de Blow » (Raymond, 1976).

- La formation Numidienne, qui débute par des argiles rouges et vertes à Tubotomaculum est formée, pour l’essentiel par une épaisse série de grès jaunes. Le Numidien forme une unité structurale qui surmonte l’unité Tellienne de Dellys et l’unité d’Afir. L’âge précis de l’unité longtemps discuté, serait à situer de l’Eocène à l’Aquitanien supérieur-Burdigalien basal.

- Les formations dites « post-nappes », discordantes sur toutes les unités qui affleurent dans la région, elles correspondent au « Dellysien » des anciens auteurs. Ce sont essentiellement des sédiments gréso-marneux dont l’âge a fait l’objet de nombreuses controverses. D’âge Oligocène pour Muraour (1956), il sera par la suite rattaché au Miocène inférieur (Dame, 1956 ; Magné et Raymond, 1969). Pour ces auteurs, le « Dellyssien » correspond à la zone à Globigerinoides bispherica, Globigerina bollii et Globigerinoides triloba. La base du « Dellyssien » s’est déposée au cours de la période correspondant à la fin de la « zone N8 de Blow ». Ces séries passent vers le haut aux marnes qui correspondent aux « zones N9 et N10 de Blow » (Langhien, Serravallien).

2. Les roches magmatiques de Dellys et du Cap-Djinet :

Dans la région de Dellys et du Cap Djinet, ce sont des laves basaltiques, andésites basiques et des tufs qui sont soit interstratifiés, soit recoupent les formations « post- nappes » largement développées dans la région (fig. II 3).

Dans la région de Dellys, les coulées basaltiques et andésitiques constituent des falaises abruptes et escarpées qui longent la côte sur prés de 4 km, entre le port de Dellys et l’Oued Sebaou.

Dans l’ancienne carrière située entre le Marabout de Sidi Medjini et la plage de Takdempt, les coulées basaltiques prismées et des pillow lavas sont interstratifiées dans la molasse du Miocène moyen. L’altération en pelure d’oignons de ces basaltes

131 23 12 est très fréquente (Photo-II1-). Ce sont des basaltes qui se présentent en coulées massives, compactes très riches en amygdales de zéolites et dont la mise en place s’est effectuée durant le Miocène au cours de plusieurs phases éruptives. Les andésites sont dépourvues de zéolites.

Les produits de projection sont représentés par des blocs scoriacés de basalte de taille variable emballés dans la molasse gréseuse et des tufs pyroclastiques de couleur verdâtre, dont l’épaisseur est de l’ordre de 15-20 m passent à des basaltes prismés.

Au Cap-Djinet, les épanchements volcaniques longent la route littorale sur prés de 4 km, entre Cap Djinet et Dellys ; au Nord de Bou Noua, depuis l’Oued Sebaou à l’Est, à la baie du Cap Djinet. Ces formations s’étendent à l’intérieur des terres pour former les chaînons de Djennad, Koudiat El Lebene, Koudiat Ben Adda, Koudiat Sidi Bouzid qui se prolongent à l’Est par les contreforts du Djebel Bou Berrak.

La série basaltique est constituée de coulées de lave dont l’épaisseur atteint 400 m au Djebel Djennad. Cette série est caractérisée par des faciès d’épanchement, des projections pyroclastiques et des intrusions magmatiques.

Une caractéristique des basaltes de Dellys et du Cap Djinet est leur richesse en zéolites. De couleur blanchâtre, ces minéraux se présentent en nodules de taille variable (millimétrique à 20 cm) et occupent les vacuoles dans les basaltes et andésites basiques. Les zéolites se rencontrent également dans les fissures de retrait et dans certaines diaclases associées à de la calcite et chlorite (Voir photos- II 2 et II 3-).

14

Fig. II 3 : Esquisse géologique de la région de Dellys et de Cap Djinet.

a)

b)

Photos-II 1- : a) Carrière de basaltes de Dellys ; b) Altération en pelures d’oignon des basaltes de Dellys.

Photos n : II 2 nodules de taille centimétrique de zéolites des basaltes de la carrière de Dellys.

Photo n : II 3 nodules de taille millimétrique des zéolites des basaltes de Cap-Djinet.

Chapitre III

1 - PETROGRAPHIE ET MINERALOGIE DES BASALTES DE DELLYS ET DU CAP-DJINET

Le magmatisme de l’Algérois est caractérisé par une nette prédominance des roches volcaniques (basaltes, andésites, dacites et rhyolites) qui affleurent le long de la côte depuis Dellys à l’Est, à Cherchell à l’Ouest ; avec des témoins au Cap Djinet, à Zemmouri El Bahri, à El Kerma, à Bordj El Bahri et à Alger.

Nous présentons l’étude pétrographique et minéralogique uniquement des basaltes et andésites basaltiques à zéolites. L’étude minéralogique est extraite des travaux antérieurs ( Belanteur 2001 ).

- PETROGRAPHIE DES BASALTES ET ANDESITES BASIQUES DE DELLYS :

A - Pétrographie des laves de Dellys :

Nous rappelons que dans la région de Dellys le magmatisme miocène est représenté par des coulées de laves basaltiques et andésites basiques, ainsi que des tufs pyroclastiques interstatifiés dans la molasse gréso-marneuse « dellyssienne ».

Au microscope les basaltes présentent une texture microlitique porphyrique et une texture doléritique intersertale (Photo. III 1) avec une composition minéralogique quasi identique comprenant une association de phénocristaux, comprenant le plagioclase, le pyroxène, l’olivine, les oxydes opaques et des minéraux secondaires (tableau -III 1-).

Dans les basaltes à texture microlitique porphyrique les phénocristaux constituent 20 % à 30 % du volume total de la roche et sont représentés par du plagioclase (30 à 50 %), du clinopyroxène (25-30 %) et de l’olivine (10-15 %). La mésostase est constituée par les mêmes associations minérales.

18

Photo -III1-: Texture microlitique porphyrique et doléritique des basaltes de Dellys.

(LP. Grossissement X 3,5)

Nature de la roche Phénocristaux Mésostase Min. Secondaires

Basalte 20-30% 70-80% Serpentine + Zéolites

Microlitique porphyrique Pl + Cpx + Ol ± Opx Pl + Cpx + Ol ± Opx + Calcite ± Chlorite doléritique intersertale + Oxydes opaques +M.opaques + Verre

Andésites basiques 50-60% 40-50% Calcite ± Zéolites

Microlitique porphyrique Pl + Cpx + M.opaques Pl + Cpx

+M.opaques + Verre

Tableau-III1- : Composition minéralogique des laves miocènes de Dellys.

Le plagioclase est la phase minérale dominante. Toujours automorphe à subautomorphe (il constitue 30 à 40 % des phénocristaux dans les basaltes microlitiques porphyriques et jusqu’à 50 % dans les basaltes à texture doléritique

19 intersertale). C’est un plagioclase de type labrador-bitownite (An55-An85) maclé albite, riche en inclusion de petits cristaux de pyroxènes, d’oxydes opaques et facules de verre.

Dans ces plagioclases, la séricite très abondante forme des sphérolites et des agrégats microcristallins de couleur brunâtre soulignant les plans de macle.

Les pyroxènes : constituent jusqu’à 25 % du volume total de la roche dans les deux types de basaltes. Ce sont des augites automorphes à subautomorphes riches en inclusions d’oxydes opaques et de verre. Certains individus sont affectés de fissures remplies de produits d’altération (serpentine et séricite).

L’orthopyroxène est rare et n’a pu être observé que dans le faciès microlitique porphyrique. Lorsqu’il est présent, le minérale présente souvent des figures de pseudomorphose constituées par un mélange de serpentine et chlorite (photo-III2-).

b)

Photo-III2- : a) olivine iddingsitisée et b) orthopyroxène serpentinisé dans les basaltes miocènes de Dellys. (LN. Grossissement X 3,5).

20 L’olivine : Souvent altéré en iddingsite, le minéral est plus abondant dans le basalte à texture doléritique intersertale (jusqu’à 10 % du volume total de la roche). Dans le minéral, les inclusions d’oxydes opaques et les facules de verre sont rares.

Les oxydes opaques constituent de nombreux granules disséminés dans la mésostase ou inclus dans l’olivine, les pyroxènes et plus rarement dans les plagioclases.

La mésostase est constituée de microlites de plagioclase, de petits cristaux de pyroxène et olivine ainsi que de granules de minéraux opaques et de verre.

Dans les andésites basiques, l’altération des plagioclases semble plus intense. Les produits de la séricitisation et de la saussuritisation sont largement développés.

Outre les phénocristaux de plagioclases, la roche renferme de rares phénocristaux de pyroxène de type augite (jusqu’à 5 % du volume total de la roche) fortement altérés, parfois totalement serpentinisés et séricitisés.

B – Pétrographie des basaltes de Cap-Djinet :

L’étude au microscope a permis de distinguer une texture microlitique aphanitique et une texture microlitique porphyrique dans les coulées et une texture microdoléritique dans les basaltes mis en place dans des conditions hypovolcaniques (photo-III3-).

Dans tous les faciès on retrouve des phénocristaux de plagioclases basiques, olivine et pyroxènes dans une mésostase riche en oxydes opaques et minéraux secondaires (zéolites, calcite et chlorite) (tableau-III2-).

Le Plagioclase : C’est la phase minérale la plus importante (30-50% des phénocristaux), les teneurs en anorthite montrent que la composition varie peu dans les différents faciès. C’est un plagioclase calcique de type labrador-bitownite (An85), généralement zoné. C’est un zonage oscillatoire mis en évidence par une altération sélective. Les plagioclases renferment des inclusions de pyroxène et des facules vitreuses.

21 Nature de la roche Phénocristaux Mésostase Min. Secondaires

Basalte du Cap- Pl + Cpx + Ol ±Bte Pl + Cpx + Ol Serpentine + Zéolites Djinet + Oxydes opaques +M.opaques + Verre + Calcite ± Chlorite

Tableau-III2- : Composition minéralogique des basaltes du Cap-Djinet.

Photo-III3- : Texture microlitique à grains fins doléritique des basaltes du Cap Djinet. (LP : Grossissement X 3,5)

Le clinopyroxène est une augite faiblement colorée, qui se présente en cristaux automorphes à subautomorphes très faiblement colorés, souvent zonés et maclés.

L’olivine : Souvent automorphe le minéral présente des golfes de corrosions et est toujours altéré en iddingsite et serpentine. L’iddingsite forme une frange continue autour du minéral et s’insinue dans le minéral suivant les craquelures isolant des îlots d’olivine et la serpentine est également très développée.

La biotite, très rare (moins de 1% du volume totale de la roche), n’a été observée qu’accessoirement dans les basaltes du neck, en petits cristaux automorphes fortement pleochroiques et souvent chloritisés.

22 Les oxydes opaques : Relativement abondants, jusqu’à 5 % du volume totale de la roche, ils se présentent en granules xénomorphes au voisinage et au sein de tous les ferromagnésiens et disséminés dans la mésostase.

La mésostase : jusqu’à 50 – 60 % du volume total de la roche, elle est constituée de petits microlites de plagioclases et pyroxène, plus rarement de petits grains d’olivine.

Les minéraux secondaires : les roches de Cap Djinet sont fortement altérées (chloritisation, serpentinisation et zéolitisation).

2 – GEOCHIMIE DES BASALTES DE DELLYS ET DU CAP-DJINET

Nous avons 18 analyses sur roches totales ( majeurs et traces) dont 11 pour Dellys et 7 pour Cap-Djinet. Ces analyses sont réalisées par spectrométrie d’émission de plasma à couplage inductif au laboratoire de Brest ( U.B.O).

- Caractères chimiques des éléments majeurs : voir tableaux III (a) et III ( b) en annexes.

La silice fluctue entre 46.2 et 61.5%, la plus faible teneur (46.2%) est enregistrée dans l’échantillon Dj46 du Cap-Djinet.

Les teneurs en K2O oscillent entre 0.016 et 3.16%. Les basaltes DR66-350 de Dellys et Dj 2 du Cap-Djinet se singularisent par des teneurs en K2O qui n’excèdent guère 0.38%.

Le pourcentage en Calcium présente de grandes variations, en effet, CaO oscille entre 3.95 et 12.36%. L’échantillon DR66-350 de Dellys affiche la plus forte teneur (11.40%).

Le fer total varie de 8 à 10% et l’aluminium est de l’ordre de 17 – 18%. Le magnésium varie entre 8 et 9% ( basaltes de Dellys D75), l’andésite de Cap-Djinet (Dj4), enregistre une faible teneur qui de l’ordre de 1.45%.

23 Le titane présente des valeurs entre 0.6 et 1.2%. Le magnésium tourne autour de 8%, il atteint 9.9% dans le basalte de Dellys (D75), et une faible teneur dans l’andésite du Cap-Djinet (Dj4).

3 – CLASSIFICATION ET NOMENCLATURE DES LAVES DE DELLYS ET DU CAP-DJINET :

- Diagramme de Kuno (Fig. : a’) :

Le diagramme de Kuno (1968) considère la somme de ( Na2O+K2O) comme paramètre discriminant entre les trois grandes séries magmatiques ( série tholéiitique, calco-alcaline et alcaline). A partir de ce diagramme on constate que certains basaltes de Dellys (DR72-67, DLDR, DR 66-350, Al75, Al49, Al50) et du Cap Djinet (Dj2) très pauvres en K2O (K2O inférieur 0.40%) présentent une affinité tholéiitique alors que le reste des analyses appartient au domaine calco-alcalin.

24 - Diagramme de Pecerillo et Taylor (Fig : b’) :

Sur ce diagramme d’après les teneurs en SiO2, on distingue les basaltes (SiO2- 53%), les andésites basaltiques (53%68%). Dans ce diagramme, les relations entre K2O et SiO2 permettent de définir dans le même diagramme plusieurs domaines de séries magmatiques. On distingue :

- La série d’affinité faiblement potassique (tholéiitique) avec K2O<0.8% pour des teneurs en SiO2 = 57%.

- La série modérément potassique ( calco-alcaline) avec 0.8%

- La série fortement potassique ( calco-alcaline potassique) avec 1.7%

- La série shoshonitique avec K2O>3.2% pour SiO2=57%.

Reportées sur ce diagramme les laves de Dellys et du Cap-Djinet sont des basaltes tholéiitiques, des basaltes et des andésites basiques et andésites calco-alcalins.

25 - Diagramme de Lebas et al. ( 1986) (Fig. : c’.) :

Ce diagramme basé également sur le pourcentage des alcalins et de SiO2 confirme la nomenclature de nos laves.

4 - MINERALOGIE DES BASALTES DE DELLYS ET DU CAP-DJINET

Les analyses des différentes phases minéralogiques primaires ont été effectuées à la microsonde électronique CAMEBAX au laboratoire d’I.F.R.E.M.E.R. (Belanteur, 2001). Voir légende des diagrammes en annexes.

1 – L’olivine :

Peu abondant, le minéral se présente en phénocristaux souvent altérés et en fines granules disséminées dans la mésostase des basaltes de Dellys et du Cap-Djinet.

Les analyses des olivines sont présentées sur le tableau-III2-(Annexe). L’olivine, qui apparaît très tôt dans les séquences de la cristallisation magmatique est un minéral qui reflète bien les phénomènes de rééquilibrage au cours du refroidissement de la lave.

26 La composition chimique des olivines des laves basaltiques de Dellys et celles du Cap Djinet sont pratiquement identiques. Les teneurs en forstérite (Fo) varient de 58,21 % à 65,10 %.., les plus fortes teneurs sont enregistrés dans le basalte de Dellys DLBR.

2 – Les pyroxènes :

Les pyroxènes apparaissent en microlites dans la mésostase et en microphénocristaux et phénocristaux dans les laves basaltiques et basaltes-andésitiques étudiées. Les analyses pondérales et formules structurales des pyroxènes sont reportées sur les tableaux III3- (Annexe) et les compositions chimiques moyennes des pyroxènes des différents faciès au tableau III4.

Les teneurs en Ca, Fe et Mg des clinopyroxènes étudiés montrent un champ de variation assez restreint et leur composition se situe dans les domaines des diopsides – augites selon la classification de Morimoto et al. (1988) (fig.III1). Les clinopyroxènes montrent un enrichissement en Wo et Fs corrélé avec une diminution de l’En, ce qui pourrait refléter probablement des variations de pression et de température au cours de leur cristallisation.

Le rapport Al/Ti est de l’ordre de (10), ce rapport qui dépend de plusieurs facteurs, diminue avec l’incorporation du titane dans les clinopyroxènes en site Y . Il est favorisé par les hautes températures et dépend des concentrations en Si et Al. C’est ainsi qu’au cours de la différenciation, l’aluminium rentre dans le site Z favorisant la rentrée du titane dans la structure des pyroxènes ( Barberi, 1971).

27

Les teneurs en Al tétraédriques des clinopyroxènes diminuent depuis les phénocristaux des basaltes de Dellys et du Cap-Djinet aux andésites (fig.III2), reflétant une baisse de l’activité de la silice au cours de la différenciation. On sait par ailleurs que la teneur en Al2O3 des clinopyroxènes reflète également la pression de leur cristallisation, ces minéraux sont riches en Al dans des conditions de pression élevée.

Les phénocristaux sont généralement zonés et les teneurs en Ti et Al tétraédrique diminuent du cœur vers la bordure (TiO2 : 0,024 à 0,004 ; Al :0,86 à 0,14 et Al2O3 : 5,52 à 2,10)

Les diagrammes Ti/mg tout comme Mn/mg (mg = Fe/Fe+Mg avec Fe = Fe3++Fe2+ qui indique le degré d’évolution) (fig.III2) montrent une corrélation positive contrairement à AlIV/mg.

28

Il est maintenant établi que la composition chimique des clinopyroxènes varie en accord avec la chimie de la lave hôte (Leterrier et al., 1982 ). La composition chimique du magma se répercute sur la composition des phénocristaux. Les diagrammes de Leterrier et al. (1982) (fig.III3) qui utilisent le nombre de cations, permettent de caractériser la série magmatique des roches étudiées. Le diagramme (Ca+Na)-Ti de Lebas (1962) met en évidence l’appartenance de certains clinopyroxènes des basaltes de Dellys et du Cap Djinet au domaine tholéitique.

29

IV IV Fig. III 2 : Diagrammes de variation de : Al /SiO2, Ti/mg, Al /mg, et Mn/mg dans les laves miocènes de Dellys et du Cap-Djinet.

30 3 - Les plagioclases :

Les plagioclases sont présents dans toutes les laves miocènes de l’Algérois et constituent la phase dominante aussi bien en microlites qu’en phénocristaux. La composition chimique varie considérablement (voir Tableau III5 en Annexe), en effet, les laves basaltiques de Dellys et du Cap-Djinet sont caractérisées par des plagioclases basiques ( An 72).(fig. III 4).

Les compositions chimiques moyennes des plagioclases des différentes laves miocènes de Dellys et du Cap- Cap-Djinet sont représentées au tableau III 6.

Dans les différents faciès étudiés, les phénocristaux présentent généralement une zonation accusée avec des diminutions parfois considérables des teneurs en anorthite du cœur vers la périphérie des cristaux (An90 à An60). On remarque par ailleurs que les microlites sont souvent plus acides traduisant la cristallisation fractionnée. Ainsi, les cœurs les plus calciques des plagioclases des basaltes de Dellys (An90) pourraient correspondre à une cristallisation précoce du magma originel.

31

%AN

%OR %AB

Fig. III 4 :Diagrammes Ab-An-Or des plagioclases des laves miocènes de Dellys et du Cap-Djinet. (Belanteur 2001).

4- Les oxydes ferro-titanés :

Dans les laves étudiées, les oxydes opaques se rencontrent sous forme de microcristaux et agrégats xénomorphes disséminés dans la mésostase et en inclusions dans les pyroxènes des basaltes et andésites. Les compositions chimiques et les formules structurales calculées sur la base de trois cations et quatre oxygènes sont reportées au tableau III7 (Annexe). Les compositions chimiques moyennes sont reportées au tableau III8. Ce sont des titano-magnétites caractérisées par la formule

(Fe3O4)1-x (Fe2TiO3)x. Ces oxydes forment une solution solide entre les pôles magnétite

(Fe3O4) et ulvospinelle (Fe2TiO3). Reportées sur le diagramme triangulaire Fe2O3-

TiO2-FeO (fig. III 5), ce sont essentiellement des titano-magnétites , chromites et ilménites.

32

Sample Dellys Cap Djinet Faciès Bs Bs Bs

SiO2 0.39 0.00 0.11

Al2O3 1.98 14.56 2.61

TiO2 19.95 0.53 15.37 FeO 70.09 30.32 74.32 MnO 1.74 0.39 1.28 MgO 0.63 6.74 0.78 CaO 0.11 0.03 0.06

Cr2O3 0.04 47.51 0.06

V2O3 0.00 0.00 0.00 NiO 0.00 0.00 0.00 ZnO 0.00 0.00 0.00

Na2O 0.02 0.00 0.01

K2O 0.02 0.00 0.01 Total 94.97 100.08 94.60

Fe2+(calculé) 41.12 22.92 30.91 Fe3+(calculé) 32.19 8.22 48.25

%Magnétite 90.48 10.16 92.13 %Hercynite 9.39 28.17 7.76 %Chromite 0.13 61.67 0.11

Tableau III 8 : Compositions chimiques moyennes des oxydes opaques des roches magmatiques mioçènes de Dellys et du Cap-Djinet (Belanteur 2001).

A ce jour, l’interprétation de certaines compositions demeure difficile, car les oxydes ferro-titanés présentent souvent des compositions anormales dues très probablement aux réactions de rééquilibrage, sub - solidus de type « oxydation- exsolution » à haute température et oxydation à basse température ( Maury et Darco, 1984 ). Le déplacement des points par rapport aux droites représentant les solutions solides pourrait être dû à la substitution de Mg2+ et Mn2+ avec le Fe2+ dans le réseau cristallin.

33

- Conclusion :

Le magmatisme miocène de Dellys et du Cap-Djinet, présente des termes effusifs qui sont représentés par des laves basaltiques, des andésites basiques et des produits pyroclastiques.L’étude minéralogique a permis de préciser des différents minéraux des roches magmatiques de Dellys et du Cap-Djinet. La composition minéralogique est dominée par le plagioclase, qui de loin la phase minérale la plus dominante, il constitue jusqu’à 50% des phénocristaux dans les basaltes à texture doléritique intersertale de Dellys. La composition minéralogique comprend aussi des pyroxènes, de l’olivine et des oxydes opaques. Les roches de Cap-Djinet sont fortement altérées, les minéraux secondaires sont représentés par la serpentine, la calcite, la chlorite et les zéolites. On retrouve les mêmes minéraux dans les roches de Dellys.

34

Chapitre IV

DETERMINATION DES ZEOLITES ASSOCIEES AUX BASALTES DE DELLYS ET DU CAP-DJINET : RESULTATS OBTENUS PAR LES DIFFERENTES METHODES ANALYTIQUES

Les zéolites sont des minéraux généralement incolores, qui présentent des caractères optiques très voisins, et analogues à beaucoup d’autres minéraux comme les feldspaths et feldspathoides auxquels ils sont souvent associés. Au microscope polarisant, il est très difficile de les distinguer.

Ces minéraux contenant toujours de l’eau dans le réseau cristallin, l’analyse thermique est préconisée. Les zéolites du Cap-Djinet ont étaient déterminées par analyse thermique par Degiovani (1978). Pour réaliser notre étude, nous avons utilisé le microscope polarisant, la diffraction et la microsonde.

Les résultats obtenus concordent avec ceux obtenus par analyse thermique sur les zéolites du Cap-Djinet à quelques minéraux prés. Cependant, la diffraction nous a permis de mieux connaître les paramètres de la maille de chaque zéolite et à partir des résultats obtenus par l’analyse à la microsonde, nous avons pu calculer la formule structurale de chaque zéolite.

I – Détermination des zéolites au microscope polarisant :

De couleur blanchâtre, les zéolites se présentent en nodules de taille variable (millimétrique à 20 cm) et occupent les vacuoles dans les basaltes et andésites basiques. Généralement associées à la chlorite, et à la calcite, ces minéraux se rencontrent également dans les fissures de retrait et dans certaines diaclases.

L’observation à l’œil nu et à la binoculaire nous a permis de distinguer les zéolites fibreuses qui présentent un habitus aciculaire (natrolite, mésotype, scolécite, thomsonite et laumontite ), des zéolites fibreuses isométriques (chabasite et analcime ).

35 Il faut noter qu’il existe un troisième groupe de zéolites, les zéolites lamellaires ( heulandite et stilbite ). Aucune zéolite lamellaire n’a été déterminée aussi bien aux RX qu’à la microsonde.

Les différentes espèces zéolitiques sont très difficiles à distinguer au microscope polarisant. En effet, ces minéraux sont tous généralement incolores ( lorsqu’il y a une légère coloration, elle est due à la présence d’impuretés ou des particules d’oxydes de fer ) et présentent des indices de réfraction très voisins, Ng varie de 1.47 à 1.52, et Np entre 1.46 à 1.53. Toutes les zéolites présentent une biréfringence très faible entre 0.00 et 0.015, et polarisent dans le gris blanc du premier ordre et l’analcime est isotrope. Voir tableau n° IV 1. Ces caractères optiques font qu’il est déjà difficile de les distinguer des autres téctosilicates (feldspaths et feldspathoides) auxquels ils sont généralement associés.

Une détermination plus précise aurait demandé la détermination des zéolites en lumière convergente et distinguer les zéolites biaxes positifs (mésotype, thomsonite, heulandite) des zéolites biaxes négatifs (scolécite, laumontite, stilbite). Une détermination encore plus précise aurait pu être réalisée avec l’utilisation de la platine universelle (platine de Fedorov) qui permet la détermination de la valeur de l’angle formé par les axes optiques (angles 2V) qui varie selon l’espèce zéolitique. Voir Fig. n° IV 1.

- La natrolite, la mésolite et la thomsonite :

Souvent associées, la natrolite et la thomsonite se présentent sous forme de cristaux aciculaires, fibreux et très allongés en groupement radiés (photos n° IV 1), caractérisés par une biréfringence très faible (gris blanc du 1er ordre) et un clivage parfait suivant l’allongement et deux familles de clivage suborthogonaux.

36

Les sections allongées de natrolite et thomsonite (les deux minéraux cristallisent dans le système orthorhombique) présentent une extinction droite et un allongement positif. La mésolite se distingue par une extinction oblique

La natrolite est un minéral biaxe positif (nous avons pu faire la détermination sur les sections à deux clivages suborthogonaux ). (Fig. n°IV 2).

- L’analcime :

L’analcime présente une forme cubique, un relief faible, une biréfringence pratiquement nulle, et des macles qui rappellent la leucite. Le minéral se rencontre pratiquement dans toutes les amygdales des basaltes de Dellys et du Cap-Djinet.

Ainsi, au microscope polarisant, nous n’avons pu distinguer que quatre espèces zéolitiques à savoir : la natrolite, la mésolite, la thomsonite et l’analcime.

Fig. n° IV 2 natrolite section selon g1.

39

a) b)

c)

Photos n° IV1 Lames minces de zéolites, vues au microscope en lumière polarisée analysée X 3.5. - a) : zéolites lamellaire. - b) : deux espèces différentes accolées. - c) : zéolites fibreuses.

II – Détermination des zéolites aux rayons X. :

Pour la détermination des zéolites associées aux basaltes miocènes de Dellys et du Cap-Djinet, nous avons complété l’étude par l’analyse de 18 échantillons prélevés dans les basaltes aux RX au laboratoire de minéralogie de l’O.R.G.M. Nous avons également utilisé les 15 analyses réalisées au laboratoire de la FSTGAT-USTHB dans le cadre du mémoire d’ingénieur (2001).

Dans la région de Dellys, les échantillons analysés ont étaient prélevés à différents niveaux dans la coulée qui affleure au niveau de la ‘ancienne carièrre.

Dans la région de Cap-Djinet les échantillons proviennent du neck (différents niveaux) et de la grande coulée actuellement exploitée pour les granulats routiers.

Les échantillons analysés ont fait l’objet d’une séparation minérale à la binoculaire (séparation de la mésostase et des phénocristaux de plagioclase, olivine et pyroxènes contenus dans la roche). Les échantillons ainsi triés, sont ensuite lavés et broyés. La méthode permettant de connaître le principe de l’analyse aux rayons X, est reportée en annexes.

Aux rayons X, les zéolites présentent des pics caractéristiques qui nous permettent de les distinguer. Les résultats de la diffraction X sont reportés au tableau n°IV2. Sept (07) espèces ont pu être ainsi distinguées (alors qu’au microscope polarisant nous n’avions distingué que quatre zéolites). Ce sont la natrolite, la mésolite, la thomsonite, la scolécite, l’analcime, la laumontite et la stilbite. Les résultats obtenus montrent que dans une même vacuole ont peut rencontrer deux, ou trois espèces zéolitiques.

D’après les travaux de P. Nativel (1978) et autres, les associations les plus fréquemment rencontrées sont :

41

- Analcime + thomsonite + ou – scolécite ; - Mésolite + scolécite +/- thomsonite +/- analcime ; - Mésolite + scolécite ; - Mésolite + thomsonite ; - Laumontite + thomsonite + scolécite.

Dans les basaltes de Dellys et du Cap-Djinet, les associations rencontrées sont les suivantes : - Natrolite – analcime. - Thomsonite – analcime. - Thomsonite – mésolite. - Analcime – mésolite.

La thomsonite et l’analcime qui sont des zéolites riches en Ca, semblent les variétés les plus répandues dans les basaltes miocènes de Dellys et du Cap-Djinet.

42

Sites. Types de zéolites. Pics caractéristiques. Coordonnés de la maille. (système)

Année 2001/2005

Thomsonite. 4.65, 4.38, 4.14. A =13.17, b=13.01, c=13.25A - Dellys. (ortho.) Stilbite. 2.79, 2.68, 2.58, 2.47. A=13.63, b=18.17,c=11.31A°. (mono.prism.) A=13.72, b=13.72, c=13.72A° Analcime. 2.24, 2.17, 2.16, 2.11. α = ß= δ = 90°. (cub.) Laumontite. 2.57, 2.50, 2.42. A=14.90, b=13.17, c=7.55A° (monoc.) ß= 111°30’.

Natrolite. 6.52, 5.88, 4.62, 4.37, 4.13. A=18.35, b=18.70, c=6.61A° (ortho.)

Mésolite. 2.18, 2.06, 1.95. A=7.56, b=6.55, c=18.48A° (monoc.) ß=90°. A=18.52, b=18.99,c=6.55A° Scolicite. 2.68, 2.58, 2.47, 2.43. - Cap-Djinet. ß= 90°39’. (monoc.)

Thomsonite 5.9138, 4.1297, 3.5067, 2.8532. A=13.07, b=13.09, c=13.25. (ortho.) Natrolite. 6.5399, 5.8699, 4.3708, 4.1258. A=18.35, b=18.70, c=6.61A°. (ortho.) Mésolite. 2.5684, 2.4174, 2.3201, 2.2492. A=7.56, b=6.55, c=18.48A° (monoc.) Analcime 1.9592, 1.8600, 1.8167, 1.7510. A=13.7, b=13.7, c=13.7A°. α = ß= δ = 90°. (cub.)

Tableau n°IV 2 Différents pics caractéristiques des analyses des échantillons de Dellys et du Cap-Djinet des années 2001/ 2005.

43 1 – La natrolite ou mésotype :

Associée à la chabasite et la calcite, la natrolite semble être la dernière zéolite à cristalliser lors de l’altération des roches. Les pics caractéristiques de la natrolite sont :

6.52, 5.88, 4.62. De formule chimique : Na2 (Al2 Si3 O10). 2H2O.

La minéral cristallise dans le système orthorhombique avec les paramètres cristallins suivants : a = 18,35Å ; b = 18,70Å ; c = 6,61Å.

α = β = γ = 90° et Z = 8.

Dans le réseau, les ions Na peuvent être partiellement substitués par Ca ou K (cations à rayons ioniques voisins). Le rapport Si/Al est de l’ordre de 1.49

D’après les travaux de Bragg 1937 et Kostov 1960, dans la natrolite, comme dans toutes les zéolites, les molécules d’eau occupent des positions précises selon le type de zéolite, voir figures n°IV3A et IV3B

2 – La thomsonite :

Le minéral se rencontre généralement en masses mamelonnées et forme des amas fibro-radiés. Les pics caractéristiques de la thomsonite sont : 4.65, 4.38, 4.14.

De formule chimique Na Ca 2 [(Al, Si) 5 O 10] 2. 6 H2O, la thomsonite cristallise dans le système orthorhombique, pseudo quadratique (les paramètres a et b respectivement 13.07A° et 13.09A°, sont très voisins), ce qui rend difficile sa distinction de la natrolite qui nous l’avons vu cristallise dans le système orthorhombique.Les paramètres de la maille de la thomsonite sont : - a = 13.176 A° ; - b = 13.017 A° ; - c = 13.25 A° (2 fois 6.63 A°).α = β = γ = 90° et Z = 4. La figure n°IV4 représente la structure de la thomsonite. La structure dérive de la natrolite par substitution de 2Na par Ca. Dans la thomsonite, la substitution Si----Al est variable de 1.4 à 0.95.

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Fig.n°IV3A a) structure de la chaîne des tétraèdres aluminosilicatés de la natrolite b) la chaîne, vue le long de la direction Z. (Bragg 1937). c) schéma montrant l’arrangement des chaînes tétraédriques selon les dimensions de la maille de la natrolite (Taylor et Jackson 1933). d) disposition des molécules d’H2O par rapport aux cations d’aluminium et de sodium dans la maille orthorhombique.

Fig. n°IV3B natrolite prismatique.

Fig. n°IV4 a) Structure cristalline de la thomsonite kostov 1971. Les carrés représentent des chaînes de (Si, Al) envisagées selon leur allongement.

3 – La scolécite :

Le minéral fond en tordant comme un ver d’où le nom. Les pics caractéristiques de la scolécite sont : 2.68, 2.58, 2.47, 2.43.

De formule chimique Ca ( Al 2 Si 3 O 10 ) .3H2O, la scolécite cristallise dans le système monoclinique et est caractérisée par les paramètres suivants : - a = 18.52 ; - b = 18.99 ; - c = 6.55 A°. α = x, β = y, et γ = z, et Z= 8.

Dans la scolécite le rapport de la substitution Si-----Al est de l’ordre de 3/2. Le schéma de la structure de la scolécite est représenté dans la figure n° IV 5.

Fig. n° IV5 a) structure cristalline de la scolécite. Zussman J.

47 4 – La mésolite :

Le minéral cristallise dans le système monoclinique, pseudo-orthorhombique, les paramètres de la maille sont : - a = 3 fois 18.9 ; - b = 6.55 ; c = 18.48 A°. et B = 90°. α = β et γ = 90°, Z = 8.

Les pics caractéristiques sont : 2.18, 2.06, 1.95. On remarque que la structure de la mésolite est analogue à celle de la natrolite, mais avec le paramètre a plus grand (prés de trois fois plus grand ). C’est une zéolite de composition chimique intermédiaire entre la scolécite et la natrolite

avec la formule suivante : Na 2 Ca 2 ( Al 2 Si 3 O 10 ) .8H2O . La substitution Na---- -K est fréquente, mais les teneurs en K2O n’excèdent jamais 2 %. Comme dans toutes les zéolites, on note la présence de la substitution Si----Al. Dans la mésolite le rapport Si/Al est de l’ordre de : 1.22 et peut atteindre 1.5. Le schéma structural de la mésolite est représenté dans la figure n° IV 6.

5 – La laumontite : Les pics caractéristiques de la laumontite : 2.57, 2.50, 2.42, la formule chimique : Ca (Al 2 Si 4 O 12 ). 4H2O. Le minéral cristallise dans le système monoclinique avec les paramètres cristallins suivants : - a = 14.90 ; - b = 13.17 ; - c = 7.55A°. et B = 111°30’. Z = 4.

La composition chimique de la laumontite est quelque peu variable. Cette variation est due à la substitution NaSi par Ca Al, par ailleurs, on rencontre mais plus rarement la substitution Fe+3------Al+3. De plus, comme dans toutes les zéolites le potassium peut également remplacer le sodium (fig. n° IV 7).

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Fig. n° IV 6 a) mésolite monoclinique (pseudoorthorhombique) Zussman j. b) disposition des tétrèdres dans la structure cristalline de la mésolite kostov 1971.

Fig. n° IV 7 forme cristalline de la Laumontite. Zussman J.

6 – La stilbite :

La stilbite cristallise dans le système monoclinique avec a = 13.63Å; b=18.17Å; c= 11.31 Å et b= 129°10.

Le minéral est déterminé par les pics suivants: 2.79, 2.68, 2.58. La formule chimique est : CaNa2K2(Al2Si7O18)7H2O.

La stilbite a une structure très voisine avec celle de la heulandite, les cristaux isolés sont rares, l’aspect le plus commun évoque un empilement de cristaux aplatis d’apparence orthorhombique. Voir fig. n° IV 8.

50

Fig. n° IV 8 stilbite, section selon g1 (010) et une macle quadruple de zéolite. Zussman J.

7 – L’analcime :

Longtemps considéré comme feldspathoide, de formule chimique :

[ Si 2 Al O 6 ] ( Na 2 , Ca ) . 2H2O . L’analcime cristallise dans le système pseudocubique avec a = 13.7 A°. α = β = γ = 90°

Sa structure est identique à celle de la leucite et sa composition reste constante. Dans le réseau cristallin, la substitution de Na par K est très réduite. Le rapport Si / Al est lui aussi constant. Les pics caractéristiques sont les suivants : 2.24, 2.17, 2.16, 2.11. Voir Fig. n° IV 9.

51

Fig. n°IV 9 Cristaux d’analcime. - 1 Icositétraèdre ( forme limpide). - 2 Cube à angle tronqués par les faces du trioctaèdre quadratique ( forme laiteuse). ( Nativel P.1978 ).

D’après la littérature, les molécules d’eau ne sont pas disposées de la même manière dans les différentes zéolites, la position de ces molécules dépend de la nature et du nombre des cations (Na, Ca, K) qui rentrent dans la formule structurale de la zéolite. Voir Fig. n° IV 10.

- Natrolite : Na2 (Al2Si3O10) 2H2O.

- Thomsonite : Na Ca 2 [( Al , Si ) 5 O 10 ] 2 . 6 H2O

- Analcime : [Si 2 Al O 6 ] ( Na 2 , Ca ) . 2H2O.

- Scolécite : Ca (Al2Si3O10)3. 8H2O.

Fig. n° IV 10 disposition des molécules d’eau dans les zéolites naturelles, pour la thomsonite les sites M sont occupés par les cations Na et Ca. La figure 1 et 2 est une scolécite et la figure 3 est l’analcime. (Meier 1960).

54 III – Détermination des zéolites à la microsonde :

Les analyses ont été effectuées à la microsonde CAMEBAX au laboratoire de minéralogie de Jussieu. Le principe de l’analyse des minéraux à la microsonde électronique est basé sur l’excitation des atomes et émission de RX. L’analyse se fait sur une lame mince de roche parfaitement polie et recouverte d’une pellicule conductrice de carbone. Au laboratoire de Jussieu les analyses se font avec un courant de 15 nA, une tension de 15KV et un temps de comptage de 15 secondes.

Les échantillons analysés ont été prélevés aux mêmes affleurements que ceux analysés aux rayons X. Nous rappelons que les zéolites sont des silicates d’alumine hydratés de formule :

(Li, Na, K)a(Mg, Ca, Sr, Ba)b [(Al(a=2b) Si n-2b ) O2n] m.H2O

Les résultats de la microsonde montrent que ce sont des zéolites calciques et sodiques. Les teneurs en CaO varient entre 0.40 et 12.75% et celles de NaO varient de

2.30 et 16.39%. On remarque qu’à coté de ces éléments le K2O atteint 0.37% (valeur la plus élevée dans analyse 52), et Ba, Sr et Mg ne dépassent guère 0.112%

La caractéristique chimique des zéolites est le remplacement graduel de la silice par l’aluminium, selon le rapport Si/Al, les valeurs varient entre 0.96 et 1.89, Sur la base de cette substitution, et la comparaison des valeurs des cations de nos analyses avec ceux de J. Jussman, voir tableau n° IV 3 et IV 4 (Annexe), nous avons distingué deux zéolites isométriques, présentant un rapport qui varie entre 1.44 et 2.34, les espèces identifiées sont la natrolite, la phillipsite et l’analcime et zéolites fibreuses avec un rapport compris entre 0.95 et 2.02, les zéolites faisant partis de ce groupe sont : la mésolite et la thomsonite.

55 La projection des compositions chimiques sur le diagramme Ca+Mg, Na, et K (Fig. n° IV 11), montre que les zéolites calciques sont bien plus fréquentes que les zéolites sodiques. Les zéolites potassiques sont inexistantes (les basaltes de Dellys et du Cap- Djinet sont très pauvres en K2O (0.034 à 0.37%).

L’abondance des zéolites calciques à coté des zéolites sodiques et l’absence des zéolites potassiques reflètent la chimie des basaltes qui les referment. En effet, les basaltes de Dellys et du Cap-Djinet renferment des phénocristaux tels que : l’olivine, les clinopyroxènes et les plagioclases. Le taux de CaO et Na2O sont respectivement de 15.53 et 3.47 % dans les plagioclases de Dellys, 16.09, et 2.37 % pour les plagioclases de Cap-Djinet.

L’examen des analyses chimiques, montre que la substitution de la silice par l’aluminium peut être importante, en effet, le rapport Si/Al dans les zéolites associées aux basaltes de Dellys et du Cap-Djinet varie de 0.96 (analyse 86) à 1.89 (analyse 76).

La teneur en H2O (perte au feu) présente une corrélation négative avec les teneurs en Al2O3. Il semble que les zéolites qui présentent des teneurs élevées en aluminium dans le réseau cristallin sont plus pauvres en H2O. On observe la même corrélation négative dans les diagrammes Ca - H2O et Na2O - H2O. (Fig.n°IV 12) La parfaite substitution entre Ca et Na de même qu’entre Al et Si est illustrée par les diagrammes de la figure n° IV 13. Pour le calcule de la formule structurale, nous avons utilisé le logiciel (silicati fillo 1), les formules structurales des zéolites identifiées sont les suivantes (voir aussi le tableau n° IV 3, en annexe):

- La natrolite : Na1.93 [Al2Si2.99O10]. 2H2O.

- La thomsonite Ca1.80 Na1.23 [(Al4.67Si5.27)O20].6H2O.

- La phillipsite : Ca0.90 Na0.35 K0.04 Mg0.03 Fe0.05 (Al3.13 Si5.04)O16.6H2O.

- La mésolite : Na1.67Ca2.08[Al5.99Si9.03O30] .8H2O.

- L’analcime : Na1.02Ca0.004 [Si1.95Al1.03O6]. 2H2O.

56

Fig. n° IV 11 projection des compositions chimiques des zéolites de Dellys et du

Cap-Djinet sur le diagramme ( Ca + Mg, Na, K ).

45 40 35 30 25 Série1

H2O 20 15 10 5 0 0 5 10 15 CaO

45 40 35 30 25 Série1

H2O 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 Na2O

Fig. n° IV 12 Relation entre la nature du cation et la teneur en H2O des zéolites.

33 31 29 27 25 Série1 23 Al2O3 21 19 17 15 30 35 40 45 50 55 SiO2

14

12 10

8 Série1

CaO 6 4

2 0 024681012 Na2O

Fig. n° IV 13 diagrammes de substitution

On remarque que certaines espèces zéolitiques, n’apparaissent pas dans l’analyse chimique, ce ci peut être expliqué par le nombre très réduit de vacuoles analysées à la microsonde.

- Conclusion : Au microscope polarisant, nous avons pu distinguer difficilement, analcime, natrolite, mésolite, thomsonite. L’étude de ces zéolites aux rayons X et à la microsonde ne donne pas les mêmes résultats. En effet, aux rayons X, sept espèces zéolitiques ont pu être distingués ( thomsonite, natrolite, mésolite, scolécite, stilbite, laumontite, analcime ), alors qu’à la micrsonde, seules cinq espèces zéolitiques ont pu être déterminées ( natrolite, thomsonite, phillipsite, mésolite, analcime ). Ceci est sans nul doute du au nombre réduit de vacuoles analysées à la microsonde. Seules 04 lames minces (02 provenant de Cap-Djinet et 02 lames de Dellys ), font l’objet d’une analyse à la microsonde.

Ainsi, pour une bonne détermination des zéolites il est nécessaire de combiner l’analyse aux rayons X, et la microsonde et si possible l’analyse thermique. Un plus grand nombre d’analyses à la microsonde, nous aurait permis de déterminer un plus grand nombre de minéraux et cerner le problème de la formation des zéolites (substitutions) et les séquences de cristallisation dans les vacuoles.

60

Chapitre V

LA ZEOLITISATION DES BASALTES MIOCENES DE DELLYS ET DU CAP-DJINET

Dans les basaltes miocènes de Dellys et du Cap Djinet, les zéolites remplissent les vacuoles et les fissures. De taille variable, les amygdales de couleur blanchâtre se détachent nettement sur la roche basaltique sombre.

Les zéolites naturelles se forment dans des milieux très différents mais toujours en milieu riche eau. D’après les travaux antérieurs, la formation de ces minéraux se fait également à basse température (température généralement inférieure à 250°).

Pour (F. Cesbron 2003) la température du milieu de formation influe énormément sur la vitesse de cristallisation, il propose six (6) types de gisements :

1- les zéolites qui résultent d’une altération hydrothermale. Exemple des zéolites associées au complexe volcanique dans la région des Andes (Cuesta Chacabuco, au nord de Santiago). 2- les zéolites qui se forment dans des milieux hydrologiques fermés, comme dans le cas d’une évolution diagénétique sous forte couverture de dépôts lagunairessaumâtres et bicarbonatés alcalins. Exemple de la cuvette du Congo et du bassin d’Agades au Niger. 3- les zéolites peuvent également se former dans des systèmes hydrologiques ouverts. 4- les zéolites peuvent résulter d’un métamorphisme d’enfouissement. Exemple du petit bassin d’enfouissement de la Loire et des sédiments triasiques de l’île sud de la Nouvelle zélande où on peut observer une zonation verticale comme dans les zéolites du Cap Djinet (Degiovani, 1978) 5- Les zéolites se forment suite à un métamorphisme de contact. 6 – Les zéolites peuvent cristallisent également dans les sédiments de haute mer.

61 Les zéolites naturelles dites "sédimentaires" se forment dans des contextes géologiques et dans des conditions physico-chimiques variés, le plus souvent par altération du verre volcanique contenu dans les roches pyroclastiques et volcano - sédimentaires.

Les gisements de zéolites qui ont la plus grande importance au niveau économique sont de types "système hydrologique fermé", "système hydrologique ouvert" et "sédimentaire marin".

1 - Les zéolites hydrothermales : La figure V1 montre les différentes provinces où se forment des zéolites par processus hydrothermal.

Fig. n° V1 distribution des provinces de zéolites hydrothermales dans le monde (Utada 1988).

Les zéolites qui proviennent de l’altération hydrothermale des roches volcaniques occupent les fissures. Pour (Minoru Utada 1980), l’altération hydrothermale est controlée par plusieurs facteurs :

62 - la nature des solutions chimiques. Les solutions alcalines semblent plus favorables à la formation des zéolites. - la température - la perméabilité des roches - la composition et la stabilité des minéraux primaires. - D’aprés (Utada 1980), l’altération hydrothermale, la température, l’activité ionique de la solution et la nature des assemblages des minéraux néoformés jouent un grand rôle. Il distingue trois groupes (alcaline, intermédiaire et acide) que nous présentons au tableau n° V1. Sur ce tableau n° V1, on remarque la zéolitisation hydrothermale commune des laves basaltiques amygdaloïdes affecte les silicates calciques. Ce sont des zéolites qui se forment essentiellement dans les arcs volcaniques, les rides océaniques, les points chauds et les zones tectoniques. Ainsi, on peut considérer que c’est ce type de zéolitisation qui a pu affecter les plagioclases calciques des basaltes miocènes de Dellys et du Cap Djinet.

Pour (Otalora 1964), les zéolites comme la laumontite, la heulandite, la thomsonite et l’analcime (zéolites calciques, légèrement sodiques) dérivent des plagioclases. La laumontite se forme par albitisation des plagioclases suivant la réaction :

+ ++ 2CaAl2Si2O8 + 2Na +4H2O + 6SiO2-Æ2NaAlSi3O8+CaAl2Si4O12 4H2O +Ca

Pour (Taylor et Roy 1964), les zéolites comme l’analcime et la laumontite ne se forment pas en absence de Na+ ou Ca++. Pour certains auteurs comme (Cornu 1908) la cristallisation des zéolites serait contrôlée uniquement par la teneur en H2O. Les espèces les moins hydratées cristalliseraient en premier (fig. V2). Par ailleurs, l’association des ions Ca et Na dans la formule des zéolites semble corrélative d’un nombre important de molécules d’eau. Lorsqu’il y a présence de l’un ou de l’autre élément uniquement, il y a diminution de la teneur en eau.

63 En effet lorsqu’on prend les formules de la thomsonite, la stilbite et la mésolite qui renferment des ions associés de Ca++ et Na+, les molécules d’eau sont respectivement :

6 H2O, 7 H2O et 8 H2O. Maintenant, si on prend la formule de la natrolite ou la scolécite qui ne contiennent ou Ca ou Na, le nombre de molécules d’eau est respectivement : 2H2O et 3 H2O. Ceci est expliqué est expliqué par le nombre de liaisons mises en jeu d’une part et par la substitution de Ca++ par 2Na+ ce qui n’est pas toujours compatible avec la substitution de Si par Al dans la relation Si(Na)Æ Al(Ca). Par ailleurs, les zéolites calciques sont plus riches en eau que leurs homologues sodiques du fait d’une rétention hydrique plus élevée par l’ion Ca++ que par Na +.

Fig. n° V2 séquence de formation des zéolites, déterminée par le ratio H2O/Al2O3 et l’index d’énergie (E).1- natrolite, -2 analcime, -3 wairakite, -4 thomsonite, -5 mésolite, -6 faroelite, -7 scolécite, -8 edingtonite, -9 yugavaralite, -10 gismondine, -11 phillipsite, -12 laumontite, -13 levyne, -14 Ca-faujasite, 15- epistilbite, -16 gmélinite, -17 harmotome, - 18 chabasite, -19 Ca-erionite, -20 heulandite, -21 desmine, - 22 mordénite.

65 Comme nous l’avons vu plus haut, dans une amygdale, on ne rencontre jamais une seule espèce zéolitique. (Nativel 1978), donnait 21 associations zéolitiques dans les vacuoles des laves du pic de la Fournaise. Dans les vacuoles des basaltes de Dellys et du Cap-Djinet, nous avons observé les associations suivantes :

- Natrolite – analcime.

- Thomsonite – analcime.

- Thomsonite – mésolite.

- Analcime – mésolite.

D’après les travaux antérieur, l’activité de la silice et la concentration des alcalins déterminent les variations dans la vitesse de diffusion des ion Si et Al. Et entraînent un gradient chimique qui contrôle les teneurs en H2O.

La zonation au niveau des géodes (confirmée par l’analyse aux X pour les zéolites récoltées à Dellys et au Cap Djinet) s’expliquerait par des fluctuations du gradient chimique des solutions et de la pression d’H2O.

Pour (Phillips 1968 et 1973), la croissance cristalline qui débute sur les marges des cavités allant vers le centre s’explique par la nucléation marginale des bulles de gaz. Le magma saturé en volatils peut former une phase gazeuse qui possède un potentiel ionique qui peut maintenir une pression favorable à la cristallisation des zéolites.

Dans l’altération hydrothermale et la zéolitisation, la température joue un rôle important. Depuis les travaux de (Hay 1978), il est admis que les zéolites hydrothermales résultent de l’interaction fluide/roche à une température inférieure à 350° et une pression inférieure, au plus égale à 3Kbar.

66 A partir de l’étude réalisée sur le système hydrothermal de la région de Cuesta Chacabuco (nord de Sandiago), (Francisco Fuentes, Luis Aguirre et Leticia Valdebenito 2003) ont montré que l’abondance de la chlorite indique une température de l’ordre de 245-265°, alors que l’abondance de la biotite témoigne d’une température quelque peu plus élevée (280°).

De nombreux travaux expérimentaux ont permis la synthèse de zéolites analogues à celles qui se trouvent dans la nature (analcime, chabasite, mordénite, natrolite et phillipsite). Les températures données ne dépassent guère 200°:

- l’analcime se forme à 200° au bout de 24h - la chabasite à 95° après 96h - la mordénite à 170° après 24h - la natrolite à 125° après 24 jours - La phillipsite à 100° après 6 à 8h.

Les travaux de (Kristmannsdollir et Tomasson 1978) sur les zéolites formées dans les basaltes d’islande permettent de distinguer deux régimes thermiques différents :

- un régime à température inférieure à 150° et profondeur de 1Km . dans ces conditions, il y a formation de 4 types de zéolites : chabasite, mésolite, scolécite et stilbite.

- un régime à température supérieure à 200° et une profondeur de 1 Km Apparition des autres zéolites exception faite de l’analcime et de la wairakite qui apparaissent à 300°.

D’après le tableau n°V2 de (Apps 1983), la distribution des minéraux secondaires en fonction de la température dans une altération hydrothermale dans les basaltes d’Islande, la stabilité des zéolites naturelles se situe entre 25° et 250°.

67 D’après ce tableau, les zéolites associées aux basaltes miocènes de Dellys et du cap Djinet auraient cristallisé aux températures suivantes : la chabasite entre 25° et 100°, la thomsonite entre 50° et 110°, la mésolite et scolécite entre 75° et 100°, la heulandite et stilbite entre 50° et 140°, la laumontite entre 100° et 240°. Il est certain, que la précipitation des zéolites dans les vacuoles et fissures est favorisée par la présence de nombreuses failles et diaclases qui sillonnent les basaltes miocènes de Dellys et du Cap Djinet.

2 - Les zéolites « métamorphiques » :

Plusieurs auteurs, dont (Degiovanni 1978) ont mis en évidence une zonation altimétrique des zéolites. Pour (Coombs et al. 1959) ; l’évolution de la zonalité zéolitique reflète un métamorphisme dans le faciès zéolite. Dans le faciès zéolite, ( Myashiro et Shido 1970) définissent quatre étapes de déshydratation qui correspondent à des températures pouvant atteindre 350°. Nous avons vu que ces températures correspondent aux températures de formation des différentes zéolites étudiées. Par ailleurs, on remarque que les associations zéolitiques rencontrées dans les basaltes de Dellys et du Cap Djinet coïncident avec les étapes définies dans les triangles de ( Myashiro et Shido 1970). Voir Fig. n° V3. Ainsi, il semble que la zéolitisation des basaltes est le résultat d’un métamorphisme de type faciès zéolite.

- Conclusion :

Les basaltes de Dellys et du Cap Djinet sont très riches en vacuoles, amygdales et fissures remplies de zéolites ( natrolite, analcime, thomsonite ) associées à la chlorite et la calcite ). La cristallisation de ces minéraux résulte d’une altération hydrothermale associée à un métamorphisme dans le faciès zéolite. Les températures de formation de ces zéolites se situent entre 50° et 250°. Ces zéolites n’ont pas cristallisé toutes en même temps. Les premières à se former sont la chabasite, la thomsonite, mésolite et scolécite. Ce sont par ailleurs les associations les plus fréquentes dans les vacuoles. La laumontite et l’analcime cristallisent les derniers.

69 - Conclusion générale

Les zéolites sont des tectosilicates hydratés très abondantes dans les basaltes miocènes de Dellys et Cap-Djinet. Souvent associées à la chlorite, la calcite, la séricite et plus rarement des sulfures ; les zéolites sont des minéraux secondaires qui occupent les nombreuses vacuoles et fissures des basaltes.

Les zéolites présentent des caractères optiques presque identiques, en effet Ng varie de 1.47 à 1.52 et Np varie de 1.46 à 1.53. Ces caractères optiques ne permettent pas leur distinction des feldspaths et des feldspathoïdes.

La détermination des différentes espèces zéolitiques associées aux basaltes miocènes de Dellys et du Cap-Djinet a été réalisée par trois méthodes : au microscope polarisant, aux RX et à la microsonde.

A la diffraction, sept espèces zéolitiques ont pu être déterminées : Thomsonite, Stilbite, Analcime, Laumontite, Natrolite, Mésolite, Scolicite. Et, à la microsonde cinq espèces zéolitiques : Natrolite, Thomsonite, Analcime, Phillipcite et Mézolite.

Ce sont des zéolites calciques (Scolécite : Ca (Al2 Si3 O10). 3H2O, Laumotite :

Ca (Al2 Si4 O12). 4H2O), et calco-sodiques (Thomsonite :NaCa2[(Al, Si)5 O10]2. 6H2O,

Mésolite : Na2 Ca2 (Al2 Si3 O10) 3. 8H2O, Stilbite : CaNa2K2(Al2 Si7 O18). 7H2O,

Analcime : [Si2 Al O6] (Na2, Ca). 2H2O, Phillipcite : (0,5Ca, Na, K) 3 [Al3 Si5 O16].

6H2O). Le chimisme de ces minéraux reflète la chimie de la roche hôte. En effet, les basaltes sont riches en phénocristaux de plagioclase calcique de type labrador et la teneur en CaO des basaltes de Dellys et du Cap-Djinet est respectivement de 16.09%, et de 15.53%. Les zéolites sodiques proviennent probablement de la fraction sodique qui résulte de l’altération des plagioclases. On remarque que les zéolites potassiques sont inexistante vu le déficit en K2O des basaltes miocènes de Dellys et du Cap-Djinet ( 0.034 à 0.37%).

71 Les zéolites naturelles se forment dans des milieux très différents mais toujours en milieu riche en eau. La formation de ces minéraux se fait également à basse température (température généralement inférieure à 250°).

D’après la littérature, il existe 6 types de gisements des zéolites :

- 1 Les zéolites qui résultent d’une altération hydrothermale.

- 2 Les zéolites qui se forment dans des milieux hydrologiques fermés, comme dans le cas d’une évolution dia génétique sous forte couverture de dépôts lagunaires saumâtres et bicarbonatés alcalins.

- 3 Les zéolites peuvent également se former dans des systèmes hydrologiques ouverts.

- 4 Les zéolites peuvent résulter d’un métamorphisme d’enfouissement. Dans ce cas, on peut observe une zonation verticale. Ce type de zonation a été mis en évidence dans les basaltes du Cap-Djinet par Degiovani (1978).

- 5 Les zéolites se forment suite à un métamorphisme de contact.

- 6 Les zéolites peuvent cristalliser également dans les sédiments de haute mer.

Dans les vacuoles, les zéolites n’ont pas cristallisé toutes en même temps. Il semble que les premières à se former sont la thomsonite, la mésolite et la scolicite. Ce sont, par ailleurs, les associations les plus fréquentes dans les vacuoles. La laumontite et l’analcime cristallisent les derniers. (Une étude plus soutenue à la microsonde ou au microscope à balayage analytique (MEB) des vacuoles aurait permis de mieux comprendre l’évolution chimique des zéolites au cours du refroidissement).

La cristallisation de ces minéraux résulte d’une altération hydrothermale associée à un métamorphisme dans le faciès zéolite. Les températures de formation des zéolites associées aux basaltes de Dellys et du Cap-Djinet se situent entre 50° et 250°.

72

ANNEXES

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Analcime N

ALGER CAP-DJINET DELLYS

Fig. : II 1 Situation géographique de la zone d’étude de la région de Déllys et de Cap-Djinet à partir d’une image satellite de l’Algérie.

Echelle : 1 : 1796690 (1cm = 17966,9 mètres ) Déllys : X : 581535 Y : 4086018 M. Cap-Djinet : X : 565159 Y : 4081415 M.

La Laumontite

La Mésolite

La scolécite

La Stilbite

La Thomsonite Nbre. O2 10 16 30 30 30 30 30 30 30 30 16 30 20 30 20 30 Zéolites natrolite phillipsite mésolite mésolite mésolite mésolite mésolite mésolite mésolite mésolite phillipsite mésolite thomsonite mésolite thomsonite mésolite N° Analyse 14 36 37 38 42 44 52 53 54 56 57 59 60 63 64 65 SiO2 46,81 32,889 40,268 42,903 44,266 47,52 35,874 45,361 45,847 44,895 41,271 40,216 34,355 45,34 40,356 46,348 Na2O 15,56 2,308 4,377 3,714 4,111 16,39 3,181 3,781 4,289 4,02 1,506 4,695 3,298 5,271 4,246 4,312 SrO 00 0 000000000 0000 K2O 0,22 0,102 0,092 0,034 0 0,02 0,378 0 0,107 0,008 0,267 0,1 0,124 0 0 0 CaO 0,4 5,094 6,382 8,143 8,406 0,04 5,836 7,97 7,953 7,705 6,905 9,365 7,903 8,209 11,991 9,745 BaO 0 0,045 0,291 0 0 0 0,112 0 0 0 0 0,202 0 0,045 0 0 TiO2 0 0 0,345 0 0,087 0 0,26 0,13 0 0,043 0,13 0 0,13 0,087 0 0 MnO 0 0 0 0 0,03 0 0 0,027 0,101 0 0 0,043 0,063 0,17 0 0,009 FeO 0 0 0,022 0 0 0 0,318 0 0,157 0 0,544 0,064 0,32 0 0 0,093 F 0 0,223 0,221 0 0 0 0,148 0 0,223 0 0 0 0,223 0 0 0,224 MgO 0 0,027 0,038 0 0,008 0 0,239 0 0 0 0,177 0,002 0,013 0,017 0 0,023 Al2O3 26,6 19,37 23,24 25,617 24,425 26,08 19,266 25,18 25,732 25,675 21,725 23,125 26,817 25,619 30,635 26,56 Total 89,59 60,058 75,275 80,411 81,333 89,99 65,612 82,45 84,409 82,347 72,525 77,811 73,246 84,757 87,228 87,314 H2O 10,41 39,942 24,725 19,589 18,667 9,95 34,388 17,55 15,591 17,653 27,475 22,189 26,754 15,243 12,772 12,686

Si 2,9949 5,1332 9,0412 8,9742 9,1678 3,0250 9,2381 9,216 9,152 9,138 5,0463 8,8617 5,3567 9,0589 5,316 8,9995 Ti 0,0000 0,0000 0,0574 0,0000 0,0125 0,0000 0,0504 0,0199 0,0000 0,0061 0,0120 0,0000 0,0152 0,0120 0,0000 0,0000 Al 2,0058 3,5641 6,151 6,314 5,9615 1,9567 5,8461 6,0295 6,0544 6,1586 3,1301 6,0052 4,9274 6,0306 4,756 6,0792 BaO 0,0000 0,0023 0,0238 0,0000 0,0000 0,0000 0,0104 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0161 0,0000 0,0029 0,0000 0,0000 Fe2+ 0,0000 0,0000 0,0038 0,0000 0,0000 0,0000 0,0668 0,0000 0,0250 0,0000 0,0552 0,0111 0,0000 0,0000 0,0000 0,0146 F 0,0000 0,0127 0,0182 0,0000 0,0000 0,0000 0,0133 0,0000 0,0162 0,0000 0,0000 0,0000 0,0253 0,0000 0,0000 0,0158 Mn 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0046 0,0169 0,0000 0,0000 0,0075 0,0079 0,0288 0,0000 0,0000 Mg 0,0000 0,007 0,01 0,0000 0,0000 0,0000 0,0883 0,0000 0,0000 0,0000 0,0310 0,0000 0,0023 0,0030 0,0000 0,0058 Ca 0,0274 0,5 1,5351 1,8244 1,8642 0,0027 1,6087 1,7349 1,7070 1,6794 0,9040 2,2101 1,3199 1,7554 1,6925 2,0267 Na 1,9302 0,6962 1,9027 1,5047 1,651 2,0229 1,5879 1,4890 1,6568 1,5866 0,3556 2,0040 0,9947 2,0415 1,0831 1,6229 K 0,0180 0,0199 0,0258 0,0080 0,0000 0,0016 0,1216 0,0000 0,0255 0,0021 0,0406 0,0281 0,0238 0,0000 0,0000 0,0000 Total 6,9763 9,4353 18,7691 18,6252 18,662 7,0089 18,6314 18,4939 18,6538 18,5709 9,5747 19,1437 12,6736 18,9331 12,8475 18,7644 Si/Al 1,49 1,44 1,47 1,42 1,53 1,54 1,57 1,52 1,51 1,48 1,61 1,47 1,08 1,5 1,11 1,48

Tableau n°:,,,,, donnéeschimiques de la microsonde et formule structurale de chaque analyse, 30 30 30 30 30 30 6 20 20 30 mésolite mésolite mésolite mésolite mésolite mésolite analcime thomsonite thomsonite thomsonite 66 67 68 70 71 74 76 82 86 94 46,645 46,476 47,283 46,423 47,586 45,687 51,4235 39,9 36,4 46,17 9,496 4,431 4,551 4,028 9,359 4,721 13,85 4,82 4,76 4,42 0000000000,02 0,007 0 0 0,066 0,033 00000 4,379 9,465 9,465 9,107 4,36 9,36 0,11 12,75 12,92 9,96 0 0 0 0 0 0,112 0 0 0 0 0 0 0 0 0,347 0 0 0 0 0 0,098 0,154 0 0 0 0 0 0 0,257 0 0,09 0,096 0 0 0 0 0 0 0,522 0 0,355 0,075 0 0 0 0,03 0 0,008 0,017 0 0 0,23 0,02 0,03 0 26,486 26,261 26,65 26,628 26,992 26,643 23,14 29,98 32,11 25,98 87,044 86,891 88,577 86,512 88,781 86,944 88,7535 87,47 86,22 76,59 12,956 13,109 11,423 13,488 11,219 13,056 11,2465 12,53 13,78 23,41

9,0834 9,0524 9,0584 9,0544 9,1071 8,9177 1,9572 5,279 4,9166 9,0396 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0499 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 6,078 6,029 6,0177 6,1196 6,0883 6,1294 1,0380 4,6748 5,1117 5,9949 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0079 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0407 0,0407 0,0147 0,0154 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0367 0,0000 0,0024 0,0050 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0146 0,0248 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0087 0,0000 0,0000 0,0029 0,0000 0,0000 0,0131 0,0039 0,006 0,0000 0,9137 1,9744 1,9419 1,9018 0,8940 1,9578 0,0045 1,8073 1,8697 2,0893 3,5857 1,6732 1,6902 1,5203 3,4728 1,7873 1,0221 1,2364 1,2465 1,6778 0,0017 0,0000 0,0367 0,0149 0,0081 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 19,6713 18,7697 18,7595 18,6534 19,5880 18,8549 4,0349 13,0017 13,1507 18,8018 1,49 1,5 1,5 1,47 1,49 1,45 1,89 1,12 0,96 1,5

– Principe de l’analyse aux RX :

1 - Généralités :

Le principe utilisé par la production des rayons X, est le bombardement électronique d’une cible. La production a lieu dans un tube à rayons X. On utilise des tubes à cathode chaude (tube de Coolidge) qui est constitué essentiellement par une enceinte (1), un canon à électrons comprenant d’une part un filament (cathode) de tungstène (2) chauffé par effet Joule, d’autre part un Wehnelt (3) , électrode portée à une tension légèrement négative par rapport au filament et destiné à focaliser les électrons sur la cible (4) appelée anticathode . Les rayons sortent du tube par des fenêtres (5).

A partir de 1912, date à laquelle Mr Von Laue et ses collaborateurs, à Munich réussissent à obtenir le premier diagramme de diffraction des rayons X par un cristal, confirmation directe de la structure périodique des milieux cristallisés. Une autre technique à été développée par W.H et W.L Bragg.

- La condition de Bragg :

2d ( h k l ) Sin θ = nλ .

Trois (03) paramètres dont d ( h k l ) est déterminé par la nature du cristal . Pour réaliser les conditions de diffraction sur une famille de plans ( h k l ) . Un seul des deux paramètres restants θ et λ peut être arbitrairement fixé , l’autre étant nécessairement variable , le choix du paramètre variable déterminera deux groupes de méthodes de diffraction : - θ fixé , λ variable (méthode de Laue). - λ fixé , θ variable (méthode des poudres et du cristal tournant). Les méthodes diffractométriques exploitent les informations fournies par la diffusion cohérente du rayonnement incident dans les matériaux cristallisés. Les renseignements obtenus sont d’ordre géométrique : - Structure de la matière , paramètres du réseau cristallin, et distribution des atomes dans la maille (diffraction des rayons x , électrons et neutrons). - Propriétés morphologiques, invisibles à l’œil et au microscope optique.

78 Nous avons procédé aux enregistrements des diagrammes des RX, à L’ORGM (boumerdes) à l’aide d’un diffractomètre (Philips) de type PW 1710, fonctionnant avec une anticathode en cuivre (CuKa = 1,5418 Aº). La vitesse du goniomètre est de 1º/mn.

2 - Principe de la méthode des poudres : ( Voir Fig.:1.…)

L’échantillon est plan . la source ( S ) de rayon X est placée sur le cercle (c) du diffractomètre, perpendiculairement à son plan ; le plan de référence de l’échantillon passe par l’axe du diffractomètre et peut tourner autour de cet axe à une vitesse constante et réglable (W = dθ/dt) ; la fente (f) d’entrée d’un compteur (f //s) se déplace sur le cercle (c) à une vitesse de 2W, l’échantillon et le compteur sont réglés de telle façon que si l’angle d’incidence θ du faisceau sur l’échantillon est nul, la source (S), l’axe (C) et la fente (f) se trouvent rigoureusement dans le même plan ( P ) qui est le plan de référence du diffractomètre. Lorsque l’échantillon se présente sous l’angle d’incidence θ , la fente du détecteur se trouve à 2θ. La méthode de mesure couramment utilisée est :

- Rotation continue (θ , 2θ ) :

Le signal du détecteur est amplifié et intégré, puis commande la déviation ( y )d’un enregistreur à défilement continu de bande, de vitesse réglable, on obtient ainsi un diagramme I (2θ ) formé de pics correspondant aux réflexions ( h k l) ; la position des pics en x , donne l’angle 2θ, leur aire mesurée au dessus du fond est proportionnelle à l’intensité I ( h k l ) ( voir fig…..a ).

3 - Applications : - Analyse quantitative : Méthode ASTM :

La méthode des poudres fournit une liste de valeurs mesurées dm = D( h k l )/n associées à des intensités Im. Cette liste ( dm , Im ) est caractéristique d’une espèce cristalline. La liste des (dm) étant spécifique du réseau, celle des Im étant spécifique de la structure.

Le diagramme de poudre constituant ( l’empreinte digitale) de l’espèce cristalline , on peut l’utiliser pour son identification si on dispose d’un fichier de diagrammes de toutes les espèces cristallines connues. Un tel fichie79 r a été constitué par l’A.S.T.M. Pour la recherche d’une espèce on utilise la méthode des trois raies, l’expérience ayant montré que dans beaucoup de cas les trois couples de nombres (d1,I1), (d2,I2) et (d3,I3) qui correspondent aux 3 raies les plus intenses , suffisaient pour identifier la substance ; ce fichier connu des milliers de substances et minérales, il comprend un répertoire et le fichier proprement dit.

La suite de l’opération d’identification consiste à : - Faire un diagramme de poudre et mesurer les dm avec le plus de précision possible ; mesurer l’intensité relative Im en posant I1=100. - Utiliser les 3 raies les plus intenses pour la recherche dans le répertoire (localiser le groupe de d1, rechercher d2 dans la deuxième colonne, vérifier d3 dans la troisième colonne, ainsi que les intensités relatives . - Sortir la fiche correspondante et comparer la liste dm avec la liste d(hkl) complète de la substance hypothétique ;l’espèce cristalline n’est identifiée avec certitude que si les deux listes concordent , aux erreurs de mesures près . Voir diagrammes ( annexes).

– Conclusion : - La méthode des poudres est précieuse par sa simplicité de mise en œuvre. - Elle est simple, rapide, économique, quantité réduite de matériaux et méthode non destructrice; on obtient non seulement la composition élémentaire, mais la composition chimique, la structure et d’autres propriétés utiles. - Cependant, par cette méthode, les substances nouvellement connues ainsi que les mélanges ne peuvent pas être déterminés.

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