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 (Dordogne) 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 <Lt SmzctiqUZà. 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 : PONTOURS, BADEFOLS-sur-DORDOGNE, CALES, ALLES-sur-DORDOGNE, LE BUISSON-CUSSAC, PALEYRAC, URVAL, 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 <?ans ouelaues carrières. - 3 - 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 - MAZEYROLLES. - 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