Chapitre 3: La phase inorganique: les minéraux du sol et les roches Flashcards Preview

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Flashcards in Chapitre 3: La phase inorganique: les minéraux du sol et les roches Deck (31)
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1

Qu'est-ce qu'un minéral?

1-Espèce chimique naturelle
2-Solide cristallin (habituellement)
3-Propriétés physiques, chimiques et cristallines spécifiques
4-Composition chimique définie, mais non fixe (peut varier à l’intérieur de certaines limites)
5-Un ou plusieurs éléments chimiques
6- On connaît environ 3000 (ou +) minéraux différents

2

Liaison chimique des minéraux

1-Minéraux natifs: Composés d’un seulélément: Or, diamant, argent, soufre, cuivre, graphite
2-Autres minéraux: 2 ou plusieurs éléments
3- Liaisons chimiques: Influencent les propriétés des minéraux
4-Les électrons (de valence) sont la « colle » qui lie les atomes ensemble
5- Liaison chimique: Redistribution des électrons de valence qui mèneà une configuration stable entre deux ou plusieurs atomes

3

Liaison forte de minéral

Covalente (Partage d’au moins une paire d’électrons dans une liaison) et Métallique(Mise en commun aléatoire de tous les électrons
entre des atomes métalliques)

4

Liaison intermédiaire de minéral

Ionique (Transfert d’un ou plusieurs électrons de valence
d’un atome à un autre lors d’une liaison/Un des atomes est un cation, l’autre est un anion)

5

Liason faible de minéral

Van der Waals(Attraction entre deux molécules (constituants) neutres en raison de la présence de dipôles (permanents ou induits)) et Hydrogène (L’hydrogène (H) fait le pont entre 2 atomes électronégatifs/Lorsque H est lié à un atome électronégatif (ex:O), on observe une faible liaison polaire du côté du proton de l’hydrogène )

6

Polyèdres de coordination

Arrangement le plus stable entre leséléments pouvant donner naissance à un minéral
Par exemple: Cubique, Tétraédrique et Octaédrique

7

Solutions solides et substitutions atomique

1-Solutions solides: variations de la composition d’un minéral à l’intérieur de certaines limites
2-Substitutions atomiques: Polymorphisme et Isomorphisme
3- polymorphisme: même compostition chimique, structure cristalline diff
4-isomorphisme: Même structure cristalline et Composition chimique différente :Atomes de taille semblable et de caractéristiques électroniques semblables

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Classification des minéraux par composition- non silicatés

--Carbonates(Formation à partir de CO32- et Chaulage des sols (calcite et dolomite))
--Sulfates (Combinaison de l’acide sulfurique avec des métaux et Gypse = amendement: Source de Ca et Sols salins )
--Phosphates(Combinaison de l’acide phosphorique avec
des métaux )
--Halogénures (Minéraux formés à partir d’halogènes (Cl, F) )
--Oxydes, hydroxydes et
oxyhydroxydes (Combinaison d’un métal ou de semi métal avec l’oxygène/Importants dans les sols (Fe, Al, Mn))

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Classification des minéraux par compostion- silicatés

1-Phyllosilicates: « Minéraux argileux »/ 20-50% de la fraction argile pédologique (taille de particules)
--tétaèdres (SiO4) en feuillet avec O partagé
--octaédre Al (dioctaédrique) ou Mn (trioctaédrique)
2- tectosilicates: tétraédes au hasard
--quartz, feldspath 2/3 primaires)

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Phyllosilicates 1:1

Type 1:1: Une couche de tétraèdres et Une couche d’octaèdres (kaolinite)
-Nombreux liens H entre les feuillets
-Aucune séparation des feuillets
-Minéral secondaire
-Sols très altérés (peu au Québec)

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CEC et CEA

CEC?
-Capacité d’échange cationique
-Ensembles des charges négatives à la surface des particules de sol (minéraux et matière organique) pouvant retenir des cations (+)
-Unités: cmol(+)/kg ou cmolc/kg
CEA?
-Capacité d’échange anionique
-Ensemble des charges positives à la surface des particules de sol (minéraux et matière organique) pouvant retenir des anions (-)
-Unités: cmol(-)/kg ou cmolc/kg

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Phyllosilicates 2:1

Deux couches de tétraèdres et Une couche d’octaèdres
1. Groupe pyrophyllite et talc:
2. Groupe des micas
3. Groupe de l’illite (mica hydraté)
4. Groupe des vermiculites
5. Groupe des smectites

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Substitution isomorphique

1-Substitution d’un atome par un autre de taille semblable dans un minéral lors de sa formation
2-L’atome de substitution peut avoir la même charge, une charge inférieure ou une charge
supérieure à celle de l’atome qui est remplacé
3-Si la charge est la même : pas d’effet
4-Si la charge est inférieure (ex: Si4+ remplacé par Al3+): charge négative permanente
5-Si la charge est supérieure (ex: Mg2+ remplacé par Al3+): charge positive permanente

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Groupe pyrophyllite et talc

1-Structure « idéale » avec peu de substitutions
2-Feuillets liés par des forces de van der Waals
3-Peu de séparation des feuillets (peu
d’expansion)
4- Minéraux secondaires
5-CEC faible

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Groupe des micas

1-Phlogopite, muscovite, biotite
2-MINÉRAUX PRIMAIRES
3-Substition de Si4+ par Al3+ dans les tétraèdres lors de la formation des minéraux :Charges permanentes négatives neutralisées par du K+
4-CEC faible
5- Pas d’expansion (séparation des feuillets): minéraux non gonflants
6-Source de potassium (altération)

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Groupe de l'illite (mica hydraté)

1-Muscovite –> altération -> illite
2-Charges permanentes négatives (substitutions
isomorphiques)
3-CEC ≈ 30 cmolc/kg
4-Pas d’expansion (séparation des feuillets)
4-Entre les feuillets: K+ (Ca2+, Mg2+, NH4+)

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Groupe des vermiculites

1-Micas -> -> -> vermiculites
2-Substitutions isomorphiques (tétraèdres) : CEC: 10-200 cmolc/kg
3-Cations échangeables entre les feuillets
4-Effondrement de la structure (selon les cations, les cations ne sont alors plus échangeables)

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Groupe des smectites (ex montmorillonite)

1-Minéraux gonglants (expansion)
2-Subsitutions isomorphiques (CEC: 80-150 cmolc/kg): Tétraèdres et octaèdres
3-Entre les feuillets: eau, cations échangeables

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Phyllosilicates intergrades

1-Entre les 2:1 et les 2:1:1
2-Formation d’une couche incomplète entre deux feuillets (hydroxyde Al, Fe,...)
3-CEC diminue, CEA augmente
4-Expansion diminue, rétention en eau diminue

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Phyllosilicates 2:1:1 (ex: chlortie)

1- Minéraux 2:1 avec une couche supplémentaire
entre les feuillets
2-Couche supplémentaire chargée positivement
3-CEC, CEA

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Classification minéraux par évolution

1-Minéraux primaires (Minéraux hérités)
--olivines ( T élevé)
--pyroxènes
--amphiboles
--feldspaths
--muscovite
--quartz (T basse)
2-Minéraux secondaires

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Minéraux primaires

Quartz, Muscovite, Biotite, Feldspath, (orthose, microline et albite)
i-Formés à des températures et pressions
élevées
ii-Cristallisation du magma
iii-La plupart sont des silicates
(tectosilicates)
iv-Fraction sableuse et limoneuse des sols
v- Minéraux hérités: issue de la roche mère et cristaux fracturés, émoussés (quarts, magnétite, ilménite et grenat)

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Minéraux secondaires

i-Formés à des températures plus basses
ii-Peuvent être: Hérités des roches sédimentaires ou Formés par altération des minéraux primaires ou d’autres minéraux secondaires
iii-Fraction argileuse (et limoneuse)
iv- Phyllosilicates, Carbonates, Sulfates, oxydes hydraté (fe, al et mn)
v- Cristallisation (parfaite ou imparfaite-minéraux amorphes (structure imparfaite, lien chimique non comblés, réactif chimiquement ex: rétention du phosphore avec oxydes hydratés de Fe et Al)

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Qu'est ce une roche?

1-Agrégat naturel consolidé de minéraux,
de débris organiques (coquilles, charbon,
pétrole) ou de substances amorphes
(verre volcanique).
2- 3 types de roches
Roches magmatiques (ignées)
Roches sédimentaires
Roches métamorphiques

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Roches magmatiques (ignées)

1-Formées à partir du refroidissement du magma
2-Roches volcaniques: magma qui a fait éruption en surface
3-Roches plutoniques: magma qui migre lentement vers la surface
4-Roches filoniennes: magma dans des fissures secondaires liées à une cheminée volcanique
5-Structure: Réfère à la forme et à la dimension du magma consolidé
--Roches extrusives: solidifiées en surface et Refroidissement rapide du magma
--Roches intrusives: solidifiées en profondeur et Refroidissement plus lent du magma
ex: les montagnes montérégiennes
6- Classification: selon pourcentage de SiO2 ou composition minéralogique ( Minéraux cardinaux: Feldspaths (potassiques et plagioclasses, Feldspath potassique/Feldspath total), Feldspathoïdes (néphéline, leucite, sodalite,
noséane) et Quartz
7- Quartz (SiO2)
-Feldspath potassique (KAlSi3O8) et sodique (NaAlSi3O8)
-Feldspath calcique (CaAlSi2O8) et sodique (NaAlSi3O8)
-Biotite (mica [K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2]
-Pyroxène [Ca(Mg,Fe)Si2O6]
-Olivine [(Mg,Fe)2SiO4]

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Que retenir des roches magmantiques?

1-Roches plutoniques, volcaniques, filoniennes
2-Structure des roches intrusives (ex: granite) vs extrusives (ex: basalte)
3-Classification: Pourcentage de SiO2 ou Composition minéralogique (Feldspaths, Feldspathoïdes et Quartz)

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Roches sédimentaires

1-Consolidation de sédiments meubles d’origines diverses
2-Formation à pression et température faibles
3-Principale source énergétique (charbon, gaz, pétrole, uranium)
4-Plusieurs matières premières et matériaux de construction
5- Classification:
--Roches terrigènes: Débris de roches et de minéraux
--Roches allochimiques: Restes d’animaux et de végétaux, bassins de sédimentation
--Roches orthochimiques: Produits de diverses réactions chimiques, précipitation

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Que retenir des roches sédimentaires?

1-Roches terrigènes, allochimiques, orthochimiques
2-Formation:
--Formation d’un sédiment: Météorisation (altération) des roches: magmatiques, métamorphiques, sédimentaires/ mort d’organismes/ précipitation
--Diagenèse
3-Exemples: calcaires, dolomies

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Roches métamorphiques

1-Formées à partir de roches magmatiques ou sédimentaires
2-Température et pression élevées
3-Modification de la texture, la structure et/ou la minéralogie des roches initiales
4-Réarrangement à l’échelle atomique des éléments d’une roche

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Types de métamorphismes

1. Métamorphisme régional
--Grande superficie, grande épaisseur
--Enfouissement, plaques tectoniques
2. Métamorphisme de contact
--Zone environnante du massif intrusif, oréole de contact
3. Métamorphisme d’impact
--Météorite