Javier Cuadros, Conseiller en minéralogie de l’argile du Collectif Clayground, explique les dernières découvertes sur la composition de l’argile.
L’argile est le produit de la réaction chimique entre les roches silicatées et l’eau. Les différents types d’argile et leurs différentes propriétés physiques et chimiques sont déterminés par leur composition chimique et leur structure individuelles. Deux argiles bien connues sont le kaolin et « l’argile expansive ». Le kaolin est utilisé dans de nombreuses applications industrielles, mais il est surtout connu pour être le composant principal de l’argile de Chine. L’argile expansive est un groupe de minéraux que nous appelons « smectite” qui se dilate par absorption d’eau dans leur structure. Smectite a également de nombreuses applications industrielles, mais crée de grands problèmes dans la construction car elle absorbe et libère de l’eau en fonction des conditions environnementales. Cela peut entraîner des mouvements du sol avec des effets catastrophiques sur les bâtiments.
Alors, comment ces types d’argile très différents se forment-ils? Pourquoi se forme-t-il parfois du kaolin et parfois de la smectite, ou bien l’un des nombreux autres minéraux argileux? La plupart des recherches sur cette question se sont concentrées sur les facteurs inorganiques, notamment: la composition de la roche silicatée d’origine, la chimie des eaux produisant une attaque chimique de la roche, la température, le pH de l’eau, etc. La température peut se référer aux conditions atmosphériques ambiantes, à la température de l’eau de pluie attaquant la roche, ou à l’attaque par les eaux d’une source spécifique telle qu’une source chaude. Aujourd’hui, les conditions inorganiques produisant les différents types d’argiles sont raisonnablement bien comprises.
Il manque cependant une chose : la vie. Les organismes vivants, en particulier les microorganismes, ont existé pendant la majeure partie de la vie de la Terre. Quelle est leur importance dans les processus qui génèrent de l’argile? Quelle est la quantité d’argile qui nous entoure parce que la vie « interfère » avec elle? Imaginez, par exemple, que des bactéries recouvrent littéralement la surface de chaque roche ou grain minéral sur Terre, de la surface jusqu’à jusqu’à 3 kilomètres sous la surface. Les formes de vie sont si différentes et leur activité si complexe que ces informations sont très difficiles à rassembler et à systématiser. Nous ne progressons que très lentement.
Des recherches récentes menées par moi et d’autres collaborateurs ont étudié la réaction d’eaux de populations chimiques et microbiennes très différentes sur le verre volcanique. Les microbes ont prospéré avec bonheur dans les expériences comme on peut le voir sur la photo ci-dessous: là où le sable noir montre du verre volcanique et la substance duveteuse blanchâtre sont les colonies microbiennes.
En regardant au microscope électronique, on peut voir comment les micro-organismes se sont collés aux grains de verre, comme sur les images ci-dessous, où l’on peut voir des cellules et des tissus biologiques sur le verre (la surface très lisse sur l’image de gauche) et d’autres surfaces minérales (formes polygonales sur la photo de droite). Tout dans ces images est de taille micro-mètres (1 micro-mètre est 1 millionième de mètre).
Y a-t-il eu un effet à la suite de ce contact? Eh bien, pas toujours, mais à d’autres moments, il y en avait. Le principal effet observé était les microbes générant un ”biofilm » renfermant finalement tous les grains de verre vus en partie développés dans l’image en couleur supérieure. À la fin des expériences, toute la masse des grains de verre formait un seul corps en raison de ce piégeage par les micro-organismes. Dans certains cas, les conditions chimiques dans le biofilm étaient plutôt différentes de celles de l’eau à l’extérieur, et l’argile qui s’est formée était également différente de l’argile formée dans les expériences témoins qui n’avaient pas de microbes, seulement le verre et l’eau.
Quelle sorte d’argile s’est formée ? Il s’agissait principalement de smectite, mais avec des compositions chimiques différentes, et un peu de kaolin ici et là. La composition spécifique de la smectite est très importante pour comprendre le cycle de vie des roches. L’effet d’avoir de la smectite avec beaucoup d’aluminium est très différent d’avoir de la smectite avec beaucoup de magnésium. C’est exactement la différence que les micro-organismes ont faite dans les expériences. Dans la nature, on s’attend à ce que les argiles smectites de composition différente proviennent d’environnements différents. Mais cette expérience montre que les microorganismes peuvent créer un environnement différent à très petite échelle, à côté de la roche attaquée chimiquement, et peuvent efficacement remplacer les conditions environnementales à grande échelle.
Vous serez heureux de savoir que les argiles contenant à la fois de l’aluminium et du magnésium sont bonnes pour la modélisation, bien qu’elles ne se comportent pas exactement de la même manière lors de la cuisson.
Attention aux nouvelles dans les mois à venir sur l’argile comme indicateur de la vie sur Mars.