Généralités sur talc et chlorites

Généralités sur talc et chlorites

Pour aborder le contexte géologique de notre objet d’étude, nous proposons une approche de la minéralogie des minéraux ubiquistes que sont le talc et la chlorite. Nous présentons aussi les modes de formation de ces minéralisations dans le but d’introduite les notions générales qui seront fréquemment employées dans cette étude.

Minéralogie

Le talc est un silicate de magnésium hydroxylé appartenant au groupe des phyllosilicates. Il est le minéral le plus tendre (1 sur l’échelle de Mohs – rayable à l’ongle). Il cristallise dans le système cristallin monoclinique ou triclinique à Trimouns (Martin et al., 1999). Sa formule chimique est Mg3Si4O10(OH)2. Sa structure est un empilement de couches TOT (T : tétraédrique – O : octaédrique). L’unité de base ou feuillet élémentaire (TOT) a pour épaisseur 9.36 Å soit de l’ordre de 10-10 mètre (Fig. I-1a). Les sites tétraédriques sont remplis par les atomes de silices et les sites octaédriques par ceux de magnésium ; on peut néanmoins observer des substitutions dans les deux types de sites notamment avec le fer ou l’aluminium (Martin et al., 1999 et références incluses), ces changements n’influent que peu sur la composition chimique globale (silicium et magnésium).

Le comportement du talc à grande échelle est directement lié à cette structure minéralogique et à sa composition chimique. Les liaisons entre les feuillets (entre tétraèdres) sont extrêmement faibles faisant du talc un matériel incompétent. Ainsi à l’échelle d’un gisement les talcitites sont facilement déformées. Le groupe des chlorites, quant à lui, représente une solution solide complexe. Les chlorites appartiennent à la famille des phyllosilicates. Ces minéraux sont des aluminosilicates pouvant contenir nombre d’autres éléments, leur formule globale peut être écrite sous la forme :

(R2+,R3+,)6 [(Si4-x,Alx)4O10](OH)8 (e.g. Wiewióra et Weiss, 1990) où R est un cation (Mg,Fe,Mn,Ni,Na,Li,Al) et  les lacunes de site octaédrique. Elles cristallisent dans le système cristallin monoclinique, triclinique, ou orthorhombique. Leur structure minéralogique est proche de celle du talc (Fig. I-1b), un feuillet octaédrique isolé de type brucite ce rajoutant à la succession TOT du talc. L’épaisseur de cette argile TOT-O est d’environ 14 Å. Les substitutions dans les différents sites sont nombreuses et sont la cause de la grande variété du groupe des chlorites. Suite notamment aux travaux de Bayliss (1975), la classification des chlorites dénombre une dizaine de pôles purs en fonction des proportions d’élément clef comme le magnésium, le fer, le manganèse, etc. Des notions plus précises sur la minéralogie des chlorites seront exposées dans le chapitre III pour introduire des notions utilisées dans la géothermométrie de ce minéral. Comme le talc, la chlorite est un matériau assez facilement déformable de par sa structure en feuillet. La chlorite la plus abondante sur Trimouns est une chlorite magnésienne dont le pôle pur est le clinochlore : Mg3 (Mg2Al) [Si3AlO10](OH)8.

Formation du talc

Le talc et la chlorite sont des espèces minérales largement répandues. Nous abordons ici la mise en place des minéralisations de talc qui conduisent à la formation de gisements. La minéralisation des chlorites n’est évoquée que lorsqu’elle est complémentaire au talc. Quatre paramètres majeurs contrôlent la formation du talc. Dans tous les types de gisement, les structures tectoniques ont un contrôle certain sur la circulation des fluides à grande échelle mais aussi pour la micro-fracturation qu’elle engendre. C’est fréquemment dans des zones de cisaillement que se développe le minéral blanc. La porosité de la roche mère a également un rôle déterminant dans la circulation des fluides minéralisateurs.

Les conditions P-T pour ce type de gisement sont de 250°C à 350°C, et de 2.5 kbar (Parseval, 1992). A un plus haut degré de métamorphisme, on ne crée plus de talc à partir de la dolomite mais de la trémolite (Skippen, 1974 ; Deer et al., 2009). Talc, trémolite et calcite peuvent également coexister mais à dans des conditions de températures supérieures à celles de formation de la minéralisation de Trimouns (env. 450°C – Bowers et Helgeson, 1983). Trimouns est un exemple de couplage entre les réactions de type 1 et 3. Il existe également quelques rares gisements d’origine sédimentaire qui se présentent entre des couches de sédiments souvent carbonatés résultant de l’évolution diagénétique de sédiments magnésiens. Ces talcs présentent en général une couleur sombre avec un taux de matière organique inférieur à 1%. On parle alors des « black talc » (Li et al., 2013).