La géophagie (ingestion de terres, principalement d’argiles) est très pratiquée dans le monde animal, y compris chez les primates supérieurs, ainsi que chez l’homme des sociétés de subsistance, où ce comportement est considéré comme normal. Chez ce dernier, les consommations journalières sont importantes, la moyenne étant de 60 g pour un adulte, de nombreuses personnes en ingérant 150 g , certaines 300 par jour

Géophagie
LA GÉOPHAGIE
pica ou pharmacophagie ?

Contrairement aux ethnologues, les observateurs médicaux témoins de ce comportement en furent extrêmement critiques. Ils le classèrent parmi les picas (appétence morbide pour des produits non comestibles, ou appétence exagérée pour un aliment) et en envisagèrent surtout les potentiels toxiques, soupçonnant des risques d’occlusion, de toxicité hépatique, de contamination parasitaire, et de carence minérale. Ils avaient pu observer chez les géophages des cas d’anémies ferriprives.

Deux conceptions s’affrontèrent alors :

soit la géophagie était le fait premier, responsable de l’anémie, la consommation de silicates d’alumine ayant entraîné la chélation intra-luminale des métaux de la ration,
soit la carence préalable en fer dans la ration avait précédé l’ingestion d’ argiles, et quelque instinct alimentaire avait porté les animiés vers les silicates d’alumine, particulièrement riches en cet élément.

La controverse fit rage pendant de nombreuses années, puis les experts conclurent que la pauvreté en fer (et/ou en zinc) précède la géophagie. En effet l’anémie, fréquente dans ces populations, induit des modifications des enzymes cérébraux qui entraînent un comportement alimentaire abhérent (pica), pouvant, en retour, aggraver et majorer les troubles de carence.

Les observations de notre groupe de travail L’Homme et L’Argile nous portent vers une conclusion plus nuancée: certains de nos spécialistes estiment qu’ un appétit spécifique porte réellement l’individu carencé vers le fer, le zinc (et/ou le calcium, le potassium, le magnésium, le manganèse, etc) des argiles, mais que ce fait n’implique pas que les micro-nutriments soient toujours larguables par le réseau argileux sous une forme assimilable. A l’inverse, une chélation des oligo-éléments de la ration demeure possible dans le tractus digestif, mais elle est inconstante, et surtout minime en regard des bénéfices nutritionnels et médicaux de la géophagie.

Depuis les années 80, les pratiques coutumières bénéficient d’une image plus positive dans le monde médical, de sorte que les publications les plus récentes s’intéressent surtout aux bénéfices nutritionnels et/ou thérapeutiques possibles de la géophagie.

Aussi nous permettons-nous de vous conseiller de prêter une attention particulière aux dates de publication des études.

1) GÉOPHAGIE ET OLIGO-ÉLÉMENTS (TOXICITÉ NUTRITIONNELLE)
1.1.) Fer, zinc

Contribution à l’étude de l’anémie des mangeurs de terre,
Thèse, Médecine, Bordeaux, 1958,
Al Wardi

Géophagie,
Thèse, Laboratoire de Chimie Biologique, Toulouse 1910,
Bourdin

La géophagie,
Thèse, Médecine, Clermont-Ferrand 1978,
Boyé (A.)

Les géophagies,
Thèse médecine, 1926, Paris,
Chapard (A)

Anémie et géophagie,
Thèse n°54, Médecine, Paris Sud, 1982,
Charles (B.)

Growth and sexual development of male subjects in an Egyptian oasis,
Am.J.Clin.Nutr., 1966, t. 18, pp. 421-425,
Coble (Y.D.), Shulert (A.R.), Farid (Z.)

Syndrome associant anémie, hépatomégalie, nanisme, retard pubertaire et géophagie. Syndrome de géophagie,
Ann. Pédiatr., 1970, t. 46, pp. 758-763
Griscelli (C.), Raux (M.), Attal (C.), Barthelemy (C.), Mozziconacci (P),

Geophagia in Man : Its nature and nutritional effects,
The American Journal of Clinical Nutrition, 1968, t. 21, n° 12, pp. 1394-1393,
Abstract : clay ingestion associated with trace elements deficiency.
Halsted (J.A.)

Zinc Deficiency in Man, the Shiraz experiment,
The American Journal of Medecine, 1972, t. 53, pp. 277-284,
Halsted (J.A.), Ronaghy (H.A.), Abadi ( P.), Haghshenass (M.), Amirhakemi (G.H.), Barakat (R.M.), Reinhold (J.G.)

Clay eating,
Science, letters, 1985, may 31, t. 228, p.
Hunter (J.M.)

Insect clay geophagy in Sierra Leone,
Field Museum of Natural History Public. Anthropol. Series,
Journal of Cultural Geography, 1984, t. 4, n°2, pp. 2-13,
Hunter (J.M.)

Detoxification and mineral supplementation as functions of geophagy,
Am. J. Clin. Nutr., 1991, t. 53, pp. 448-456,
Johns (T.), Duquette (M.)

Géophagie, anémie, hépato-splénomégalie et retard de croissance,
Arch. Fr. Pédiatr., 1980, t. 37, pp. 677-678,
Labrune (B.), Attal (Cl.), Garnier (I.), Rast (C.), Lestradet (H.)

Geophagy,
Field Museum of Natural History, publication 280,
Anthr. Series, 1930, t. XVIII, n°2, pp. 98-198,
Laufer (B.)

Géophagia with iron deficiency and hypokalémia, cachexia africana,
Arch. Int. Med. 1964, t. 114, pp. 470-474,
Mengel (C.E.), Carter (W.A.), Horton (E.S.), Durham

Pica in Turkey ; effect of clay upon Iron Absorption,
Am. Journal of Clinical Nutrition, 1968, t. 21, n°1, pp. 78-97,
Minnich (V.), Okçuoglu (A.), Tarcon (Y.), Arcasoy (A.), Cin (S.), Yörükoglu (O.), Renda (F.), Demirag (B.)

Géophagia during pregnancy,
Obstet. Gynécol., 1967, t. 29, pp. 581-584
O’Rourke (D.E.), Quinn (J.G.), Nicholson (J.O.), Gybson (H.H.)

Syndrom of iron deficiency, anemia, hepatosplénomegaly, hypogonadism, dwarfism and géophagia,
Am. J. Med., 1961, t. 31, pp. 532-546,
Prasad (A.S.), Halsted (J.A.), Manucher (N.)

Biochemical studies on dwarfism, hypogonadism and anemia,
Archives of Internal Medecine, 1963, t. 111, pp. 407-428,
Prasad (A.S.), Miale (A.), Farid (Z.), Sandstead (H.H.), Schulert (A.R.), Darby (W.J.)

A six year follow-up of Iranian patients with dwarfism, hypogonadism and iron-deficiency anemia,
The American Journal of Clinical Nutrition, 1968, t. , n°7 (?), pp. 709-714,
Ronaghy (H.A.), Moe (P.G.), Halsted (J.A.),

Association of laundry starch and clay ingestion with anemia in New-York City,
Arch. of Int. Med., 1970, t. 125, n° 1, pp. 57-61,
Roselle (H.A.), Englewood

Relationship between Pica and Iron Nutrition in Johannesburg black adults,
South Africa Medical Journal Supplement, 1974, t. 53, pp. 1655-1660,
Sayers (G.) Lipschitz (D.A.) Sayers (M.) Seftel (H.C.) Bothwell (T.H.) Charlton (R.W.)

Cation exchange in the gastro-intestinal tract,
Br. Med. J., 1954, pp. 603-606,
Spencer (A.G.), Ross (E.J.)

Effect of ingestion of starch and some clays on iron absorption,
Am. J. Obst. Gynecol., 1970, t. 108, pp. 262-267,
Talkington (K.M.), Gant (N.F.), Scott (D.E.), Pritchard (J.A.)

Anémie : lectures conseillées

1- Pica in Turkey ; effect of clay upon Iron Absorption, – des argiles chélatent le fer

2- Effect of ingestion of starch and some clays on iron absorption, – des argiles ne chélatent pas le fer ; en revanche des argiles riches en fer ne permettent pas de combler une carence

3- Relationship between Pica and Iron Nutrition in Johannesburg black adults, – un usage modéré et épisodique de la géophagie n’entraine pas de baisse de l’hémoglobine, un usage exagéré et constant si. Référence à O’Rourke : aucune baisse d’hémoglobine chez 200 femmes géophages

1.2.) potassium

Géophagia with iron deficiency and hypokalémia, cachexia africana,
Arch. Int. Med. 1964, t. 114, pp. 470-474,
Mengel (C.E.), Carter (W.A.), Horton (E.S.), Durham

Profound muscle weakness and hypokalemia due to clay ingestion,
Southern Medical Journal, 1988, t. 81, pp. 272-275,
Severance (H.W.), Holt (T.), Patrone (N.A.), Chapman (L.)

Geophagia ; a cause of life-threatening hyperkalemia in patients with chronic renal failure,
J. A. M. A., 1975, t. 234, n°7, pp. 738-740,
Gelfand (M.C.), Zarate (A.), Knepshield (J.H.)

1.3.) chez le rat, appauvrissement en zinc … ou apport de zinc ?

Nutritional effects of clay ingestion (geophagia) in rats,
Nutrition,
Halsted (J.A.), Smith (J.C.)

Clay ingestion (geophagia) as a source of zinc for rats,
J. Clin. Nutr., 1970, pp. 973-980,
Smith (J.C.), Halsted (J.A.)

Effects of geophagia (kaolin ingestion) on the maternal blood and embryonic development in the pregnant rat,
J. Nutr., 1977, t. 107, pp. 2020-2025,
Patterson (E.C.), Staszak (D.J.)

La question du zinc : une controverse exemplaire

L’étude des publications sur le syndrôme d’anémie, hépatosplénomégalie, retard staturo-pondéral et pubertaire (articles précédés d’une croix +) illustre parfaitement la controverse :

En 1961, Prasad (aidé de Halsted et Manucher) publie une étude très remarquée sur des cas de nanisme associés à la géophagie en Iran (+ Syndrom of iron deficiency, anemia, hepatosplénomegaly, hypogonadism, dwarfism and géophagia )..Mais deux ans plus tard (63), il observe en Egypte le même syndrôme … sans géophagie (+ Biochemical studies on dwarfism, hypogonadism and anemia ), et dès les premières lignes mentionne sa précédente étude, dont il cite le titre in extenso, en omettant seulement le “and geophagia” final…

Quant à Halsted, qui co-signait avec Prasad en 1961 les thèses de chélation du fer et du potassium, il retourne examiner les patients iraniens sept ans plus tard (68), et dans cette deuxième observation insiste bien plus sur le phytate du pain comme facteur causal (+ Geophagia in Man : Its nature and nutritional effects ). Puis publie en 72 un troisième travail qui cette fois innocente la géophagie (+ Zinc Deficiency in Man, the Shiraz experiment ). En 68 cet auteur insistait encore sur un effet pernicieux de l’ingestion d’argiles, influencé probablement en celà par le travail de Minnich, mais dès 70 il constate que des rats préalablement carencés en zinc parviennent à arracher celui-ci au réseau cristallin des argiles.

Enfin Farid et Schulert, qui avaient accompagné Prasad en Egypte en 62, contrôlent quatre ans plus tard les nains étudiés dans ce pays : ceux-ci, non traités, sont maintenant semblables en tous points aux autres villageois. Leur développement était donc tout simplement plus lent (+ Growth and sexual development of male subjects in an Egyptian oasis ).

2) GEOPHAGIE ET TOXICITE HEPATO-SPLENIQUE (HYPERTENSION PORTALE ESSENTIELLE, hypertension portale essentielle)

Les cirrhoses nutritionnelles au Maroc,
Algérie Médicale, 1958, t. 62, pp. 737-745,
Faure (H.)

La maladie de Banti : un cas particulier du syndrome de géophagie ?
La Nouvelle Presse Médicale, 1982, t. 11, n° 13, p. 1012
Gallot (D.)(1), De Saint Maur (P.), Benchemsi (N.), Squalli (L.), Mansouri (A.)

Experimental production of congestive splenomegaly,
Proc. Soc. Exp. Biol. NY, 1939, t. 40, pp. 705-708,
Rousselot (L.M.), Thompson (W.P.)

Hematogenous dissemination of ingested polyvinyl chloride particles,
Annals New York Academy of Sciences, 1975, t. 246, pp. 164-171,
Volkheimer (G.)

(1) Le professeur Gallot, gastro-entérologue à l’hôpital Rotschild de Paris, a nourri pendant un an cent rats avec une alimentation composée pour un tiers d’argile. Des examens anatomo-pathologiques réguliers sur animaux sacrifiés et des sondes sur animaux vivants n’ont mis en évidence aucune toxicité hépatique (non publié).

3) BÉZOARS ET SYNDROMES OCCLUSIFS

Surgical complications of pica : report of a case of intestinal obstruction and a review of the literature,
The American Surgeon, 1991, t. 57, n° 10, pp. 663-667
Anderson (J.E.), Akmal (M.), Kittur (D.S.)

(Un cas : une patiente insuffisante rénale qui consommait de la poudre de talc a présenté une occlusion sept jours après une transplantation rénale succédant à une première tentative infructueuse. Elle avait consommé cette poudre de façon intermittente pendant cinq ans d’hémodialyse, diminuant la consommation pendant les six mois où son rein avait fonctionné)

Entérite nécrosante et géophagie,
Nouv. Presse Med., 1976, t. 5, pp. 1743-1746,
Delaitre (B.), Lemaitre (G.), Acar (J.-F.), Atsamena (M.), Bouhroum (A.)

(Deux cas : infection par des anaérobies d’origine digestive majorée par l’achlorhydrie couramment observée chez les géophages)

Geophagie as a cause of maternal death,
Obstet. Gynecol., 1982, t. 60, pp. 525-526,
Key (T.C.), Horger (E.O.), Miller (J.M.)

(Un cas : patiente 31 ans enceinte de 24 mois, pas de selles pendant deux semaines, matières durcies argileuses, une boule argileuse de 5 cm, mais aussi … des cailloux de 2,5 cm de diamètre ! Elle avait consommé 300 g d’argile par jour lors de cette grossesse et des quatre grossesses précédentes sans présenter aucune pathologie)

Pica mimicking abruptio placenta, a case report,
Obstet. Gynecol., 1974, t. 43, pp. 197-199,
Gudson (J. P.), Tuncan (F.), Tuncan (C.)
(Obstruction partielle du colon, traitée par énéma)

Dysfunctional labor due to fecal impaction,
Obstetrics and Gynecology, 1969, t. 34, n° 4, pp. 502-505,
Holt (W.A.), Hendricks (C.H.), Facog
(Un cas : jeune femme retardés et hostile, schizophrène, 1200 g de selles durcies, énéma)

Fecal impaction due to geophagia,
Wrenn (K.)
(one case, solid but malleable fecal impaction resolved by enema)

Une étude exhaustive des occlusions intestinales, hernies exclues, (1950, 875 cas) fait état de 5,7 cas sur mille (5 cas) de causes nutritionnelles. La géophagie n’est pas mentionnée. Les quelques études citées ici font état d’obstructions partielles traitées sans recours à la chirurgie.

Une étude exhaustive des bézoars (200 cas, 1938) montre 56% de trichobézoars, 40% de phytobézoars et seulement 4% d’autres gastrolithes (13 cas), dont les deux tiers causés par l’ingestion de vernis. Les bézoars argileux sont extrêmement rares (deux cas, 1884 et 1982 ci-dessus).

4.) GEOPHAGIE ET PHARMACOPHAGIE

Etude de quelques échantillons de terres comestibles provenant des colonies françaises,
Annales du Musée Colonial de Marseille, 1912, 2ème Série, t. 10, pp. 133-136,
Aloy, Bourdin

Geophagical customs
(Africa, American Negroes, Indonesia and Oceania)
Stud. Ethnogr. Upsaliensia, 1958, t. 17, pp. 1-81,
Anell (B.), Lagercrantz (S.)

Geophagical clay : medicinal effects,
Science, letters, 1985, april 12, t. 228, p. 130,
Behbehani (A.M.)

A revaluation of terra sigillata,
The Lancet, special articles, 1956, oct 27, pp. 883-887,
Black (D.A.K.)

Géophagie,
Thèse, Laboratoire de Chimie Biologique, Toulouse 1910,
Bourdin

Un traitement naturel à base d’argile
Lud Wroclaw, 1984, t. 68, pp. 181-195 ( en polonais),
Czubala (D.)

Tableaux de la Nature,
1800, traduction Eyriès, tome I, pp. 191-211,
Humboldt (A. de)

Clay eating,
Science, letters, 1985, may 31, t. 228, p.
Hunter (J.M.)

Insect clay geophagy in Sierra Leone,
Field Museum of Natural History Public. Anthropol. Series,
Journal of Cultural Geography, 1984, t. 4, n°2, pp. 2-13,
Hunter (J.M.)

Detoxification and mineral supplementation as functions of geophagy,
Am. J. Clin. Nutr., 1991, t. 53, pp. 448-456,
Johns (T.), Duquette (M.)

Geophagy,
Field Museum of Natural History, publication 280,
Anthr. Series, 1930, t. XVIII, n°2, pp. 98-198,
Laufer (B.)

Galien de Pergame, souvenirs d’un médecin,
Moraux (P.)
pp. 74-78

Fuller’s earth : a history,
Volturna press, 1986,
Robertson (R.H.S.)

Geophagy, or earth-eating,
Discovery, 1947, t. 8, p. 213,
Robertson (R.H.S.)

Terra sigilatta, a famous medicament of ancient times,
17th Intern. Med. Cong. Hist. Med., 1913, Sect. 23, pp. 433-444,
Thompson (C.J.S.)

Geophagia in rural Mississippi : environmental and cultural contexts and nutritional implications,
The American Journal of Clinical Nutrition, 1979, t. 32, pp. 2129-2135,
Vermeer (D.E.), Frate (D.A.)

Nigerian geophagical clay : a traditional antidiarrheal pharmaceutical,
Science, 1985, t. 227, pp. 634-636,
Vermeer (D. E.), Ferrell (R.E.)

Geophagy among the Ewe of Ghana,
Ethnology, 1971, t. 10, pp. 57-72,
Vermeer (D.E.)

5.) GEOPHAGIE ANIMALE

Suministro de sal a novillos con geofagia en la provincia de formosa
Veterinaria Argentina, 1984, Trabajos Originales, pp. 21-31,
Balbuena (O.), Mufarrege (D.J.)

Pérou : les Aras vont en cure
Paris-Match, 1994,
Christen (Y.)

Géophagie et nutrition chez les Primates sauvages,
C. R. Acad. Sc. Paris, 1974, t. 279, série D, pp. 1393-1396,
Hladik (C.M.), Guéguen (L.)

6.) RECHERCHE ALIMENTAIRE SPECIFIQUE

Results of the self-selection of diets by young children,
Canadian Med. Assoc. J., 1939, t. 41, pp. 257-261,
Davis (C.M.)

Autoregulation of intake of amino-acids : reversal of an “unwise” dietary preference in rats under conditions favourable for learning,
Nature, 1964, n° 4931, pp. 463-
Krauss (R.M.), Mayer (J.)

Volontary food habits of normal children,
J.A.M.A., 1936, t. 107, n° 10, pp 765-768,
Sweet (C.)

7.)DOCUMENTS ANNEXES SUR LES PICAS

Pica and nutrition, (review)
Ann. Rev. Nutr., 1982, t. 2, pp. 303-322,
Danford (D.E.)

Nutritional studies of children with pica,
Pediatrics, 1962, pp. 1012-1023,
Gutelius (M.F.), Millican (F.K.), Layman (E.M.), Cohen (G.J.), Dublin (C.C.)

Pica as a presenting symptom in childhood celiac disease,
A. J. Clin. Nutr., 1990, t. 51, pp 139-141,
Korman (S.H.)

Understanding pica in pregnant women,
Maternal child Nursing, 1987, pp. 97-100,
Luke (B.)

The value of iron therapy in pica,
Pediatrics, 1964, t. 34, pp. 558-562
Mc Donald (R.), Marshall (S.)

Anémie par carence martiale au cours d’une consommation abusive de thé,
La Nouvelle Presse Médicale, 1981, t. 10, n° 1, p 44,
Simon (P.), Charbonneau (Ph.), Vaucel (B.), Boivin (M.)

Lead pica produced in rats,
Science, 1974, t. 183, pp 92-94,
Snowdown (C.T.), Sanderson (B.A.)

Estimated soil ingestion by children,
Environmental Research, t. 51, pp. 147-162,
Van Wunen (J.H.), Clausing (P.), Brunekreef (B.)

Radiological changes in pica,
Am. J. Clin. Nutr., 1975, t. 28, pp. 1095-1098,
Vessal (K.), Ronaghy (H.A.), Zarabi (M.)

Serum selenium status in children with iron deficiency anemia,
Acta Haematol., 1992, t. 88, pp. 185-188,
Yetgin (S.), Huncal (F.), Basaran (N.), Ciliv (G.)

 

Etymologie
Argile” vient du latin argilla (prononc. g dur), emprunt probable au grec argillos, de même racine que argentum (arguus : éclat, blancheur). Argillos est probablement apparenté à argos ” d’une blancheur éclatante ” et au latin argentum (argent). De arguus vient le verbe arguere, archaïquement ” faire briller, éclairer “, puis au figuré ” démontrer ” et ” convaincre “.
Origine des argiles

Il semblerait qu’à l’origine, la terre était une masse de matières en fusion, dont la surface en refroidissant s’est solidifiée en couche mince, comme la peau se forme à la surface du lait qui vient de bouillir. Lorsque la surface était encore liquide, les matières lourdes comme les métaux avaient tendance à s’enfoncer vers le centre, ce qui laissait en surface des matériaux d’une composition assez uniforme, qui se sont refroidis et durcis en formant ce que l’on appelle les roches ignées et les minéraux.
– Le NOYAU de notre terre, épais d’environ 3.500 km, serait composé de fer et de nickel liquides ;
– Puis vient une couche de nickel et de magnésium visqueux d’environ 2.800 km d’épaisseur, appélée le MANTEAU ;
– Enfin, la croûte ou ECORCE, mince peau d’une épaisseur variant entre 10 et 70 km, se compose de trois couches solides :

1- la couche inférieure basaltique, qui forme le fond des océans, essentiellement constituée de magnésium et de silicium,

2- la couche supérieure granitique ou croûte continentale, à 75% de silicium et d’aluminium, ces deux oxydes étant les principaux éléments de l’argile,

3- la zone superficielle sédimentaire.

D’après Véronique Skawinska, Le livre de l’argile
La genèse des argiles obéit à trois mécanismes principaux :

  • Héritage (local ou déplacé) à partir des silicates assemblés en roches et arrivés en surface par le jeu de la tectonique : granites, gneiss, micaschistes, schistes, laves, puis feldspaths et micas,
  • Transformation ( deuxième génération, nouveau statut en équilibre avec le nouveau milieu, agradation ou dégradation )
  • Néoformation ou authigénèse.
    On peut ajouter la diagénèse, et le métamorphisme.
Structure des argiles

Pour le géologue, “les minéraux argileux qui forment les roches argileuses ou argiles sont l’état superficiel des silicates de l’écorce terrestre “. Un toucher assez doux à l’état sec, une malléabilité à l’état humide, et une affinité pour l’eau se traduisant par le fait que le matériau sec happe à la langue.
Pour l’agronome, l’ingénieur du génie civil et le physicien, “l’argile est constituée par l’ensemble des particules minérales ayant une taille inférieure à deux microns”.L’argile est un produit fin, dont les constituants sont invisibles à l’oeil ou à la loupe, et très difficiles à distinguer au microscope. De délicates observations au microscope polarisant ont permis les premières observations. Les argiles sont toutes des SILICATES simples ou complexes d’ALUMINIUM, MAGNESIUM et FER principalement. Il existe une grande variété d’argiles qui diffèrent par

  • leur structure moléculaire, cristalline,
  • leur composition chimique

La différenciation se fait essentiellement par diffractométrie aux rayons X, les autres analyses possibles telles que chimiques, thermiques différentielles, microscopie électronique, ne servant qu’à préciser tel ou tel point sur une argile donnée. En faisant traverser une couche mince du minéral par un faisceau de rayons X qui arrivent sous une incidence variable, on enregistre les angles de diffractions qui correspondent aux espaces inter-réticulaires, c’est à dire à la dimension de la maille moléculaire. Chaque type d’argile est ainsi défini par la présence de pics sur les enregistrements, à des positions bien déterminées, par exemple 10,5 A° pour l’attapulgite, 7 A° pour la kaolinite, 10 A° pour l’illite, 12 A° pour la sépiolite.La plupart du temps, les différentes variétés ne se trouvent pas pures dans la nature, mais en mélange entre elles, contaminées par du sable, du calcaire (carbonate de calcium), de la dolomie (carbonate de calcium et de magnésium), des éléments trace, des matières organiques, etc. Ainsi, un échantillon recueilli dans son gisement peut contenir 23% de sable, 13% de calcaire, 9% d’hydroxyde de fer et 55% d’une fraction argileuse vraie, cette dernière étant composée de 1/3 de kaolinite, 1/3 d’illite et 1/3 d’interstratifiés divers.Attention, l’analyse physique ou mécanique d’un sol définit comme”argile” la fraction granulométrique inférieure à deux microns. Or celle-ci contient, outre le minéral argileux proprement dit, des débris de quartz très fins (un à deux microns), de la silice plus ou moins hydratée, des oxydes de fer et d’alumine colloïdaux et des cristaux de calcaires très fins.Une ROCHE ARGILEUSE est une association de minéraux divers (sables, calcaires) parmi lesquels se trouvent un ou plusieurs minéraux argileux.
Un MINERAL ARGILEUX est une espèce minérale pure, à composition chimique définie, et aux propriétés fidèles.

Propriétés physico-chimiques

1) Propriétés Colloïdales

L’argile est un colloïde minéral, provenant de l’altération de la roche-mère. Dans une suspension colloïdale, les granules du colloïde ou micelles sont constituées de très grosses molécules ou d’amas de petites qui diffractent la lumière. Elles sont animées de mouvements browniens. Les micelles d’argile sont entourées d’une couche dense de charges électriques négatives. Cette couche est elle-même entourée d’un nuage de plus en plus lâche de charges de signe contraire, constitué d’ions positifs adsorbés (adsorbé = fixé sur), le plus souvent ions H+ et cations métalliques Ca++, Mg++, K+, Na+, NH4+.Dans l’état de dispersion (ou peptisation), le nuage d’ions entourant les micelles est très lâche, les ions sont très peu nombreux. Les charges électriques de même signe (négatif) entourant les micelles les contraignent à se repousser et se disperser dans tout le liquide. Celui-ci est trouble, car l’argile et l’eau, en mélange homogène, ne peuvent se séparer.Mais si l’on introduit un acide, qui libère des ions H+, ou un sel de calcium, qui libère des ions Ca++, ces ions positifs repoussent vers les micelles les ions positifs qui les entouraient. Ceux-ci, venant s’y accoler, neutralisent les charges négatives des micelles, qui peuvent alors s’agglutiner et se déposer. C’est la floculation, ou précipitation : les micelles argileuses se regroupent et se séparent aisément de l’eau. A l’inverse, un apport de bases libère des ions OH-, et provoque la dispersion, car ces ions négatifs éloignent les cations des micelles, qui de nouveau se repoussent mutuellement. Ces deux états, dispersion et floculation, sont donc réversibles. L’argile floculée peut se disperser à nouveau, si elle perd ses ions floculants. Sauf en cas de cuisson au four, dite pectisation ou coagulation.Attention, tous les cations n’ont pas le même pouvoir floculant dans les sols argileux. Parmi les cations métalliques du sol, Na+, K+ et NH4+ sont monovalents. De plus, ils sont, surtout Na+, entourés d’une couche d’eau importante. En présence d’eau douce, le sodium agit sur l’eau pour former de la soude, base forte très dissociée, de sorte que la quantité d’ions OH- s’élève, ce qui rend le milieu alcalin, et disperse l’argile. Le sodium a donc une action dispersante. Néanmoins, l’excès de sodium flocule l’argile, les boues d’un fleuve précipitent au contact de l’eau de mer.En revanche, Ca++ et Mg++ sont bivalents, et entourés d’une faible couche d’eau, (surtout Ca++, Mg++ est nettement plus hydraté), ils assurent donc une floculation énergique de l’argile. Ainsi le chaulage ou amendement calcaire des sols argileux est-il obtenu par l’apport de chaux. Base faible, peu dissociée, celle-ci donne peu d’ions OH-, et ses cations Ca++ floculent facilement l’argile.

2) Structure

La plupart des minéraux argileux sont en formes de feuilles, d’où leur nom de phyllites ou phyllosilicates. D’autres minéraux argileux, les pseudo-phyllites, sont dits fibreux, car ils sont composés de rubans alternants en brique creuse.Un minéral de structure phylliteuse se présente sous forme d’une poudre fine, dont les particules sont très petites, de 0,01 à un micron. Chaque particule, nommée cristal ou phyllite (feuille), de forme hexagonale ou irrégulière, est constituée d’un empilement de quelques dizaines ou centaines de feuillets. La constitution chimique, l’épaisseur (de l’ordre du nanomètre) et l’écartement de ces feuillets (selon l’état d’hydratation, sept à vingt angströms, un A° = 1 millionnième de millimètre) définit le type minéral de l’argile, et ses propriétés.La structure des feuillets est déterminée par l’arrangement des oxygènes et des hydrogènes, de taille très supérieure à celle des cations, ces derniers pouvant se situer dans deux types de cavités, tétraédriques et octaédriques. Ainsi, le feuillet est-il formé par la répétition horizontale d’unités élémentaires en couches planes : couches de tétraèdres à coeur de silicium et couches d’octaèdres à coeur d’aluminium. Atomes de silicium partageant leurs quatre charges positives avec quatre atomes d’oxygène (très fortes liaisons de la couche de silice avec ses deux couches externes d’alumine dans les smectites), et atomes d’aluminium liés à six oxygènes et groupements OH, ou oxydriles (liaisons assez fortes des OH de la couche d’aluminium d’un feuillet de kaolonite avec la couche de silice du feuillet suivant).

3) Ionisation

Les charges négatives des micelles d’argile ont une double origine :

  • les valences non satisfaites à la périphérie des micelles, soit aux extrémités des feuillets (atomes d’oxygène), soit sur les surfaces extérieures plates (groupements OH des feuillets de kaolonite)
  • les “substitutions”. Les atomes de silicium et d’aluminium des feuillets peuvent être remplacés par des atomes de valence plus faible.

Ainsi, dans les smectites bedeillitiques, remplacement en position tétradrique, d’atomes de silicium (Si++++) par des atomes d’aluminium (Al+++), d’où l’apparition d’une charge négative non compensée d’un atome d’oxygène. Dans les smectites montmorillonites, permutation partielle ou totale des ions aluminium, en position octaédrique, par le fer, le magnésium, le calcium, le manganèse, le zinc, le nickel (2+), créant des charges négatives à l’intérieur des feuillets. L’espace interlamellaire compris entre deux feuillets consécutifs rassemble alors des cations qui neutralisent l’excès de charges négatives du feuillet. Les minéraux qui contiennent dans la couche octaédrique des ions trivalents sont dits dioctaédriques, ceux qui contiennent des ions divalents sont dits trioctaédriques.Les micelles portent néanmoins quelques charges positives, à certains points de rupture des couches, ou lors de dissociations d’ions OH- (sur les couches externes d’alumine de la kaolonite, par exemple). Ces charges jouent un rôle important dans la fixation de certains anions, notamment les anions phosphoriques.La localisation et l’abondance des charges varient d’un type d’argile à un autre.La Kaolinite n’offre aucune substitution : elle ne présente de charges négatives qu’en bordure des feuillets, et sa capacité de fixation est faible.La Smectite montmorillonite a des substitutions dans la couche d’alumine, et ses feuillets, faiblement liés, peuvent s’écarter de 14 à 20 angströms : sa capacité d’échange et de fixation est élevée (dix à quinze fois plus élevée que celle de la kaolinite), les ions pouvant se fixer et s’échanger sur les surfaces extérieures, mais aussi intérieures, des feuillets.L’Illite, du fait de substitutions dans la couche de silice, a des feuillets énergiquement serrés, entre lesquels certains ions peuvent se fixer, mais sans pouvoir s’échanger (ions potassium “rétrogradés”). Sa capacité n’est que le double de celle de la kaolinite.

4) Capacité de fixation

Elle est liée à l’existence des charges, et à la surface spécifique ou surface d’échange. Par leur viscosité plastique, les argiles présentent un pouvoir d’étalement et un pouvoir de division définis in vitro par les mesures de surface spécifique réalisés par adsorption gazeuse. Les valeurs observées sont en faveur de l’attapulgite (surface spécifique de l’attapulgite 140 m2 par gramme, de la bedeillitique 80 m2 par gramme) et s’expliquent par la structure en tunnels de cette argile. Pour les smectites, la capacité de fixation est très importante, grace aux charges (négatives des feuillets, positives entre les feuillets) et à la surface spécifique considérable de 100 m2 pour un gramme.Ces interactions peuvent se faire en trois sites différents :

  • dans les feuillets pour les ions simples, entre les feuillets pour les molécules plates ou petites,
  • à la périphérie pour les macromolécules.

Il faut bien différencier la surface externe ou surface de recouvrement, qui définit le pouvoir couvrant, de la surface interne.

  • kaolinite : SE = 10 à 30 m2, SI = 0
  • illite et montmorillonite : SE = 80 m2, SI = 800 m2
    (d’après Dominique Soltner, Les bases de la production végétale)
Tableau comparatif de quelques espèces minérales
KAOLINITE ILLITE SMECTITE
SiO2 44,81 à 46,90 49,26 à 54,09 45,12 à 57,55
Al2O3 37,02 à 37,82 24,90 à 28,97 15,96 à 28,24
Fe2O3 0,27 à 0,92 0,78 à 6,20 0,06 à 6,35
FeO 0,06 à 0,11 0,57 à 1,70 0,30 à 0,95
MgO 0,24 à 0,47 2,00 à 4,48 2,32 à 6,53
CaO 0,13 à 0,52 0,00 à 0,69 0,50 à 3,28
K2O 0,49 à 1,49 6,08 à 7,98 0,11 à 0,60
Na2O 0,05 à 0,44 0,13 à 0,33 0,04 à 2,75
TiO2 0,18 à 1,26 0,05 à 1,02 0,10 à 0,32
H2O- 0,61 à 1,55 3,22 14,81 15,77
H2O+ 12,18 à 14,27 6,03 à 7,88 7,46 à 8,53

 

ILLITE : faiblement dosée en alumine (9%), tendance calcique (14%), riche en fer (près de 9%), à bon pouvoir d’absorbtion ( environ 25% ) et faible pouvoir d’adsorbtion (moins de 10 meq/100 g), donc excellente anti-oedèmateuse mais peu reminéralisante.

MONTMORILLONITE : forte concentration en silice ( 54,67% ), très fort pouvoir adsorbant qui varie de 80 à 150 meq/100 g, à pouvoir d’absorbtion plus faible (environ 20%), donc très reminéralisante et détoxicante.
(selon Jean-Pierre Guénot, Les Argiles)