THESE
présentée le 17 juillet 1975
DE L'UNIVERSITË DE CLERtIONT
pour obtenir
LE GRADE DE DOCTEUR DE SpËCIALrrt
(Mention
PETROGRAPHIE)
par
fCON;e:L Al'R''-M
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'\\_~nregist~é sous nO#. 0 :L§ .5o '".
A L TER AT ION S DU nASS 1 F GRANI T 1 QUE
DtECHASSIERES (ALLIER)
Membres du Jury
MM. M. ROQUES, Professeur.,. 00" 00'"''''''''''
Président
P. LAPADU HARGUES, Professeur .... , .... ' .•. 1
J. DEJOU, Maître de Recherches I.N.R.A, .,.
Examinateurs
(Sciences du Sol)
L. RENAUD, Chef de la Division du Massif
Central (B.R.G.M.) "" ..... 00"'
Invité

---

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A V A N T - P R OP 0 S
En 19J2, a.pltè..6 qua.tJr.e a.nnée6 d VeYl1le,i,gneme.nt des Suence6 Na.tuJte..U.e6
au Lycée de So/wdé (Togo 1, un vi6 dê.6-Ut m'a. pw de me COYl1la.cJr..eJl. exc..i.u...6ivement
à. fu géologie. A6in d' a.ctua.e.MeJl. mU conncU..6.6a.ncu da.Yl1l cette cLi...6upUne que
j'a.i dû., malglté moi, dUa.i.6.6elt penda.nt bLop longte..mp.6, j' cU.. déudé d verz;tJz.e-
pltend.!Le une thè..6e de 3è.me cyc.lee
Je .6t.U.6 tM...6 heu.Jteu.x dl expJUmeJt tOu..6 me6 JtemeJtc..i.ement-6 ct tou;te ma.
gJULtU:u.de à. mu plto6e.6.6eu.M MM. Me ROQUES ct P, LAPAVU HARGUES qu..<. ont bien
voulu. plté.6enteJl. ma. ca.ndida.tu.Jte à. la. comm"u.6..Lon du V, E, Ae ct m'ont pltopo.6é un
.6ujct .6u.Jt l' a.Ltélta.ü.on des noche» dont cha.cun .6aU fu glta.nde impotz..ta.nce daM
fu géologie a.6Jvi.ca.ine, M, LAPAVU HARGUES n ~ a. pM hé-6Uê à. e66ecmeJl. fui-même
ce.M:a.ine.6 de mu a.naly.6e.6 clUmique-6 qua.nd le Jtetevu1. que j' a.i dû pltevu:1Jc..e .6u.Jt
mon calend.!Lielt pou.Jt des 1tlU.60n.6 de .6a.nté a. 6cUl..U. -6 VaggJta.VeJl.,
Il m'a. été pa...Jt.:ti..c.uliè.ltement agJtéa.ble di a.vo-Ut à. bz.a.va.iUeJt .60u..6 la.
CÜJr..ection de M, Jo VEJOU à. qui je üeYl1l à. témo..LgneJt ma. pM60nde lteconna.i.6.6a.nce
ct toiu»: mon amUié. Ce tJta.va.il doU autant au. contact btè.6 coltdial ct btù
.6ympa.:thi.que qu...i. .6 'e.6t éta.bli dës le début qu và. la. compétence, à. 1 9 ex.péJUence,
aux COn.6eil.6 a.veJl..:t-.iA et au dévouement de Me J, VEJOUe Aux dêJta.ngemeni.6 :tftè..6
6ltéquent.6 que j' a.i dû. lt.U. c.au..6elt à. ca.u..6e de mon ..i.nexpé.Jl...i.ence en ma.:t..i..è.lte d' a.Lté-
.Jta.:ti.on des noche«, il a. toujOu.Jt.6 Itépondu pM un a.ccue..il. aima.ble qu...i. m'a. été
btè..6 Itéconnoltta.nt et btè..6 enc.ou.Jtagea.nto GJuÎce à. .fui j fi a.i pu. a.ccédeJt aux in6tal-
la..:ti.oM du. la.boJta.to..iJte d' AgJLonomLe de l' 1. N, R,Ao de CleJW1ont·- FeJtJta.nd ct béné6i-
c.ielt du concoUM btè..6 a.ima.ble de Mmu R, VEGOUTTE ct Je ROUSSEAU pou.Jt l' Uude
phy.6ique de mu écha.ntiUoM d 9Mène et ce.e.u...i. de Mtte Je VOPARIS pou.Jt le.6
ltecheJtchu bibLLogJta.phi.que.6
Va.n.6 .6on bUJteau qu'..il.. a. mL6 à. ma. fup0.6Uion, j
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eu a a.ppltéc.ieJl. fu gentilfu.6e de .6U coUègueo MMo J, MORIZET et G, BAUCHER,
Je ltemeJl.c.ie M, Jo GUYOT de l'LN,R,A, de Vijon poun: le-6 a.naly.6U
theJun.i.qUe.6 qu'il a. bien voulu ltéa.l..ueJt pOWl.. ce .tJr.a.va.il,
M. L. RENAUV, du BoR,GoM"
mfla. 6a...i.t lVhonn~ d'a.ccepteJt liinv~n
que je lt.U. ai: adnessêe. pou.Jt la. Midenance de ce mémo..iJte, Je l u expJthne xouxe
ma. gJULtUu.de,
J'ai btouvé aupltÙ de mon c.ompa.:ttUote et ami F, SEVVOH di-6ponibilUê,
attention et cOMeil.6 6Jtu.e.tueu.x, Lu di-6C.U-6.6..i.oM et Les coJVte.6ponda.nce.6 que j' a.i
écha.ngée.6 a.vec lui m'ont cOMidélta.blement cUd.é à. meneJt à. boid ce bLa.va.U. PM
lui WeJtpo.6é, c ' e.6t à. toui: le fuboJz.a..to..i.Jte de Jta.d..i.OeJU.6:ta1i.ogJta.phi.e de l' IM.t.ULLt
du Suencu de fu Tenn»: de Vijon que je .6u..i..6 JLedeva.ble des nombfteu.x eUa.gJta.rmIe.6 X
plté.6enté.6 daM ce mêmo-Uteo
J'ai beaucoup a.ppftêc.ié lVe66-<..ca.c.e concou.Jt.6 des che6.6, du technic.ieM
ct tecWc.iennu des la.boJz.a..to-Ute.6 de gé.ologie et de mLnéJr.a..tog..[e de CleJW1ont-Fd
a qui vont également me.6 ltemeJtc..[eme.ntôe
Je ItemeJtc.ie btè..6 c.oftd..i.a.lement Mm e AUBt et Mo LAVERRAT pou.Jt fu qua.Li.té
ct la. cUéJL.Ué du tnavaux. de da.c..tylogna.phi.e et di impJLe..6.b..Lon,
Je t.i..eM a eXpJUmeJt ma. lteconnlU.6.6ance a.u gouveJtnement togola...t.6, pM
l'inteJtmédia.-Ute de son mLni-6bte de 1 1 Education Nationale, pOWl.. l'aide qu' U a.
b..i.en voulu. m'a.c.coltdeJt en 19J3-1914,
En6in, je ne .6a.Wt.a.i jamai.J.> m'a.c.quU::teJl. totalement de ma. dette de Itec.on-
na.i.6.6a.nc.e enVeM mon épou..6e : .6a.n-6 -6on cOWl..a.ge, .bon .6ou.t..[en a.66ec.ti6, moJta.l et
ma.téJUe1., .6u.Jttoid a.ux joUM d..i.66..[c.Ue..6 où ce bz.a.va.A.1. a. dû., à. plu..6-i..eUM ltepJvi..6u,
me inteJtJtompu, ce mémoVte n'a.uJta....i.;t peu:t-·é::tJz.e ja.mlU.6 vu le JOWl..,

---

R Ë S U M Ë
Le présent mémoire est essentiellement consacré à l'étude de l'alté-
ration du massif granitique d'Echassières composé du granite des Co1ettes et du
granite de Beauvoir. Le premier est un granite rose ou beige à a1bite-01igoc1ase,
le second, postérieurement mis en place, est un granite blanc à albite et 1épi-
do1ite.
Tous les deux sont minéralisés : du wolfram a été jadis exploité dans
le secteur du Mazet situé sur le granite des Colet tes ; le granite de Beauvoir
se caractérise par un certain nombre de minéraux rares : cassitérite, 1épido1ite,
montebrasite, éosphorite, brazi1ianite, etc •• " Le faciès microgrenu qui apparaît
dans le granite des Colet tes est, sans doute, une manifestation précoce de ces
minéralisations.
L'altération du massif est impressionnante. Elle se traduit, au contact
des filons, par une élimination plus ou moins complète des minéraux primaires et
leur remplacement par du quartz et du mica blanc. Cette greisenification est plus
accentuée sur le granite de Beauvoir, transformé sur près de 100 m de profondeur
et parfois très loin des filons.
La masse principale des granites est arénisée et kao1inisée. Les carac-
téristiques physiques des arènes dqEchassières diffèrent très sensiblement de
celles des arènes reconnues d'origine météorique, Leur chimisme, marqué par une
introduction du potassium, traduit une influence de l'hydrothermalismeo L'étude
des minéraux isolés a révélé un gradient d'altération inverse de celui observé
dans les processus de météorisation, cGest-à-dire une altération croissante avec
la profondeur. L'arénisation du massif est donc un phénomène profond,
L'origine du kaolin ne saurait être dissociée de celle des arènes qui
le contiennent. Son importance considérab1e,la présence au sein des zones kao1i-
nisées de sulfures peu altérés, le cadre typiquement hydrotherma1 (minéralisations
et arènes) constituent autant de raisons pour envisager une kao1inisatfon hypo-
gène.
L'influence des agents externes de l'altération est cependant certaine
dans les parties les plus superficielles du massif. La grande richesse en kao1i-
nite de la fraction a - 2 ~ du sol, la vermicu1ite naissante mise en évidence
dans les arènes superficielles et le sol, la décoloration de la biotite de bas
en haut des profils étudiés en constituent des preuves. Une grande partie de la
muscovite du granite des Colet tes est, sans aucun doute, d'origine biotitique.

---

AB5TRACT
This study concerns the alteration of granitic rocks of Echassieres
area. including the granite of Les Colettes and the granite of Beauvoir. The
first one is a pink albite - oligoclase bearing rock, the second one is white
and contains albite and lepidoliteo The granite of Beauvoir is younger than
the other.
Both are rich in ore mineraIs : wolframite was won in the granite of
Les Colettes near Mazet village. The granite of Beauvoir contains sorne rare
mineraIs like cassiterite, lepidolite, montebrasite, eosphorite, brazilianite,
etc ..•
The microgranitic facies, which occurs in the granite of Les Colettes,
~s probably an early manifestation of those mineralisations,
The alteration of those rocks is impressive : close to the veins,
primary mineraIs are more and less replaced by quartz and muscovite, The granite
of Beauvoir is more deeply (100 m) transformed, even far away from veinso
The mainly granitic bodies are altered to sand and kaolinic products.
The morphological characters of the sand of Echassières granites are different
from the other meteoric weathering sand i chemically, the high ratio of potas-
sium results from an hydrothermal process; the mineraIs study shows that alte-
ration increases with the deeph, contrary to the weathering cases, It .therefore
results from a deep process.
The origin of kaolin can't be dissociated from this of the sand: the
great importance of clay products in the altered granite, the fresh sulfide
mineraIs occuring in these zones, the typically hydrothermal context, argue that
the kaolin results from an hydrothermal alteration,
However the influence of meteoric processes is obvious in shallowest
part of the massif, This is argued by : the richness in kaolin of a - 2 w soil
fraction, the vermiculite growing in the se zones and the graduaI loss of the
biotite brownish colour from the lower to the higher part of altered rock. A
great amount of muscovite in the granite of Les Colettes area lS certainly of
biotitic origin.

---

SOM MAI R E
AVANT-PROPOS
RESUME
page
ABSTRACT
INTRODUCTION
1
PREMIERE PARTIE
LES GRANITES DU MASSIF DiECHASSIERES
4
4
4
4
7
8
8
II - Le granlte de Beauvoir ,.,""" '""0"""""""""""'""'"
8
AI Minéraux c.onstitutifs "".'."."." •• ",.",."", ••• "." •••• ,.
10
BI Structure """ •• " •• ".".,"""",""."".,""""""""".","." •• ,.,.
11
cl Composition minéralogique quantitative "."""""" ••••••••
11
DI Analyse c.himique .""".".""" •• " •• ",,'""."",.,"." ••••.•••••
11
III - Cortèges filoniens. minéralisations et métamorphisme ... ,,'
12
IV - Conel us; on
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CHAPITRE II : QUELQUES PROBLEMES PETROGRAPHIQUES SOULEVES CONCERNANT
LE MASSIF DI ECHASSIERES "."."""""."',.,.""""." •••• " •••
13
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1 - Rapport génétique entre les deux granites ••••.. "".-, •••••.
13
II - Signification du faciès microgrenu du granite des Colettes
14
AI Rappel pét ro graphique ."" .•• " ••• ,""" ••••• ,.""." .• "."."
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DEUXI EI~E
PARTIE
ALTERATIONS DU MASSIF D'ECHASSIERES
INTRODUCTION •••• Il 1" (II' 18 'O~lIl1e '" lei 1.1 111111 •••• " ••• " •••• e ••••• ".
18
CHAPITRE l
STRUCTURE ET DETERMINATION DES MINERAUX ARGILEUX
19
1
Structure des minéraux argileux
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• •
'"
"
19
AI Structure du mica ••••.••••••
19
BI Structure des minéraux argileux
...
21
II
Détermination des minéraux argileux
21
AI La diffractométrie X ••.••.••••••.•••••••••••
23
BI Analyse thermopondéra1e ou thermogravimétrie
23
cl Analyse thermique différentielle
23
DI Autres méthodes
Il
• • •
24
III
Conclusion 811"1111111"1 Il e e tli le '" ••• Il CI 8"1 ee •••• !!llli 'II ('1118 "Il "1111 lei fl'"
24
CHAPITRE II
LA ROCHE ALTEREE ell"" •• lIlle.Il".lle.Il".lle.II •• e ••••••••• llell
25
1
Etude pétrographique
..
25
AI Type l
25
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BI Type II
...
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26
cl Type III
...
26
DI Type IV
27
El Type V
27
FI Conclusion
...
27
II
Chimi sme
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28
Il
• •
III
Conclusion
29
CHAPITRE III
ETUDE DES ARENES eeell".l1 .... e •• .,e •••••• llflfl
31
1
Description de quelques profils d'altération
31
AI Profil de la carrière des Sapins
31
BI Profils des carrières des Co1ettes et des Chaumes-Molles
33
cl Profils des carrières du Suquet et de Beauvoir
34
DI Conclusion .•••••
34
II
Analyse des arènes
.
38
AI Analyses granulométriques
38
BI Les analyses aux rayons X
45
cl Les mesures de surfaces totales
...
•
Il
•
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51
DI Analyse thermopondérale
51
El Ana1ysescchimiques ••••••
..~
51
CHAPITRE IV
ETUDE DE QUELQUES MINERAUX ISOLES
•
Il
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•
60
1 - Analyses chimiques des micas •..•...•...
60
AI Les biotites
...
60
BI Les muscovites
62

---

II - Analyses aux rayons Xdes micas et des feldspaths "",.,',
63
AI Les micas e
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CONCLUSION SUR L'ALTERATION DU MASSIF o.
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TROISIEME
PARTIE
LE PROBLEME DE L'ORIGINE DU KAOLIN D'ECHASSIERES
INTRODUCTION
68
CHAPITRE l : GENESE DES MINERAUX ARGILEUX ET SYNTHESE DE LA KAOLINITE
69
1 - Genèse des minéraux argileux
69
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II - Synthèse de la kaolinite au laboratoire """"""0."""
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CHAPITRE II : ORIGINE DU KAOLIN D'ECHASSIERES .• ,", .•• " •.•.
75
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1- Historique "'J"' ....
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II - A~~ument en faveur d~une origine hypogène du kaolin d'Echas-
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TABLEAUX SYNOPTIQUES DES ANALYSES CHIMIQUES
93
BIBLIOGRAPHIE

---

l NTRODUCTI eN
SITUATION
Le massif granitique d'Echassières se situe à une soixantaine de kilo-
mètres de Clermont-Ferrand, au Sud du département de l'Allier, sur le territoire
de la commune d'Echassières, arrondissement de Gannat, Le village de la Bosse au
carrefour des R,N, 698 et 687, au Sud du massif, en occupe le point le plus élevé
(774 m),
.
C'est un petit massif circulaire de 3 km de diamètre environ. qui perce
la série métamorphique renversée de la Sioule au coeur de l'anticlinal dit de la
Bosse, entre l'~xtr~mité nord du Sillon Houiller et la faille bordière ouest de
la Limagne (Carte géolog~que détaillée de Gannat au 1/80 000), Le village djEchas-
sières se situe à 3 km environ au Nord du massif sur la route nationale 698,
Le climat local du secteur de la Bosse, plus froid et plus hu~ide que
le climat de la Limagne de Gannat a favorisé le développement de la belle forêt
domaniale des Co1ettes composée essentiellement de hêtres, de pins, de sapins et
de chênes, La culture y est inexistante sauf autour du village d'Echassières-
Du fait de la faible altitude de la région, le réseau hydrographique est peu
important si l'on ne tient pas compte de la Sioule et de la Bouble qui coulent
en dehors du massif,
{
';"
~
L'altération est par contre impressionnante, Les vastes excavations
souvent profondes de pl~~. de 30 m, laissées un peu partout dans le massif par les
travaux d'extraction du kto1in, n'ont en aucun endroit atteint la roche granitique
fraîche,
LES TRAVAUX PRECEDENTS
Malgré ses dimensions modestes, le massif granitique d'Echassières a
très tôt attiré l'attention des géologues à cause de ses minéralisations variées
et parfois importantes tel que le wolfram et le kaolin, Des publications se sont
succédées depuis le milieu du siècle dernier où sont soulevés des problèmes tant
de géologie générale que de méta11ogénie,
Des plus anciennes , on retiendra surtout celles de Le de Launey (1888
et 1893) à qui l'on doit la première cartographie du massif où il décrit une
granulite à paragenèse de cassitérite, de 1épidolite et de turquoise (carte géo-
logique détaillée de Gannat, 1ère édition),
L'année 1936 va relancer l'intérêt pour cette reg~on après la démons-
tration faite par J, Jung et M,Roques du caractère renversé de la série méta-
morphique de la Sioule, cadre géologique du massif étudié,
E, Raguin, en 1945, précise les contours du massif surtout à son contact
nord avec les micaschistes et dresse un inventaire détaillé des principaux filons-
En 1946, Go Carrette semble entrevoir à Echassières, la présence de deux
entités pétrographiques génétiquement différentes quand il écrit : "La montée gra-
nulitique des Montmins (granite des Calettes) a été suivie d'une venue wolfrarnifère

---

- 2 -
pneumatolytique ou hypothermale précédant une seconde phase éruptive à laquelle
se rattacherait une venue stannifère pegmatitique, Le matériel de cette deuxième
phase a été fréquemment kao Li.ni.sê ".
J,L, .Jaege r , 1953, observe pour la première fois le remplacement, dans
le massif, du feldspath potassique par la muscovite"dont les filets suivent d'une
façon générale, les réseaux d"albite de la microperthite",
En 1963, J,M, Cantagrel signale au sein du granite des Colettes un
faciès à tendance microgrenue qu~il dénomme granite microgrenue A, de Rosen, en
1965, décrit une auréole de métamorphisme "plus complexe que celle observée jus-
qu'alors" et dresse la liste d'un certain nombre de phosphates hydrothermaux de
basse température rencontrés dans le massif, Elle a, par ailleurs, pu retrouver
à Echassières toutes les géophases de A,E, Fersman (1951),
En 1966, J, Lameyre souligne la nécessité de bannir le terme de granu-
lite jusque là employé pour désigner les granites à deux micas du Massif Central
dont celui des Colettes et "propose" celui de leucograniteo Selon lui, les
faciès actuellement présents dans le massif constituent une évolution par mus-
covitisation, greisenification et kaolinisation d~un granite originel proche des
granites minima de Bowen,
G. Aubert (1969). dans une publication à caractère essentlellement
métallogénique, apporte deux éléments nouveaux à la connaissance du massif
d'Echassières :
- il démontre l'identité pétrographique du granite de Beauvoir et sa mise
en place postérieure à celle du granite des Colettes ;
- il avance des arguments en faveur d'une origine météorique du kaolin de
la région,
OBJET DE CETTE ETUDE
Les travaux: publiés sur le massif d'Echassières ont soulevé beaucoup
de questions sur lesquelles les avis sont loin d"être unanimes, Outre les pro-
blèmes de métallogénie qui n"entrent pas dans le cadre de cette étude, les points
qui ont le plus souvent retenu l'attention sont les suivants:
- le lien génétique entre le granite des Colet tes et le granite de Beauvoir
la signification du faciès microgrenu du granite des Calettes
- la muscovitisation ;
- et la kaolinisat10n,
En me proposant ce travail, M, Roques souhaitait recueillir de nouvelles
informations sur cette question tant débattue de l"origine du kaolin du massif
d'Echassièreso D'autre part~ comme aucun travail sur l"altération superficielle
n'avait été entrepris jusqu'à présent sur ce massif, J. Dejou m'a suggéré de tenter
une approche du problème de la kaolinisation dans le cadre général de l'altération
superficielle du granite,
PLAN DU TRAVAIL
Nous présenterons dans une première partie les données pétrographiques
du granite "frais" (roche-mère) où nous exposerons nos points de vue sur les prin-
cipaux problèmes mentionnés plus haut,
La deuxième partie sera consacrée à l'étude de l"altération centrée sur
l'examen du granite altéré, des arènes et des minéraux isolés. Des bilans pétro-
graphiques, chimiques et minéralogiques, nous nous efforcerons de tirer des con-
clusions sur la nature et l'importance de cette altération,
Dans une troisième partie sera envisagé le problème de l'origine du
kaolin d'Echassières.

---

PRE M1 Ë R E
PAR T 1 E
LES GRANITES DU MASSIF D'ECHASSIËRES

---

CHAPITRE
1
LES
DOONÉES
PÉTROGRAPHIQUES
ŒS ŒUX
GRANITES
On rencontre dans le périmètre étudié deux variétés de granite ~ l'une
à grain grossier ou moyen,de couleur rose ou beige,couvrant la quasi totalité
du massif: le granite des Colettes, du nom de la forêt domaniale qui en occupe
les 3/4 de la superficie; l'autre à grain moyen ou fin, blanche, d'extension
tr~s limitée au Sud de la première
le granite de Beauvoir du nom d'un château
de la région et également celui de la grande carrière qui l'a presque totalement
évidé. Pendant longtemps, ces deux variétés ont été décrites en tant que deux
faciès différents d'un même granite dénommé, selon les auteurs, granulite ou
granite d'Echassières, de Montmins ou de la Bosse,
En anticipant un peu, nous adopterons dans ce qui va suivre la dis-
tinction fondamentale entre le granite des Colettes et le granite de Beauvoir.
Le terme de massif d'Echassières désignera l'ensemble de leurs affleurements,
l - LE GRANITE DES COLETTES
A) Les principaux faciès
Le granite des Colettes présente deux faciès principaux
- un faciès grossier, de loin le plus répandu, rose et à bel aspect dans
la carrière des Colettes (voir carte du massif, fig,
1), beige dans les car-
rières des Sapins, de Chaumes-Molles et dans le secteur de Mazet;
- un faciès à tendance microgrenu, affleurant dans les carrières des Sapins,
des Chaumes-Molles et de l'Eperon (fig, 6),
Ce dernier faciès, de dimension métrique ou décamétrique, pouvant
passer inaperçu sur le terrain quand il est altéré, ne diffère du premier que
par une légère diminution de la taille des grains, surtout du feldspath potas-
sique et l'apparition d'une mésostase peu visible macroscopiquement,
B) Les minéraux constitutifs
Ils varient extrêmement peu d'un faciès à l'autre, Ce sont:
- Le feZdspath potassique: il s'agit du microcline déterminé aux RX (DX
3767 et 3773 Clermont-Ferrand), automorphe ou sub-automorphe, très perthitique
dans le faciès grossier, avec parfois la phase albitique nettement prédominante
sur la phase potassique au point qu'une appellation d'antiperthite conviendrait
mieux. L'angle 2 V varie entre - 65° et - 82°. Une fine poussière d'oxyde de fer,
surtout dans la carrière des Colettes, colore le feldspath en rose, Cette schillé-
risation s'accentue avec l'altération du minéral. Il contient souvent des inclu-
sions d'albite primaire et des fantômes de muscovite (photo 2, planche II ), Cette

---

,
Stations
Années
Janv;
Fév.
Mars
Avri l
Mai
Juin
Juil.
Août
Sept.
Oct.
Nov.
Déc.
Tot.
Moy.
m/m
55,5
44,9
58,9
14,3
58,5
65,9
26,5
84,0
113,9
72,7
77,7
66,7
739,5
61,62
1967
Oc
12,3
21
III
cu
m/m
87,8
42,8
32,5
62,3
149,3
40,5
75,S
9 J ,6
44,0
34
100,4
760,7
69,15
s.-
1968
cu·cu . -
Ole
Olo... E
J6.9
tt111l
~1IlCX)
..-- ttI 0)
or- ..s:::::: \\0
m/m
71
137,2
70,6
74,3
47,8
186,9
30,4 1 84,2
56,3
60,7
32,3
41,4
893,1
74,42
> u -
w
197O
.~
Oc
-0
m/m
96,2
30,3
62,8
43,9 .
91,8
112.4
3! ,8
79,3
23,1
30,3
65,9
29,4
697,2
58, l
1971
Oc
14
19,5
. 17,0
13,4
11, 1
2,7
3,4
lf'l
m/m
44,7
27,9
32,5
10,7
52,4
54,2
66,S
126
52,S
47,9
77 ~5
41,6
634,4
52,86
1967
Oc
2,2
5,4
8,2
9,3
13,5
16,1
21 • 1
18,5
15,6
13,8
6,,5
0,7
130,9
10,90
~
ttI
c
m/m
68,1
39, Il
16,17
69,6
151,0
47,4
47,9
85,8
36,7
41,6
58,8
662 t 18 60,19
~.--
tt1cuE
1968
(!J~
"c
2,8
4,1
7,1
10,6
12,1
16,7
18,6
17,2
14,1
6,9
2,8
113
10,2
Ola
CUttllO
-oEM
....
cu~ -
mlm
53,4
89,1
38,6
46,0
45,5
158,9
39,6
50,9
26,5
84,6
17,5
35,1
685,71 57,14
..---
1970
..--
Oc
3,9
4,9
4,6
8,2
13,7
18,8
18,5
18,9
16,4
10,2
8,5
0,4
127
10,58
....
>
m/m
23,9
67,2
40,5
79,S
101,1
93~ 1
08,9
33,8
29,8
53,1
18,7
744,1
62,00
1971
Oc
2,5
2,3
10,5
14,5
15,1
20,1
19
15,1
12,2
4
3,1
120
10
Tableau 1.- Données de la pluviométrie en rn/m et des températures en oC recueillies à Echassières (698 m)
et à Gannat (en limagne)
(Association dB Météorologie Agricole de L'AUier (MouZinsi L
0
.'.

---

- 6 -
LEGENDE œ lA FI GURE
1
Greisen de Beauvoir
Granite des Colettes, faciès grenu
Granite des Colettes •. faciès microgrenu
Série IIlêtamorphique de la Sioule
Filon de quartz minéralisé
Filon de quartz non minéralisé
Fai 11e
Carrières: 1 • Colettes ; 2 • Sapins , 3 • Chaumes-Molles ;
4 • Beauvoir
Profils étudiés
Carrières ennoyées

---

\\
VI
o
o
3
0\\
\\
0
\\
0
\\
.::? .
<::»
z -...
Fig. 1.- Carte du massif d'Echassières.

---

- 7 -
dernière forme fréquemment de curieuses associations avec le microcline (chap~IIt
III). Dans le faciès microgrenu les bordures zonées et poecilitiques sont cou-
rantes.
- Le plagioclase : il est subautomorphe et présente la
macle polysynthé-
tique parfois combinée avec celle du péricline. C'est de l~albite An4 - An6
dont les cristaux frais sont extrêmement rares. Ils sont généralement chargés
d'inclusions de muscovite et de séricite~
-' Les micas : ils se présentent macroscopiquement -en grains pouvant attein-
dre 0t50 cm et se débitant facilement en lamelles, Au microscope ils forment de
larges plages où se mêlenttsuivant des directions cristallographiques différentes t
des lamelles de muscovite et de biotite~ Ces figures caractérisent les m1cas
apparus au sein d'anciens cristaux de cordiérite décrits par A~ Lacroix sous le
terme de gigantolites (1962 I t 516), Le lien cordiérite - micas est encore plus
apparent aux Chaumes-Molles où ces plages micacées sUassocient très intimement
à des réseaux de trabécules de pinnite (photo 4~
planche II)~ Dans l~ensemble
la tendance incolore du mica (muscovite) domine sur les feuillets brun-pâle de
la biotite.
Un autre habitus de la muscovite est celui des grandes paillettes
incluses dans le plagioclase (photo 4 t
planche l
)~ Généralement alignées sui-
vant une seule direction t elles se raccordent dans certains cas aux bords effi-
lochés des plages micacées dont elles semblent être les résidus dans le plagio-
clase.
Enfin dans les cristaux de plagioclase très altérés~ de fines pail-
lettes s'alignent selon les directions du plan de macle (010) et du clivage
(100). Celles-là sont tardives et font penser à de la séricite (photo 1 t pl, II).
- Le quartz : il se présente en très grandes plages arrondies traduisant
bien l'allure macroscopique globulaire, Quelques figures dVengrenage peuvent
cependant s'observer, Ces gros cristaux moulent tous les autres ou les contien-
nent en inclusions.
Une des caractéristiques du faciès microgrenu est la présence de petits
cristaux hexagonaux ou subhexagonaux de quartz formant la majeure partie de la
mésostase, Ils criblent la muscovite qui prend de ce fait un aspect de dentelle,
Ils peuvent également s'aligner en bordure du microcline et contiennent de fines
inclusions d'apatite creuse (photo 3 t
planche II),
- Les minéraux accessoires: les mieux représentés sont lVapatite très
abondante dans le mica et dans le quartz du faciès microgrenu, Le zircon forme
souvent des halos pléochroiques dans la biotite. D'autres minéraux, accidentelle-
ment rencontrés en lames minces t ont pu être concentrés au laboratoire lors des
opérations de séparation des phases minérales sur les arènes. Il s~agit de la
tourmaline relativement abondante t du disthène, des sulfures variés dont la
pyrite (déterminations de H, Pelletier~ Clermont-Ferrand),
C) Structure
La structure est grenue (cas général) ou à tendance microgrenue t à
feldspath automorphe ou subautomorphe. Si lUon considère que ces derniers ont
'corrodé les micas dont ils renferment souvent des squelettes et que le quartz
contient en
inclusions tous les autres minéraux, l'ordre de cristallisation
semble le suivant : minéraux accessoires en particulier la cordiérite - micas -
plagioclase - feldspath potassique - quartz. Cet ordre conforme au schéma de
•

---

- 8 -
Rosenbuch est valable pour le faciès grenu mais ne s'applique que partiellement
au faciès microgrenu sur lequel nous reviendrons (chapitre II,11),
D) Analyse modale
Les résultats d'une dizaine d'analyses modales confrontés avec ceux
des travaux précédents donnent les moyennes suivantes
quartz
29 - 36 %
microcline
25 - 30 %
albite
23 - 28 %
micas
10 - 15 %
divers
0,3
1,2 %
La biotite et la muscovite ont été comptabilisées ensemble, la dis-
tinction entre biotite très décolorée et muscovite étant dans certains cas
pratiquement impossible, Les indices de classification de Jung et Brousse ont
été calculés à partir des médianes des valeurs du tableau, Les principaux sont
S A T
38
COL
13,2
FEL
100
Pour l'indice de coloration
la valeur 13,2 ou une valeur proche de
ce chiffre doit être retenue si l'on considère que la totalité ou une grande
partie de la muscovite est d'origine biotitique, Cette valeur tombe au-dessous
de 10 si la muscovite est supposée en majeure partie primaire, Ces indices pla-
cent le granite des Calettes dans la famille des granites alcalins leucocrates
ou hololeucocrates
et fortement quartziqueso
E) Analyses chimiques
Les diverses analyses chimiques effectuées sur ce granite (tableau II)
ont donné des résultats très voisins qui confirment le caractère alcalin de ces
roches et une certaine homogénéité chimique d'ensemble quel que soit le faciès con-
sidéré avec toutefois des variations relativement marquées pour certains éléments
notamment les teneurs de la magnésie et de la chaux qui varient respectivement
de 0,60 à 2,80 et de 0,05 à 0,85. Ces variations s'expliquent, dans un contexte
aussi altéré que celui du massif étudié, par le caractère extrêmement labile des
alcalins même dans des échantillons qui peuvent paraître à première vue fraiso
II - LE GRANITE DE BEAUVOIR
Il affleure au Nord du carrefour de la Bosse à l'Ouest de la R,N, 698.
Un échantillonnage de surface dans les carrières de Beauvoir, du Suquet et de
l'Eperon sur les fronts de taille ou les îlots rocheux épargnés par les exploi-
tations ne livre que des spécimens de roche très clairs à grain moyen ou fin,
essentiellement constitués de quartz et d'un mica incolore, verdâtre ou violacé:
ce sont les greisens de Beauvoir, produit d'altération du granite du même nom
dont il est pratiquement impossible de trouver d'échantillon frais à la surface.
Nous avons rencontré dans la carrière de l'Eperon, en bloc déplacé,
une roche blanche un peu altérée où font saillie, sur un fond assez crayeux, de
gros cristaux arrondis de quartz et de grandes lamelles d'un. mica verdâtre,
L'analyse au microscope a permis d'identifier l'alaskite ouil'albitite respec-
tivement décrite
par A, de Rosen (1965) et G. Aubert (1969) en tant que roche-
mère de ces greisens,

---

- 9 -
Faciès grenu
Faciès mi crogrenu
2129
3046
E5-5-65
HJ 346
2135
2684
E5-5-80
7006
JMC
JL
GA
AR
JMC
JL
GA
RT Cl
Si0 2
73,25
73$50
73,00
73,04
72,80
72 ,50
7] ,50
71 ,35
A1203
14,80
15,75
15,20
15,26
15,65
14,70
15,00
15,60
Fe203
0,35
0,45
0,00
~
0,25
0,80
0,35
1,27
~ 1,60
FeO
0,85
0,45
1,05
0,95
0,35
0,35
MgO
0,60
0,60
l,55
0$40
1,20
2,80
l,55
0,90
CaO
0,70
0.85
0,60
0,61
0,05
0,55
0,75
0,80
Na20
3,55
3,25
3,00
3,32
3,45
2,90
3,00
3.70
K2 0
3,95
3,80
4,10
4,61
3,35
4,20
5,00
4,70
Ti0 2
0,05
0,10
0,00
0,21
0,05
0, j 5
0,0
tr,
P205
0,35
0,50
0,45
0,30
0,40
0,25
0,45
0,25
MnO
t r .
t r ,
0,02
t L
tr,
0,05
0,03
n,d,
H2 0+
0,75
1,05
1,00
0,75
1,10
1,00
0,80
j ,00
H2 0-
0,20
0,15
0,25
0,20
0,25
0,20
0,15
Somme
99,40
100,45
100,53
100,29
99,90
100,60
99,29
99,85
P
l
l
l
l
l
l (1 1)
1
::3:
X
q
3 '
3
3
(3)
4
3'
3/
4
.....
o;
0
s,
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1
1
1
1
1
1
\\
..... Uttl
U
.....J
S
3'
3
3
3
3 (4)
3
3
a
50,50
53,50
48,92
52,08
50
43,5
46,37
fm
10,80
9,35
17,58
8,33
15,30
25,60
17,37
.....
c
4,50
5,15
3,49
3,82
4,90
3,0
4,22
.....J
(.!J
alk
34,20
32,00
30,01
35,76
29,80
27,90
32,03
(.!J
.....
si
424
425
396,8
422,56
401
367
375,79
z
k
,42
,43
,47
,47
,38
,49
,52
mg
,48
,55
,72
,37
,65
,83
,70
GRANITE
DES
COLETTES
Tableau 2,- Analyses chimiques du granite des Coletteso
JMC = Jean-Marie CANTAGREL (1963) ; AR "'. Andrée de ROSEN (1965
JL
=Jean LAMEYRE (]966J
;
GA ~ Guy AUBER'1! (1969)

---

- la -
,
-"\\\\
ES GtlO
538 bis
P
1
1
AR
Si02
72,40
67,36
3
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4
(3) 4
.,...
A1203
14,25
16,27
0..
0
s,
r
1
1
- u
Fe203
0,15
~
eu
s
u
....J
4
3 (4)
0,34
FeO
0,45
al
43,19
51,05
MgO
1~35
0,24
fm
13,12
3,41
CaO
i , a
2,25
H
c
5,52
12,84
Na20
6,50
3,92
....:t
o
alk
38,17
38,17
K20
1,75
3,64
e,.o,
si
373,05
359,80
Ti02
0,00
0,00
H
z
k
15,08
0,38
P205
0,55
1,80
mg
79,52
0,56
MnO
0,02
-
H20+
0,90
~ 1,78
GRANITE
DE
BEAUVOIR
H20-
0,15
Tableau 3,- Analyses chimiques du
Sounne
99,47
97,69
granite de Beauvoir.
A) Minéraux constitutifs
Ce sont les minéraux
auxquels s'associe un certatn
nombre de minéraux accessoires
~.~u,~~si le plan métallogéniqueo Ce
.
sont :
'.
':t:
....,
ù'albi-te ; en lattes très abort?a trSf\\~~· ées à disposition parfois
pseudorayonnéeo LCangle dCextinction ~a ~st vci
de - 12°, La macle de
l'albite est générale, celle du péric 'tn
excepti~_..,~~le,
c.
~
- Le mi ca : i l est incolore, malgr "'t.clacc~ ~ ion d'oxyde de fer dans les
plans de clivage, l'indice et la biréfrin~~·n stent relativement faibles: il
s'agit du lépidolite qui présente deux habitus différents traduisant peut-être
deux générations de mica : grandes plages monominérales ou paillettes disposées
en houppes - quel que soit lChabitus, les feuillets sont dans beaucoup de cas
écartés et tordus
Le lépidolite couune l'albite a cristallisé sous contrainte
0
0
- Le feZdspath potassique: il est représenté par un microcline xénémorphe,
relativement rare dans la roche. Il englobe des squelettes de lépidolite et des
inclusions .albitiques relativement plus fraîches que les lattes mentionnées plus
haut.
- Le quartz ; il se présente en grandes plages moulant les minéraux précé-
dents ou les contenant en inclusions,
- Les minéraux aaaessoires. Parmi ceux-ci viennent en tête l'apatite, la
cassitérite et la topaze
LVapatite se présente en grains disséminés dans la
0
roche ou en chapelets dans le lépidolite et l'albite, La cassitérite et la topaze
se rencontrent également en grains disséminés. De nombreux phosphates rares sont
mentionnés au siècle dernier par L, de Launey (1893) et plus réceuunent par

---

-
J
A. de Rosen (1965) et G, Aubert (1969) : montebrasite» herdérite» braz11ianite,
eosphorite» etc""
La présence de ces minéraux a été interprétée par A" de Rosen
(1965) comme une preuve de l'origine hydrothermale du kaolin d'Echassières"
B) Structure
La structure est grenue, à plagioclase automorphe, L'ordre de cristal-
lisation estimé d'après les rapports mutuels entre cristaux semble être le sui-
vant : 1épido1ite - albite - feldspath potassique - quartz, Cette succession est
analogue à celle mentionnée pour le faciès grenu du granite des Colettes"
C) Composition minéralogique quantitative
Les valeurs données par G, Aubert (1969) sont:
quartz
15 à 25 %
topaze
1 à 5 %
albite (Ane - An3)
40 à 70 %
béryl
feldspath potassique 5 - 15 %
phosphates rares 'f traces
lépidolite
10 - 25 %
sulfures variés
L'analyse modale réalisée à partir de la seule coupe mince dont nous
disposons a donné des résultats de même ordre"
quartz
23 %
albite
56 %
feldspath potassique
5 %
lépidolite
16 %
divers
0»6 %
Les principaux indices de Jung et Brousse, SAT = 27, COL = 0 et FEL =
100 placent la roche de Beauvoir dans la famille des granites alcalins, holo1eu-
cocrates et moyennement qua r t z i ques .
0) Analyse chimique
Les résultats de' li an a1yse chimique (tableau III)
confirment le
caractère alcalin du granite de Beauvoir, Les diverses dénominations plus pré-
cises employées par les différents auteurs dans le souci de rendre compte de sa
composition minéralogique et de son mode curieux à albite primaire et lépidolite
paraissent toutes plus ou moins inadaptées, Le terme d'alaskite proposé par A"
de Rosen (1965) semble ne pas convenir, En effet J"F" Spurr (1900) cité par
Johannsen (1963) a employé ce terme pour désigner des roches où le feldspath
potassique est au moins une fois et demi plus abondant que le plagioclase" Tel
n'est pas le cas icio
G, Aubert~ A" Autran et L, Burnol (1965) pensent que la roche du Beau-
voir serait une ancienne albite granitisée" Or H"W" Turner (1896) cité par
Johannsen (1963) groupait sous la dénomination d'albitites des roches aplitiques
de localisation filonienne, Le stock de Beauvoir ne répond pas géométriquement
à cette définition, En plus les indices de recristallisation qui accompagneraient
une granitisation d'un ancien matériel a1bititique» si granitisation il y a eu,
n'apparaissent pas au microscope de façon indiscutable, La cataclase qui a
affecté l'albite et le lépidolite siapprécie mal sur le feldspath potassique
xénomorphe et trop peu représenté dans la roche mais ne semble pas l'avoir épar-
gné. Cette cataclase~invoquée par ces auteurs pour étayer la thèse dJune grani-
tisation d'albitite» peut être en réalité la marque dans le granite d'une ten-
sion temporaire apparue dans le milieu en cours de granitisation,

---

- 12 -
Par contre le terme de granite à albite - 1épido1ite retenu finale-
ment par G. Aubert (1969) qui rend bien compte de la nature de la roche et de
sa paragénèse particulière est sans aucun doute le plus satisfaisant,
III - CORTEGES FILONIENS, MINERALISATIONS ET METAMORPHISME
Nous niinsisterons pas sur ces aspects parce que dUune part ils ont
fait l'objet des études détaillées (J,Mo Cantagre1, 1963 ; A, de Rosen, 1965 ;
G. Aubert, 1969) et d'autre part ils n'entrent pas directement dans le but de
nos préoccupations.
Aux granites des Co1ettes et de Beauvoir sont assoc~es des filons de
quartz et d'ap1ites subverticaux dans le granite et de directions allant de
N 20 0 E à N 70° E avec une nette prédominance des directions comprises entre
N 45 0 E et N 60 0 Eo Ils sont de deux types :
1) les filons minéralisés localisés, au Nord dans le granite du district
du Mazet, au Sud dans le micaschiste où ils forment le stockwerk bien connu de
la Bosse,
2) les filons non minéralisés, repérés au Sud du massif granitique, Ils
ont développé à leur contact une éponte de dimensions allant de 20 à 100 cm
où la roche a pris une coloration verdâtre due à des transformations minéralo-
giques très importantes (2e partie, chapitre II),
Les minéralisations sont connues depuis 1 Uépoque gallo-romaine: le
tungstène est localisé dans les filons du Mazet et dans le stockwerk de la Bosse.
L'exploitation du wolfram est interrompue depuis 1962, L'étain est disséminé
sous forme de cassitérite dans le granite de Beauvoir et récupéré dans les pro-
duits de lavage du kaolin, Du lithium et du béryllium vont bientôt être exploi-
tés par le B,R,G,M, Les deux granites sont très largement altérés en kaolin
toujours exploité
dans les carrières des Co1ettes, des Chaumes-Molles et de
Beauvoir.
Le métamorphisme de contact reste discret et même localement absent,
L'auréole externe du granite des Co1ettes est à anda1ousite
cordiérite et bio-
7
tite. A. de Rosen (1965) a décrit une enveloppe de biotitite autour du granite
de Beauvoir.
IV - CONCLUSION
Deux types de granite composent le massif diEchassières : le granite
des Co1ettes et le granite de Beauvoir:
- le premier qui occupe la quasi totalité de la surface du massif est un
granite rose à feldspath potassique, albite - oligoc1ase et deux micas, présen-
tant un faciès grenu très courant et un faciès à tendance microgrenu, Le pro-
blème de la signification de ce dernier faciès et de l'origine de la muscovite
n'a pas encore été comp1étement élucidé,
- le second, de très faible extension au sud du premier est un granite ho1o-
1eucocrate dont l'originalité est, outre son albite primaire, sa grande richesse
en minéraux rares: 1épido1ites, cassitérite, herdérite, divers phosphates, etc,
Le granite de Beauvoir est totalement greisenifié en surface,
D'importants filons de quartz et d 1ap1ite orientés N 45 à N 60° E
sillonnent le massif, Ils sont minéralisés en tungstène au Nord, stériles au
Sud. Ces deux granites sont intensément kao1inisés.

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CHA PIT R E II
QLELQUES
PRODLÈfvES
PÉTROGRAPHIQUES
SOULEVÉS
CONèERNANT LE MASSIF D'ECHASSIÈRES
Le manque d'affleurements en dehors des carr~eres, la physionomie
sans cesse changeante de ces dernières avec 1 iavancement des travaux d iexp1oi-
tation de kaolin niont pas toujours facilité les observations qui de ce fait
restent souvent fragmentaires 0 Une telle situation explique le caractère diver-
gent, parfois même contradictoire de certaines interprétations concernant quel-
ques uns des problèmes que nous discutons dans les paragraphes suivants,
l - RAPPORT GENETIQUE ENTRE LES DEUX GRANITES
De Launey (1888) a reconnu à Echassières une granulite rose et une
granulite blanche sans établir de lien génétique entre les deux types, Plus
tard G. Carrette (1945) établissant une chronologie dans le massif mentionne
une deuxième phase éruptive, mais n'apporte pas beaucoup de détails, Ce ne
semb le pas l'avis de Ao de Rosen (1965) qui écrit: "ces deux grani tes sont
donc plus proches qu'ils ne le paraissent initialement et il est probable que
le granite de Beauvoir n'est qu'une partie plus différenciée d'un batho1ite qui
aurait la composition du granite des Co1ettes", Certaines observations incitent
cependant à la réserve : la structure et la paragenèse particulières du granite
de Beauvoir, de même que sa puissante greisenification (près de 100 m, d'après
les sondages du B.R.G.M.) sans commune mesure avec les épontes si1icifiées du
granite des Co1ettes.
L'observation des contacts entre les deux granites a apporté beaucoup
de renseignements: à l'Ouest de la carrière de l'Eperon on observe superficiel-
lement dans les arènes kao1inisées sur une cinquantaine de centimètres le passage
de la couleur rose du granite des Co1ettes à la couleur laiteuse de celui de
Beauvoir. Cette zone n'étant pas excavée, il n'est pas possible d'observer ce
contact sur la verticale.
Par contre, au Nord de la carrière de Beauvoir, au niveau où la voie
Decauville y pénètre on peut observer un contact tangentiel de pendage 10-30~ W
où le granite des Co1ettes gît sous le granite de Beauvoir très broyé et bourré
de blocs de micaschiste et de quartz briséso Tout indique à cet endroit un
contact par faille entre les deux granites, Ces observations s'accordent bien
avec celles de G. Aubert (1969) qui a décrit dans le même secteur des limites
"encadrées par des brèches et des filons quartzeux",
Par ailleurs, dans la carrière des Co1ettes, sur le front de taille
parallèle à la route de Bellenaves un réseau de filons de quartz associés à des
greisens à grain variable, emprisonne des résidus mal digérés du granite des

---

-
14 -
Colettes. Ces greisens, plus récents que le granite, sont macroscopiquement et
microscopiquement identiques à ceux de Beauvoir.
Ces contacts par faille et ces filons de quartz et de greisens de
Beauvoir,à l'intérieur du granite des Colettes, constituent des ,preuves que le
granite de Beauvoir pétrographiquement très différent du granite des Colettes
a été mis en place postérieurement au granite des Colettes. Il n'est pas impos-
sible que cette seconde venue éruptive soit à l'origine de l'ensemble de la
minéralisation du massif,
II - SIGNIFICATION DU FACIES MICROGRENU DU GRANITE DES COLETTES
A) Rappel pétrographique
Le faciès microgrenu qui apparaît dans le granite des Colettes pré-
sente au microscope une mésostase d'importance variable' dans laquelle baignent
des cristaux moyens et de véritables porphyroblastes (photo Z,
planche l ).
La mésostase est composée de plus de 60 % de petits grains de quartz hexago-
naux ou subhexagonaux auxquels s'associent du plagioclase (albite - oligoclase)
et un peu de feldspath potassique (microcline), Les cristaux moyens sont du
quartz, du plagioclase et du mica parfois altéré en chlorite. Les porphyro-
blastes sont constitués de microcline automorphe ou subautomorphe, de plagio-
clase, de cordiérite altérée et du quartz.
La mésostase, en particulier le quartz, corrode les cristaux moyens
et les porphyroblastes. Il en résulte pour le mica une allure en dentelle. Mais
souvent aussi les gros cristaux de feldspath potassique englobent à leur péri-
phérie une partie de la mésostase : des figures d'alignement de petites sections
polyédriques de quartz en bordure de ce feldspath sont courantes. Du quartz non
polyédrique cicatrise parfois les fissures apparues dans le feldspath ou remplit
les vides laissés par les exfoliations de certaines lames de mica,
De la tourmaline rose apparaît parfois ; il faut surtout signaler la
présence au sein des cristaux de quartz de la mésostase de fines aiguilles creu-
ses d' apatite allongées suivant l'axe C, Elles rappellen.t celles précipitées à
partir du système CaO - CaF2 - PZOS - HZO - COZ par P,J. Wyllie et coll. (1962),
Les gros cristaux de quartz n'en contiennent qu'à leur périphérie où elles
s'alignent parallèlement,
A ce faciès intermédiaire entre un microgranite et un granite J.M,
Cantagrel (1963) a donné le nom de granite microgrenu, J, Lameyre (1966) préfère
celui d'aplite porphyrique en référence à un faciès analogue passant à une
aplite vraie dans le massif de la Pierre-qui-Vire (Morvan).
B) Extension
L'observation du rapport de ce faciès avec le granite des Colettes
dans un contexte aussi altéré n'est pas aisée. Pour J,M, Cantagrel (1965) le
granite microgrenu n'existe "ni en filon, ni sous forme de faciès de bordure"
contrairement à l'opinion de J, Lameyre (1966) qui l'a trouvé "en panneaux
dans le granite ou en constituant localement la bordure". G. Aubert (1969) pense
~u 'il a tendance à s'aligner le long de la "direction structurale principale du
massif".
Dans la partie de la carrière de l'Eperon, où les arènes se sont
formées à partir de ce faciès, nous avons rencontré une boule d'altération en
place dont le cortex est naturellement du granite microgrenu, mais dont la zone

---

-
15 -
médullaire passe progressivement au faciès grenu, Il ne semble pas qu'il faille
voir là une antériorité du faciès grenu, mais une preuve de la répartition très
irrégulière et apparemment non géométriquement contrôlée du faciès microgrenu
au sein du granite des Colettes,
C) Signification
Le problème a été à maintes reprises discuté, Pour J,M, Cantagrel
(1963) ce faciès serait un résidu d~un "stade antérieur de l'évolut10n du gra-
nite" tandis que pour J, Lameyre (1966) il s'agit "d lun faciès de bordure figé",
Nous n'avons pas d'autres arguments que llallure localement lité de ce faciès
(cas rare dans la carrière de l'Eperon) pour retenir 1 'hypothèse dl anciennes
enclaves métamorphiques plutonisées, Par contre le fait que la mésostase corrode
les porphyroblastes en même temps que très souvent les cristaux de cette mésos-
tase s'alignent à la périphérie du feldspath alcalin zoné, laisse penser que la
fin de la consolidation des deux faciès est synchrone, Le faciès microgrenu ne
serait donc qu~une différenciation locale du faciès grenu,
La présence des cristaux aciculaires d'apatite creuse qui caractérise
ce faciès peut s'expliquer - les travaux de Wyllie et coll,
(1962) nous autori-
sent à le penser - par une augmentation locale de la vitesse de cristallisation
pendant la granitisation, Une cristallisation dans des zones de fractures en
décompression selon l'expression de G, Aubert (1969) serait-elle la cause de ce
gain de vitesse? Les travaux de B,C, King et A.M,J. de Swardt (1949) cités par
E. Raguin (1945) ont montré que les structures aplitiques ont tendance à se for-
mèr en tension et les structures pegmatitiques en détente, Ne pourrait-on pas
invoquer, pour expliquer cette structure apparue sporadiquement au sein du gra-
nite, l'idée d'une diffusion capricieuse des minéralisateurs en relation, loin-
taine peut-être, avec la minéralisation générale de la région?
III - MUSCOVITISATION
Il est envisagé dans ce paragraphe la curieuse assocation feldspath
potassique - muscovite décrite pour la première fois par J,L, Jaeger (1953),
Elle va du simple contact feldspath - mica jusqu'à l'inclusion totale des
squelettes de muscovite dans la perthite (photo 2~
planche II), avec entre
ces deux cas extrêmes des figures de compénétration mutuelle où le réseau mus-
covitique suit, d'après J,L, Jaeger, la trame al.b Lt i que . J,M, Cantagrel (1963)
ét J. Lameyre (1965) interprètent ces figures comme une muscovitisation du
feldspath, A, de Rosen (1966) rapporte un cas où, dans la perthite, le réseau
muscovitique a respecté une inclusion albitique au contact de laquelle "elle
s'arrête ne t temen t ", Selon elle "s i, la muscovite remplaçait la perthite, e.lle
devrait aussi se substituer partiellement à l'albite", Il faut faire remarquer
que ces associations ne réunissent pas exclusivement la muscovite et le feld-
spath potassique ~ les couples mica-plagioclase et mica-quartz, non mentionnés
par les principaux auteurs, s'observent assez souvent,
L'analyse d'un grand nombre de cas d 7associations nous
&
montré des
figures où le réseau muscovitique suit la trame albitique et d'autres, aussi
fréquentes, où il est oblique par rapport à cette trame, Il ne semble donc pas
qu'on puisse en tirer une conclusion valable, Par contre un fait. frappant mérite
d'être souligné: des résidus de feldspath potassique ne s'observent jamais dans
la muscovite alors que l'inverse est très courant, Une telle constatation sJ a c-
corde mal avec l'hypothèse d'une muscovitisation du feldspath et pourrait au
contraire corroborer la thèse de A, de Rosen de remplacement de la muscovite
par la perthite, Cependant lUordre de cristallisation mentionné plus haut,

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-
16 -
cordiérite - mica - feldspath - quartz et la prise en compte de la tendance
très marquée de la biotite à se décolorer dans le massif suggèrent une autre
explication des faits observés, Le feldspath qui a cristallisé après le mica
ou vers la fin de la cristallisation de ce dernier très probablement sous une
forme à l'origine biotitique, a réagi sur ce mica pour donner les diverses
associations et figures de réactions décrites conformément à ce qui se passe
normalement dans un milieu en cours de granitisation. Ces réactions ont pu être
l'une des causes de la décoloration de la biotite, En effet, il est possible
d'observer que très souvent la coloration brun clair de ce minéral s'atténue
nettement au contact des cristaux de feldspath et même de quartz pour dispa-
raître totalement quand le mica pénètre dans ces minéraux au point de prendre
toutes les caractéristiques optiques de la muscovite (photos 1,2,3,
plo III).
On peut raisonnablement penser que la muscovite ou, tout au moins une partie
de celle-ci provient diune transformation de la biotite, L'étude des micas
isolés qui suivra dans la deuxième partie mettra en évidence l'ampleur de la
décoloration de la biotite et le rôle joué dans ce phénomène par la météorisa-
tion. Le problème de la muscovitisation doit selon nous se poser avant tout en
terme de décoloration de la biotite,
CONCLUSION
Le batholite granitique d'Echassières est formé de 2 types de granite
alcalin : le granite des Colettes et le granite de Beauvoir, Les caractéristi-
ques structurales et pétrographiques, le mode de gisement du granite de Beauvoir
interdisent toute assimilation de ce dernier à un faciès particulier du gran~te
des Colettes, mais militent en faveur d'une mise en place postérieure à celle
de ce dernier, Par contre un faciès microgrenu apparaît dans le premier granite,
Sa grande richesse en aiguilles d'apatite incluses dans les cristaux de quartz
incite à lier son origine à des manifestations précoces de la minéralisation du
massif d'Echassières,
L'environnement chimique et les conditions thermodynamiques du milieu
en cours de granitisation ont dû revêtir un caractère instable et surtout dé-
gradant ; la transformation de la cordiérite en mica, la greisenification, les
importantes venues métallifères, répétées semble-t-il, etc.o, en sont les mani-
festations les plus frappantes, Plus tard la météorisation a pris le relais de
ces phénomènes hypogèneso L'étude de lialtération superficielle qui va suivre
s'efforcera d'apprécier son importance sur la physionomie actuelle du massif et
son incidence sur la kaolinisation et la décoloration de la biotite observées
dans la région,

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D EUX 1 ÈME
PAR T 1 E
ALTÉRATIONS
DU MASSIF n'ECHASSIËRES

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INTRODUCTION
Ce qui surprend le promeneur de la forêt des Colettes et de ses envi-
rons, c'est le nombre de carrières sur une si petite superficie et,siil s7 attarde
un peu à voir exploiter du kaolin, la facilité inhabituelle avec laquelle la
pelle mécanique s'enfonce dans "la pierre". Un simple regard dans ces vastes et
profondes excavations suffit à donner au géologue une idée de l"ampleur diune
altération nulle part rencontrée dans le Massif Central (photos 1,2,3, pl. III):
blanchiment quasi général (bleaching des auteurs anglo-saxons), allure massive,
empâtée, saisonnièrement détrempée des arènes, imprégnations dioxyde de fer
soulignant le tracé des filons, etcooo
Liaccumulation désordonnée au fond de
ces carrières des boules d"altération épargnées par les exploitations achève de
donner au paysage un aspect chaotique qui contraste violemment avec le reste
de la région, C'est la raison pour laquelle sur la carte Michelin n' 73, l'atten-
tion est attirée sur le carrefour de la Bosse en tant que curiosité touristique.
Le bilan de cette altération sera envisagé dans les pages qui vont
suivre à travers l'étude pétrographique,minéralogique et chimique de la roche
altérée, des arènes et des minéraux isoléso Nous avons été amenés à utiliser
des techniques plus familières au sédimentologue qu'au géologue et il a été ici
plus souvent que dans les autres mémoires de pétrographie~ question de minéraux
argileux. Aussi, avons-nous jugé souhaitable de présenter dans un premier cha-
pitre un aperçu de la structure et des moyens d 7étude des minéraux argileux.
Une telle parenthèse paraîtra sans doute superflue au sédimentologue et au
pédologue, mais ne manquera pas d'intérêt pour le pétrographe peu familiarisé
avec des argiles.

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CHA PIT R E
STRUCTURE
ET
ŒTERMINATIa-J
ŒS
MINÉRAUX
ARGILEUX
l - STRUCTURE DES MINERAUX ARGILEUX
Nous prenons comme point de départ la structure du mica dont le cli-
vage extrêmement facile traduit une disposition des tétraèdres en couches suc-
cessives à l~image des feuillets diun livre, d~où le terme de phyllosilicates.
A) Structure du mica"- Si l'on clivait indéfiniment une paillette micacée,
association d'un grand nombre de feuillets, on arriverait au feuillet élémen-
taire dont la structure est bien connue des minéralogistes.
Ce feuillet est formé de deux couches de tétraèdres Si04 r~liées symé-
triquement par les sommets des tétraèdres à une couche d'atomes d'aluminium" Ces
derniers sont eux-mêmes en li.aison avec des groupements OH situés dans le plan
des sommets des tétraèdres (fig" 2, II)"
En considérant au dépar~ non plus des couches tétraèdriques mais des
couches d'atomes', on peut décrire dans le feuillet de la muscovite la success~on
que voici, simplifiée d'après S" Caillère et H" Hénin, 1963 :
- une couche lâche d"oxygènœ
- une couche de silicium
- une couche compacte d'oxygèn~et d'oxydriles
- une couche d'aluminium
- une couche compacte d ~ oxygènes et d' oxydriles
- une couche de silicium
- une couche lâche d'oxygènes"
Les couches sont disposées les unes par rapport aux autres de telle
sorte que
- 3 oxygènes d'une couche lâche délimitent avec un oxygène d'une couche
compacte un tétraèdre logeant dans sa cavité - position tétraédrique - un atome
de silicium: nous retrouvons ici la couche tétraédrique"
- 4 atomes d'oxygène et groupements OH de deux couches compactes superpo-
sées délimitent un octaèdre dont la cavité - position oataédrique - est occupée
par un atome d'aluminium" La couche formée par liensemble des cavités octaédri-
ques est la couche octaédrique"
Le feuillet de la muscovite est donc formé de deux couches tétraédri-
ques prenant en "sandwich" une couche oc t aêdr i que , On parlera pour ce minéral
d'une phyllite Te-Oc-Té ou 2/1 selon les auteurs" Les différents feuillets sont
reliés les uns aux autres par des atomes de potassium logés dans des cavités
délimitées par douze atomes d~oxygène de deux couches lâches appartenant à deux
feuillets superposés" Ces atomes de potassium sont dits en position interfo~taire.

---

uV
@OH
1V •
@K
III
•
si
e AI
~ Al/si
II
e.AI/Mg
Té
Oc
1
Té
o
N
t
~
1
.~
N
,,"'
l
KAoLINITE
MUSCOVITE
CHLORI TE
MONTMORILLONITE
Hg. 2.- Archttecture de certains minéraux argileux d'après G.W. BR'tNDLEY stmpHf1ê.
(Extrait de Sedimenta~ Petrography, H.B. MILNER. tome II, 1962).

---

-
21 -
La structure ainsi décrite est celle d'une muscovite idéale, alumi-
neuse. Dans la muscovite ordinaire, de l'aluminium se substitue au silicium
dans un tétraèdre sur quatre, Cette remarque est aussi valable pour la biotite.
Le remplacement d'un atome tétravalent par un atome trivalent fait apparaître
un déficit de charge positif, Ce déficit est compensé en couche interfo1iaire
par un atome de potassium. La structure de la biotite diffère cependant de celle
de la muscovite par l'occupation des cavités octaédriques,
- Dans la muscovite, 2 cavités octaédriques sur 3 sont occupées par des
atomes d'aluminium: on parlera de miaa dioataédrique.
- Dans la biotite, toutes les cavités octaédriques sont occupées par des
atomes de fer, de magnésium et d'aluminium: on parlera de mica trioataédrique.
L'écart entre deux feuillets ou l'équidistance basale du mica est
o
de 10 A.
B) Structure des minéraux argileux.- Beaucoup de minéraux argileux, ceux
à 10 Â, répondent au mgme schéma architectural que la muscovite ou la biotite
avec cependant des différences portant essentiellement sur le taux de substitu-
tion en couche tétraédrique, l'occupation en couche octaédrique, la nature du
ou des cations interfoliaires. Chez l'illite par exemple le rapport de substi-
tution en couche tétraédrique n'est que de 1/6 ; des cations Ca++ et Mg++ peuvent
remplacer le potassium en position interfo1iaire.
Chez d'autres minéraux argileux, tels que la ch10rite (fig. 2, III)
l'espace interfo1iaire est occupé par une couche d'oxyde de magnésium,
couche
brucitique, L'équidistance basale passe à 14 Â. Chez les ch10rites imparfaiteschaIT~
(F. Seddoh, 1973) ,elle.. décroît à 11,3 Â à 550 0 C, indiquant une destruction par-
tielle de la couche brucitique, Des traitements plus énergiques, généralement
chimiques, peuvent conduire à une disparition totale de cette couche. La distan-
o
ce dOO I tombe alors à 10 A, Ces comportements caractérisent des minéraux de
type intergrade.
Certains m~neraux argileux classés parfois parmi les minéraux à 10 A
ont une équidistance variable pouvant atteindre 15 A du fait de la présence
entre les feuillets d'un nombre variable de couches d'eau. Tel est le cas de la
montmori11onite (fig, 2, IV)
Dans la kao1inite s.l. le feuillet est réduit à une couche tétraédri-
que et à une couche octaédrique, couche gibbsitique, C'est un type 1/1 ou Té-Oc,
avec une équidistance basale de 7 A(fig, 2, 1)
Des'feui11ets de différentes épaisseurs peuvent s'associer selon une
suite régulière ou non pour former des minéraux interstratifiés réguliers ou
irrégu ld.exe,
Enfin, peuvent être associés aux argiles, résultat de l'évolution des
minéraux primaires, des silicates très microdivisés de taille < 2 ~, des oxydes
et hydroxydes tels que l'hydrargi11ite, Al (OH) 3, (gibbsite) et la brucite, MgOH.
II - DETERMINATION DES MINERAUX ARGILEUX
En raison de leur taille extrêmement fine, une détermination sûre des
minéraux argileux au microscope optique est pratiquement impossible. Aussi a-t-on
recours pour l'étude de ces minéraux à des techniques plus appropriées. Nous
décrirons brièvement les principales.

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- 22 -
Perte en eau
eu mal g . de . .ti~re
150
100
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
·c
Fig. 3.- Courbe de déshydratation de la kaolin1te deClêrac (Charente).
[d'aprêsH.C. Alexanien ; extrait de H.J. de Lapparent, 1936].
.
.
o 100
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Fig. 4.- Courbe thermique différentielle de la kaolinite de Clérac-
(Charente).
.
In. M.J. de Lapparent, 1936 (exEcutêe par MM. G. Jouravsky et
J. Oreel).

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- 23 -
A) La diffractométrie X~- Les différentes familles de m1neraux argileux
sont caractérisées par l'épaisseur de leur feuillet et par des particularités
de comportement à certains traitements tels que le chauffage relativement modé-
ré et le glycér~lage, Par exemple l'équidistance de la vermiculite à l'état
naturel est 14 Ao Elle reste stable au traitement au glycérol. Par contre un
chauffage à 490 0 C pendant une heure la fait passer de I~ Aà 10 A. La montmo-
rillonite glycérolée voit son équidistance atteindre 17 Â.·
L'identification aux R,X repose pour une large part sur la détermi-
nation des équidistances basales (réflexions 001) et leurs variations au cours
des traitements mentionnés. L'examen des intensités relatives et de la symétrie
de l'ensemble des raies apporte des renseignements précieux permettant de lever
des incertitudes, L'étude aux R,X doit être contrôlée et complétée par d'autres
techniques.
B) Analyse thermopondérale ou thermogravimétrie, Au cours d'un chauffage,
les minéraux argileux, comme tous les minéraux possédant des groupements OH
dans leur structure. perdent de l'eau et par conséquent du poids. Cette perte
s'effectue, pour un minéral donné, dans des limites de températures caractéris-
tiques. La thermobalance, appareil qui allie un four électrique à
une balance
de précision. enregistre automatiquement cette perte au cours d'une élévation
progressive de la température, allant de celle de la salle d'analyse à 1000 ou
12000 C pendant une durée de plusieurs heures (minimum 3 heures). La figure 3
montre l'allure d'une courbe thermogravimétrique de kaolinite ; elle présente
une première perte de poids matérialisée par un accident autour de 1100 C :
elle correspond au départ de l'eau hygroscopique; une seconde perte a lieu
entre 400 et 600 0 C : elle est consécutive à la décomposition de la couche
octaédrique (13.6 % environ).
L'exploitation des courbes thermogravimétriques doit se faire avec
beaucoup de circonspection : la présence des impuretés se décomposant dans les
mêmes limites de température
que le minéral recherché peut fausser le bilan de
perte d'H20 et conduire à des erreurs d'interprétation.
C) Analyse thermique différentielle.- L'opération consiste à mesurer, par
rapport à un corps inerte de même chaleur spécifique que l'échantillon, les
réactions thermiques (endo et exo) accompagnant les changements d'état inter-
venus dans lUéchantillon au cours d'un chauffage rapide. Si l'échantillon ne
présente pas de réaction, théoriquement l'appareil doit tracer un trait hori-
zontal. Une réaction endothermique (absorption de chaleur par l'échantillon)
donne lieu à un crochet dirigé vers le bas à la température de la réaction et
une réaction exothermique un crochet dirigé vers le haut. La courbe (fig, 4)
est celle d'une kaolinite ; elle présente un crochet endothermique entre 100
et 1300 C correspondant au départ de l'eau hygroscopique;
un second crochet
endothermique débutant à 500 0 C et finissant à 600 0 C traduit le départ de
l'eau de constitution, Des manifestations exothermiques apparaissent entre 900 0
C et 950 0 C.
Ici également la présence des impuretés peuvent perturber l'allure
de la courbe, Des traitements spécifiques de l'échantillon à analyser amélio-
rent les courbes (S, Caillère et S. Hénin, 1963),

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- 24 -
D) Autres méthodes
1) fg_~~~~~e~~É~~_f~[~g:~e~~o-L'absorption qualitative et quanti-
tative de l'infra-rouge (1 U < À < 15 u) varie d'une substance à l'autre. La
détermination des intensités relatives des différentes longueurs d'onde avant
et après la traversée de l'échantillon peut constituer un élément de diagnostic
des minéraux argileux,
2) f~_~~~e~~eE~~l~~É~~fq~o- Grâce au fort pouvoir de résolution
du microscope électronique» il est possible de prolonger les observations vi-
suelles au-delà de la limite de 0»3 à 0»4 u imposée par le microscope optique.
L'examen ou la photographie de la forme et de l'association des cristaux faci-
lite la détermination et l'appréciation du degré de cristallinitéo
3) M~~~~~_~_~~~[g~~_~É_~_~~g~~~_4~~~~~a~,-
Les argiles cristal-
lisent à l'état de particules extrêmement ténues; on peut donc s'attendre à
ce qu'elles développent une surface importante tant externe (limitante des cris-
tallites) qu'interne (surface interfoliaire croissant avec le degré d'hydrata-
tion). La connaissance d'une telle surface peut s'avérer très précieuse pour
interpréter les résultats obtenus par les autres méthodes d'investigation. Par
exemple une surface très faible de l'ordre de 20 m2/g caractérise une kaolinite
bien cristallisée,
Nous avons vu plus haut que par le jeu des substitutions» il apparaît
des déficits de charge généralement positifs et monovalents au niveau des feuil-
lets. Ces déficits sont compensés en couches interfoliaires par des cations
monovalents ou bivalents tels que K+ et Ca++. En milieu électrolytique l'argile
peut céder ses cations pour adsorber ceux du milieu à condition que ces derniers
soient de nature différente: c'est le phénomène d'échange d'ionso Il n'est
cependant pas exclusif des argiles à déficit de charge, Chez la kaolinite un
déséquilibre de charge entraîné par une rupturede hcouche octaédrique et dans
une moindre mesure de la couche tétraédrique» entraîne une fixation d'ions sur
le pourtour du feuillet du minéral, Les phénomènes d'échanges d'ions observés
chez la kaolinite de type 111 deviennent compréhensibles (J,J, Fripiat et M.C.
Gastuche, 1956 ; J. Fripiat, 1957 ; s, Caillère et S, Hénin, 1963)0 Les mesures
de capacité d'échange donnent des indications parfois utiles pour la détermi-
nation des minéraux argileux,
CONCLUSION
Le minéralogiste et le sédimentologue disposent pour l'étude des
minéraux argileux de
moyens variés et de plus en plus perfectionnés qui justi-
fient les progrès accomplis depuis quelques décades dans la connaissance de la
nature et du comportement de ces matériaux. Leur nature cristalline, longtemps
soupçonnée, ne sera clairement mise en évidence qu'à l'avènement de la diffrac-
tométrie X et de la microscopie électronique,

---

CHA PIT R E
II
LA
ROCHE
ALTtRÉE
Cette appellation désigne la roche visiblement transformée, conser-
vant ou non les constituants du granite, mais résistante au choc du marteau,
Nous avons choisi de l'étudier plus particulièrement sur le granite des Co1ettes
où elle se présente sous des aspects variés alors que dans le granite de Beau-
voir, elle n'apparaît que sous la forme très monotone de greisen n
Dans les carrières des Co1ettes, des Sapins et des Chaumes-Molles, la
roche altérée constitue la masse des boules de granite enfouies dans les arènes
et l'éponte des filons de quartz ou d~ap1ite, Elle se rencontre également au
niveau des arènes profondes et des zones très si1icifiées de la carrière des
Chaumes-Mo11esn Un faciès particulier apparaît dans les zones de friction,
l - ETUDE PETROGRAPHIQUE
A) Type l : La roche des boules d~a1tération : échantillon C2n
Ces boules de forme généralement ovale ou sub-sphérique font saillie
sur les parois verticales de la carrière, La dimension de leur grand axe peut
atteindre 3,5 mn En profondeur elles se raréfient puis disparaissent,
Par rapport au granite relativement frais (échantillon CI par exemple)
l'aspect général est terne et les minéraux constitutifs s'y trouvent à différents
états de conservation.
- La perthite : quand elle est colorée, elle passe du rose clair bril-
lant au beige poussiéreux, Les clivages deviennent peu apparents, les cristaux
en saillie sieffritent assez facilement, mais demeurent résistants à 1 iong1e.
Au microscope, en lumière transmise, le trouble déjà présent dans le
feldspath frais s'accentue donnant l'impression d'une augmentation de relief,
La biréfringence baisse très sensiblement, Du fond gris noir du début du 1er
ordre se détachent plus ou moins bien des plages plus claires, parfois craque-
lées, correspondant à la phase a1bitique de la perthite,
- Le plagioclase ~ les cristaux beiges ou blancs de la roche fraîche
deviennent légèrement ocres et pulvérulents. En plaque mince, ils apparaissent
de plus en plus craquelés. Les plans de macle restent encore visibles malgré la
surcharge des minéraux phy11iteux très envahissants, On observe également une
baisse de la biréfringence.
- Les micas: à peine défraîchis, ils sont peu différents de ceux con-
tenus dans la roche fraîche,
Au microscope, l'évolution est nulle sur le mica incolore, peu sensi-
ble sur la biotite, Pour cette dernière elle se traduit par une augmentation de

---

- 26 -
la décoloration déjà sensible sur la roche fraîche avec exsudation des produits
ferreux dans les plans de clivage (photo 4,
planche III). Le phénomène semble
un peu plus accentué dans le secteur des Chaumes-Molles où des feuillets de
ch10rite apparaissent dans la biotite dont certains plans (001) sont surchargés
de rutile (L.M. 38 467, échantillon J3).
B) Type II : Epontes des filons de quartz et d iap1ite.(échanti11ons C3 ou J4).
Elles accompagnent toujours les filons de quartz et d'ap1ites même
quand ceux-ci sont de faible importance. Elles sont dissymétriques et d'épais-
seur comprise entre 10 et 50 cm de chaque côté du filon.
L'aspect est très caractéristique dans tout le massif: éclaircisse-
ment très prononcé du fait d'une plus grande altération du feldspath potassique
et apparition des tâches vert-pâle dues à la séricitisation du plagioclase.
- Le feldSpath potassique : il devient blanc crayeux et pulvérisant ; les
clivages s'estompent.
Au microscope la biréfringence s'abaisse encore au point que le cris-
tal reste pratiquement éteint (photo l,
planche IV). De fins feutrages mica-
cés apparaissent dans la phase a1bitique et les inclusions de mica (L.M.38495).
L'imprégnation par de 1 Voxyde de fer d'origine biotitique est fréquente.
- Le plagioalase : macroscopiquement il a pris une teinte verdâtre carac-
téristique, mais paradoxalement se montre moins pulvérulent que le feldspath
potassique.
En coupe mince, il n'est plus reconnaissable car complètement pseudo-
morphosé par un feutrage dense de paillettes micacées polarisant dans les tein-
tes jaunes et présentant les caractéristiques optiques de la séricite. D'une
façon générale, le plagioclase est envahi par du quartz.
- Les miaas : la décoloration atteint son maximum. Les lamelles très ex-
foliées, tordues (extinction roulante) ou brisées ont subi une recrista11isation
en fines paillettes sériciteuses disposées parfois en houppes. L'invasion du
quartz donne parfois lieu à de curieuses associations où ce minéra~ craquelé
et sillonné de fissures réticulées colmatées par de l'oxyde de fe~ s'associe
intimement à des paillettes micacées rouille polarisant dans des teintes"vives
(L.M. 38 468, échantillon J4, photo 2,
planche
IV).
- Le quartz seaondaire : localement du quartz secondaire peut parfoi~
digérer les feldspaths et l'éponte necontenant plus que du mica et du quartz
répond à la définition de greisen (photo 3,
planche IV). Ce phéno~ne s'est
produit avec une exceptionnelle ampleur sur le granite de Beauvoir. Même des
zones très éloignées des filons n'ont pas été épargnées et les greisens se
rencontrent jusqu'à 100 m de profondeur. Les greisens du granite des Co1ettes
conservent encore quelques fantômes de feldspath potassique et de giganto1ite.
Le mica y a gardé le même habitus (peu de recrista11isation en houppes) que
dans le granite frais. Ces greisens sont incomplets et diffèrent très sensible-
ment de ceux du granite de Beauvoir sans giganto1ite, à 1épido1ite cristallisée
en houppes, totalement épurés en feldspath. Tous les deux traduisent, avec cepen-
dant une plus grande intensité à Beauvoir, l'effet d'une venue siliceuse consé-
cutive à la mise en place du granite de Beauvoir.
C) Type III : La roche altérée du niveau des arènes profondes.
Un exemple a été choisi à - 35 m dans la carrière des Chaumes-Molles
(échantillon J7). La roche très massive présente sur un fond blanc (feldspath

---

-
27 -
altéré) des saillies de globules de quartz et des mouches de gigantolite déco-
lorée.
Au microscope) le microcline et le plagioclase sont totalement rempla-
cés par de la matière argileuse teintée d'oxyde de fer, Le mica très exfolié
et légèrement verdâtre se reconnaît aisément" Par contre le quartz apparaît
fissuré avec des golfes de corrosion pouvant être remplis de matières argileuses
(photo 4,
planche IV)"
0) Type IV : Les niveaux silicifiés (échantillon J 8),
Ce sont d'importantes masses silicifiées parcourues par une multitude
de filonnets de quartz parallèles" Elles apparaissent surtout dans la carrière
des Chaumes-Molles, Dans la roche très dense, le feldspath potassique et le
plagioclase ont conservé leur couleur rose pâle ou verdâtre mais présentent un
aspect hyalin, A certains endroits ils ont pu être totalement dissous et la
roche en a pris un aspect vacuolaire (échantillon J 6).
En lame mince, elle est sillonnée de veinules de quartz, Les cristaux
de feldspath sont totalement épigén1sés en matières argileuses finement cris-
tallisées. Cependant le mica demeure mieux conservé,
E) Type V : Faciès altéré de friction (échant1l1on C 8),
Il apparaît dans les zones faillées où il siintercale entre les filons
de quartz et lléponte (type II), La roche très finement grenue est constituée
uniquement d'agrégats de quartz, Les variations de la taille des grains selon
des contours en amande ou plus ou moins étirés matérialisent lJemplacement
d'anciens cristaux (photo j F
'~Il s'agit très vraisemblablement d'une por t i on
d'éponte intensément broyée et totalement recristallisée au contact du filon
de quartz.
F) Conclusion,- Quand lialtération est peu prononcée, c'est le cas pour la
masse des boules dialtération, elle se traduit chez le feldspath potassique par
une diminution de la biréfringence due à une accentuation du trouble dans la
perthite, un craquellement du plagioclase et de son invasion par des paillettes
de séricite. La biotite peu sens1ble se présente plus décolorée que dans le
granite frais.
Au contact des filons de quartz, ces phénomènes s'accentuent surtout
chez le plagioclase de plus en plus surchargé, Dans le même temps des figures
de recristallisation apparaissent dans le mica, Le feldspath peut localement
disparaître et la composition minéralogique est alors celle d'un greisen.
En profondeur, contrairement à ce que lion observe dans les cas d'al-
tération météorique, le feldspath se transforme totalement en produits argileux
et des figures de corrosion apparaissent à la périphérie du quartz jusque là
épargné.
Dans les zones très silicifiées, les fantômes feldspathiques ont très
finement recristallisé en un mélange de quartz et d 1argile. Le cas extrême de
transformation est celui des "quartzites" des zones de friction où le granite
est presque complètement remplacé par un agrégat microgrenu de quartz.
De l'examen de la roche altérée aux différents niveaux cités, il
ressort que lJaltération s'intensifie d'une part au contact des filons ou dans
les zones envahies par des venues siliceuses, d'autre part quand la profondeur
augmente. Il faut donc envisager pour cette altération des causes d'origine
profonde en liaison avec l'apparition des fractures à la fin de la granitisation,

---

- 28 -
II - CHIMISME
Deux analyses chimiques extraites de travaux de A. de Rosen (1965)
comparées à celle publiée par J. Lameyre (1966) rendent compte de l'évolution
minéralogique décrite plus haut. Il s'agit des analyses C 307 et H.J 533 du
Laboratoire de géologie appliquée de Paris se rapportant, 1a:;première à une
éponte de filon de quartz (greisen incomplet), la deuxième à-la roche altérée
des arènes ..profondes.' .,.
:,,'
, ""./' ·11.
;" ..... :t:'··,
:",' .;,~~·B·, '
- L'analyse C 307 (éponte de filon) indique, par rapport à celle de la
roche fraîche une augmentation du pourcentage de la silice, de la magnésie et
de la potasse, une diminution, légère pour le fer, sensible pour la chaux et
la soude. L'aluminium demeure stable.
L'augmentation du pourcentage de la silice résulte du remplacement
d'une partie du feldspath et du mica par du quartz secondaire. Celle de la
magnésie est à mettre en rapport avec l'intense développement de la séricite,
minéral plus magnésien que la muscovite. L'élévation du taux de la potasse
s'exp1ique
part par la relative stabilité du feldspath potassique et du
1d'une
mica primaire, d'autre part par l'apparition de la séric.ite. Une partie de cette
potasse est probablement apportée de l'extérieur par les fluides qui ont cir-
culé dans le granite. Beaucoup d'auteurs dont D.S. Korzinsky (1940) admettent
que la potasse entrant dans la constitution de la séricite est héritée du fel-
dspath alcalin détruit; or ici, dans le granite altéré ou même dans le granite
frais du plagioclase surchargé de séricite..:i,;1,.: coexiste avec le feldspath
l
alcalin frais ou à peine altéré. La totalité de la potasse de la séricite ne peut
donc pas provenir du feldspath alcalin. La chute du taux de la soude etJdans une
moindre mesure, celle de la chaux traduisent l'élimination du plagioclase par la
séricite et le quartz.
~.
Analyse
Oxydes
An C.307
An. HJ 533
7006
"
Si02
71,35
73, Il
68,66 (51,49)
A1203
15,60
15,26
22,36 (16,77)
Fe203 ~~.
l,6O
1,18
0,81
(0,60)
Fe02
MgO
0,90
l,4O
-
CaO
0,80
0,27
1
(0,75)
Na20
3,70
0,22
0,18
(0,13)
K20
4,70
6,38
l,50
(1 ,12)
Ti02
trace
0,11
P205
0,25
-
n.d.
H20+
0,80
1
5,90
(4,42)
.)
H20-
0,15
Total
99,85
98,93
100,41
Tableau 4.- Analyse chimique de roches altérées
?006 - Laboratoire de Clennont"Ferrand ~thèse J. Lameyre J
C J6? et HJ 5JJ - Laboratoire de géologie
1966).
appliquée de Paris (extraits de la thèse
de A. de Rosen~ 1961).

---

- 29 -
- L'analyse HeJe 533 (roche altérée des arènes profondes) marque une dimi-
nution du taux des éléments à liexception de celui de lialumine qui passe de 15
à 22%,La diminution de la silice, notamment, est beaucoup plus importante que
ne le laissent voir les pourcentages pondéraux donnés par les analyses ; du fait
de l'intense lessivage des alcalins et de la magnésie, le taux de la silice
s'est élevé par différence au point de masquer la diminution notable que doit
subir cet oxyde consécutivement à la corrosion du quartz, Une correction siim-
pose. J, Lameyre (1966) a calculé quiun cm3 de granite des Colettes frais pèse
2,60 g alors que le même volume de granite kaolinisé ne pèse que 1,95 g, Pour
que les analyses soient comparables, il faut - selon la méthode volumétrique
préconisée par G, Millot, 1964 - affecter les pourcentages bruts de l'analyse
du granite kaolinisé par un coefficient proche de 1,95/2,60 soit 0,75, Dans ces
conditions le taux de la silice tombe à 51 %, celui de l'alumine à 16,77 %,
celui de la chaux à 0.75 %, etce"
(voir valeurs entre parenthèses dans le
tableau 4J,
La diminut10n importante du taux de la silice, 20 % environ, résulte
essentiellemen~ de la destruction du feldspath et dDune partie du quartz rem-
placés par des minéraux argileux, La grande stabilité de l'alumine malgré la
disparition du feldspath ne Si explique que par la remobilisation sur place de
cet oxyde dans la genèse des argiles. Le lessivage de la soude et dDune partie
de la potasse est aussi une conséquence de l'élimination du feldspath. Le pour-
centage de la chaux demeure à peu près constant et indique que cet oxyde entre
essentiellement dans la compos1tion de l'apatite minéral très résistant à l'al-
tération.
- Nous ne disposons pas d'analyses chimiques pour les échantillons prove-
nant des boules dialtération,deschamps très silicifiés et des zones de friction.
Il est cependant logique. diaprès les études pétrographiques et les résultats
des analyses chimiques discutés
plus haut, de concevoir pour la roche altérée
des boules un chimisme proche de celui de la roche fraîche avec un lessivage
déjà assez important des bases, Les échantillons des champs silicifiés se ratta-
cheraient chimiquement à ceux des épontes séricitisées avec cependant un taux
de silicification plus élevée Q.lant aux "quar-t aî t es " des zones de friction, il
ne fait aucun doute qu'une analyse chimique montrerait qu'il s'agit de la silice
presque puree
Liévolution chimique de la roche altérée est marquée par une tendance
générale à un lessivage des bases au fur et à mesure que l'altération progresse.
La potasse qui manifeste d'assez grandes fluctuations fait exception à cette
règle. L'augmentation de son taux dans certaines conditions fait penser à une
introduction tardive de cet élément dans le granite. La roche altérée très kao-
linisée (niveaux profonds) accuse un déf1cit d'environ 20 % de silice, L, de
Launey (1893, l, p , 632.), plus tard A, de Rosen (1965) et J, Lameyre (1966) ont
vu dans cet important déplacement de silice l'origine des filons de quartz,
CONCLUSION
L'étude pétrographique de la roche altérée prélevée à cinq localisa-
tions différentes indique une altération plus poussée au contact des filons et
dans les zones profondes, Une telle altération semble donc relever de processus
non météoriques, De fait, sur le plan chim1que, le comportement de la potasse
et de la silice n'est pas celui observé au cours d'une altération météorique.
Alors que dans ce dernier cas le taux de la potasse demeure à peu près constant
de la roche fraîche à la roche altérée (D. Collier, 1961 ; F, Seddoh, 1968 et
1973 ; J, Dejou et al., 1972), il varie largement ici selon l'état du granite

---

- 30 -
(tableau
IV). Une perte de silice aussi importante n'a jamais été mentionnée,
à notre connaissance, dans une météorisation. C'est l'importance de la masse
de silice déplacée dans la roche très altérée
qui a fait lier l'origine des
filons de quartz à la kaolinisation. L'étude des arènes apportera des infor-
mations complémentaires permettant de tirer des conclusions sur l'origine de
l'altération.

---

CHA PIT R E
III
ÉTUDE DES
ARËNES
l - DESCRIPTION DE QUELQUES PROFILS D'ALTERATION
Pour l'étude des arènes diEchassières, on ne peut trouver meilleurs
profils que ceux offerts par les carrières, Nous en décrirons quatre, choisis
loin des filons dans les exploitations des Sapins, des Colettes, des Chaumes-
Molles et de Beauvoir"
A) Profil de la carrière des Sapins~- Coordonnées Lambert
x = 649,3 ;
Y = 131,85 ; f i.g , 50
La carrière des Sapins est la deuxième qui'~encontre à g~uche quand
on quitte le carrefour de la Bosse en direction de Bellenaves. Le 'profil se
situe à l'Est de la carrière où lion pouvait observer l'arède sur plus de 6 m
de profondeuro Du sommet à la base, on rencontre :
1°/ Un sol brun acide pouvant être subdivisé en :
- un horizon AO humifère de 20 cm environ sur lequel poussent
des espèces variées: Calluna vulgaris, Sarothamnus scoparius, Pinus sylvestris,
Quercus pedoncula, Cratagus oxyar:ai:l.t:~.~,etco0' ;
- un horizon Al de couleur plus claire riche en grains de quartz
et en paillettes de mica, beaucoup plus reconnaissable que dans l'horizon Ao,
Il est parcouru de place
en placeè
par des traînées de matières organiques
et sert de transition entre le sol et liarèneo
2°/ L'arène: elle est très monotone avec une épaisseur totale non
estimable dans la carrièreo Le grattage au marteau est relativement aisé sur
les cinq premiers centimètres
Au-delà de cette profondeur la roche oppose une
0
certaine résistanceo Une telle cohérence éloigne cette arène de celles couram-
ment rencontrées dans le Massif Central, telles que celles de Romagnat et de
Saint-Gervais 0
Les minéraux constitutifs pulvérisés et non identifiables dans le sol
s'individualisent progressivement au fur et à mesure que l'on s'enfonce dans
l'arène où ils demeurent dans un état de conservation très inégal, Le plagio-
clase, beaucoup plus altéré, se présente à l'état de poudre qui, facilement
délayée dans li e au de pluie, recouvre le front de taille diune patine blanche.
Le feldspath alcalin, extrêmement terne ,est craquelé.
se brise a i sément.
et même dans certains cas se réduit en poudre sous la pression des doigts. Sur
le fond clair et pâteux formé par le feldspath altéré, se détachent des gigan-
tolites micacées et des globules de quartzo Les premières s'écaillent facilement
pour libérer des paillettes incolores ou brun pâle, Le quartz ne semble pas
touché sous le film blanchâtre de matières argileuses qui le recouvrent généra-
lement,

---

- 32 -
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---

LEGENΠ[ES FIGURES 5, 6, ET 7
Sol : hori&Oll Ao
Sol : horizon AI
Pilon de quartz et d'aplite
~ilon de quartz avec éponte verte trls développée
Figure de migr~tion de fer
Boule de granite peu altéré
Ar~ne du aranite des Colettes
fig. -5.- Profi 1 de la carriêre des Sapins.
CouYerture de micaschiste
[Z]
~ilOD de quartz et d'aplite
Ulll Fi10lÎ de quartz avec éponte cléveloppée
J,Ii'-;J[ Aràe litM
~ Rodule silicifil
~ Bloc de greiaen
fig. 6.- Profil des carrières du Suquet - Beauvoir.
B
Carri~re de Beauvoir
E
Carrière de l'Eperon
S
Carri~re du Suque t
fig. 7.- Croquis des carrières situées sur le greisen
de Beauyoi r,

---

- 33 -
Au contact des boules d'altération (chapitre II, 1) un litage parfois
net apparaît dans l'arène parallèlement au contour de ces boules; il passe
insensiblement à des écailles de faible épaisseur se détachant à la périphérie
des boules. La présence au sein de l'arène de filons de quartz ou d'aplite à
éponte verdâtre caractéristique est la meilleure preuve que l'arène n'a pas été
remaniée.
Quelques manifestations d"importantes migrations de fer attirent
l'attention; il s'agit de la présenceêsur le front de taille à l'Est,de
formes
lenticulaires {O,25 à 2 m) intensément colorées en brun sur les bords tandis
que le coeur demeure à peine plus foncé que le reste de l'arène; elles peuvent
être complètes ou tronquées par les filons, Dans ce dernier cas, elles sont
axées sur de petites cassures postérieurement remplies par des matières argileu-
ses. Ces lentilles sont, elles aussi, reprises par le cisaillement important
qui décroche les filons dans la carrière. En profondeur, au mur d'un filon
d'aplite, s'est formée une carapace de limonite de 3 à 5 cm d'épaisseur,
Elle
coiffe une zone extrêmement kaolinisée d'une blancheur exceptionnelle où aucune
distinction ne peut plus être faite entre les deux types de feldspath"
Le mica
n'est plus représenté que par des paillettes incolores. Ces indices, étroitement
liés aux filons et à des zones très intensément kaolinisées, font penser que la
migration du fer a pu avoir lieu à une époque contemporaine de la mise en place
du système filonien et être déclenché par le processus de la kaolinisation.
En résumé, dans la carrière des Sapins, sous un sol brun acide appa-
raît un puissant manteau d'arène relativement très cohérente par rapport aux
autres arènes connues dans le Massif Central, La présence de nombreux filons
de quartz et d'aplite qui hachent l'arène constitue une preuve de leur non-
remaniement, D'importantes migrations de fer en relation avec les filons et pro-
bablement liées à la kaolinisation sont marquées dans l'arène par des figures
lenticulaires et des carapaces intra-aréniques,
B) Profils des carrières des Calettes et des Chaumes-Molles,- Les profils
des carrières des Colettes (coordonnées Lambert x = 648,5 ; Y = 131,3)et des
Chaumes-Molles (x = 647,55 ; Y = i32,4) intéressant le même granite, offrent
peu de différences par rapport à celui précédemment décrit, Nous retrouvons
la même cohérence et la même monotonie des arènes, la présence des boules
arrondies, le même réseau filonien. le même comportement des minéraux consti-
tutifs,
On fera cependant pour l"ensemble de la carrière des Colettes, les
remarques suivantes :
- A l'Est, l"arène apparaissant sous la couverture micaschisteuse présente
une allure litée qui peut être interprétée comme le résultat d'une certaine
résistance opposée par l'encaissant à la progression de la mise en place du
granite.
- De la pegmatite extrêmement altérée apparaît en "chambre" dans l'arène,
Les cristaux de feldspath potassique y atteignent parfois 15 cm.
- A l'Ouest de la carrière on note une occurrence d'arène rose développée
sur le faciès microgrenu,
C'est aux Chaumes-Molles que nous avons relevé la plus grande profon-
deur de carrière: plus de 35 me Il est possible d'y vérifier que l'arène est
à ce niveau exempte de boules e

---

- 34 -
C) Profils des carrières du Su uet et de Beauvoir.- Les carr~eres de Suquet
et de Beauvo~r
coordonnees: x = 647,8 ; Y = 130,85
se présentent différemment
sans doute en raison de la nature même du matériel arénisé qui est ici le
greisen. Le profil illustré par la figure 6 conduit de la carrière du Suquet à
l'angle S.W de celle de Beauvoir dans laquelle on descend par 5 gradins (voir
croquis fig. 7) ,l,.
Les horizons sont peu marqués par rapport au profil de la carrière
des Sapins. L'horizon A est inexistant,du moins dans les parties de la carrière
qui nous ont été accessibles.
Dans la carrière du Suquet :
sous une couverture de micaschiste (3 m) affleure sur 1 m environ du
greisen peu arénisé, de couleur gris sombre, très riche en lamelles chatoyantes
de lép ido l i te ;
- suivent 5 m environ de greisen blanc plus arénisé.
Dans la carrière de Beauvoir
l'affleurement du greisen blanc se poursuit de plus en plus aren~se au
fur et à mesure qu'on descend. Des occurrences de variation de tailles deS"'grains s
fréquentes. Au niveau du 3e gradin, les arènes ont pris localement un aspect
de sucre en poudre. Le fond de la carrière est actuellement à-3D m.
Sur le pian minéralogique, les zones arénisées sont essentiellement
constituées d'une épaisse poussière blanche, ultime désagrégation du feldspath,
mêlée à des grains de quartz macroscopiquement bien conservés et des paillettes
assez ternes de mica blanc. Outre l'abondance locale des grains de cassitérite,
il faut signaler celle des taches de malachite localisé~uniquement à la surface
des blocs où elles sont visiblement de formation récente par oxydation de sul-
fures .
L'altération typique en boules a disparu. Même quand l'arénisation a
épargné tes blocs, ceux-ci ne prennent jamais une forme arrondie, mais plutôt
très irrégulière. Leur taille est impressionnante. Par contre l'arène renferme
quelques nodules ovoides de la grosseur du poing, silicifiés, très finement
grenus et contenant les mêmes éléments que les greisens. Il s'agit peut être
d'anciennes enclaves miçrogrenues gteiseni~iées. Des filons de quartz, de direc-
tion N 450 E mis en relief par une éponte silicifiée sont également nombreux.
Le plus important se trouve au niveau du quatrième gradin. Il est ramifié et
son tronc principal mesure 80 cm. L'épaisseur de l'éponte dépasse le mètre de
chaque côté. A proximité de ce filon l'arène se débite en écailles verticales
de 1 à 2 cm d'ép~isseur.
En résumé, le manteau d'arène développé sur le granite greisenifié de
Beauvoir s'enfonce aussi profondément que celui des Colettes. Le même réseau
filonien à éponte silicifiéele traverse. Il est donc également en place. Trois
différences notable~:;:'~'le'dis~,mtg\\\\enk"·.:i des arènes du granite des Colettes
l'absence de sol et d'altération en boule, le faible taux d'ameublissement.
0) Conclusion,':' l·originalité des arènes d'Echassières.- Les arènes d'Echas-
sières partagent avec celles reconnues d'origine météorique du Massif Central la
présence en son sein de boules d'altération limitées aux zones superficielles.
La fréquence des diaclases et le passage progressif des ecaiLles de desquamation
de certaines boules à l'arène litée sous-jacente indiquent que le processus de
formation de ces boules s'apparente aux phénomènes d'érosion tangentielle à partir
d'un jeu de diaclases (J. de Lapparent, 1923).

---

~
E cha s s i ère s
( A l l i e r )
Beauvoir
Colettes
Sapins
Chaumes-Mo 101 es
-
0,5 m - 4 m -10 m
-0,5 m -1,5 m - 4 m
- 6 m -0,20m -0,60m - 3 m
- 6 m -0,20m - 2 m -10 m -25 m
> 2000
48,97
36,47
50,65
14,79
17,55
29~83
22,45
24,37
26,55
43,02
24,06
23,03
22,20
25,36
21,36
< 2000
51,03
63,53
49,35
85,21
82,45
70,17
77 ,57
75,63
73,45
56,98
75,94
76,97
77 ,80
74,64
78,64
2000
31,78
38,72
29,26
29,47
36,25
41,34
. 32,76
32,63
33,49
29,30
36,98
31,96
39,47
32,94
34,82
200
200
10,97
10,68
13,48
17~69
18, 12
17,38
18, 17
22,57
13,01
13,56
15,72
14, Il
10,70
Il ,02
10,02
20
20
4,91
10.49
6,20
29,80
22,50
9,97
19,30
7,30
18,90
10,70
17,70
18,80
23,30
25,37
28,64
2
< 2
3,34
3,60
0,37
8,40
6,20
1,40
7,34
13,10
8.00
3,40
5,55
12,06
4,30
4,32
5,09
LI")
C"'l
Total
99,97
99,96
99,96
100, 15
100,62
99,92
100,02
99,94
99,95
99.98
100,01
99,96
99,97
99,01
99,93
Morvan (J,.Dejou. 1958)
Puy-de-Dôme (DcCollier, 1961
Lormes
Brassy
Romagnat
St-Gervai s
594
591
1
19
Arène
Arène
Sol
Arène
O,25m
- 5 m 0,5-0,1
- 9 m
sup"
prof,
o,15m
> 2000
27,26
41 ,17
26
16,2
38,6
45,7
29,3
29,8
< 2000
72,74
58,83
74
83,8
60,5
53,2
70,3
65,8
2000
31,87
35,82
35,03
39,32
41,2
34,0
50,5
30,1
200
200
12,46
Il,53
15, 11
30,25
9,9
12,8
13,6
19,6
Tableau 5.- Analyse granulométrique des arènes
20
d'Echassières, du Morvan (J. Dejou,
20
1958) et du Puy-de-Dôme
(D. Collier,
15,94
3,87
12,81
11, 17
4,8
4,1
3,2
8,0
1961).
2
< 2
Il ,2O
8,01
9,04
3,27
4,6
2,3
3,0
8,1
Total
98,73 100,40
97,99
100,21
99,1
98,9
99,E
95,6
- -
_ . _ -

---

E cha s s i ère s
( A l l i e r )
Morvan
Abbaye de
GRANULOMETRIE
Sapins
Chaumes-Molles
Taz;lly
La Montagne
La Pierre
qui Vi ré
- 0,20
-
.Arène
Arene
- 0,60 - 3m~:
- 6 m -0,20m - 2 m -10 m - 25m
-0,30m - 1 m -2,5m
-0,40m -1 m
3m
supo
moy ~~:
2000U
18,63
19,93 23,31
19,32
16,40 21,77
17,35
16,84
14,50
28,5
50
32
36
40
19,5
22,5
V)
s,
1000
QJ
.....
V)
1000
V)
14,73
13,88 14,29
15,64
14,44 15,83
14,47
15,20
12
19,5
15,5
14
16,5
21
24,0
23,5
0
s,
500
Ol
500
V)
9,72
11,76 13,68
13,5]
. 10,39 12~94
J2~34
12,21
7
10,5
6;3
7
7,5
1 1
21,0
23 ,~"
QJ
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200
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lt3
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200
8,68
10,71 13,42
11,82
9,44
8,20
11, 15
7,45
8.5
Il
5,5
9
9,5
12
12
15,5
50
-o
t:'1
Q ; V )
50
r- 1::
21, 12
7,00 10,32
8,77
8
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3,62
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]2,8
9,3
4,5
la
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5
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977
1t3'+-
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20
0
9.63
25,70 ]8,72
23,18
24,25 29,82
34,00
36,38
20
10,5
5,5
J 7
12,5
5
9,3
6,9
E
.....
r -
2
I
.....
2
17,30
10,88
5,95
7,28
15,57
5,50
5,80
6,47
20,50
8
3
11
6,5
2
6,9
2,2
OlQJ
';:r-
a
TOTAL
99,81
99,86 99,69
99,52
99,26 99,56
98,73
99,84
95,30
97,3
90,30
100
96,50 96
98,2
98,6
TOTAL < 50u
48,05
43,58 34,99
39,23
48,59 40,82
43,42
48,14
53
27,8
13
38
27
12
21,7
13,6
Tableau 6,- Analyse granulométrique des arènes d'Echassières et du Morvan (F, Seddoh, 1968 et 1973,
Tazilly et la Montagne; J,M. Dautria, 1970, Abbaye de la Pierre-qui-Vire).
(",é~,t:~,~.r:i';'

---

EC HA551E RE 5
MORVAN
---
~ CARRIERE
DES
,TAZILLY
LA MONTAGNE
ABBAYE DE LA
PIE RRE- Q.VrRE
CARRIERE DES SAPINS
CHAUMES MOLLES ('-'AMES 1
F. Seddoh
F. Seddoh
"'-M. Dautria
~nes ~nes
-O,20m ·0,60m
-3m
-6m
-0,20m
-2 m
-10m
-2Sm ..q30m
.:lm
-2,5m
-0,40m
-f rn
-3m
sup.
moy.
2000V
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--~ ----
Tablé.aù 7. - Reprê$e.nutton graph.tque de l'êVolutton quantttat1ve du taux des d1ffêrentes fract10ns
le. long des prof11s.
.
.~ ar.diant ••••z net apparatt dans 1. MOrvan pour la. fraetioue inflrieur•• l 50 u.

---

- 38 -
Là siarrêtent cependant les analogies, A la faible profondeur de la
plupart des arènes et à leur ameub lLs same u t E-~U s ab l e e xp Lc i t ab l e , Les granites
d 'Echassières oppos e. '; un manteau d'altération de plus de 40 m de puissance,
très massif et cohérent, où les minéraux, bien que très altérés, demeurent
encore solidaires, Le terme diarène (du latin arena : sable) est moins satis-
faisant ici, Les filons diaplite, partout ailleurs réputés résistants à lYalté-
ration (D, Collier, 1961 ; F, Seddoh, 1968) ont subi ici le même sort que le
granite, J, Dejou (J958) mentionne dans le Morvan des cas exceptionnels où des
filons d'apHte sont aussi altérés que le granite dont l'arène atteint à cer-
tains endroits 20 m de profondeur, Liabondance de la kaolinite parmi les miné-
raux secondaires a conduit J, Dejou et G, pédro (1967) à envisager pour cette
arène une origine non pédoclimatique sur laquelle nous aurons lYoccasion de
revenir.
Le trait le plus frappant des arènes étudiées ici demeure incontes-
tablement lYextrême développement de la kaolinite qui fait du massif d'Echas-
sières un gisement très connu de kaolin, En dehors de la Bretagne, on ne ren-
contre nulle part en France de cas analogue,
Cette grande originalité des arènes d"Echassières conduit donc à
envisager pour elles une origine, autre que la météorisation sans toutefois
exclure l'influence des agents externes dans_leur partie superficielle,
I I - ANALYSES DES ARENES
Les arènes ont été traitées en vue dianalyses granulométriques, dif-
fractométriques, thermiques et chimiques, Au laboratoire de Géologie de Clermont-
Ferrand, les échantillons ont été,par petites quantités~ tamisés sous faible
courant d'eau sur une colonne de tamis allant de 2000 à 50 W, La fraction infé-
rieure à 50 W a été traitée au laboratoire de pédologie de liLN,R,A, de Cler-
mont-Ferrand selon la méthode internationale d'analyse physique du sol: disper-
sion, sédimentation selon les lois de Stockes et floculation finale pour la
récupération, Pour des fins granulométriques et les analyses diffractométriques
et thermiques, la dispersion a été réalisée du pyrophosphate de sodium après
lavage au chlorure de potassium et la floculation au chlorure de magnésium, Les
échantillons devant servir aux analyses chimiques ont été dispersés à lVammo-
niaque et floculés à l'acide acétique, L"acétate d'ammonium s'élimine facilement
au lavage à li e au distillée, Un éventuel excès d'ammoniaque ou d'acide acétique
s'évapore pendant le séchage de l'échantillon à l'étuve,
A) Analyses granulométriques,- Les données numériques brutes fournies par
ces analyses sont consignées dans les tableaux
if et i/::
conçus différemment pour
permettre le rapprochement avec les résultats obtenus sur des arènes de météo-
risation d'une part par Do Collier (19E\\) dans le Puy-de-Dôme et J, Dejou (1958)
dans le Morvan, diautre part par Fo Seddoh (1968 et 1972) et J,M, Dautria (1970)
dans le Morvan, Dans l'ensemble, les valeurs sont à première vue comparables dans
les deux cas sauf en ce qui concerne la phase 2 - 20 W pour laquelle elles sont
dans l'ensemble plus élevées à Echassières que dans les autres localités, Cepen-
dant une traduction graphique des valeurs fait ressortir des différences notables
(fig. 8 à 14),
1°) A Echassières les courbes cumulatives et les polygones de fréquence
(fig. 8 et 9) sont bien régulières et marquent de ce fait une certaine homogéné-
ité d'ensemble quion niobserve pas dans les autres localités où les courbes cumu-
latives, en particulier dans le Morvan, indiquent par de nets décalages un affi-
nement progressif du grain quand on passe de liarène inférieure à l'arène supérieurt
U:':'g.IO,11,12,14)jCe n'est pas le cas à Ech as s i êres . L ial1ure des polygones de

---

-l
- 39 -
,
100
60
70
60
50
40
30
20
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200
50
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2000 1000
500
200
50
20
2
Fig. 8.- Courbes granulomêtriques des arènes de la carrière
des Sapins (Echassiêres).
A - Courbes cumulatives
B - Polygones de friquences
o,.,.,X • profondeur croissante•

---

- 40 -
0/0
1
i
100
i
90
80
70
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50
40
30
20
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2000 1000
SOO
200
SO
20
2
50
8
40
30
20
10
2000 1000
500
200
50
20
2
Fig. 9.- C'ourbes granulomêtriques des arênes des Chaumes-Molles (Echassières).
A - Courbes cumulatives
B - Polygones de friquence
. ,
0 , ~ ,~
profondeur croissante.
,

---

- 41 -
100
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70
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50
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500
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2
fig. 10.- Courbes granulométriques des arènes du profil de Tazilly (Morvan).
D'après f. Seddoh (1968).
A - Courbes cumulatives
B - Polygones de fréquences
. ,
0
1
A
Profondeur croissante.

---

- 42 -
100
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2000 1000 500
200
50
20
2
F1g. 11.- Courbes granulométriques des arènes de la Montagne (Morvan) ;
d'après f. Seddob. 1968.
A - Courbes cumulatives
B - Polygones de fr6quencee
. /
0 / .
Profondeur CrOiS8aDte.

---

- 43 -
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\\
A
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50
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2000 1000 500·
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2000 1000
500
200
50
20
2
Fig. 12.- Courbes granulomêtr1ques des arènes de l'Abbaye de la Pierre-qui-Vire.
D'après J.M. Dautria (1970).
A - Courbes cumulatives
S - PolYl0U8S de. fréquences
_
• _
• _
• _
Arènes superficielles
- 0 - 0 - 0 - Arènes profondes.

---

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60
50
1/
.: ./
Fig. 13.- Coordonnées des points R des courbes
...
cUlllll at1 ves des arênes de 1a carr1 ère
40
1,'.:
des Sapins RI (Echassiêres) -du profil
de la Montagne R2 (Morvan) et du profil
30
de l'abbaye de la P1erre-qu1-V1re.
1 et l' • dr et Pr de RI
20
2 et 2' • d r et Pr de R2
3 et 3' • dr et Pr de R3
10
2000 1000 SOO
50
'20
2
3
100
'0
SO
70
Fig. 14.- Courbes cumulatives des arênes des
granites de Bessines-Bersac {Limousinf
et du massif de la Pierre-qui-Vire {Morvan
60
J. Dejou et sr., 1970.
50
Bessine8-Bersac (ao
40
Pierre-qui-Vire (80
30
20
10
20000
2000
20
.
2

---

- 45 -
fréquence
souligne dans I~Allier le taux moyen plus élevé de limon mentionné
plus haut. Outre leur regroupement bien marqué, les courbes présentent à Echas-
S1eres une concavité plus faible qui nlest pas à mettre au compte d'une diffé-
rence de grain
car celle-ci varie dans une même localité d'une arène à l'autre.
t
Cette différence traduirait plutôt une différence d'évolution de l'arène du
granite d'Echassières,
2°) F. Seddoh (1973, p. 236 et sui.varrtes ) a cherché à établir dans le
Morvan les relations existant entre le grain de la roche et le point R, inter-
section des tangentes menées aux deux branches de la courbe cumulative (cumu-
lation débutant par les valeurs extrêmes correspondant aux fractions grossières).
Selon lui, l'ordonnée de ce point R, (Pr), est tout à fait indépendante du grain,
de la 'roche originellen~~&liée essentiellement au taux de désagrégation de la
roche. Sa valeur est d'autant plus faible que le taux d'inférieur à 2 W pro-
venant de l'altérat!on
sera élevé, Nous avons déterminé les coordonnées de ce
point pour les horizons équivalents des profils des Sapins (Echassières), de
La Montagne et Je I." Abbaye de la Pierre-qui-Vire dans le Morvan (colonnes marquées
d'un astérisque dans le tableau Vlet fig. 13). Le profil des Sapins donne un (Pr)
moins élevé, 68 contre 84 et 89. qui indique donc une désagrégation plus "O:l513é8
Celle-ci se traduit dans les faits non seulement par la seule augmentation du
taux d'inférieur à 2 W comme l'a observé Fe Seddoh, mais de l'ensemble de la
fraction inférieure à 50 Wc
3°) La représentation graphique met en outre en évidence une particu-
larité de la répartition des tranches 0-2, 20-20, 20-50 w, indépendamment des
différences de répartition quantitative: l"importance d'une tranche granulomé-
trique donnée varie ici d'une façon irrégulière quand, dans le même profil, on
passe de l'arène inférieure à l"arène supérieure alors que dans le Morvan cette
variation présente un gradient caractéristique de l'altération météorique
(tableau VII) c
En résumé, les arènes diEchassières se différencient sur le plan gra-
nulométrique des arènes de météorisation
auxquelles elles ont été comparées par
sa grande homoqéné i ië d tene emb l.e; l sobeence de gradient de répartition des
tranches granulométriques et une microdivision plus poussée se traduisant par
un fort taux dU inférieur à 50 Wc En diautres terme~ le granite d'Echassières
est plus intensément altéré et d'une façon très homogène dans toute sa masse
tandis que/dans les autres localités, l'altération presque aussi prononcée en
surface~décroit rapidement quand la profondeur augmente, Les autres résultats
analytiques qui suivent aideront à saisir ct/autres aspects
de cette importante
al t r a t i on ,
ê
B) Les analyses aux rayons X.- Les diffractogrammes ont été réalisés sur
des plaquettes orientées à l'Institut des Sciences de la Terre de Dijon sur un
appareil RIGAKU/Cu avec Les rêg l.ages su ivan ts e T.C. : 0,5 et C.R. 500. Les ana-
lyses ont porté sur les fractions 0 - 2 w (argile granulométrique) et 20 - 50 w
(argile granulométrique) et 20 - 50 w (sables fins). Les résultats font appa-
raître quelques différences importantes bien que dans tous les cas les raies
°
dominantes sont celles de la kaolinite et des phyllites à 10 A.
1°/ E~g~~ie~_gQ_=_QQ_wc- Dans les arènes profondes, cette fraction est
complètement épurée de ses constituants feldspathiques (fig. 15). Le spectre RX
montre des pics correspondant aux réflexions d'un édifice micacé (d = 9~93,
2 e = 8,90 ; d = 4,98, 2 e = 17,8 ; d = 3,32 A, 2 e = 26,8) associés à ceux de
la kaolinite bien cristallisée (d = 7,13, 2 e = 12,4 ; d = 4,19, 2 e = 21,2 ;
d = 3,56, 2 e = 24,90). Les raies se maintiennent après traitement au glycérol

---

- 48 -
tandis que celles de la kaolinite disparaissent presque complètement lors du
chauffage à 4900 C.
Dans les arènes superficielles (fig. 16) aux raies précédemment citées
sont associées des réflexions correspondant à un feldspath potassique (d • 4,01,
2 e = 22 ; d • 3,78, 2 e • 23,5 ; d • 3,18, 2 e • 27,99) et à l'albite (d • 3,66,
2 e = 24,2 ; d = 3,47, 2 e • 25,60 ; d • 3,23, 2 e • 27,5). Une raie à 4,75 Â
n'a pas pu être attribuée avec certitude. S'agirait-il d'une manifestation de
gibbsite mal cristallisée ? Les autres analyses permettront peut-être de lever
le doute. La raie à 4,22 A, 2 e • 20,90 est produite sans aucun doute par du
quartz.
2°/ ErgQ~fQ~_Q_=_g_y"- Le diffractogramme de l'arène profonde (fig.17)
présente des pics très intenses de kaolinite bien cristallisée (d • 7,19, 2 e •
•
0
12,2 ; d = 4,35, 2 e • 20,25 ; d • 3,59, 2 e = 24,8). Deux plCS à 3,06 et 3,24 A
correspondraient peut-être à du feldspath potassique tandis que celui à 2,94 A
à un plagioclase acide, Les raies attribuables aux édifices micacés ne ressortent
que très faiblement. Une raie à Il,1 - Il,5 A apparaît toujours dans la phase
°- 2 ~ de tous les profils, Elle se conserve au traitement au glycérol, mais
s'écrase au chauffage; nous avons envisagé deux interprétations possibles:
soit une présence de mica-vermiculite avec un faible taux de vermiculite, mais
nos valeurs sont encore trop faibles par rapport à celles obtenues par D'Yakonov
(1965) qui a étudié en détail le problème des taux d'interstratification micacée
de la vermiculite; soit celle probable de l'allophane. Pouroce dernier minéral,
en effet, la raie principale (intensité 100) apparaît à Il A d~après le fichier
ASTM 2.0039 qui mentionne une autre raie d'intensité 80 à 3,3 A. En outre/Fe
Colmet-Daage (1972) a très fréquemment obs~rv~ dans les diffractogrammes des sols
à allop~ane des Antilles, une raie à 3,33 A. Peut-être qu'une partie des raies
à 3,30 A que nous avons attribuées à du mica correspond~elleà de l'allophane.
Nous n'avons pas pu malheureusement expérimenter d'autres méthodes qui se seraient
peut-être révélées plus efficaces dans la recherche de l'allophane, telles gue
la spectrométrie infra-rouge et le microscope électronique. La raie à 6,10 A de
la figure 17 (6,0 à 6,3 dans tous les autres enregistrements non publiés ici)
traduit une présence possible de boehmite à différents degrés de cristallisation.
Dans les arènes superficielles (fig. 18) l'intensité relative des raies
de mica et de kaolinite s'inverse. La raie à Il Aest toujours présente et con-
serve le même com~ortement au glycérol et au chauffage ; il en est de même de la
raie proche de 6 A. Il apparaît par contr~ dans cette fraction argileuse des
arènes superficielles et d'une façon générale dans le massif une raie à 13,3 -
13,6 Â, stable au traitement au glycérol, mais disparaissan? au chauffage à
4900 C. Ce comportement rappelle celui de la vermiculite, minéral dont l'équi-
distance est de 14 Â. Les réflexions à 13 A correspondent vraisemblablement à
de la vermiculite naissante. Un rapprochement peut être fait entre la raie à
4,77 Ade cette figure et celle à 4,75 de la fig. 16, mais la raie caractéris-
tique de la gibbsite à 4,37 qùi perméttrait d'identifier ce minéral avec certi-
tude
n'apparaît pas. Les réflexions à 2,87 A, 3,88 et 5,60 Apeuvent être attri-
buées respectivement à l'apatite, au feldspath potassique et à l'albite tandis
que celle à 15,19 A est énigmatique. Nous ne l'avons retrouvée sur aucun autre
diffractogramme.
En résumé, la phase 20 - 50 u se montre aux R. X, formée :
- dans les arènes profondes, exclusivement de kaolinite (réflexions très
intenses) et de mica probablement de nature séricitique ;
- dans les arènes superficielles, de kaolinite (réflexions relativement
peu intenses par rapport au cas précédent) associée à du mica, du quartz et du
feldspath.

---

- 49 -
Fig. 17.- Diffractogrammes X des arènes des Chaumes-Molles.
fraction 0 - 2 ~ - horizon - 25 m (arènes profondes).
EN = échantillon normal
EG = échantillon glycérolé~081
ECH = échantillon chauffé
E.CH. "90~C1h
71<JS
1
E6
5,3'
3,243
EN
~
lyW
31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3

---

- 50 -
Fig. 18.- Diffractogrammes X des arènes des Chaumes-Molles
fraction 0 - 2 IJ, horizon - 0.60 m (arènes superficielles).
EN =échantillon normal
EG = échantillon glycérolé
ECH =échantillon chauffé
10,402
~137
13,392
11,787
11051
,
E.G.
3,326
7,191
E.N.
3,801
560
1
3,986
6,02
31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
7
5

---

- 51 -
Quant à la phase 0 - 2 w, elle est composée tout le long du profil des
mêmes constituants : kaolinite, mica, feldspath et quartz associés à une phase
pouvant être un interstratifié H''':V:ou de tl" 'à l 1op h àn e :r Oàns'''1~arèt1:a1:iil'tipêrficiel1e, un
minéral à comportement de vermiculite y fait son apparition. La présence possi-
ble, dans cette phase argileus~ de la boehmite et celle, limitée à l'arène super-
ficielle/de la gibbsitedoiyed: être confirméesou infirméegpar les analyses ther-
miques.
La phase majeure mise en évidence dans les fractions granulométriques
soumises à l'analyse est, comme on 'doit s'y attendre, de la kaolinite. Elle est
associée - uniquement dans l'arène superficielle - à un minéral couramment ren-
contré dans l'altération météorique: la vermiculite. Deux remarques s'imposent
pour la kaolinite :
1°) L'analyse de ses pics sur les différents diffractogrammes (seuls ceux
du profil des Chaumes-Molles ont été publiés ici) indiquent un enrichissement
quand on passe des arènes superficielles aux arènes profondes. Cette constata-
tion est en accord avec une communication orale de M. Delange,actuel responsable
de la carrière des Chaumes-Molles.
2°) La kaolinite n'est pas seulement limitée à la fraction 0 - 2 w, mais
à toutes les autres et en quantité notable. Remarquons que cette répartition peut
être rencontrée parfois dans les arènes issues de l'évolution météorique (J. Dejou
et al., 1970).
C) Les mesures de surfaces totales.- Quelques mesures de surfaces totales ont
été effectuées à l'I.N.R.A. de Dijon par J. Guyot. Elles ont donné les résultats
suivants :
0 - 2 w
20 - 50 w
Arène profonde .•.•
18,4 m2/g
Arène superficielle
45,7 m2/g
Les valeurs de 14,1 et 18,4 indiquent une kaolinite bien cristallisée
non associée à d'autres minéraux développant des surfaces. Elles excluent dont
la présence de l'interstratifié mica-vermiculite soupçonnée plus haut. Cependant
la valeur 45,7, beaucoup plus élevée, enregistrée pour l'arène superficielle,
expliquerait la présence de la vermiculite naissante mise en évidence à ce niveau
par la diffractométrie,
D) Analyse thermopondérale.- Les analyses thermopondérales également effec-
tuées à Dijon sur les fractions 0 - 2 w de trois horizons (fig. 19) donnent des
courbes typiques de la kaolinite caractérisées par un fort départ d'eau entre
480 et 600° C, Les pourcentages de cette fraction 0 - 2 w de kaolinite, estimés
d'après ces courbes, sont respectivement: 92 % à - 0,60 m, 74 % à - 3 m et 82 %
à - 6 m. Ils témoignent d'un enrichissement en kaolinite de La fraction 0 - 2 w
de l'arène superficielle, enrichissement qui, avec la présence de la vermiculite
naissante à ce niveau, serait un indice d'une influence des agents pédoclimati-
ques dans les zones les plus superficielles du massif. La présence de la gibbsite,
jugée probable dans le dépouillement des diffractogrammes,n'a pas été confirmée
par l'analyse thermopondérale, Les courbes n'accusent en effet aucun accident
entre 220 et 320 0 C.
E) Analyses chimiques.- Quelques analyses chimiques seulement ont été réa-
lisées sur arène totale, afin de dresser un bilan géochimique global d'altération.
Dans le but de cerner de plus près le processus d'argilitisation, nous avons f~it

---

g. 19.- Courbes thermopondérales des arênes de la carriê~ des Sapins (fraction 0 _ 2 u).
A : - 0,60 ID
B:-3m
c
- 6 m
N
11'1
-:
c
8
A
JJO
200
.300
400
500
600
700
800
900
1000

---

Roche
Arène
Arène - 0,6 m
Arène - 3 m
Arène - 6 m
"fralche Il
totale
- 4 m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
50 - 20w
20 - 2fJ
2 - Ow
50 - 20~ 20 - 21J
2 - 0>1
50 - 20u 20 - 2~
2 - Ow
7006
6997
6999
6998
6844
7001
7000
6845
7003
7002 .
6846
Si02
71,35
70,15
62~0
51,40
40,30
49.90
48,0
44,25
48,0
44,15
45.0
AIZ03
15,60
15,05
20,55
27,15
33,50
34,05
36,25
37,65
35,75
38,0
38,40
Fe203 ~
j ,60
j,50
2,50
3~20
3,45
l,50
1,30
J,85
1,10
1,40
1,60
FeO
MgO
0,90
0,25
0,85
0,95
1,0
0,65
0,60
1,05
0,85
1.80
0,75
CaO
0,80
0, JO
l,55
0,55
0,40
0,55
0,55
0,45
0,70
0,65
0,35
M
Ul
Na20
3,70
0,10
0,80
0,40
0.15
0,0
0,0
0,10
0, J5
0,10
0,10
K20
4,70
9,45
6,0
4,40
2,90
3,80
Z,70
0,90
3,75
2,40
1,20
Ti02
tr c
0,05
tr.
tr.
0,30
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
P205
0,25
0,10
0.10
0,10
0,25
0,10
0, JO
0,50
0,65
0,95
tr.
H20+
0,80
3,40
5,75
10,85
15,35
9,70
iO,90
13,15
9,80
1J ,40
12,60
H 0-
0,15
0,00
0,45
J,O
2,05
0,15
0,20
0,45
0,0
0,05
0,40
2.
Total
99,85
100, 15
100,55
100,0
99,65
100,40
100,60
100,35
100,75
100,90
100,40
Si02
5,13
3,21
2,04
2,49
2,25
1,99
2,28
1,97
1t 99
Al203
Tableau 8.- Analyses chimiques du granite des Calettes et des arènes du profil de la carrière des Sapins,
Analystes : P. LAPADU HARGUES~ nov. 1974 - Analyse 6997
J. SERANGE~ juin et nov. 1974 - Analyses 7006~ 6999~ 6998~ 6844~ 7001~ 7000~ 6845~
7003~ 7002 et 6846.
Labo. Géologie Clermont.

---

- 54 -
porter la plupart des ana~yses sur les fractions 50 - 20 ~ et 0 - 2 ~ de tous.
les horizons qui ont fait l'objet d'une étude granulométrique dans la carrière
des Sapins. Seuls les horizons extrêmes des profils de Chaumes-Molles et de
Beauvoir ont été soumis aux analyses dans les mêmes conditions. Devant le
parallélisme frappant des résultats obtenus dans ces diverses carrières, nous
avons choisi de ne commenter dans le détail que ceux, beaucoup plus complets,
obtenus dans la carrière des Sapins.
1) ?flq.rj;_a~~q,!!:.fTJJ.ffJ.'Y!!._rJ.l~"è.cl:l_g,:..cl:.lJ.~!:.~f9!J.'
- Ce qui frappe quand on
considère une analyse chimique globale d'arène moyenne du granite des Colettes
échantillonnée loin des filons/donc exempte d'apport de silice, c'est, outre
l'intense lessivage des bases, le très fort taux de potasse (tableau VIII).
Nous avons cherché à établir une comparaison avec le maximum d'analyses d'arènes
dont nous disposons dans le Massif Central (tableau
XI ) : la perte des bases
s'est révélée courante. Le taux de potasse s'élève dans certains cas, mais
n'atteint jamais deux unités pour cent alors qu'à Echassières, il passe de 4,70
à 9,45. Cette augmentation de potasse,considéréeccomme relative dans les cas
de météorisation/est attribuée à une plus grande résistance à l'altération du
feldspath alcalin et la muscovite (J. Dej ou, 1958 ; D. Collier, 1961 ; F.
Seddoh, 1968, etc ••• ); Dans le cas des arènes du granite des Colettes où la
séricite a dans certains cas totalement envahm le plagioclase à côté du fel-
dspath potassique nettement moins ou pas touché, il ne peut s'agir que d'un
apport réel de potasse. L'introduction de la potasse dans les granites sous
forme de séricite est considérée 'par G.M. Schwartz (1955) comme une marque de
l'hydrothermalisme. La présence des filons d'orthose qui accompagne le granite
de Beauvoir est un autre aspect de cette introduction de potasse. Pour le gra-
nite des Colettes nous tenons là un autre argument positif d'une origine hydro-
thermale de sa désagrégation liée à une phase tardive de la mise en place du
granite voisin1lui-même greisenifié et très kaolinisé.
Les pourcentages relatifs de pertes et de gains calculés à partir
des analyses brutes (la correction isovolumétrique apporte peu de changement)
sont consignés dans le tableau ci-dessous
Si02
A12P~
MgO
CaO
Na20
K20
%
- 1,68
- 3,53
- 6,3
- 72
- 56,2
- 97;30
+ 101
Pertes et gains relatifs des éléments dans l'arène moyenne du granite
des Co le trtee (carrière des Sapins).
L'ordre décroissant de mobilité est le suivant:
Na > Mg > Ca > Fe > Al > Si > K
J. Dejou (1958), D. Collier (1961) et F. Seddoh (1968) ont obtenu
respectivement :
- Fe > Ca, Na > Mg > K > Al, Si pour le granite de Lormes (Morvan) ;
- Ca > Na > Mg > Fe > K, Al, Si pour le granite de Romagnat (Puy-de-Dôme)
- Ca,
Na > K > Si >'Al
pour le granite de Luzy (Morvan)
Leurs résultats sont assez V01S1ns de ceux obtenus dans l'Allier pour
le comportement des alcalins et alcalino-terreux à l'exception du potassium qui
s'est avéré plus stable dans l'Allier où il a été en réalité introduit.

---

- 55 -
t~i néraux
Arène - 3 m Arène - 6 m
Oxydes de fer FeZ03 HZO
I,ZO
1,78
Albite
0,80
0,84
Anorthite
..
1,74
Ve rmiculi te
I,ZO
-
lUi te
11,30
11, Z4
Kaolinite
85,00
85,00
Total
99,50
100,60
Tableau 9.- Composition minéralogique des fractions argileuses (O-2~)
des horizons - 3 m et - 6 m de la carrière des Sapins.
SiOZ ·.........
44
- 46
AIZ03 .........
37
- 40 %
Fez03 .........
0,10 - 1,70
MgO
·.........
0
- 0,40
CaO ...........
0
- 0,40
NazO ·.........
0
- 0,40
KZO ...........
0
- 0,50
TiOz ·.........
0,01 - 0,50
PZ05 ·..........
0
à O,ZO
HZO+ ·.........
13
à 14
HZO- ·.. , ......
0
à
4
SiOZ/AIZ03 ....
'V
Z
-
Tableau 10.- Analyses chimiques de kaolinite pure. Valeurs extrêmes
publiées par W.A. Deer, R.A. Howie, J. Zussman (1963,
p. 203 T 3).

---

- 56 -
CaO
MgO
K20
Na20
Granite alcalin à biotite de St-André
P
j ,20
2,40
3,90
3,35
(Horvan ,- F. Seddoh, 1973)
A (-3m) 0,70
1,2')
4,60
3,10
Granite monzonitique du Creusot (Morvan'
F
1,85
] ,20
3,55
2,90
F. Seddoh, 1973)
A (-6m)
l,55
1,40
3,90
3,00
Granodiorite de St-Martin (Morvan -
F
j ,60
1,50
4,25
3,05
F. Seddoh, 1973) . An.
c
n
5164 et 5J75
A (-.3m)
1,65
1,45
4,70
2,65
Labo Géai. Clermont, J. Sérange
Granodiori te de St-Didier-sur-Arroux
F
3,60
3,0
3.90
2,95
(Morvan - F.Seddoh, 1973) - An-n 0 3969 et
A{-2~,5m) 2,95
3,20
3,75
2,35
4078, Lab.Géol.Clermont, J. Sêr anae
Leucogranite de St-Agnan (Morvan - J,M.
F
0,,60
0,15
4.20
3,50
Dautria, 1970) • An. 4980 et 4997.
A
0,60
-
4,70
1,30
Lab. Géai. Clermont, F. Cantagre l
Leucogranite de La Roche Mouron (Morvan -
F
0,60
0,95
3,70
3,40
F. Seddoh, 1973) . An. 4080 et 4082.
A(-3mJ
0,50
0,90
4,80
2,50
Lab. Géai. Clermont, J. Sérange,
Leucogranite de la forêt de Planaise
F
j ,25
0,80
4,75
2,30
(Morvan - F. Seddoh, 1973) . An. 4638 et
4654. Lab. Géai. Clermon t, F. Cantagrel
A(-2~5m) 0,30
0,85
5,70
0,80
Leucogranite de La Pierre-qui-Vire
F
0,60
0, 11
4,40
3,10
(Morvan, J.M. Dautria, 1970). An- 4991
Ar(moy)
0,35
0,20
4,45
2, 10
et 4986. Lab.Géol.Clermont, F.Cantagrel
Granite d'Entraygues (Aveyron) .
F
1,60
1,60
4,60
3,25
P. Lap adu-Hargue s . An.
1713, 1966.
A
0,20
1,40
4,90
1,90
Lab , Géai. Clermont, S, Couturié
Granite du Mayet-de-Montagne (Allier,
F
3,0
2,40
4,50
3,0
J. M. Dautria, 1970) . An, 4710. Lab. GéoL
A
1,25
2,40
4,80
1,80
Clermont, J. Sérànge
Granite de Montsauche (Morvan. J,M.
F
0,95
1,95
4,30
3,55
Dautria, 1970). An. 5017. Lab. Géai.
A
Clermont, S. Couturié.
0,50
1,30
4,55
1,0
Granite de Romagnat (P. de De -
F
3,9
2,50
4,4
3,6
D. Collier, 1961)
A
1,8
2,2
4,8
2,50
Tableau Il.- Lessivage des bases au cours du processus dBarénisation dans
12 localités du Massif Central, F z: frais; A= arène,

---

- 57 -
Par rapport au granite des Co1ettes frais (tableau VIII) la silice est
demeurée stable dans l'arène à cause de la grande résistance du quartz à l'alté-
ration. L'alumine a peu varié sans doute parce qu'elle a été réutilisée sur place
dans la génèse de la séricite et de la kao1inite. La grande mobilité de la soude
résulte de l'extrême fragilité de l'albite. Le calcium, autre élément du plagio-
clase, a peu suivi le sodium parce qu'une grande partie entre dans la constitution
de l'apatite, peu altérable, très fréquente dans le granite. Le magnésium évacué
des réseaux phy11iteux s'est avéré plus mobile que le fer auquel il est normalement
associé dans ces minéraux. Quant au potassium, on ne peut expliquer le doublement
de son taux que par un apport massif extérieur au granite.
2) f~~~~~~~~~f~~_~~_~~~gl~~~~_~_l~~~lu~~_~~fŒf~~_~~_i~~~!f~~
if~~~.- Les résultats consignés dans le tableau VIII révèlent une évolution ver-
ticale quand on considère une fraction granu10métrique donnée aux différents
horizons du profil : colonnes 1-4-7 ; 2-5-8 ; 3-6-9. Une évolution horizontale
se d"ssine, mais moins nettement quand, à un horizon donné, on passe des fractions
grossières aux fractions fines : colonnes 1-2-3 ; 4-5-6 ; 7-8-9. Cette évolution
tend à rapprocher les teneurs d'oxydes de celles d'une kao1inite pure (voir
référence tableau X) en même temps que les rapports
ki =
Si02
(mol.)
A1203
\\
se rapprochent de la valeur 2 qui est celle de la kao1inite. Les pourcentages de
ce minéral calculés à partir des analyses chimiques de la phase 0 - 2 ~ sont de
l'ordre de 85 % (tableau IX). Les valeurs ki obtenues sur les arènes de Romagnat
(Puy-de-Dôme) par D. Collier (1961) sont plus élevées et témoignent des conditions
moins dégradantes qu'ici. Cependant J. Dejou (1958, analyses 5931-5933) et F.Seddoh
(1973, p. 265) ont trouvé des valeurs semblables aux nôtres. La grande analogie que
présentent certaines arènes du Morvan, en particulier celles situées sur le granite
de Lormes, suggère pour ces arènes une influence hydrotherma1e discrète mais cer-
taine. Tel est aussi l'avis de F. Seddoh (1973, p. 266).
L'évolution mise en évidence par les analyses procède par une sorte
d'ajustement par soustraction dans des proportions variables selon la tranche
granu10métrique considérée (50 - 20 ~, 20 - 2 ~ ou 2 - 0 ~). Les pourcentages
d'entrainement figurent dans le tableau XII. Comme dans les comparaisons qui vont
suivre il est indispensable de ne considérer que des pertes chimiques absolues,
nous avons utilisé pour le calcul des pourcentages d'entrainement, les rapports
des pourcentages d'oxydes livrés par l'analyse au pourcentage de l'alumine de la
même analyse. L'alumine est en effet l'élément le plus stable dans l'ensemble des
fractions fines. L'augmentation de son taux dans les diverses analyses n'est que
relative et attribuable au lessivage des autres éléments.
Le taux d'évacuation, fort pour les principaux éléments Si, Ca, Na, dans
la fraction 50 - 20 ~, n'est pas surprenante; il indique une grande participation
du feldspath à la kaolinisation. Le phénomène est analogue à ce qui se passe dans
l'altération météorique. Ce taux baisse dans les fractions plus fines 20 - 2 ~ et
2 - 0 ~ où ce minéral est de plus en plus faiblement représenté alors que le pour-
centage de kao1inite augmente. Deux éléments gardent cependant un cômportement
particulier : le potassium et le fer, abondamment évacués à tous les niveaux et
dans toutes les fractions granu10métriques.
Ce lessivage permanent du potassium plaide en faveur d'une participation
importante des phy11ites en particulier de la séricite à l'élaboration de la kao-
1inite, surtout dans les fractions fines où ce minéral est accumulé du fait de
sa petite taille. Il ne semble pas qu'il en soit ainsi dans l'altération météo-
rique où la séricite n'évolue que très lentement et le stade final atteint ne

---

- 58 -
Si
Fe
Mg
Ca
Na
K
50 - 20 f.!
- 55
- 72
- 40
- 73
- 90
- 63
20 -
2 u
- 38
- 69
+ 35 ?
- 16
- 83
- 60
2 -
a f.!
-
2
- 60
- 36
- 23
- 38
- 63
Tableau 12.- Pourcentage de perte des éléments dans les principales
tranches granulométriques au cours du processus dCargili-
sation entre l carène superficielle et l "arène profonde,
Granite de Romagnat (Puy-de-Dôme)
Granite de Lormes
(~iorvan )
Arène
Arène
Arène superf
Arène profonde
Arène prof.
Granite
c
Granite
profonde
sup.
frais
frais
totale
totale
20 - 21.1 2 - Of.!
20 - 21.1 2 - 01.1
20-2 1.1
2-0).1
,
Si02
61 ,4
63,7
65,4
52,30
49,8
52,2
46,6
71 ,OS
47,55
42,55
A1203
18~3
17,9
16,4
25,30
25,5
21,6
22,8
15,20
34,65
35,85
2,12
2,37
5,05
Fe203
4,6
4,1
4, j
4,70
5,5
7, 1
9,3
0,70
0,25
tr.
CaO
3,9
1,8
0,52
0,28
0,04
0,50
0,07
1,27
t r ,
tr.
MgO
2,5
2,2
1,6
1,90
2,3
2,80
3,0
1, ] 7
0,80
0,80
K20
4,4
4,8
6,0
4,80
2,6
4,20
3,2
3,80
3,20
0,70
Na20
3,6
2,5
1,8
1,0
0,37
1,3
0.40
2,75
0,55
0,05
Ti02
0,9
0,9
1, 1
1, 1
0,9
2 , 1
2, 1
0,40
0,80
0,25
P205
0,34
0,22
0,23
0, ]a
0, J6
0, 17
0,54
0,05
0,10
0,00
H20
0,5
1,9
2,9
7,6
12,9
8
12,0
0,83
8,93
13,20
Total
Si02
3.57
3,32
4,10
3,47
2,33
2,01
A1203
Tableau 13.- Analyses chimiques des granites et des arènes de Romagnat
(Puy-de-Dôme, Do Collier, 1961) et de Lormes (Morvan, J,Dejou
1958)0

---

- 59 -
semble pas dépasser celui de la montmorillonite et de la vermiculite (A. Meilhac
et Y. Tardy, 1970).
L'évacuation du fer est l'un des critères) sur lequel se fonde J.
Nicolas (1956) pour avancer une origine hydrothermale dans les gîtes de kaolin
blanc non remaniés de Bretagne,le,s...s~~t,;t:S'po·l!Crle~1s selon l'auteur, les condi-
tions permettant le départ du fer sont réalisées. Dans le massif d'Echassières
une partie du fer a pu être retenue sur place dans le granite sous forme de
sulfures, en particulier la pyrite, assez fréquente dans le massif. Les crôûtes
de limonite intra-aréniqu~signalé.s dans la carrière des Sapins constituent
également un stockage du fer en migration. Le fer, jadis exploité dans le mica-
schiste encaissant, en particulier celui de Groët Boenat, doit peut-être son
origine à la kaolinisation du massif granitique.
3) Conolusion.- Le chimisme des arènes d'Echassières se rapproche de
celui des arènës-dë-;€téorisation
connues dans le Massif Central en ce qui
concerne le dynamisme des alcalins, à<~t!:e~ep.t'iml,h'.:.i:lofauttLhcs1W~igne.J:ci
de
celui du potassium dont le taux s'est considérablement accru dans l'arène
totale au cours du processus d'arénisation. La présence des filons d'orthose
associés au granite de Beauvoir plaide en faveur d'une introduction de potas-
sium dans le granite des Colet tes lors de la mise en place du stock de Beauvoir.
Le taux d'argilisation de la fraction fine est très élevé et les
rapports ki sont nettement plus bas que ceux calculés par D. Collier (1958).
On retrouve cependant des valeurs analogues pour les arènes profondes du granite
de Lormes qui accusent, par. un certain nombre de caractères (J. Dej ou, 1958)/ une
influence hydrothermale discrète.
Outre le feldspath, le mica a pu participer, dans une proportion
assez importante, à l'élaboration de la kaolinite, contrairement à ce qui se
passe dans le cas de la météorisation.

---

CHA PIT R E
IV
ËTUDE DE QUELQUES MINËRAUX
ISOLËS
Quelques analyses chimiques ou diffractométriques ont été réalisées
sur des minéraux isolés afin d'étudier le processus chimique de la décoloration
de la biotite et la susceptibilité de la muscovite à l'altération dans le massif.
Elles permettront en outre de suivre l'évo1~tion minéralogique de la biotite à
Chaumes-Molles. En effet, dans ce secteur où la carrière est profonde de plus.
~e 35 m',on observe/de bas en haut/le pa~sage d'une.arèn~ à biot~te e: muscovite
a une arene ne contenant plus que des pa1llettes un1formement be1ge pale. La
biotite, noir verdâtre, s'éclaircit au fur et à mesure que l'onremOfitè>,' le
profil pour cesser de s'individualiser vers - 5 m.
Il sera également possible aussi, grâce à ces analyses, de rendre
compte à l'échelle du minéral des observations déjà faites au niveau de la roche
altérée ou des arènes.
l - ANALYSES CHIMIQUES DES MICAS
A) Les biotites.- Elles sont extraites du granite "frais" Cl et~de l'arène
superficielle des Sapins. Les échantillons extraits du granite frais sont mor-
dorés tandis que ceux de l'arène sont brun très pâle, mais non incolores. La
couleur classique brun très foncé ou noir brillant de la biotite n'existe nulle
part dans le massif. Des comparaisons ont été établies d'uneep~tentre la bio-
tite mordoré la plus fraîche du massif et celles dont W.A. Deer et coll. (1963)
ont publié les analyses, d'autre part entre cette biotite et la biotite brun
pâle de l'arène superficielle.
1/ f~~~~~~_~_l~_Qf~~f~~_~~~g~~~~_~~~~_l~~_Qf~!f!~~_~~~~~~~.-
Par rapport aux biotites de l'ouvrage de Deer et al., la biotite mordorée
(analyse n° 7043, tableau XIV ) accuse une teneur en silice plus élevée. Sur les
32 analyses prises pour références, seules deux ont une teneur équivalente. Un
tel pourcentageie situe entre celui d'une biotite vraie et celui d'une musco-
v i t e . '
.
Aucune des 32 analyses n'indique un pourcentage d'alumine aussi élevé;
par contre toutes ou presque présentent un taux· de fer total plus élevé que
celui de la biotite mordorée. Quant à la teneur en magnésie, elle est de moitié
plus faible. Seul le taux de potasse s'accorde avec ceux des analyses proposées
par Deer et al.
La biotite mordorée présente donc sur le plan chimique, des différen-
ces très notables par rapport aux biotites ordinaires. On peut se demander si
elles ri'exp1iquent pas la coloration plus atténuée de cette biotite.
2/ QQ~grgi~Qtl_~_lg_èfQ~f~~_mQ~4Q~~~_~~~~lg_èfQ~f~~_~QQIQ~~~_~
l~gr~~~_~?:œ~~ifci~ll~_~_lg_~g~ti~~~_~~_~~f?:!~.:..
Il es t remarquable de cons-
tater ici (ana1yses7043 et 7045. tableau XIV) que les différences mentionnées
plus haut s'accentuent: les pourcentages de la silice et de l'alumine augmen-
tent, tandis que ceux du fer et de la magnésie diminuent. L'eau de constitution
a par ailleurs doublé.

---

•
- 61 -
BIOTITES
MUSCOVITE
Granite
Arène
Granite
Arène
Il frai s Il
(- 0,60m)
Il frai Sil
(-6m)
C 1
C 1
An.7043
An. 7045
An.7046
An.7047
Si02
42,95
44,35
45,00
45,10
A1 203
25,50
33,00
31,80
34,45
Fe203 + FeO
13,05
5,35
6,25
4,80
MgO
3,20
1,1O
2,4'0
1,65
CaO
0,95
0,15
0,80
0,35
Na20
0,50
0,90
l,3O
0,70
K20
9,75
9,85
10,05
9,45
Ti02
0,45
0,40
0,35
0,25
P205
0,10
0,10
0,25
0,10
MIlO
-
-
-
-
H20+
2,30
4,60
1,65
3,20
H20-
0,25
0,25
0,20
0,20
Total
99,00
100,05
100,05
100,25
Nombre de cati ons avec pour bases Il oxygènes
si
2,83
2,74
2,89
2,80
AIIV
1, 17
1,26
1, 11
l,2O
AIIII
0,81
1, 14
~~é\\
1,31
Ti
0,01
0,03
0,03
0,01
FeI II
0,64
0,24
0,30
0,22
Mg
0,31
0,10
0,23
0,15
P
0,00
0,00
0,03
0,00
Ca
0,06
0,007
0,05
0,02
Na
0,06
0,10
0,15
0,08
K
0,81
0,77
0,81
0,74
Charges des couches
Charge en couche t ~~,
Ê,· '~':, ~',' ~
i , 17
- 1,26
- 1, 11
l,2O
.r
traéd.
1
Charge en couche oc-I
+ 0,24
+ 0,38
0,10
0,36
taéd.
Charge en couche
+ 0,93
+ 0,88
+ 1,01
0,84
interf.
Si02/A1203 (Mol.)
2,86
2,28
2,40
2,22
Tableau 14.- Analyses chimiques des biotites et des muscovites du
granite des Colettes. Analyses du Lab. Géol. Clermont,
1975. Analyste: S. Couturié.

---

•
- 62 -
.
En passant de l'analyse 7043 à l'analyse 7045 , on note le plan
cristallochimique, une augmentation' de: la substitution en couche tétraédrique,
une légère augmentation da la charge en couche octaédrique de même qu'une dimi-
nution de l'occupation dans les couches interfoliaires. J. Dejou et J. Guyot
(1967),ont qbserVé une êvoïution #ristallochimique analogue pour la biotite du
profil de St-Léger dans le massif 'de la Pierre-qui-Vire dans le Morvan. Ces
caractéristiques sont relativement proches du stade 1 (évolution sans expansion)
de l'altération de la biotité décritë par F. Seddoh (1973).
31 ConaZusion.- Le parallélisme est très étroit entre la dégradation
de la coloratIon-d;-Ia-biotite et son évolution chimique. La décoloration se
traduit donc jssentiellement par une importante diminution du fer et du magné-
sium compensée par une augmentation de la silice et de l'alumine. Les quatre
analyses dutab leau :<tIV (7043, 7045, 7046, 7047)
.' soulignent bien que cette
décoloration conduit progressivement la composition chimique de la biotite à
une composition proche de celle de la muscovite.
Les modifications cristallochimiques qui accompagnent la décoloration
indi.~ue~t_ bien l'introduction de l'alumine
dans L'édifice de la biotite.
1
B) Les muscovites.- Les deux lots analysés ici proviennent/J'un du granite
frais~Cl contenant la biotite mordorée, l'autre de l'arène profonde de la car-
rière des Sapins. Comme pour les biotites, nous avons également procédé à une
double comparaison.
11'Q~~~r~~~_~_1~_~~~~~f!~_~_1~_r~~~~_tr~f~~~_~~~_1~~_~~~~-
vite8,GOurantes.- L'analyse chimique de la muscovite extraite du granite frais
----------'ll'--:---
(analyse' n' ·7046, tableau XIV) diffère dans l'ensemble peu de celles publiées
par Deer' et al. .(1963, vol. 3, pages 16 à 18). On relève cependant un pourcen-
tage,;de;magnésie et surtout d 'oxyde de fer plus élevé n'atteignant cependant
pas celui de la biotite~
,,"", ". '21 g~~gr~f~~r!~_l~_~~~~~f!~_g!L~rP1f!~_trgf~_~~~_~~ll~_~_l~~r~r!~'
De l'ânalyse 7046 à l'analyse 7047 (tableau
), on constate une grande sta- .
bilit,~ de la silice, une augmentation assez notable de l'alumine, mais une
dimin:ution du fer, du magnésium et des alcalins à l'exception du potassium très
stablë. Ici également l'hydratation a été très importante.
Sur le plan cristallochimique, apparaissent une légère augmentation
de la: subs t i tut Lon en couche tétraédrique, une diminution de l'occupation inter-
foliaire compensée par une augmentation des charges en couche octaédrique.
,
31 ConaZusion.- Les résultats montrent que la résistance que la mus-
covitem~nifestë-vI;-à-visdes agents d'altération n'a pas été totale dans le
massif. Un début d'altération s'est manifesté dans l'arène par un lessivage du
fer, des alcalins et des alcalino-terreux, compensé par un enrichissement en
aluminium qui, comme pour la biotite, abaisse le rapport ki. Il est certain
que dans les zones faiUées et très silicifiées, la muscovite a pu participer
à la kaolinisation. En effet dans les échantillons de roche altérée de type IV
(2e partie, chap. II), les gigantolites composées de paillettes de biotite et
de muscovite· ont été complètement transformées en argile. Cependant dans l'arène
rien ne permet d'affirmer que les grandes paillettes de mica blanc aient atteint
ce stade.

---

- 63 -
I I - ANALYSES AUX R,X, DES MICAS ET DES FELDSPATHS
Des micas et des feldspaths provenant de différents niveaux de la
carr1ere des Chaumes-Molles pour les premiers et de la carrière des Sapins pour
les seconds ont été analysés aux R,X, Ces analyses sont destinées à contrôler#
dans le premier cas, l iévolution minéralogique importante que laissent entrevoir
les observations sur le terrain et à suivre/dans le second cas/le sort du feld-
spath potassique et du plagioclase extra1ts dans un même horizon,
A) Les micas
1) f~~~ff~~E~~~_~~_~~~~!:fflE2~~_:?1~1:u:~~~,-Deux lots de biotite
ont
été extraits des niveaux - 25 m et -
lO m, Le premier est composé, comme indiqué
plus haut/de paillettes noir verdâtre terne
et le second de paillettes mordo-
rées légèrement plus foncées que celles extraites du granite frais,
Afin de disposer diun d1ffractogramme de muscovite de référence, un
lot de muscovite a été extrait de lihonzon - 10 m, Enfin le mica be~ge pâle de
l'arène supérieure, le seul qui Si y rencontre, le seul qui Si y rencontre, a
également fait llobjet d'June analyse aux R,X. Les correspondances horizons-
échantillons sont résumés ci-dessous :
- 0,60 m mica beLge pâle uniquement
- 10 m b10t1te mordorée et muscovite
- 25 m biotite noir verdâtre dominante.
2) RésuLtatso- Les résultats des analyses effectuées par y, Blanc et
Mme J. MergoiI-;~~t-ï~s suivants:
- Biotite noir verdâtre ~ diagramme complexe où les phases suivantes ont
été identifiées (DX 3769, 3775, 3844 et 3845, Clermont-Ferrand)
Kaolinite (peu)
" Montmorillonite 1peu)
Phyllite à 9~96 A (sérieite. mica 7)
" Phase<dominan te, interstratiFé:p-rréguHer de phylli te
à 10 A et de phyllite à 14 A (vermiculite ou montmoril-
lonite).
- Biotite mordorée: le diagramme est celui d'une biotite bien cristallisée
de type 1 M accompagnêe dî une faible f racr i on de kaolinite (DX 3770 et 3776 r
Clermont-Ferrand)c
- Muscovite coexistant avec la biot~te mordorée : le diagramme indique une
muscovite classique type 2 M accompagnée dVune quantité notable de kaolinite
(DX 3771 et 3777, Clermont-Fd),
- Mica beige pâle de l'arène supérieure: ce mica se révèle être une musco-
vite classique type 2 M associée à des traces de kao11nite (DX 3772 et 3778,
Clermont-Fd) e
3) Q~~f:l~~f~?1'- Trois remarques sGimposent
al La biotite a subi
à
10 m une évolution sans expansion c'est-à-dire sans ouver-
ture du feuillet ;
, à -
25 m une évolution avec expansion avec apparition des inter-
stratifications irrégullères mica - vermiculite ou mica - montmorillonite. Il
s'agit d'une évolution inverse de celle observée au cours d'lune altération
météorique, Cependant la séquence d'évolution reste analogue au schéma proposé

---

- 64 -
pour la biotite par F, Seddoh et G, Pédro (1974) avec cette légère ~uance que
la stratification est ici irrégulière,
bl La biotite a disparu dans lVarène super~eure, Nous avons quelques rai-
sons de penser que les paillettes beige pâle,
les seules qu'on rencontre à ce
niveau, sont en réalité unBmélange de muscovite ancienne et de muscovite prove-
nant de la décoloration totale de la biotite, En effet :
- Dans cette carrière des Chaumes-Molles, la plus profonde du massif,
on observe/de bas en haut/tous les intermédiaires possibles entre une teinte
brune dégradée et la teinte beige pâle,
- La biotite nVa pas pu être éliminée par l'altération qui l'aurait
par exemple totalement transformée en kaolinite, Au cours des opérations de
séparation des minéraux, la quantité de paillettes micacées (biotite et musco-
vite réunies) est sensiblement ~. même dans l'arène superficielle et les autres
horizons à volume d'arène traitée égal, En outre, l'arène superficielle contient
moins de kaolin que l'arène~ofonde, et aucun minéral intermédiaire de la
séquence biotite - kaolinite nVest apparu sur les diffractogrammes de ces pail-
lettes de mica beige pâle,
- Nous avons vu que la décoloration de la biotite rapproche sa compo-
sition chimique de celle d'une muscovite,
cl La présence de kaolinite accompagnant les micas dans les diagrammes doit
être interprétée avec prudence ; nous avons vu que les analyses DX 3770 et 3776 ,
de la biotite mordorée et ce l Les - DX 3771 et 377
- de la muscovite extraite du
même niveau indiquent que la muscovite est accompagnée d'une quantité de kaoli-
nite plus importante, Il est difficile de rendre compte d'une telle situation
si l'on considère la moins grande vulnérabilité de la muscovite par rapport à
la biotite. Aux granulométries où nous avons travaillé, 800-\\00 et 100-115
meshes, un piégeage de kaolinite étrangère n'est pas à exclure. Cependant dans
le cas de l'analyse DX 3769 où apparaissent des minéraux intermédiaires de la
séquence d'altération biotite - kaolinite, la kaolinite est très probablement
une néoformation à partir de la biotite.
B) Les feldspaths,- La diffractométrie du feldspath potassique et du pla-
gioclase extraiœde lUhorizon - 6 m de la carrière des Sapins donnent les résul-
tats suivants :
1/ ~~I~-2~!~-2~!~~f~~,-DX 3767 et 3773 Clermont-Ferrand
- phase essentielle microcline non perthitique
- phyllite à \\0 A (muscovite ou séricite)
Cl
- phyllite 7 A, type kaolinite,
2/ ~1~~i~~I~~_~I!~~~.-DX 3768 et 3774 Clermont-Fd
- aucune raie de plagioclase
o
phyllite à la A type 2 M (muscovite - séricite) très finement
cristallisée,
Il faut rappeler que le feldspath potassique du granite frais est du microcline
perthrtique (DX 3766 Clermont-Fd).
Ces analyses confirment les conclusions auxquelles ont conduit les
études pétrographiques, La grande résistance du feldspath potassique par rapport
au plagioclase est encore une fois démontrée,pw.b;aùniVéau - 6 m, pendant que dans
les cristaux de feldspath potassique, la phase dominante est toujours du micro-
cline comme dans la roche fraîche, ceux de plagioclase sont à 100 % transformés

---

- 65 -
enkaolinite,
En·ont:rl!;"-r
l'altération s'intensifie en profondeur, La phase
albitique de la perthite disparaît en raison de la grande labilité de la soude
par rapport à la potasse, L'analyse chimique (nO 7044, Clermont-Fd) qui indique
un pourcentage de soude de 0,35 le montre clairement, A une profondeur plus
grande, le feldspath potassique se transformera lui aussi totalement en kaoli-
nite.
C) Conclusion
De l'examen des analyses chimiques et diffractométriques des minéraux
isolés, se dégagent les considérations suivantes:
(1) - f~-e~!!~_~~_~~~~~, caractérisant l'altération des roches à
liéchelle des minéraux majeurs du granite étudié, est beaucoup plus accusée pour
le feldspath et surtout le plagioclase qu~ à - 6 m,s'est totalement transformé
en kaolinite. Aucun minéral à cet égard nia été épargné; seul le taux dVéva-
cuation des bases varie d'un minéral à liautre selon sa susceptibilité à l'al-
tération,
(2) -
f~_~rg4f~~~_4~~I~~rg~f~~_Ë~f~~~_~~_~~~r~I~~f~~_~~~_f~f~~~~~
~-Ë~1~f_~Q~~~~_4P1~_1~~-l2~Ë~~~~_4§._!!!~~~~rf~~!f~o Au fur et à mesure que la
profondeur augmente, le feldspath alcalin se déperthitise avant de se transfor-
mer progressivement en kaolinite, tandis que la biotite, seulement décolorée en
surface, ne subira une évolution avec expansion qu'en profondeur. C'est liévolu-
tion du plagioclase qui a été la plus rapide, Le stade kaolinite est atteint
dès les tout premiers mètres du profil,
(3) -
fg_4~Ë~f~!g~f~_~_lg_Qf~~f~~L-e~~~~!!!~~~_~~~f:~~~~rglL_~~f~~~­
!~~~~_~Y!i_Ig-l2grtf~_~7l:J2.~!ff<E:.~fl~_4y:'JEg~~ft et ne semble pas être une étape vers
une transformation plus poussée de la biotite puisquien profondeur, liévolution
avec expansion de ce minéral ne s'est accompagnée d'aucune décoloration; par
contre cette décoloration conduit à un chimisme de muscovite, Des exemples
d'altération de la biotite en muscovite(pendant longtemps absents de la litté-
rature géologique française/commencent a être mentionnés, G, Aubert (1969) a
déjà fait allusion à la nature biotitique d'une partie de la muscovite du gra-
nite des Colettes. Plus récemment/J, Nicolas et G, Roger (1969) ont décrit un
cas dialtération hydrothermale et météorique de la biotite en muscovite dans le
Cantal, La muscovitisation de la biotite semble a posterior~ plus courante qu'on
ne lia pensé jusqu'à présent,
1
CONCLUSION SUR L'ALTERATION DU MASSIF
Le trait le plus frappant du massif d'Echassières est sans aucun doute
l'intense altération des granites caractérisée/à première vue/par un blanchiment
général et une importance considérable du manteau d'altération dont les carrières J
parfois profondes de plus de 30 m,ne donnent qu'une idée très approximative de
liépaisseur.
Les zones les plus intensément touchées sont celles traversées par des
filons au contact desquels la roche a pu totalement recristalliser en "quartzite",
La greisenification est une manifestation plus ménagée de cette recristallisation
où le feldspath est complètement (Beauvoir) ou incomplètement (Colettes) remplacé
par du quartz associé à du mica. L'analyse granulométrique a mis en évidence dans
les arènes une absence de gradient d'altération physique et un pourcentage impor-
tant de la phase < 50 ~o
..
........

---

- 66 -
Sur le plan minéralogique, les arènes sont constituées d'un peu de
feldspath résiduel, du quartz et surtout de kaolinite qui fait du massif
d'Echassières un gisement de kaolin. De la vermiculite naissante apparaît dans
la fraction fine des niveaux superficiels. La présence de l'allophane est pro-
bable, celle de la gibbsite douteuse.
Le chimisme de la roche altérée et surtout des arènes est dominé par
le dynamisme du potassium. La fo~te croissance absolue du taux de cet élément
quand on passe de la roche saine aux arènes est reconnue par G.M. Schwartz (1939
et 1959) comme l'une des caractéristiques de l'hydrothermalisme.
Par leur gisement, leur granulométrie, leur minéralogie et leur chi-
misme, les arènes d'Echassières s'éloignent de celles d'origine météorique du
Puy-de-Dôme, du Morvan et des Vosges" L'altération du massif d'Echassières est
essentiellement un phénomène profond probablement lié à la 2e phase éruptive
du massif. Elle correspond au type quartz - séricite des altérations hydrother-
males définies par A.W. Rose (1966). Cependant l'influence des agents externes
d'altération est manifeste dans la partie superficielle de ces arènes comme en
témoignent la présence des boules, la décoloration de la biotite selon un gra-
dient inverse de la profondeur et peut-être aussi
la vermiculite naissante.
Si02
62,65
~l'\\"~eefl"ee
A1203 fl'" 1\\"""""
18,90
Fe203
FeO
~ • e (') e '"e e 0,70
MgO l'l ('l e I!I ('l e e ('1 fi e e
0,45
CaO
0,45
Il
e e e e <") 1'\\ •
"
li
~
Na20 e • e ('l n e fi e e e
0,35
K20 n"''''o~.eoooe
15,15
Ti02 Il Il !"I ... l'l ., e ft fi e
t r ,
P205
0,05
.,
"
'"
(') Il
li
fi
li
e l'l
H20+ e e ri • " li e • fl e
0,55
H20- e ct e l'l • " • Il • e
0,15
Tableau 15,- Analyse chimique du feldspath
potassique déperthitisé, Arène - 6 m,
Carrière des Sapins.

---

TROISIEME
PARTIE
LE
PROBLÈME DE
L'ORIGINE
DU
KAOLIN
n'ËCHASSIËRES

---

-------------------~----
1NTRODUCTI œ
On doit, semble-t-il, la découverte du kaolin dans la reg~on
d'Echassières à P.A. Jouhet en 1848. Quatre ans plus tard s'ouvre la première
carrière au puy de Juillat. Depuis cette époque jusqu'à une date récente, le
kaolin a été activement extrait d'une douzaine de carrières réparties dans tout
le massif par trois sociétés: la Société Nouvelle des Kaolins de l'Allier, la
Société des Kaolins de Beauvoir et la Société des Héritiers de James. L'exploi-
tation/actuellement réduite/se limite à trois principales carrières: Beauvoir,
Colettes et Chaumes-Molles. Le minerai abattu à la pelle mécanique est lavé,
enrichi puis pressé en plaques ou bâtonnets avant d'être acheminé vers les
usines consommatrices (fabriques de porcelaine, industrie électronique, etc.,.).
Sur le plan commercial le kaolin de l'Allier est connu tant sur le
plan national qu'international/à cause des qualités exceptionnelies de l'argile
extraite de la carrière de Beauvoir en particulier la variété B.I.P. : excel-
lente pureté, grande aptitude à l'étirage, charge de rupture importante:
0,1 kg/mm2, blanc presque nival à 1500° C (94 à 97 photovolts), L~principaux
clien ts sont en France, la fabrique de porcelaine de Limoges, à l'étrangerIla
plupart des pays du marché commun, notamment l'Allemagne et l'Italie, certains
pays d'Amérique latine dont le Brésil, Il faut ajouter à cette clientèle/depuis
la crise d'énergie/la plupart des pays producteurs de pétrole du MOyen-Orient:
Arabie Saoudite, Iran, émirats du Golfe Persique, etc."
Les mineurs ne sont pas les seuls à s'intéresser au kaolin. Bien vite
les géologues se sont posé le problème de l'origine de ce matériau. La question
a été à plusieurs reprises discutée, mais les avis demeurent partagés. Avant
de revenir à ce problème passionnant et pour éclairer notre position, il nous
a encore une fois paru souhaitable de rappeler brièvement les notions acquises
sur la génèse et la synthèse des minéraux du kaolin,

---

CHA PIT REl
GENËSE ŒS MINËRAUX ARGILEUX ET SYNTI-lËSE Œ LA KAOLINlTE
l - GENESE DES MINERAUX ARGILEUX
Dans la nature la kaolinite apparaît à partir des m1neraux préexis-
tants, généralement les feldspaths et les micas des roches éruptives, métamor-
phiques ou sédimentaires (arkoses et psammites). Des verres de composition feld-
spathique ont pu servir de matériau de départ (J. Trichet, 1970). Le passage du
feldspath ou du mica à la kaolinite nécessite, dans le premier cas, un change-
ment structural et procède d'une néoformation tandis que dans le second cas où
la structure originelle est déjà phylliteuse, il s'agit d'une transformation
(Go Millot, 1964). Dans les deux cas, on aboutit à une simplification structu-
rale : passage d'une structure en charpente ou d'une structure phylliteuse de
type 2/1 à une structure phylliteuse de type 1/1. C'est aussi une simplification
chimique: d'une formule comprenant des alcalins et des alcalino-terreux (K, Na,
Ca,Mg) avec un rapport moléculaire Si02/A1203 supérieur à 5 pour le feldspath
et voisin de 3 pour le mica, on arrive à une formule sans alcalins avec un
rapport voisin de 2.
1) Les sê uences de formation de la kaolinite.- La formation de la kaoli-
nite a éte 0 servee dans d1fférents doma1nes du m1lieu naturel : pédologique,
hydrothermal, sédimentaire lacustre ou marin. La dégradation des feldspaths et
de la biotite en kaolinite s'effectue dans la nature par étapes. Il apparaît
des minéraux intermédiaires dont S.S. Goldich (1938) a proposé une séquence
qu'on retrouve avec quelques variantes près dans la plupart des publications
traitant de la genèse des minéraux argileux. Dans les arènes du Morvan, F.Seddoh
et G. Pedro (1974) ont observé pour le plagioclase et la biotite les séquences
suivantes :
- PLAGIOCLASE + SERICITE ET KAOLINITE PRIMAIRE + KAOLINITE D'ALTERATION ET
MONTMORILLONITE
- BIOTITE + PARABIOTITE + VERMICVLITE ET INTERSTRATIFIE MICA-VERMICVLITE + VER-
MICVLITE S.S. ET S.L. + INTERGRADE + KAOLINITE
Une séquence est fonction du minéral originel et des conditions géné-
rales d'altération. Nous empruntons à Y. Tardy (1969) un tableau montrant les
étapes atteintes par divers minéraux du granite soumis à trois conditions de
lessivage différentes (tableau XVI ). Les plagioclases, surtout calciques, con-
trairement à la muscovite sont les plus vulnérables. Le quartz demeure prati-
quement intact. Ce tableau montre en outre que les conditions de drainage les
plus intenses sont celles qui s'avèrent les plus dégradantes. Ces constatations
sont de portée générale et sont 'oulignées par tous les auteurs qui se sont
penchés sur les problèmes de l'altération des roches.

---

-
70 -
Vermiculite
r~ontmori 11 onite
Kaol i nite
Gi bbsi te
Quartz
Muncovite_
Feldspath K
Bioti te
-
-
~
Feldspath Na
-
-
Feldspath Ca
-
Less i vage faible
Quartz
Muscovite_
Feldspath K
.
~
Biotite
Feldspath Na .
- .-- ..-
-
Feldspath Ca
-
Lessivage moyen
Quartz
Muscovite
Feldspath K
-
--
Biotite
- ~..
-
Feldspath Na_ ~~--~
Feldspath Ca,
- , " - , ~
"
Lessivage tntenss
Tableau 16.- Trois cas d~altération différentielle des mlneraux du granite
selon les conditions de lessivage (extrait de la thèse de
Y. Tardy, 1969),

---

- 71 -
Dans une filière d'altération donnée, une ou plusieurs étapes peuvent
manquer. La transformation directe du feldspath en kaolinite est couramment
mentionnée aussi bien sous le climat tempéré (J, Dejou, 1958 ; F. Seddoh, 1968
et 1973, etc.) que sous le climat tropical (N, Leneuf, 1959, en Afrique; F,
Lelong, 1967, en Guyanne). Ce phénomène semble être la règle en milieu hydro-
thermal. La kaolinite des gisements hydrothermaux de Bretagne (Jo Nicolas, 1956)
s'est directement formée à partir des feldspaths. La montmorillonite discrète
qui l'accompagne parfois ne paraît pas constituer une étape intermédiaire.
Pour la biotite également, y, Tardy (1969) a observé en Côte d'Ivoire une trans-
formation directe en kaolinite. Il semble que ces raccourcis caractérisent les
conditions superdégradantes telles qu'on peut en rencontrer sous le climat tro-
pical, en domaine hydrothermal ou en domaine pédogénétique très intensément
drainé sous le climat tempéré (stade 3b de F, Seddoh, 1973),
2) Du chimisme de 1laltération aux hypothèses de génèse.- L'apparition
dans les roches de la kéolinite se traduit sur le plan chimique, dans tous les
domaines du milieu naturel}.par un lessivage/intense/des alcalins et alcalino-
terreux (K, Na, Ca, Mg), modéré/pour la silice. L'alumine est également peu
évacuée. Les analyses chimiques ponctuelles à la microsonde de Castaing ont
établi que l'apparition au sein d'un minéral de la kaolinite s'accompagne dans
les plages intéressées, d'une extraction/très intense/des alcalins et alcalino-
terreux, moindre pour les autres éléments (F. Seddoh, 1973), Plusieurs hypo-
thèses ont été proposées pour la transposition de ces données chimiques sur le
plan cristallochimique::
- pour les micas, les feuillets perdraient peu à peu leurs ions inter-
foliaires, perte qui a pour conséquence une diminution de la substitution en
couche tétraédrique. L'alumine chassée de cette couche aurait tendance à migrer
vers les sites octaédriques. A partir de ce moment, deux cas pourraient se pro-
duire: soit une rupture ou mieux une ouverture de l'édifice engendrant direc-
tement la kaolinite, soit l'installation d'un nouveau régime d'occupation de
l'espace interfoliaire conduisant à une structure de vermiculite ou de montmo-
rillonite, Y. Tardy (1969) a résumé les différentes hypothèses dont nous venons
de donner un aperçu.
- pour les feldspaths qui ne possèdent pas une structure phylliteuse,
les choses se passent différemment. L'apparition d'une phase amorphe est couram-
ment observée. Elle s'organiserait plus tard en structure phylliteuse qui évo-
luera vers le type 1/1,
II - SYNTHESE DE LA KAOLINITE AU LABORATOIRE
Les premières tentatives de synthèse de kaolinite datent du milieu du
siècle dernier. F. Fuchs et L, de Launey (1893) ont rapporté des expériences de
Brongniart et Malagutti de décomposition de l'orthose par l'eau pure à hautes
températures et sous pression et la synthèse par ces auteurs de la kaolinite
par voie électrolytique. Plus proches de nous, de nombreux auteurs américains,
notamment Badger et Ally (1935), Noll (1936), Roy et Osborn (1951) ont réussi
à synthétiser de la kaolinite dans des conditions hydrothermales. Les travaux
de ces deux dernières décennies/fondés sur des bases expérimentales simples et
contrôlés dans leurs résultats par des techniques de plus en plus élaborées, ont
permis de faire un grand pas dans la connaissance du mécanisme de la synd\\èse
des minéraux du kaolin, tant dans les conditions hydrothermales que dans les
conditions de températures et de pression ordinaires.

---

Conditions expérimentales
Composition moyenne de la solution
Fraction résiduelle
en fi n d ' attaque
Masse
Surface
Durée de
Nombre Composition
Rapport
de
?péci-
chaque
d!atta-
de la
Na20
Si02
[Na+]
r~i néra l
pH
Si
poudre
fique
attaque
solution
(mg/l)
(mg/l)
[H+ ]
ques
Ar
formé
(g)
(cm2/ g)
(jours)
d'attaque
l
0,3
800
Z ou 3
30
30 ml HZO
28
145
4,6
101 , '+5
0,32
boehmite
. kao~inite
1kaolinite
O.Z
ZOOO
10
5
38 ml HZO
125
200
5,2
10 2 , 9
2, J
. bl)e~ï1li te
N
r--.
0,4
ZOOO
30
3
30 ml H20
180
160
5.35
103 ' 2
2,35
kaolinite
Tableau 17,- Expériences de synthèse des minéraux argileux aux dépens de 1 ialbite
(M, Lagache, 1965),

---

-
73 -
1) Synthèse de la kaolinite en conditions hydrothermales,- Nous ferons
essentiellement mention des travaux de Mo Lagache (1965) inspirés de ceux de
R.M. Carrel (1957) et de J,J, Hemley (1959 et 1961) qu l î Ls corroborent "à
travers des données précises siexprimant en termes physico-chimiques simples",
Les synthèses ont été effectuées à des températures de 100 à ZOOO C et sous des
pressions de COZ de 0 à 20 atmosphères au cours des expériences de dissolution
de l'albitee Les résultats obtenus varient en fonction du nombre et de la durée
des attaques (tableau XVII),
Avec un nombre faible diattaques (3) mais de très longue durée (30
jours). elle a obtenu, pour un rapport;
[Na+] '" 103,2
[H"']
dans le dissolvat, une phase résiduelle où domine la kaolinite et dans laquelle
le rapport Si/Al est de Z,35, Des attaques plus répétées (30 fois) mais de courte
durée (Z à 3 jours ont produit essentiellement de la boehmite, Le rapport
[~::~ était de 101,45 dans le dissolvat et le rapport Si/Al de 0~3Z dans la
phase résiduelle, L'albite a libéré dans le premier cas 160 mg/l de SiOZ et
180 mg/l de NaZO contre 145 et 28 dans le second cas, La synthèse de la kaoli-
nite exige donc un milieu suffisamment riche en silice, mais faiblement concen-
tré en cations.
Les travaux de M, Lagache ont diune part mis liaccent sur l~importance
de la cinétique de la dissolution de la silice et de la concentration du milieu
en cations dans la synthèse de la kaolinite en particulier et des minéraux argi-
leux en général; diautre part, ils ont confirmé les prévisions déduites des
extrapolations à ZOOO C des courbes obtenues par J.J, Hemley qui a conduit ses
travaux à des températures supérieures à 300 0 C, Dans le cadre des travaux de
M. Lagache, il est tentant de penser que seul le facteur temps ferait obstacle
à la synthèse de la kaolinite sous les conditions normales de température;! et
de pression où la vitesse de dissolution diminue de façon exponentielle confor-
mément à la loi d'Arrhéniuso
2) Synthèse de la kaolinite dans les conditions normales de température
et de pression,- Des travaux de synthèses de kaolinite ont été présentés en 1961
au Coll~que du C.N,R,S, par R, Wey et B, Siffert, En Gillis et W, Dekeyser,
M.C, Gastuche, J,Jo Fripiat et C, de Kimpe, Ces synthèses ont été effectuées
à partir des solutions ou des gels de silice et d'alumine, Le mécanisme de la
formation des minéraux argileux proposé par S,Caillère et H,J, Henin (1961) est
le suivant: mise en place préalable d'une couche octaédrique et induction par
cette dernière de la polymérisation bidimensionnelle de la silice. Dans le cas
de la kaolinite où la couche octaédrique est "gibbsitiqueil ciest une formation
préalable d'une couche gibbsitique qui induirait la couche tétraédrique, Cette
hypothèse a été largement corroborœdans les faits, En effet:
- il arrive souvent que les produits argileux obtenus au cours des
synthèses soient sous-saturés en silice, C'est le cas de la kaolinite obtenue
par R. Wey et B, Siffert ;
- de Kimpe a pu obtenir de la kaolinite en chauffant de la gibbsite
à 1700 C en présence d~un gel de silice, En l~absence de la silice, c'est la
boehmite. forme d'hydroxyde dialuminium stable à haute températur~qui se forme,
Cette expérience démontre l'influence de la silice sur le feuillet gibbsitiquen
- plusieurs auteurs dont RoM, Carrel et C,L, Christ (1967)9 p, Hess
(1966) ont observé le caractère réversible de liéquilibre gibbsite - kaolinite

---

- 74 -
dans la nature. L'apparition de la gibbsite exige un milieu pauvre en silice;
la concentration maximale établie par R,M. Carrel et C.L. Christ (1967) est de
10-4,7 M/litre. Dans les conditions d'hydrolyse intense (climat intertropical)
où tous les minéraux libèrent de la silice, ce seuil est largement franchi pour
les roches au départ acides telles que les granites. Les conditions d'altiti-
sation n'ont de chance d'être réunies que pour les roches pauvres en silice
(diorites et gabbros). A l'inverse, dans les conditions peu dégradantes (climat
tempéré ou froid) seuls les minéraux vulnérables (plagioclases et minéraux
ferromagnésiens) sont touchés et libèrent de la silice en quantité notable.
Le s t'ade gibbsite ne aera atteint. que pour les roches pauvres en ces minéraux.
C'est le cas pour les granites, en particulier les leucogranites. G, Pedro,
F. Seddoh et A.B. Delmas ont désigné/sous le terme d'inversion hydrolytique,
ce comportement contradictoire des roches selon leur composition pétrographique
et leur localisation géographique (1974)"
L'édification de la couche gibbsitique nécessite de l'aluminium
hexacoordonné qui n'apparaît que dans les conditions de milieu définies par
M.C. Gastuche, J,J, Fripiat et C, de Kimpe (1961) ~ pH acide, teneur en alu-
minium suffisamment élevée dans le gel, désaturation en électrolytes (faible
teneur en cations) Pour A. Herbillon/cité par de Kimpe, la condition suffisante
est la désionisation du milieu, On peut remarquer que ce sont là les conditions
dans lesquelles M. Lagache a obtenu de la kaolinite à 200 0 C.
3) Conclusion.- De ces importants travaux de laboratoire, on peut tirer
deux conclusions :
a/ La synthèse des minéraux du kaolin est possible dans des limites
de températures extrêmement larges.
b/ Les travaux cités ont confirmé les conditions physico-chimiques
nécessaires àl'apparition de la kaolinite déduite~par différents auteur~ des
observations sur le terrain et des résultats d'analyses chimique~à savo~r :
milieu acide, rapport Al/Si et concentration ionique faibles.
D'autres travaux de laboratoire non passés en revue ici ont souligné
l'importance des acides organiques/en particulier humiques/dans la synthèse de
la kaolinite. Il s'agit notamment de ceux de D.C. Spyridakis, G. Chesters et
S,A. Wilde (1967) démontrant l'intervention des sécrétions raciniennes de diver-
ses espèces de conifères dans l'évolution de la biotite en kaolinite. Des auteurs
espagnols, A. La Iglesia-Fernandez et J.L. Martin-Vivaldi (1972) ont favorisé
la synthèse de la kaôlinite en présence de lVacide fulvique.
Les limites de température
dans lesquelles apparaît la kaolinite
couvrent le domaine hydrothermal et le domaine météorique. Les conditions phy-
sico-chimiques nécessaires, bien que plus strictes, sont facilement réalisées
dans les deux domaines grâce à l'action des fluides chauds ascendants ou des
eaux superficielles chargées de C02 et d'acides humiques. Rien d'étonnant que
l'origine des gisements importants de kaolin en particulier ceux associés aux
gîtes métallifère~ comme c'est le cas à Echassières, aient suscité des contro-
verses qui ne sont pas près de s~éteindre.

---

CHA PIT R E
II
ORIGINE
DU
KAOLIN
n'ECHASSltRES
l - HISTORIQUE
L'explication hydrothennale de l'origine du kaolin d'Echassières a
fait la quasi-unanimité des auteurs, Dès i86i. H, Lecoq lie la décomposition
chimique des feldspaths à l'appar1tion des filons de quartz o
k Daubrée (1869); à 1a suite de Mc Daubre
(J 84 J)
pense que la kaoli-
nisation résulte d/une attaque des feldspaths par des sol~t10ns stannifères,
La silice libérée a rempli. selon lui. les fractures donnant ainsi naissance
au
filon de quartz,
La profondeur notable des zones kaolinisées non en relation avec le
niveau hydrostatique. la présence des f110ns à lépidolite et à cassitérite
dans le granite ont condu1t R, Raguin (1945) à envisager l'hypothèse d'une
dégénérescence des fluides minéralisateurs, L'absence - selon lui - de trans-
formation de la biotite dans le mass1f est la meilleure preuve que le phéno-
mène ne relève pas d'une altération météor1queo
Jo Jung (1936) trouve à Echassières u un exemple typ1que de décompo-
sition hydrothermale en lia~son avec des fumerolles fluorées stannifères, Le
kaolin, a-t-il souligné
"est dû ici à un phénomène d"auto-pneumatolyse", Tel
t
est également 1!av1s de J,M. Cantagrel (1963),
Pour Ao de Rosen (1965), se référant aux travaux de J. Nicolas (1956)
en Bretagne. l"origine hydrothermale du kaolin est "démontrée par la présence
des filons de quartz enfumé
caractér1st1ques des filons de quartz hydrother-
maux",
J. Lameyre (1966) fait de la kao Lm i sati on du massif un phénomène
hydrothermal tardif non responsable ni congénère des minéralisationsc
Face aux part1sans d'une action hydrothermale, voire même pneumato-
lytique, s'est dressé Ge Aubert (1969) pour qui la kaolinisat10n s'est effectuée
essentiellement "per de scendum", Il oppose les arguments suivants:
- la kaolinisation n'est pas forcément liée aux filons; la seule relation
possible entre les deux ne peut quêêtre un1quement tectonique, les deux phéno-
mènes s'installant de préférence dans les fractures;
- elle cesse entre - 40 et - 50 m ;
à l'intérieur des zones kaolinisées se trouvent des boules de granite
intact
comme dans le massif de Sidobre et de P1erres Jaumâtres ;
- la kaolinisation et les minéra11sations sont absolument indépendantes,
car les zones kaolinisées ne présentent aucun enrichissement en éléments pneu-
matolytiques (Sn, Li. F) par "l'apport au gram te non kaolinisé ;
- quand le granite de Beauvoir est protégé par une couverture suffisamment
épaisse, il n'est pas kaolinisée

---

-. 76 -
Entre ces deux thèses opposées, se situe l'opinion vieille de plus
cl'~!} sijc~.e de ~'$l~ l:?~1.1~Y..'llo\\~:é,c;:~t :~u,:i1 est parfaitement possible que la
kao'lin'tsation 'ail: '~Yé 'iJ~i:h~~j:H·l>rêpkrée·'taneiennementpar une venue fluorée et
réalisée réceuunent sous l'influence des eaux superficielles".
On peut remarquer que les arguments avancés par les uns et les autres
ne font pas appel à des particularités minéralogiques du kaolin mais à l'impor-
tance de la kaolinisation et au contexte géologique du gisement. En effet, il
ne semble pas qu'à l'heure actuelle, il existe des données minéralogiques fondées
permettant de différencier une kaolinite hydrothermale d'une kaolinite de mété-
orisation.
II - ARGUMENTS EN FAVEUR DtUNE ORIGINE HYPOGENE DU KAOLIN D'ECHASSIERES
Les informations complémentaires recueillies surIe massif d'Echas-
sières à travers l'étude de ses altérations superficielles d'une part, les com-
paraisons qu'on peut établir entre ce massif et d'autres massifs kaolinisés
d'autre part nous ont amené à envisager, à travers les réflexions suivantes,
une origine hypogène pour le kaolin d'Echassières.
JO /
De la kaolinite en quantité aussi impressionnante ne se rencontre que
dans certains types de granites hercyniens à affiliation géochimique bien mar-
quée : ces granites, comme les granites du massif d'Echassières, sont hololeu-
cocrates, acides, alcalins, mais jamais hyperalcalins, minéralisés en étain et
tungstène, presque toujours tourmalinisés, greisenisés et kaolinisés. P. Routhier
(J963, vol. 1) cite les exemples des Cornouailles, de Bretagne et de la Loire
Atlantique (France), du Portugal, du Maroc, de l'Erzgebirge, etc ••• La profon-
deur de la zone kaolinisée dépasse 130 m dans le massif granitique de Saint-
Austell dans les Cornouailles. Ce sont des valeurs qui situent le plancher de
la zone kaolinisée nettement au-dessous de la table phréatique, donc hors des
influences des eaux superficielles. Le kaolin de l'Allier s'enfonce moins pro-
fondément que celui des Cornouailles. Cependant l'épaisseur de 40 à 60 m du
manteau d'altération, un des arguments en faveur d'une météorisation avancés
par G. Aubert (1969), n'a\\
à notre connaissance, jamais été enregistrée pour
une altération météorique en zone tempérée. On objecterait en plus à G. Aubert
qu'un gisement, quelle que soit sa nature, ne peut se prolonger indéfiniment
en profondeur ; les conditions physico-ch~iques nécessaires à la précipitation
ou à l'action minéralisatrice des fluides responsables ne sont réunies que dans
certaines limites de profondeur, variables certes d'une province métallogénique
à l'autre, mais jamais infinies.
La similitude de comportement de ces granites sous des latitudes dif-
férentes est si frappante qu'on doit admettre que la tendance à la kaolinisation
en masse est une des propriétés intrinsèques de ces roches.
2°/ La masse principale du kaolin ne peut pas être d'origine météorique.
Les arènes kaolinisées sont riches en granules de sulfures/en particulier de
pyrit~ bien conservées. Une activité des eaux superficielles - forcément intens?
vu l'importance de la masse du kaolin - aurait provoqué l'oxydation de cette
pyrite. Des observations analogues ont été faites par J. Nicolas (1956) pour les
kaolins hydrothermaux de Bretagne. La kaolinisation et les autres minéralisations
ne sont cependant pas forcément liées. P. Routhier (1963, vol. 1) mentionne des
cas où elle est absente dans des zones minéralisées en étain et tungstène. Il n'y
a,à prior~ aucune raison que les fluides qui ont provoqué les deux phénomènes
soient les mêmes.

---

- 77 -
3°/ A supposer que la kaoll.nisation ait été "préparée anciennement et réa-
lisée récemment", on imagine difficilement comment une telle kaolinisation per
descendum puisse atteindre une profondeur aussi importante, En effet, vu le
caractère plastique et imperméable de l'argile, les premiers horizons superfi-
ciels kaolinisés s'opposeraient à la progression en profondeur du phénomène,
Un tel auto-freinage jouerait moins dans le cas d'une kaolinisation hypogène
si l'on considère que la mobilité des fluides profonds, par circulation à tra-
vers les fractures et les pores ou par diffusion à travers la masse entière du
granite, est considérablement accrue par la température et la pression,
4°/ Enfin on ,ne saurait dissocier le problème de l'origine du kaolin de
celle des arènes qui 1 'i- contiennent et qui ne présentent que des rapports très
lointains avec les arènes de météorisationo Les conditions d'altération 'déduc-
tibles des résultats exposés dans la deuxième partie s'avèrent trop intenses
pour une station située sous le climat tempéré, Le gradient d'altération des
minéraux isolés de même que celui de la teneur en kaolinite de l'arène totale
sont inverses de ceux observés au cours diune météorisation. Les seuls horizons
où du plagioclase peu altéré, ciest-à-dire en cristaux résistants sous la pres-
sion des doigts, a pu être observé dans le massif, sont le sol et les horizons
les plus superficiels des profils, Ces arènes, moins altérées en surface quien
profondeur; ne peuvent pas être l'oeuvre d lune mê t êo r i s at Lon ,
La masse principale du kaolin d'Echassières est donc hypogène et pro-
bablement d'origine hydrothermale. La température de formation des filons de
quartz stériles qui apparaissent dans le granite des Colettes aux endroits les
plus kaolinisés est estimée, d'après l'étude des inclusions fluidesjà environ
1000 C (A, de Rosen, 1965). L1absence d'un enrichissement particulier des zones
kaolinisées en élément~ pneYffia701ytiques (Li, Sn, etc",) plaide en tout cas
en faveur d'une format~on àTep~sode post-pneumatolyt~queo
Cependant, l'influence des agents externes mise en évidence dans les
horizons superficiels a dû, sans doute, se solder par une formation partielle
de kaolinite, Mais l'importance de celle-ci, difficilement appréciable
doit
t
rester dans les limites de ce que lion observe au cours d'un processus de mété-
orisation si l'on en juge par la fraîcheur relative du feldspath alcalin et la
faible altération du plagioclase à ces niveaux, La kaolinite de météorisation
semble donc insignifiante par rapport à la masse totale du kaolin qui, à notre
avis, est incontestablement hypogèneo

---

CONCLUSION
GÉNËRALE
Dans l'antiforme de la Bosse se sont installés deux types de granite
formant le massif d'Echassières : un granite rose ou beige, le granite des
Colettes, et un granite blanc à albite; d'extension plus réduite, le grani te de
Beauvoir. La mise en place du dernier date du Westphalien. Les mesures d'âge
effectuées sur le lépidolite par Yo Vialette (J963) donnent 305 ~ 4 M,A.
Les circulations de fluides qui ont marqué la fin de cette seconde
venue éruptive ont été à l'origine de la minéralisation en €tain
et tungstène
du massif et sans doute aussi des importantes altérations étudiées dans ce
mémoire.
Celles-ci se caractérisent essentiellement par une disparition pro-
gressive des feldspaths et leur remplacement par du quartz et du mica, Elles
s'apparentent au type d'altération hydrothermale quartz - séricite défini par
A.W. Rose. Quand elles sont très prononcées, elles aboutissent à la formation
de greisens, roches dont les seuls minéraux cardinaux sont le quartz et le mica.
La greisenification, très importante sur le granite de Beauvoir, se limite dans
le granite des Colettes au contact des filons de quartz ou d'aplites où les
greisens sont généralement incomplets, Dans certaines zones très fracturées du
massif, des venues siliceuses importantes ont effacé toute trace de la roche
originelle, la transformant en une espèce de quartzite finement grenue dans
laquelle l'emplacement des anciens cristaux du granite
est matérialisé
par
des variations de taille des grains.
Les arènes, peu ameublies, se caractérisent par une grande homogénéité
granulométrique le long des profils, un fort taux de potassium et une exception-
nelle richesse en kaolinite. Les teneurs en potassium enreigstrées dans le gra-
nite altéré et surtout dans les arènes ne se retrouvent nulle part dans le
Massif Central. La présence des filons d'orthose accompagnant le stock de
Beauvoir est la preuve d'une importante migration de potasse dans le massif,
Ce dynamisme du potassium est une des caractéristiques de l'hydrothermalisme.
La kaolinite est présente dans toutes les fractions granulométriques et pseudo-
morphose à 100 % le plagioclase dès - 6 m ; son taux dans les arènes augmente
avec la profondeur. Les minéraux isolés dans les arènes se sont montrés d'autant
plus altérés que les horizons de prélèvement correspondants sont plus bas dans
le profil. Ces caractéristiques différencient les arènes d'Echassières de toutes
celles de météorisation connues dans le Massif Central et ne s'expliquent que par
une origine profonde de l'altération.
Cependant la partie superficielle du massif nia pas été épargnée par
les agents de météorisation comme en témoign~la présence des boules d'altération
en tous points semblables à celles qu'on peut rencontrer dans le massif de Sido-
bre de même que l'apparition de la vermiculite naissante. L'intense décoloration
de la biotite limitée exclusivement à la partie superficielle du massif avec une

---

- 79 -
dégradation de la couleur brune s'atténuant de bas en haut du profil doit être
également attribuée à des manifestations météoriques. Cette décoloration sl ob-'
serve également, à une échelle moindre, au niveau des échantillons prélevés
sur les boulés enfouies dans les arènes . Il n gest pas impossible qu'une partie
importante de la muscovite de cette zone superficielle du massif soit d'une
o r i g i n e b iotitique .
L'impressionnante richesse de ces arènes en kaolinite qu'on ne retrou-
ve que dans certains types de granite auxquels appàrtiennent les granites
d'Echassières, la présence au sein de ces arènes des granules de pyrite bien
conservés, l'environnement typiquement hydrothermal de ce gisement de kaolin
(minéralisa t ions et arènes) constituent autant de raisons pour envisager une
origine hypogène pour le kaolin d'Echassières .

---

---

PLA N CHE S

---

planche 1

---

-.
8 )
-
LEGENDE
DE
LA PLANCHE 1
Photo la - Le granite des Coi e t r.e s - f s c: è s grenu - Remar quer ;
Q
l
i - l a ferme gl J bul éi ~ r e ou qua r t z (en gr is en haut de la
pho t o j ,
2 Q I La fai b l e bl r êfr i ng n ce d ~ fe l d s f a t h pG~a33i que, indi ce
d )U l d§b u c d : a l t êr a -ic n
( a -dessus du p l ag i o c la s e~ à
d r o i re de l a pho tc ) .
3 °/ A~ ffill Le U ~ ~
ra ûd
r 1 5 l ~ 1 de plag i a
ase, des incLüsio ns
al ig n é e '> d e mus c ov i t e da n s un e p i ag e de qus r rz .
Photo 2 ,- Le gran i te des C 81 2 ~ c é5 - f a c ~è s à cendan
mL
grenu e - Au
mil ieu d e la ph o c , u n
nênc bl as ce d e qua C Z d i i.rnpc r t a n e mo yenne
sa bor du r e esc c o r~ d é e pâ _ la n2s s cas
i c r mé e de petl CS c r i s~ au x
et de pa i l e t te s p0 l yédTl qu e s d é q- a r cz e t de mi c a . En ha ut , de
pe t its cr i st~·x d e l a mê 5 JSt a s e s : a iign en
â l a pé r iphérie d ' un
ph énobla s t e de qua~ t z .
Photo 3 , - Le gr an i t e
a l b it e e t:
ê p rd o a t e de B
â
ô. VO l
al t êrê . Rema rque r
la dis pos i tion p 5 eud c ~ éi yc nn ée a s s ez v ~ s l b e, de l 'al oic e t r ès
c a t.ac La s êe , Au mil i eu, u n e pa
- e t t e d e L êp i.do L i. e (gr i s et b Lanc )
av e c au-dess ous une p l ag e d e f e l.d s pa rh po a s s i qu e t r ê s r a r e dans
la t.ame .
Photo 4 ,- Dé t a il de l i a .i.g n emen r des pa i l l e t t e s d e bi.o t i t e tr è s d êc ol c r êe s
à l ' i n t érieu r d /un c n s t a l d e pl a g i oc l a s e , Le plagi oc l as e .a été
pho t og r aph i é en po s l rl o n d ' éc la i r emen t
-ommun afin d e m.i eux faire
re s sort ll 1 'a llgn~uent des sq e i e tt e s d e m'

---

planche Il

---

~ 8 5 -
LEGENDE
DE
LA
PLANCHE
Il
Photo 1.- Dé tail d ' un pl ag i o c la s e s r c harg~ d e pa i l l e t Le s d e s ê ri ci te aLi-
gnée s s~ iv ant l e s d i rec t i on s ( lOQ) e t
( O'
) - ê c ha l
e :
i cm ~
100 ~ .
Photo 2 , - Squ e Let t e s de mus cov i t e dan s un . r s t a l de fe ldspa t h pc ta s s i.que
maLc ê
Carlsbad ,
Photo 3 .- In c lusions d i apa t i t e dan s u n phénob as ce d e qua z r z, Cer t.ai ne s
sec t i on s pe rpendi c u la i re s â l 'axe C ' d e s po in t s s ur la photo)
mont ren t une l umièr e ( a p a r it e c r eus " ) ,
Les craque l u res r é ri cu é e s qu ' çn - bs er'i €
au f ond de la photo
sont des art ê f ac t.s p rod u i t " pa r l e b e a ume du Can a d a de La plaque
mince et ex ag éré s pa r l e g r c s sl5 5emen r .
Photo 4 . - Cris tal d e g igan t ol i e l ord i é r 1t e a lt é r é e ) . La b ~c t i te apparue
au s ein du min éral es\\: d ~5 p o 5 é e en cr a me ( t onc é ) d ont l e f ond e st
oc cu pé pax du ma tér i e l a rg i lo -m i cacé ; s t r u c ture d ite "en fenêt re" .

---

planche III

---

- 8 7--
LEGENDE
DE
LA
PLANCHE
III
Photos 1, 2, 3,- Décolorac i cn de l a bi~ t l t e au se~n d ' ün cr i s t al d 9antiper-
thite o
1,- Lumiêre nacure lle : seule l a pa r
e no n dé co l o r ée ap pa ra î t
sur la phct~ au mi l i eu de s pl nges de q~ a r t z ,
2 .- Lumi~re polarisée - or ienta t i on ~ NS
peu de ch ang emen t
par rapport à l a ph :cto précéden t e ,
3 ,- Lumiè re p o l ax i s e e r o ri en t at i on à 45 " : on ob s e rv e au se in
é
du feldspath pc t as s i qu e des sque le t t e s de b I c t i t e d écol oré e
de même ori en t a tio n c r~s t al l cgraph i qu e que l a par t i e non dé co-
lorée ,
Photo 4,- Autre aspect de la déCGiO ~ a i on de l a bio tl t e dan s le massif d 'Echas-
s i~res - Le fe r ex sud é du mi néral est p iégé dans l e s plans de
clivage (bandes su ~ ~ a ph o t e ) , La sec ci on pho t cgraphiée est voi-
sine du plan ( ÎOO) ,

---

planche IV

---

-
89 .-
LEGENDE
DE
LA
PLANCHE
IV
Photo 1.-
Eponte verdâtre (greisen incomplet) - ph ot o mon r a n t 17 inégale
résistance à l 'altération du fe ldspath potassique (gr i s sombre)
et du plag ioclase (blanc moucheté) - Le plagioclase es t déjà pres-
que complètement remplacé pa r rie la séricite tandis que l 'altération
se traduit dans le feldspath al c ~lin par une baisse de biréfringence
(phote prise en pos ition du max imum de biréfringence du feldspath
alcalin).
Photo 2,- Invasion d 'un cr istal de plag i o l a s e pa~ du qua r tz ( s t r uc t ur e réti-
culée et couleur gIis clai r ) et de LB s érie it e (pa ille ttes asse z
bien visibles sur le quartz) .
Photo 3.- Le greisen de Beauvoir - essen t i ellement f ormé de quar t z (fo nd
gris) et de lépidolite disposée en houppes (pa i llettes d lun gris
plus sombre) "
Photo 4,- Stade très av an ce ae l'altération du gran~ te ries Colettes " Des
golfes de co rrosion appa raissent dans l e qua ~tz (hlanc), Le fond
gris-noir est co n s t tué de maté r ie l ar g i Leux , On remarquera un
f a n t ôme de gigantol te en haut à droite de la photo ,

---

. planche V
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- 91 -
LEGENDE
DE
LA
PLANCHE
V
Photo 1. - "Quartzite" des zones de friction - Les emplacements des cristaux
disparus sont matérialisés par un changement de la taille des grains.
Photo 2.- Macrocristaux de kaolinite. Deux contours hexagonaux apparaissent
au milieu de la photo.

---

---

TABLEAUX SYNOPTIQUES DES ANALYSES CHIMIQlIES
EFFECTLIEES A CLERMONT-RD EN
1974 - 1975

---

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
OXYDES
7006
7043
7046
7045
7047
7044
6997
6999
6998
6844
7001
7000
6845
7003
7002
6846
....
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Si0 2
71,35 42,95
45,00
44,35
45,10
62,65
10,15
62,00
51,40
40,30
49,90
48,00
44,25
48,00
44,15
45,00
A1203
15,60 25,50
31,80
33,00
34,45
18,90
15,05
20,55
27,15
33,50
34,05
36,25
37,65
37,75
38,00
38,40
Fe203~
1,60 13,05
6,25
5,35
4,80
0,70
1,50
2,50
3,20
3,45
1 ,50
1,30
1,85
1,10
1,40
1,60
FeO
MgO
0,90
3,20
2,40
1,10
1,65
0,45
0,25
0,85
0,95
1,00
0,65
0,60
1,05
0,85
1,80
0,75
CaO
0,80
0,95
0,80
0,15
0,35
0,45
0,10
1,55
0,55
0,40
0,55
0,55
0,45
0,70
0,65
0,35
Na20
3,70
0,50
1,30
0,90
0,70
0,35
0,10
0,80
0,40
0,15
0,00
0,00
0,10
0,15
0,10
0,10
K2 0
4,70
9,75
10,05
9,85
9,45
15,15
9,45
6,00
4,40
2,90
3,80
2,70
0,90
3,75
2,40
1 ,20
ri02
tr o
0,45
0,35
0,40
0,25
tro
0,9"5':' ~,\\bT.
tr
0,30
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0
P205
0,25
0,10
0,25
0,10
0,10
0,05
'ô,-i'o I( .0,10
0,10
0,25
0,10
0,10
0,50
0,65
0,95
tr.
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MIlO
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n.d.
nod.
n.d.
n.d.
H2 0+
0,80
2,30
1,65
4,60
3,20
0,55 '''':3 :~O
5~75
/10~5
15,35
9,70
10,90
13,15
9,80
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H20-
0,15
0,25
0,20
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O,!W
0,15
~~ 0,45 /}OO 2,05 0,15 0,20 0,45 0,00 0,05 0,40
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Somme
99,85 99,00 100,05 100,05
100,25
99,40 100, 15 100;55 100,00
99,65 100,40 100,60
100,35 100,75
00,90 100,40
..
GRANITE DES COlETTES
• >
P • Lapadu Hargues
,.,.......
......" J • Sérange
1 - Granite des Colettes "frais" - faciès grenu - carrière des Colettes
"'......."'..
",,,,,,,ot',,
So Couturié
2 - Biotite extraite du granite des Colettes (1)
3 - Muscovite, extraite du granite des Colettes (1)
4 - Biotite décolorée extraite de l'arène superficielle (- 0,60 m) - carrière des Sapins
5 - Muscovite extraite de l'arène profonde de la carrière des Sapins (- 6 m)
6 - Feldspath potassique extrait de l'arène profonde de la carrière des Sapins (- 6 m)
~r~bg~_Q~_gr~nj~~_Q~~_ÇQl~~~~~_:_ç~rri~r~_Q~~_~~~in~:
7 - niveau - 4 fi ; arène totale
8 - niveau - 0,60 fi
frac tion 20 - 50 u
9 - niveau - 0,60 fi ; fraction 2 - 20 ~
10 - niveau - 0,60 m
fraction
0-2
]J
Il - niveau - 3 fi
;
fraction 20- 50 u
12 - niveau - 3 m
fraction
2 - 20 u
13 - niveau - 3 fi
:
fraction 0 -
2 u
14 - niveau - fi m
fT~rt"inn ?() -
<;()
11

---

1
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
OXYDES
7008
6863
7007
6938
6996
7010
7048
7004
6843
7005
6864
7009
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"",,
Si02
71,00
42,20
48,80
42,40
71,00
71,00
47,00
46,60
42,40
52,00
42,80
62,00
Al203
14,60
30,10
36,05
37,60
18,05
18,15
35,60
35,50
39,70
31,90
37,15
23,75
Fe 203t 2,20 4,50 1,40 2,45 0,75 0,65 3,50 2,20 1,00 0,50 0,45 0,40
FeO
1-'IgO
0,95
0,50
0,85
1,80
0,45
0,15
0,50
1,70
1,10
0,85
1~30
0,35
CaO
0,80
2,80
0,50
1,40
0,50
1,10
0~60
0,85
0,40
0,85
1,90
0,80
Na20
1,40
0,20
0,20
0,00
3, 15
3,95
0,40
0,20
0,20
2,60
0,25
7,00
K20
4,10
2,30
1,90
0,70
4,35
2,80
9,75
2,75
0,55
1,60
0,30
1,75
Ti02
0,15
0,20
tr c
0,10
0.,00
trc
0,25
0,00
0,00
0,00
tr,
0,00
P20S
0,15
0,80
t r ,
0,10
0.,10
0,20
0,05
0,95
0,80
0,90
0,90
0,65
MnO
ncdc
tr c
ncde
n,d.
tre
tro
node
nod
nod.
nodo
tr
e
o
nod 0
H2 0+
4,85
15,20
10,75
12;60
1,60
2,45
2,20
9,80
14,05
8,75
14,90
3,00
HZO-
0,45
1,40
0,10
0,40
0,10
0,40
0,20
0,00
0,55
0,20
0,70
0,10
1 Somme
100~65
99,70
100,55
99,55 100.,05
100.,85 100,05
100,55 100,75
100,15
100,65
99,80
GRANITE DES COlETTES
x P. Lapadu Hargues
~~~: Je Sérange
~r~~~~_9~_9r~~i~~_9~~_ÇQl~~~~~_:_ç~rri~r~_9~~_Çb~~~~~:~Qll~~
~::~:: Sc Coutur ié
17 - niveau - 0,40 m ; fraction 20 - 50 ~
18 - niveau - 0,40 m
fraction 0 - 2
~
19 - niveau - 25 m
: fraction 20 - 50 ~
20 - niveau - 25 m
fraction 0 - 2
~
GRANITE DE BEAUVOIR
21 - Granite à albite et lépidolite de Beauvoir altéré
22 - Arènes du greisen de Beauvoir - niveau - 14 m ; arène totale
23 - Lépidolite extrait du granite de Beauvoir (21)
8r~oe~_gy_grei~eD_ge_6egY~Qir_:_ç~rrlêr~_g~_ê~~~~Qir
24 - niveau - 1 m
; fraction 20 - 50 ~
25 - niveau - 1 m
fraction 0 - 2 ~
26 - niveau - 9 m
; fraction 20 - 50 ~
27 - niveau - 9 m
fraction 0 - 2 ~
28 - niveau - 16 m : fraction 20 - 50 ~

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