Analyse par microscopie électronique à balayage (M.E.B.)

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L’altération des sols

Placées dans des conditions autres que celles où elles se sont formées, les roches se transforment (figure 2). Lorsque ces transformations se produisent dans les conditions de la surface, on parle d’altération. En effet, l’altération se produit dans les zones d’hydrolyse, et est conditionnée par le type de sols, la rétention d’eau et par le pH qu’impose cet ensemble [24]. Soumise aux conditions de température et de pression les roches se transforment. L’ensemble de ces transformations à l’état liquide, dans des conditions différentes de celles où la matière initiale s’est formée constitue le métamorphisme. Ces phénomènes commencent dés que disparaît des minéraux qui se cristallisent dans les conditions de la surface, et qu’apparaît d’autres minéraux qui ne se cristallisent pas dans ces mêmes conditions. Le domaine du métamorphisme est très vaste, les roches y acquièrent de nouvelles associations minérales, organisées en textures nouvelles.
L’un des phénomènes majeurs c’est la transformation des feldspaths : lorsque la circulation d’eau est lente à travers les microfissures des cristaux, il y a une libération des alcalins et des alcalino-terreux des feldspaths, qui donnent de la muscovite. Quand le lessivage s’accélère la kaolinisation se développe. Ce sont les pluies équatoriales et tropicales qui assurent un lessivage vigoureux pendant les saisons pluvieuses; ainsi les ions sont libérés par hydrolyse et les électrolytes évacués.

La diagenèse

La diagenèse complète le processus sédimentaire. C’est l’ensemble des phénomènes qui se produisent après la sédimentation et avant le métamorphisme. Après la mobilisation par fragmentation ou mise en solution du matériel. On considère comme diagénétique les modifications de structure et de composition des sédiments, réalisées dans les conditions de stabilité des minéraux. Par analogie avec le métabolisme biologique, où interviennent des réactions exo énergétiques qui permettent, les réactions endo énergétiques, on peut dire que les réactions diagénétiques sont dans leur ensemble aggradantes, ou si l’on veut constructives [24]. La transformation des minéraux et les réactions les plus évidentes affectant les minéraux, se produisent par précipitation à partir de solutions. Beaucoup de silicates prennent naissances au cours des réactions diagénétiques, ceci est le produit de silicate authigènes tels que le quartz, l’orthose, la muscovite, l’albite etc.… L’évolution des minéraux argileux amorcée pendant le transport, se poursuit pendant et après leur dépôt (figure 3) [24].
La kaolinite est un produit diagénétique fréquent dans l’évolution des sédiments perméables soumis au parcourt d’eaux acides, assurant au niveau souterrain des évolutions semblables à celles que l’on rencontre dans les altérations; c’est-à-dire : hydrolyse des silicates, libération des ions, combinaison de la silice et de l’alumine et formation de minéraux de la famille des kaolinites [18].
La néoformation du “Kew“ va se présenter dans les trois domaines, de l’altération superficielle, de la sédimentation et de la diagenèse.
Ainsi les milieux bien lessivés, acides, débarrassés des cations, vont déterminer la formation des minéraux de la famille des kaolinites ; les milieux insuffisamment lessivés, alcalins, riches en cations, déterminent la formation des minéraux à trois couches tels que l’illite, en fonction des proportions des éléments en présence. A cela s’ajoute le dépôt de composants ne pouvant être séparés par un moyen utilisant leurs propriétés physiques ; le quartz, les feldspaths, la biotite, la muscovite…

COMPOSITION (4, 12, 18, 24, 33)

Les composés cristallins du « Kew »

La kaolinite

La kaolinite est le constituant essentiel du kaolin. Ce nom générique de kaolin (de Kao – ling) est le nom d’une localité chinoise où elle fut extraite pour la première fois. On trouve la kaolinite sous forme de masses terreuses, compactes, friables, diversement colorée, si elle contient des impuretés différentes. C’est un minéral alumineux et dioctaédrique de formule Al4 [Si4O10](OH)8 ou Al2Si2O5(OH)4 [4], elle s’organise selon une structure simple à 2 couches ; l’une tétraédrique et l’autre octaédrique, la périodicité de cet empilement est de 7 Å (figure 4) [24]. Les kaolinites apparaissent dans les milieux fortement hydratés avec de faibles concentrations en Ca2+, K+ et Na+, soit à la surface de la lithosphère par altération météorique en poche ou veine, par altération hydrothermale due aux solutions aqueuses en cours de cristallisation [24].

Les illites

Très proches des muscovites, elles en différent par un taux de substitution de Si4+ par Al3+ moins abondant. Leur formule est KnAl2Si4-nAlnO10 (OH)2, où la valeur de n est comprise entre 0,5 et 0,75. Comme pour la muscovite, le magnésium et le fer remplacent l’aluminium en des proportions variables, dans la couche octaédrique. Les illites témoignent d’un milieu moins lessivé que ceux ou naissent les kaolinites [24].

Le quartz

C’est un minéral très stable dont la composition est : SiO2, cette stabilité lui permet de supporter de grandes variations de climats et on le retrouve dans la plupart des roches métamorphiques. Sa dureté élevée et sa faible solubilité expliquent sa présence très commune dans les sédiments [24]. Les variétés de quartz sont nombreuses, nous avons : les améthystes qui contiennent des traces de fer, les citrines jaunes et les quartz roses. Dans le quartz les tétraèdres sont organisés en hélices qui laissent des canaux où peuvent se placer des éléments en quantité très faible. La disposition en hélice rend compte des propriétés physiques extraordinaires du quartz, comme le pouvoir rotatoire exercé sur la lumière [24].
Le quartz chauffé à 573°C subit une transformation α→β, dite displacive, parce qu’elle déplace les tétraèdres de 7° les un par rapport aux autres, ce qui suffit à transformer la symétrie qui devient hexagonale.

Les feldspaths

Un feldspath est un minéral à base de silicate double d’aluminium, de potassium, de sodium ou de calcium. Les feldspaths sont de la famille des tectosilicates. Il existe de nombreux feldspaths dont les principaux sont l’orthose potassique, l’albite sodique, et l’anorthite calcique. Le mélange des deux derniers donne la série des plagioclases. On peut distinguer les feldspaths alcalins, souvent translucides, blanchâtres ou roses et riches en métal alcalin (sodium et potassium), des plagioclases qui diffèrent des précédents par la présence de calcium, et l’absence de potassium. Les feldspaths forment le plus important groupe de minéraux de la croûte terrestre. En combinaison avec d’autres minéraux ils forment des granites, des diorites et des syénites. Les feldspaths sont avec le quartz les minéraux les plus courants qui soient, dans les roches magmatiques et métamorphiques. Dans les sédiments on les trouve aussi, à moins qu’ils n’aient été hydrolysés ou réduits en poussière par les transporteurs trop brutaux [24]. Il existe également des feldspaths authigènes formés sur place dans les sédiments.

Les minéraux [18]

La géo formation des roches sédimentaires va expliquer en partie leur composition. Le lessivage des sols traversés par le fleuve détermine les éléments majeurs contenus dans cette roche. En effet les terrains exposés aux altérations sont en majorité des terrains cristallins, on va noter ainsi des éléments majeurs tels que : Si, Al, Fe, Mg, Na et K.

Les alcalins

Les roches cristallines contiennent en moyenne autant de K que de Na, le rapport K/Na des nombres d’atomes présents dans ces roches est en général voisin de 1, mais il n’en n’est pas ainsi dans les roches sédimentaires. Il existe donc un comportement géochimique distinct du K et Na dans l’hydrosphère, la raison se trouve dans le comportement du K vis-à-vis de l’eau. En effet le K+ qui a un degré de solvatation plus faible présente un volume apparent trois fois plus petit que celui de l’ion Na+. En solution l’ion K+ est absorbé préférentiellement par les fines particules des sédiments. Ainsi, le rapport K/Na est alors augmenté. Ce rapport est de 2,8 dans les argiles, 3,3 pour les grés, 7,7 pour le calcaire et est voisin de 3 pour l’ensemble des roches sédimentaires. Dans les cristaux c’est le K+ et non le Na+ qui satisfait le mieux aux conditions cristallochimiques nécessaire à la stabilité des silicates. La prédominance du potassium sur le sodium dans les roches sédimentaires s’explique ainsi par ces deux phénomènes : l’absorption préférentielle et l’entrée dans les silicates, elles expliquent également la prédominance du Na dans les eaux douces. Ainsi on peut dire que le Na reste dans les solutions des roches sédimentaires, alors que le K est en grande partie silicate.

les alcalino-terreux

Le Mg est généralement présent dans les sédiments carbonatés où le fer réduit le rejoint. Ces roches sédimentaires peuvent avoir une double origine, une origine organique ou chimique. Dans les roches carbonatées d’origine organique, c’est surtout le calcium qui est présent en grande quantité, alors, que dans les roches carbonatées d’origine chimique, on trouve à la fois du calcium, du magnésium et du fer ferreux. Dans la sédimentation silicatée, c’est le magnésium qui l’emporte exclusivement.

Le fer et l’aluminium

Le fer et l’aluminium sont des éléments assez proches, ils sont classés dans le groupe des “hydrolysats“ et donnent tous les deux des hydroxydes amphotères. Le fer peut se présenter sous deux degrés d’oxydation et ceci donne à ce couple des allures différentes. Dès le début de l’altération, une première divergence se produit. Si l’on prend comme exemple le cas de la latérisation où le fer suit deux voies. Une partie du fer est mobilisée à l’état ferreux par les eaux réductrices soit en solution vraie, soit à l’état de complexe ferro-humique, ce fer est évacué plus loin. L’autre partie est libérée sur place et donne les sesquioxydes de fer au premier rang des quels se trouvent les goethites. Le fer soluble va gagner directement ou indirectement les bassins avals, là il est en grande partie déjà séparé de l’aluminium. Il peut en effet se présenter sous quatre formes :
– à l’état libre comme pigment, ainsi qu’on le trouve dans les grandes séries détritiques rouges,
– à l’état carbonaté dans la sidérose, où le fer est réduit,
– à l’état sulfuré dans les pyrites colloïdales des sédiments comme l’ hydrotoilite,
– et à l’état silicaté, c’est seulement dans les silicates ferrifères que le fer retrouve une petite partie de l’aluminium, dont l’ensemble se trouve dans les silicates alumino-potassiques.
Le fer a une très grande tendance dans les sédiments à réintégrer les structures silicatées. Et cette silication de l’oxyde de fer se manifeste par la formation d’argile dans les gisements marins au dépend des illites. Cette diagenèse va édifier le réseau de la chlorite qui sera livré au métamorphisme.
L’aluminium qui ne voyage guère, entre dans les combinaisons silicatées de manière précoce, il donne les séricites et les illites dans les zones d’altération moyennes, les kaolinites pour les zones d’altération intense. Cet aluminium, à peine libéré est ressaisi par la silice dans les édifices silico-alumineux.

le silicium

La silice est une macromolécule minérale dont le comportement dans l’eau est régi par les lois de la polymérisation et de la dépolymérisation. La silice présente des similitudes avec l’alumine, mais elle est plus soluble que cette dernière. La silice se pressente souvent à l’état cristallin, elle possède alors une périodicité dans les trois directions de l’espace, correspondant à l’enchaînement des tétraèdres SiO4. Il s’agit d’une répartition tridimensionnelle de ces tétraèdres, de sorte que chaque oxygène appartient à 2 tétraèdres, ce qui correspond à la formule globale SiO2. Les trois formes cristallines possibles sont : le quartz, la cristobalite et la tridymite [18].
Rappelons que lors de la néoformation la silice évacuée va connaître deux sorts :
– soit sa migration est aussitôt interrompue dans les horizons souterrains d’altération ; ce sont les néoformations siliceuses des altérations,
– soit la migration s’effectue et la silice se rassemble dans les bassins sédimentaires où elle s’organise à nouveau, ce sont les néoformations siliceuses des sédiments.
Chaque fois que la silice se combine c’est en priorité avec l’aluminium. Ainsi donc la plus part du temps ce sont les nappes aquifères qui offrent en permanence à l’alumine la quantité de silice nécessaire aux néoformations phylitheuses. Pour ce qui est de la relation entre la silice et les autres cations, on voit que ce sont ces éléments étrangers qui viennent troubler progressivement l’édification cristalline de la silice.
On trouve le quartz macro cristallin, le quartz microcristallin, la calcédoine, des opales désordonnées et des opales encore plus désordonnées. Cependant si les autres cations sont présents en quantité suffisante, l’ordre renaît dés que les teneurs en aluminium, fer et magnésium sont suffisantes. Ces hydroxydes phylitheuses s’organisent et la silice se fixe sur eux pour assurer la néoformation.

UTILISATIONS ET IMPACTS SUR LA SANTE

L’utilisation la plus courante de roches sédimentaires comme le “Kew“ au Sénégal et dans la sous région, est celle communément observée chez les femmes enceintes. Cependant, les roches sédimentaires, sont également utilisées en santé et en cosmétologie ainsi que dans d’autres domaines comme la poterie et la maçonnerie.

Utilisations

La géophagie (9, 13, 15, 20, 21, 22, 23, 26, 42, 43)

La géophagie est une pratique qui consiste à manger de la terre telles que l’argile, afin de compenser un déficit en substance minérale du régime alimentaire ou de satisfaire une appétence morbide suite à un désordre psychologique. Elle est le plus souvent observée chez les populations rurales ou péri industrielles, chez les femmes enceintes et chez les enfants. Ces femmes mangent du “Kew“ pour éliminer la nausée car le “Kew“ enduit les parois de l’appareil gastro-intestinal et permet d’absorber certaines toxines. Le “Kew“ peut également fournir des éléments nécessaires au développement fœtal [38, 39]. En effet, le régime alimentaire de la femme enceinte doit être complet afin d’éviter des déficits en vitamines et en éléments minéraux. Ces substances n’ont pas de valeur énergétique propre, mais elles interviennent dans de nombreux métabolismes de l’organisme. Les éléments minéraux sont nécessaires à la constitution des tissus ; ils participent également à certains processus relatifs au fonctionnement des enzymes, à la contraction musculaire, à la conduction nerveuse et à la coagulation du sang.
Les substances minérales, qui doivent toutes faire partie du régime alimentaire, sont divisées en deux catégories ; les éléments principaux : calcium, phosphore, magnésium, sodium, fer, iode, et potassium ; et les oligoéléments : cuivre, cobalt, manganèse, fluor et zinc présents à l’état de traces dans l’organisme.
De très petites quantités sont en général suffisantes, mais elles ne peuvent être apportées que par l’alimentation, car le corps humain n’est pas capable de les fabriquer.
Un des problèmes les plus fréquents est l’anémie, que l’on rencontre souvent chez les femmes multipares ou qui ont des règles abondantes. Cette anémie est due à une carence en fer, et elle se manifeste en général aux alentours du sixième mois. Le fer, nécessaire à la formation de l’hémoglobine, pigment des globules rouges assurant le transport des gaz du sang, n’est pas facilement assimilé par l’appareil digestif. Il est présent en quantité suffisante, mais les femmes ont besoin de deux fois plus de fer en raison des pertes de sang dues aux règles ; elles souffrent souvent de carences et doivent avoir un complément en fer. Le fer est également un facteur de détoxification et de protection cellulaire.
Les femmes enceintes ont besoin de beaucoup de calcium (1,2g par jour), dans les pays européens, ces besoins sont couverts par leur alimentation qui comporte du lait, des yaourts, du fromage, ce qui n’est pas souvent le cas dans les pays au sud du sahara.
Les autres éléments, en particulier les oligo-éléments, sont également très utiles. De nombreuses études sont en cours pour déterminer la nature exacte de leur intérêt [16]. On sait toutefois faire la corrélation entre certains troubles fœtaux et des carences en oligo-éléments, ce qui justifie leur utilisation sous la forme de suppléments.
De nombreux troubles de la grossesse seraient liés à une carence en magnésium, parce que le magnésium intervient dans la constitution cérébrale, musculaire et osseuse.

Santé et cosmétologie [13]

Les roches sédimentaires comme le “Kew“ sont largement utilisées par les femmes comme produit de beauté, en effet, les roches sédimentaires possèdent de multiples actions, comme :
– une importante action antiseptique qui respecte les tissus sur lesquels elles sont amenées à agir, ce qui leur confèrent un avantage certain sur les antiseptiques usuels qui agissent malheureusement avec moins de discernement,
– une action cicatrisante notable, directement par stimulation de la régénération cellulaire, et indirectement par formation d’un film protecteur qui favorise la cicatrisation (à signaler que l’argile semble éviter, plus que tout autre produit, des traces cicatricielles inesthétiques),
– une action hémostatique locale non négligeable par activation de différents facteurs du plasma qui interviennent dans le mécanisme de la coagulation sanguine qui est ainsi nettement raccourcie,
– des propriétés adsorbantes et absorbantes remarquables (l’absorption étant la pénétration intime d’un liquide ou d’un gaz dans un corps liquide ou solide, et l’adsorption étant un phénomène qui s’effectue uniquement à la surface d’un corps solide), propriétés qui sont à l’origine du drainage des exsudats et sécrétions diverses au niveau des peaux et de la résolution des états inflammatoires, ainsi que de la fonte de l’infiltration œdémateuse au niveau des lésions diverses.
Toutes ces propriétés font que les roches sédimentaires comme le “Kew“ sont souvent utilisées comme masque de beauté, ou comme shampooing, afin de rendre la peau du visage lisse, ou pour le traitement de l’acné, l’eczéma ou toutes autres formes d’affections cutanées.

Utilisations en poterie et en maçonnerie [15]

Le matériel argileux est l’une des plus anciennes matières utilisées par l’homme. Pétrie avec de l’eau, il donne une pâte plastique qui peut être facilement moulée ou mise en forme. Après cuisson, elle donne un objet résistant et imperméable. Ces propriétés remarquables sont à l’origine de son utilisation très ancienne pour réaliser des objets en céramique, en porcelaine ; brique et tuiles sont également fabriquées à partir d’un mélange d’argile, de sable et d’eau moulé sous pression et cuit à température suffisamment élevée (1000 à 1200°C).

Impacts sur la santé (1, 2, 8, 10, 13, 17, 19, 25, 27, 31, 34, 35,)

Le “Kew“ est habituellement bien toléré et il ne présente aucune contre-indication, par voie locale externe (bains, cataplasmes, etc.) ni par voie locale interne (bains de bouche, gargarismes, irrigations vaginales, etc.). Cependant certaines précautions sont nécessaires lors de son utilisation par voie générale interne. En envisageant surtout les potentiels toxiques, en soupçonnant des risques d’occlusion intestinale, de toxicité hépatique, de contamination parasitaire, et de carence minérale, observé chez les géophages avec des cas d’anémies ferriprives. Deux conceptions s’opposèrent alors :
Soit la géophagie était le fait premier, responsable de l’anémie, la consommation de silicates d’alumine ayant entraîné la chélation intra-luminale des métaux de la ration, Soit la carence préalable en fer dans la ration avait précédé l’ingestion d’argiles, et quelques instincts alimentaire avaient porté les anémiés à consommer les silicates d’alumine, particulièrement riches en cet élément.
La controverse fit rage pendant de nombreuses années, puis les experts conclurent que la pauvreté en fer (et/ou en zinc) précède la géophagie. En effet l’anémie, fréquente dans ces populations, induit des modifications des enzymes cérébraux qui entraînent un comportement alimentaire aberrant, pouvant, en retour, aggraver et majorer les troubles de carence.
Certains spécialistes estiment qu’un appétit spécifique porte réellement l’individu carencé vers le fer, le zinc (et/ou le calcium, le potassium, le magnésium, le manganèse, etc.) des argiles, mais que ce fait n’implique pas que les micronutriments soient toujours largables par le réseau argileux sous une forme assimilable.
A l’inverse, une chélation des oligo-éléments de la ration demeure possible dans le tractus digestif, mais elle est inconstante, et surtout minime en regard des bénéfices nutritionnels et médicaux de la géophagie.
Cependant, il faut déconseiller la prise de “Kew“ plus ou moins formellement chez les personnes :
– qui ont des antécédents d’occlusion intestinale;
– qui souffrent de constipation chronique importante; – qui sont porteuses d’une hernie;
– qui prennent certaines médications susceptibles d’être incompatibles avec l’ingestion de “Kew“, ou dont les actions pourraient être neutralisées du fait de ses propriétés adsorbantes
– qui absorbent pour une raison quelconque de l’huile de paraffine ou qui en ont pris dans les trois semaines qui précèdent la prise.
Celle-ci pouvant provoquer le durcissement du “Kew“ et provoquer la formation d’agglomérats dans l’intestin qui pourraient être à l’origine de complications fâcheuses.
– qui ont de façon permanente une alimentation trop riche en matières grasses;
Les huiles végétales utilisées habituellement dans le cadre de l’alimentation quotidienne ne posent par contre aucun problème;
La géophagie doit également être déconseillée chez la femme enceinte, parce qu’elle constitue un facteur aggravant de la constipation, très fréquent chez ces personnes, pouvant être un facteur de risque pour la santé de la mère et de l’enfant.

Table des matières

NTRODUCTION
PREMIERE PARTIE: GENERALITES SUR LES ROCHES SEDIMENTAIRES
I. SOURCE ET GENESE
I. 1.Origine
I. 2. Genèse
I. 2. 1. La sédimentation
I. 2. 2. L’altération des sols
I. 2. 3. La diagenèse
II. COMPOSITION
II. 1. Composés cristallins
II. 1. 1. La kaolinite
II. 1. 2. Les illites
II. 1. 3. le quartz
II. 1. 4. Les feldspaths
II. 2. Les minéraux du “Kew“
II. 2. 1. Les alcalins : potassium et sodium
II. 2. 2. Les alcalino-terreux : le magnésium
II. 2. 3. Le fer et aluminium
II. 2. 4. Le silicium
III. UTILISATION ET IMPACTS SUR LA SANTÉ
III. 1. Utilisations
III. 1.1. La géophagie
III. 1. 2. Santé et cosmétologie.
III. 1. 3. Autres utilisations : poterie et maçonnerie
III. 2. Impacts sur la santé
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL EXPERIMENTAL
I. 1. Le matériau
I. 2. Méthodes
I. 2. 1. Analyse par microscopie électronique à balayage
I. 2. 2. Analyse par diffraction de rayons X
I. 2. 3. Analyse thermogravimétrique
II. RESULTATS
II. 1. Analyse par microscopie électronique à balayage (M.E.B.)
II. 1. 1. Pierre totale
II. 1. 2. Partie grise
II. 1. 3. Partie rouge
II. 2. Morphologie du “Kew“ par M.E.B
II. 3. Analyse par diffraction de rayons X
II. 4. Analyse thermogravimétrique
III. DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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