Chauvel, Armand

Pédro, G.

Horizon / Pleins textes

C. R. Acad. Sc. Paris, t. 277 (le* octobre 1973) Série D - 1133 
PÉDOLOGIE. - Sur la nature et l'importance relative des principaux r7x!canisïnes 
intervenant dans le processus de lessivage pe'dologique. Note (*) de MM. Georges 
Pedro et Armand Chauve1 résentée par M. Jean Orcel. I-p 
Une étude expérimentale réalisée in vitro conduit à montrer qu'au cours du lessivage pédolo- 
gique deux sortes d'éléments doivent intervenir simultanément : ce sont la vitesse de séparation 
de l'argile et la capacité d'évacuation d,u matériau. 
A côté des problèmes d'altération et de redistribution géochimique qui consti- 
tuent les phénomènes majeurs de la pédogenèse, existe à la surface du globe un 
processus important de la différenciation des profils qui est connu sous le nom de 
<{ lessivage >). Un Bel processus se manifeste essentiellement par un abaissement de 
la t ~ ~ c u r  en argile granulonae'trique des horizons stipe'rieurs du sol, abaissement que 
l'on attribue d'une manière générale à la migration des particules fines après qu'elles 
aient été séparées de la matrice au cours de la percolation par les eaux d'infiltration. 
En réalité, la nature exacte des mécanismes m i s  en jeu dans ce processus, ainsi que 
les différents facteurs qui sont susceptibles d'y jouer un rôle sont à peu près inconnus. 
C'est la raison pour laquelle nous avons été amenés, comme l'a déjà tenté E. G. 
Hallworth (I)' à aborder le problème par voie expérimentale. 
b@ 
Si les hypothèse émises lors de l'analyse habituelle du phénomène s'avèrent exactes, le développement 
du lessivage exige la réalisation simultanée de deux conditions : 
a. La possibilité d'une séparation des particules argileuses du matériau sous l'influence de facteurs 
favorisant leur dissociation et leur dispersion ; 
b. La mise en œuvre d'un entraînement en suspension par l'eau circulant per descemum, grâce à l'exis- 
tence au sein du sol d'un système de porosité adéquat se maintenant tout au long du déroulement du pro- 
cessus. 
Le but de ce travail préliminaire a été de montrer comment peuvent se super- 
poser deux conditions apparemment aussi contradictoires : la dispersion de l'argile 
et le ma$@@& macroporosité. 
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PROTOCOLE EXP~IMENTAL. - Dans cette étude, nous avons été amenés à choisir 
un matériau de base qui soit à la fois simple et démonstratif : prélevé dans un horizon 
profond d'un sol rouge de Casamance ('), il est constitué de kaolinite et quartz 
associés par des hydrates ferriques, de telle sorte qu'une grande partie de l'argile 
est maintenue immobilisée lors du traitement par des agents dispersants classiques 
ne mettant en jeu que des modifications de la garniture ionique ; en revanche, 
celle-ci peut être libérée SOUS l'action de réactifs plus spécifiques, tel le réactif de 
Tamm dont on connaît l'action solubilisante sur les hydroxydes de fer (3) (tableau I). 
A titre de comparaison, nous avons traité un autre matériau, ayant une composition 
minéralogique similaire, mais dans lequel les hydrates ferriques ne jouent aucun 
rôle de liant - sol beige de Casamance ("). Ces deux matériaux, après avoir été 
forcés à la main à travers un tamis à mailles carrées de 3 mm, ont été utilisés sous 
forme d'agrégats dont les dimensions étaient supérieures à 1 nlII1. 
P 
1134 - Série D C. R. Acad. Sc.  Paris, t. 277 (ler octobre 1973) 
TABLEAU I .  - Caractéristiques g.6n6raIes des niatériaiix ritilisés 
Matériau rouge Matériau beige 
Teneur en kaolinite du matériau (I) (%) ................. 42 30,7 
Teneur en argile (< 2 p) après libération totale par le réactif 
Tene-ur en argile (< 2p) après une dispersion type (H202- 
de Tamm (II) (%) ................................... 47,8 35 
KCI-NH1OH) (III) ( %) .............................. 10,l 35 
Coefficient d’immobilisation de l’argile : ( gr) ;(III)) x 100. > 75 O 
4 Etat d’association (existence de pseudoparticules) . . . . . . . . . .  présence absence 
Trois sortes de réactifs ont été retenus : 
- L’eau qui sert de témoin, car elle n’a pas d‘effet dans ce cas sur la dislocation des pseudoparticules 
e t  donc, sur la libération des constituants argileux ; 
- Le rhct i fde Tanini (0,l M en acide oxalique, 0,175 M en oxalate d‘ammonium, pH 3,25), qui s’est &? 
montré adéquat pour la destruction progressive des pseudoparticules (matériau rouge) et la libération de 
leurs constituants argileux (3) ; 
- Enfin, l’acide oxalique (N/2 500, pH 4), qui est intermédiaire entre les deux. 
Afin de réaliser la percolation dans des conditions-favorables, nous avons adopté, 
pour la préparation des colonnes de terre, le mode opératoire proposé par S. Hénin 
lors de la détermination de l’indice Ky servant Ci la caractérisation de la stabilité 
structurale ( j). Cependant, pour tenter de dissocier, dans les meilleures conditions, les 
deux effets exercés par les réactifs complexants utilisés : dégradation de la structure 
(entraînant une réduction de la macroporosité et donc des possibilités d’écoule- 
ment) et libération de l’argile (alors susceptible d’être entrainée en suspension), 
il a paru nécessaire, dans un certain nombre de colonnes, de modifier la composition 
des matériaux étudiés en leur ajoutant un poids équivalent de sable quartzeux 
grossier (2 mm < < 4 mm) ; ceci, de façon à constituer une arnzafzrre ayant 
pour objet d’accroître la macroporosité initiale (tableaux II et III) et si possible 
de la maintenir à un niveau tel que I’écoulement ne puisse être interrompu au cours 
de l’essai. 
En pratique, les modalités expérimentales suivantes ont donc été adoptées - - pour chacun des deux matériaux étudiés, 6 t u a e  percolation ont été préparés, comportant 
chacun 50 g de produit, dont 3 pour le matériau enrichi en quartz et 3 pour le matériau brut ; 
- la percolation dans les colonnes de terre a été assurée en versant quotidiennement, au goutte à 
goutte, 50 cm3 de chaque solution dans les 4 colonnes correspondantes (matériau rouge et beige, enrichi 
ou non en quartz). Cette opération a été répétée durant 6jours consécutifs. 
~ 
USULTATS. - A la fin de l’expérience, l’ensemble des Cléments obtenus peut 
être résumé de la manière suivante : 
A. En présence d’ririe arritature de sables grossiers quartzeux (Ire szrie d’essai), 
le tableau II montre que I’écoulement des réactifs n’est jamais interrompu au cours 
des expériences. 
Si l’on examine tout d’abord le problème du matériau beige, on constate que 
l’entraînement reste faible dans tous les cas, ce qui résulte, soit d’une limitation de 
Ia dispersion de l’argile (essai Ci l’eau), soit d’une diminution localisée de la macro- 
porosité consécutive à une dégradation de la structure (essai Tamm). 
C. R. Acad. Sc. Paris, t. 277 (ler octobre 1973) Série D - 1135 
~~ 
TABLEAU II. - 1 re série : Volme  total de solutions ayant percolé (VIZ cm3) (a) et poids des produits entraînes 
diiront l’expérience (en Ola,, du inatériari coi~tenic dans les colonnes) (b) - 
Réactifs 
Macroporosité - A - 
Matésiaux utilisés au départ (6) Eau Acide oxalique Tamm 
4 Matériau rouge +- sable quartzeux. 
Matériau beige $- sable quartzeux. 
300 300 
300 300 
1,3 222 33,2 ( : 300 52 :/; 
(a) . 300 
49 ’ ( (b) . 2,3 1 9 1  231 
En ce qui concerne le matériau rouge, il n’y a eu en aucun cas tassement des 
colonnes, l’assemblage restant de type intertextique. Néanmoins, sur le plan de 
l’entraînement, l’action des réactifs s’est traduite de manière très différente : 
- La percolation par l’eau ne produit aucune (( libération )) d’argile ; seules 
quelques pseudoparticules sont évacuées. 
- Le passage de la solution diluée d’acide oxalique est à l’origine d’une 
faible dispersion de l’argile, qui est emportée en suspension en même temps qu’une 
petite quantité de pseudoparticules. 
- Enfin, la percolation par le réactif de Tamm provoque une forte libération 
d’Cléments fins qui sont entraînés au fur et tì n”re, tandis qu’on peut observer dans 
le matériau le développement d’un réseau de cavernes communicantes qui accroît 
encore les possibilités de percolation. 
Ainsi, il apparaît que lorsqu’il n’y a pas de limitation sur le plan des possibilités 
d’évacuation, par suite du nzainfieiz d’une macroporosité élevée résultant d’une 
armature constituée de grains de quartz edde pseudoparticules non encore dissociées, 
c’est la libération des produits argileux qui commande les processus de migration. 
Le phénomène obtenu tend d’ailleurs à s’auto-accélérer, en sorte qu’à la limite 
on pourrait même aboutir à une élimination totale des constituants argileux laissant 
un squelette poreux de nature essentiellement sableuse (a vidage D). 
B. En 1 ’absence d’zcne armature de sables grossiers quartzeux (2e shie d’essais), 
les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau III. Si l’on se limite à un examen 
du comportement des deux matériaux en présence du seul réactif de Tamm, on 
constate qu’il y a ici réduction notable de l’entraînement et que cette réduction 
va de pair avec une forte dinlinution de la quantité de solutions ayant réellement 
circulé à travers les colonnes : en effet, la percolation, qui est faible au départ, 
s’annule après un écoulement de 50 cm3 pour le matériau beige et de 150 cm3 dans 
le cas du sol rouge. Or, une telle tendance à I’imperméabilisation s’explique aisément, 
non seulement par suite d’une baisse de la porosité totale mise en évidence par un 
léger tassement des colonnes en cours d’expérience, mais aussi du fait que l’argile 
libérée en masse se trouve arrêtée au niveau des étranglements de pores provoquant 
ainsi leur obstruction. 
En définitive, lorsque les possibilités d’évacuation du matériau sont plus limi- 
tées, une augmentation notable de la libération de l’argile conduit inéluctablement 
a 
1136 -Série D C. R. Acad. Sc. Paris, t. 277 (ler octobre 1973) 
~~ 
TABLEAU III.- 2e série : Volume total de solution ayant percolé (en cm3) (a) et poids des dléments entraînés . 
durant l’expérience (en du matériau contenu dans les colonnes) (b) 
Rbctifs 
Macroporosité f . - 
Matériaux utilisés au départ (9 Eau Acide oxalique ’ Tamm 
Matériau rouge ............. (a) . 300 300 150 39 % [ (b) . 0,35 0,90 0,20 
Matériau beige ......... (a) . 300 . 300 50 35 % ( [b) . 1,20 ” 0,90 0,15 
à l’apparition d’un effet de’ << colmatage D. On obtient donc le résultat inverse 
de celui enregistré précédemment. 
CONCLUSIONS. -Il ressort de ces premières données expérimentales que la 
teneur en argile d’un matériau ne constitue pas le seul Clément pouvant entrer en 
ligne de compte lors de la mise en œuvre d’un processus de lessivage, ainsi que le 
laissaient prévoir les études antérieures d’E. G. Hallworth (’). En réalité, si l’on 
considère les phénomknes dans une optique plus djmzmique, deux conditions semblent 
indispensables au développement d’un tel processus : 
1. Qu’il y aitkffectivement libération de produits argileux par dissociation du matériau, et ceci dkoule 
plus particulièrement des conditions physico-chimiques dans lesquelles le milieu évolue (influence de la 
nature du réactif choisi pour l’expérimentation rapportée ici). 
2. Que la vitesse de libération de l’argile reste toujours inférieure à la capacité d‘évacuation, qui est 
elle-même dépendante de l’état du Systeme de porosité au départ et de son &volution dans le temps. 
Ainsi, lorsque la capacité d‘entraînement est très élevée, c’est la libération de 
l’argile qui constitue le facteur limitant du lessivage. En présence de conditions 
physico-chimiques favorables, on pourrait par exemple assister au e vidage >) complet 
des constituants argileux d’un matériau de départ (cas des horizons éluviés formés 
aux dépens d’arènes granitiques à forte macroporosité). 
En revanche, lorsque cette capacité d’évacuation est plus réduite, c’est elle qui 
devient le facteur limitant et le lessivage ne peut intervenir que pour de très faibles 
libérations d’argile. Dès que le taux de séparation s’élève, on tend alors, très rapide- 
ment, à provoquer à un << colmatage )) total du matériau. 
(*) Séance du 30 juillet 1973. 
(1) E. G. HALLWORTH, J.  Soil Sc., 14, 1963, p. 360. 
(2) Sol rouge ferrallitique développé sur les grès argileux du Continental Terminal. 
( 3 )  O. TAMM, Medd. Skogsfdrsöksanstalt, Stockholm, 19, ,1922, p. 387-404 ; A. CHAUVEL, ORSTOM, 
(4) Sol beige, ferrugineux tropical, développé sur les grès argileux du Continental Terminal. 
( 5 )  S .  HENIN, R. GRAS et G. MONNIER, Leprofil cultural, 1969, p. 130. 
(4) I1 s’agit ici de la porosité interagrégats qui correspond à la partie du volume de la colonne de terre 
Bull. Liaison ThBme A, 1, 1972, p. 43-64. 
qui aprk  humectation par l’eau n’est pas occupée par les agrégats et les grains de quartz. . 
G. P., INRA, A. C., ORSTOM, 
Laboratoire des Sols, Station d‘Agronomie, 
route de Saint-Cyr, 78000 Versailles. 


Sur la nature et l'importance relative des principaux mécanismes intervenant dans le processus de lessivage pédologique

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