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science du sol > chapitre 3 > Flashcards

chapitre 3 Flashcards

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1
Q

Quelle est la fraction des particules (selon la taille de particules) qui est la plus réactive chimiquement ? Justifiez votre réponse.

A

C’est la fraction argileuse, parce qu’elle possède une abondance de minéraux secondaires (comme les phyllosilicates et les oxydes hydratés)

Et parce que la taille des particules offre une surface spécifique élevé avec plus de surfaces réactives.

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Q

Nommez les 3 types de roches.

A

Ignées (magmatiques), sédimentaire, métamorphiques

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3
Q

Quelles sont les étapes (4) de la formation d’une roche sédimentaire?

A
  1. Météorisation chimique ou mécanique (désagrégation physique ne change pas la nature des minéraux) (altération chimique s’attaque à la structure des minéraux)
  2. Le transport (éléments en solutions et particules solides)
  3. Formation d’un sédiment (la déposition apporte des structures telles que la stratification, les rides et les fentes)
  4. La diagenèse (processus ou réaction physicochimiques qui transforme les sediments meubles en roche.
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4
Q

Quelles sont les 4 étapes de la diagenèse (transformation des sédiments en roche)?

A
  1. Dégradation de la matière organique et dissolution des carbonates et d’une partie de la silice
  2. Néoformation de sulfures et d’oxydes. Début de la compaction par le poids des sédiments.
  3. Cimentation (remplissage des vides par la précipitation du matériel dissous contenue dans l’eau)

4Déshydratation et recristallisation (échange ioniques avec les ions dissous dans les eaux interstitielles)

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Q

Les phyllosilicates sont tous des minéraux secondaires

A

Faux, Les micas, qui font partie des phylosilicates 2:1, sont des minéraux primaires

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6
Q

VRAI ou FAUX. L’oxygène (O) et l’aluminium (Al) sont les deux éléments les plus répandus dans l’écorce terrestre.

A

Faux, ce sont l’oxygène et le silicium qui sont les deux éléments les plus répandus dans la croute terrestre.

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7
Q

Nommer et mettre en ordre les types de roches ignées, en partant de celle qui contient le plus haut pourcentage de SiO2

A

Roches felsiques SiO2>66%

Roches intermédiaires 66% > SiO2 > 52%

Roches mafiques 52% > SiO2 > 45%

Roches ultramafiques SiO2 < 45%

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8
Q

Nommer et mettre en ordre les types de roches ignées, en partant de celle qui contient le plus faible pourcentage de SiO2

A

Roches ultramafiques SiO2 < 45%

Roches mafiques 52% > SiO2 > 45%

Roches intermédiaires 66% > SiO2 > 52%

Roches felsiques SiO2>66%

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9
Q

Associez le minéral au groupe auquel il appartient

quartz (SiO2)

A

Tectosilicates

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10
Q

Associez le minéral au groupe auquel il appartient

vermiculite

A

Phyllosilicates

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11
Q

Associez le minéral au groupe auquel il appartient

hématite

A

oxyde hydraté

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12
Q

Associez le minéral au groupe auquel il appartient

geothite

A

oxyde hydraté

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13
Q

Associez le minéral au groupe auquel il appartient

kaolinite

A

Phyllosilicates

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14
Q

Associez le minéral au groupe auquel il appartient

feldspath

A

tectosilicates

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15
Q

Associez le minéral au groupe auquel il appartient

smectites

A

Phyllosilicates

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16
Q

Vrai ou faux ? Les phyllosilicates de type 1:1 possèdent peu de charges permanentes ?

A

Vrai, Il y a peu de substitutions isomorphiques dans les minéraux de type 1:1 comme la kaolinite, donc peu de charges permanentes

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17
Q

Vrai ou faux ? De façon générale, les feuillets des phyllosilicates de type 2:1 sont faiblement liés et peuvent se séparer

A

Vrai

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18
Q

La CEC correspond à la somme des charges (positives/négatives) … capables de retenir des ions (positifs/négatifs) … ?

A

La CEC correspond à la somme des charges NÉGATIVE capables de retenir des ions POSITIFS?

cation=charges positives

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19
Q

La CEA correspond à la somme des charges (positives/négatives) … capables de retenir des ions (positifs/négatifs) … ?

A

La CEA correspond à la somme des charges POSITIVES capables de retenir des ions NEGATIVES?

anion=charges négatives

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20
Q

Vrai ou faux? Un minéral est une espèce chimique qui se compose d’un ou de plusieurs éléments qui s’associent entre-eux par des liaisons chimiques

A

Vrai

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21
Q

Les charges variables qui se développent à la surface de certains minéraux seront (positives/négatives/neutres)… à pH faible et (positives/négatives/neutres)… à pH élevé.

A

À pH faible (abondance de protons), les groupes OH des minéraux vont capter des ions H+ et devenir chargés positivement. À pH élevé, ces mêmes groupes fonctionnels vont libérer des ions H+ et devenir chargés négativement. Bien entendu, ces réactions dépendent des valeurs de pKA (constantes de dissociations) des groupes impliqués.

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22
Q

Vrai ou faux ? Les phyllosilicates de type 2:1 sont constitués de 2 couches d’octaèdres de part et d’autre d’une couche de tétraèdres

A

Faux

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23
Q

Qu’est ce qu’un minéral?

A

Un minéral se définit comme une espèce chimique naturelle qui se présente généralement comme un solide cristallin, possédant des propriétés physiques, chimiques et cristallines qui lui sont propres et dont la composition chimique est définie mais non fixe (variant à l’intérieur de certaines limites).

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24
Q

Quelles sont les 5 types de liaisons qu’on peut retrouver dans les minéraux?

A 
Liaison ionique
Liaison covalente
Liaison hydrogène 
Liaison van der waals
Liaison métalique
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25
Q

Qu’est ce qu’une liaison ionique et où la retrouve-t-on?

A

C’est un lien électrostatique entre des éléments de charges opposées avec un transfert d’électrons.

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26
Q

Qu’est ce qu’une liaison covalente et où la retrouve-t-on?

A

C’est le lien entre des atomes identiques qui partagent une ou plusieurs paires d’électrons afin de compléter le dernier niveau de chaque atome

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27
Q

Qu’est ce qu’une liaison hydrogène et où la retrouve-t-on?

A

C’est le lien qui se forme lorsqu’un atome d’hydrogène fait le pont entre deux anions électronégatifs voisins dans le tableau périodique (comme O2- , F-)

On la retrouve dans l’eau, la glace, les sels hydratés, et certains phyllosilicates.

28
Q

Qu’est ce qu’une liaison métallique et où la retrouve-t-on?

A

C’est le lien entre les éléments métalliques qui partagent des électrons de valence libre. Les électrons n’appartiennent à aucun atome en particulier et forment un nuage mobile où baignent les éléments métalliques (qui sont des cations)

29
Q

Qu’est ce qu’une liaison van der Waals et où la retrouve-t-on?

A

Lorsque la juxtaposition des atomes produit un dipôle induit, il y a polarisation, ce qui provoque des forces d’attraction électrostatiques faibles

30
Q

Qu’est ce qu’une substitution isomorphique?

A

C’est la substitution d’un atome pour un autre sans changement de la structure

Isomorphisme: deux minéraux qui ont une composition différente, mais la même structure cristalline

31
Q

Qu’est ce qu’une substitution polymorphique?

A

Après cette substitution, deux minéraux peuvent avoir la même composition chimique, mais une structure cristalline et des propriétés différentes. C’est le cas notamment du graphite et du diamant.

32
Q

Qu’est ce qui résulte des substitutions isomorphiques?

A

Les substitutions isomorphiques dans la structure des minéraux mènent souvent au développement de charges permanentes à la surface de ces minéraux.

Un cation de charge différente peut se substituer à un autre cation dans la structure du minéral. Lorsque le cation de substitution possède une charge inférieure au cation d’origine (par exemple, Al3+ qui remplace Si4+, ou bien Mg2+ qui remplace Al3+), un déficit de charge se crée dans la structure du minéral, si bien que ce dernier possède alors une charge permanente négative. Ces charges permanentes négatives vont contribuer à la capacité d’échange cationique (CEC) du minéral (quantité de cations que le minéral peut retenir sous forme échangeable sur ses charges négatives).

33
Q

Quels sont les minéraux non silicatés?

A

Les oxydes hydratés, les carbonates et les sulfures.

34
Q

Qu’est ce qu’un minéral non silicaté?

A

Les minéraux non silicatés sont ceux qui ne contiennent pas de silicium (Si) dans leur structure.

35
Q

Donnez un exemple de minéraux non silicaté pour chaque groupe.

A

Les sulfures: pyrite
Les carbonates: Calcite
Les oxyde hydratés: Gibbsite (responsable de la faible fertilité des sols ou il se trouve car il a une faible CEC)

36
Q

Décrivez la charge des oxydes hydratés.

A

La plupart oxydes hydratés n’ont pas de charge permanente, mais ont une charge variable très active.

37
Q

Quels sont les deux classes de minéraux silicatés ?

A

Les tectosilicates (Quartz, feldspaths et feldspathoïdes) et les phyllosilicates.

38
Q

Qu’elle est la différence entre les feldspaths et les feldspathoïde et que sont ils?

A

Ce sont des minéraux silicatés.

Comme les feldspaths, les feldspathoïdes sont des aluminosilicates de potassium et de sodium mais ils sont très pauvres en silicates.

39
Q

Quel est la structure de base d’un minéral silicaté?

A

C’est un tétraèdre où l’oxygène occupe les sommets et le silicium le centre (SiO4)4-

comme le rayon ionique du silicium est voisin de celui de l’aluminium, il est possible de les substituer et ainsi obtenir la formation d’un tétraèdre d’aluminium possédant 5 charges négatives

La neutralité peut être atteinte soit par la fixation d’ions autour du tétraèdre ou par la mise en commun des ions oxygène pour former un complexe de tétraèdres.

40
Q

Quel est le groupe de minéraux silicatés qui est primaire?

A

Les micas

41
Q

Quels sont les trois types de phyllosilicates ?

A

Ceux avec une couche 1:1 (une couche tétraédrique et une couche octaédrique).

Ceux avec une couche 2:1
(une couche octaédrique entre deux couches tétraédrique)

Ceux avec une intercouche continue octaédrique (comme les 2 : 1 mais avec une couche)

42
Q

Qu’est ce qui caractérise les phyllosilicates de type 1 : 1

A

La couche d’octaèdre est lié avec la couche de tétraèdre par des liaisons hydrogènes. Ces fortes liaisons font en sorte qu’il n’y a pas d’espace entre les couches (elles ne peuvent pas se séparer) et donc pas de capacité de gonflement.

Il n’y a pas non plus de substitution, donc une CEC très faible.

43
Q

Qu’est ce qui caractérise les phyllosilicates de type 2 : 1 (pyrophyllite)?

A

liaison van der waals
facile a separer
donc gonflement
pas de substi donc cec limitée

44
Q

Qu’est ce qui caractérise les phyllosilicates de type 2 : 1 (micas)?

A

Il y a une substitution de Si4+ par un Al3+ à tout les 4 ions. Il n’y a toutefois pas de bonne CEC car les ions K+ potassium neutralisent la charge permanente négative qu’engendre les substi iso. Ces ions K+ empêchent les couches de se séparer et donc le minéral de gonfler.

45
Q

Qu’est ce qui caractérise les phyllosilicates de type 2 : 1 (illite)?

A

L’illite est formé à la suite de l’altération du micas. Un cation bivalent remplace l’ion Al3+. Il a aussi des charges permanentes négative mais une faible CEC car des ions neutralisent les charges entre les couches. Il n’est pas expansible.

46
Q

Qu’est ce qui caractérise les phyllosilicates de type 2 : 1 (vermiculites)?

A

La charge permanente provient principalement de substitutions isomorphiques dans la couche de tétraèdres ( Al3+ remplace Si4+). La charge dans la couche de tétraèdres peut être en partie neutralisée par les charges positives issues de la substitution de Al3+ pour Mg2+ dans la couche d’octaèdres.

En raison d’une charge de feuillets relativement élevée (substi iso) dans les couches de tétraèdres, les feuillets ne se séparent pas beaucoup. Les ions ayant la bonne taille et qui peuvent entrer dans la cavité entre les feuillets peuvent mener à un effondrement de la structure. Ces ions sont K+, NH4+, Cs+ et Rb+. Une fois que ces ions provoquent l’effondrement de la structure, ils ne sont plus échangeables.

Il est important de noter que les vermiculites sont des phyllosilicates très abondants dans les sols argileux du Québec.

47
Q

Qu’est ce qui caractérise les phyllosilicates de type 2 : 1 (smectites)?

A

Ces minéraux sont responsables des propriétés de gonflement et de retrait de certains sols. La montmorillonite (qui appartient à ce groupe) se distingue par des substitutions isomorphiques dans la couche octaédrique seulement. Les autres smectites ont des substitutions isomorphiques dans les couches tétraédriques et octaédriques. On peut retrouver des molécules d’eau et des ions (ions hydratés) entre les feuillets qui équilibrent les charges permanentes issues des substitutions isomorphiques, ce qui contribue au gonflement du minéral. Ces minéraux sont de très petite taille et sont très expansibles (grandes séparations possibles des feuillets).

La montmorillonite est disponible commercialement sous le nom de « bentonite », matériel utilisé pour imperméabiliser le fond des réservoirs de certains barrages et pour colmater des fuites dans les puits de pétrole lors du forage. On retrouve des s,mectites en grande quantité dans les Vertisols.

48
Q

Qu’est ce qui caractérise les phyllosilicates de type 2 : 1 : 1 (chlorites)?

A

C’est le groupe des chlorites. Ce sont des phyllosilicates de type 2:1 ayant une intercouche CONTINUE d’hydroxyde (octaèdre) qui peut être de type brucite [Mg(OH)2] ou de type gibbsite [Al(OH)3]. Cette couche supplémentaire est chargée positivement et balance les charges négatives des couches du minéral 2:1. Quelques charges positives sont associées avec l’aluminium présent en substitution dans la couche octaédrique donnant au minéral une petite capacité d’échange anionique.

Lors de la formation graduelle de ces minéraux, la couche entre les feuillets n’est pas complète ou continue. On les appelle alors des intergrades. Les intergrades sont souvent issus de vermiculites (qu’on appelle alors vermiculites chlorotisées) , mais aussi de smectites (smectites chlorotisées). Les chlorites pédogénétiques (formées dans les sols) sont les produits finaux des intergrades. Les intergrades issus de vermiculites sont répandus dans certains sols du Québec.

49
Q

Quel est la texture de la plupart des minéraux primaire?

A

On retrouve les minéraux primaires principalement dans la fraction sableuse et limoneuse du sol.

50
Q

Qu’est ce qui rend les minéraux résistants à l’altération?

A

Plus ils ont du silicium, plus les minéraux sont résistants. Les ions de fer et de Mg forment des points faibles.

51
Q

Comment la température et la pression à laquelle les minéraux se sont formés influence le résistance a l’altération.

A

Plus les minéraux se sont formés à une température et une pression supérieures à celles qu’on retrouve à la surface de la terre, plus ils sont susceptibles à l’altération

52
Q

Quelle est la texture de la plupart des minéraux secondaires?

A

On les retrouve principalement dans la fraction argileuse du sol.

53
Q

Quels sont les deux processus de formation des minéraux secondaires?

A

Ils peuvent venir de roches sédimentaires formées par l’altération d’autres minéraux,

Ou ils peuvent venir d’une réorganisation de la structure d’un minérale primaire dont les feuillets sont écartés.

54
Q

Qu’est ce que des particules colloïdales?

A

Ce sont les particules plus petite que 2 micron. (fraction argileuse) c’est dans cette fraction que se produit la plupart des réactions chimiques car plus les particules sont petites, plus la surface existante pour une qqté de sol donnée est grande.

55
Q

Qu’est ce qu’une roche?

A

Une roche peut se définir comme un agrégat naturel consolidé de minéraux, de débris organiques (coquilles, charbon, pétrole) ou de substances amorphes (ex: verre volcanique)

56
Q

Qu’est ce qu’une roche magmatique?

A

Les roches magmatiques sont formées à partir du refroidissement plus ou moins rapide du magma (matériel en fusion) provenant du manteau terrestre.

57
Q

Quelles sont les 3 catégories de roches magmatiques?

A

les roches volcaniques (roches extrusives dont le refroidissement rapide s’est fait en surface)

les roches plutonique (refroidissement lent d’un magma en profondeur qui migre vers la surface)

les roches subvolcaniques (roches intrusives, dont le refroidissement du magma s’est fait assez rapidement à une faible profondeur)

58
Q

Quels sont les deux groupes de couleurs des roches magmatiques (ignées)?

A

Les minéraux blancs ou clairs (minéraux cardinaux)

Quartz, feldspaths, feldspathoïdes

Et les minéraux colorés.

59
Q

Nommez les 4 types de roches ignées en ordre de teneur en silicium (plus gros % au plus petite)

A

Les roches felsiques
Les roches intermédiaires
Les roches mafiques
Les roches ultramafiques

60
Q

Quels sont les 4 étapes de la formation de roches sédimentaires?

A

A) L’altération

L’altération est l’ensemble des modifications physiques (désagrégation physique) et chimiques (altération chimique) subies par les roches à la suite de l’action des agents atmosphériques.

B) Le transport

Le transport affecte à la fois les éléments en solution (fraction chimique) et les particules solides (fraction détritique)

C) La formation d’un sédiment

Les dépôts à l’origine des roches sédimentaires sont de natures diverses. Ils se composent de particules solides (sédiments) et de précipités chimiques qui proviennent de différentes sources:

Fragments de roches désagrégées (ex: conglomérat, grès);
Restes ou produits d’animaux et de plantes (ex: calcaire, charbon);
Produits de réactions chimiques ou d’évaporation (ex: sel [halite], gypse);
Cendres volcaniques déposées sur le sol ou dans l’eau (ex: tuff).

La diagenèse

La diagenèse s’intéresse à l’ensemble des processus ou réactions physicochimiques qui transforment les sédiments meubles en roche. Elle s’opère en quatre phases :

Dégradation de la matière organique et dissolution des carbonates et d’une partie de la silice;
Néoformation de sulfures et d’oxydes et début de la compaction qui résulte de la pression exercée par le poids des sédiments (épaisseur);
Cimentation (remplissage des vides par la précipitation chimique du matériel dissous contenu dans les eaux interstitielles);
Déshydratation et recristallisation (échanges ioniques avec les ions dissous dans les eaux interstitielles).

61
Q

Comment sont classées les roches sédimentaires?

A

Roches terrigènes

Les roches terrigènes se composent de débris de roches et de minéraux produits par l’action physico-chimique de la météorisation et déposés dans un bassin.

Roches allochimiques

Les roches allochimiques se composent de restes d’animaux ou de végétaux (coquilles, coraux) et de sédiments sphériques (oolithes, pisolithes) formés par des cycles successifs de dissolution-recristallisation autour d’un noyau ou d’un débris. Ces restes étant riches en carbonates, on ajoute le préfixe «calc» aux classes des roches allochimiques

Roches orthochimiques

Les roches orthochimiques sont le produit de diverses réactions chimiques:

62
Q

Qu’est ce qu’une roche métamorphique?

A

es roches métamorphiques sont formées à partir des roches magmatiques ou sédimentaires, dont la texture, la structure et/ou la minéralogie ont été modifiées sous l’effet de la température, de la pression ou des deux.

63
Q

Nommez et expliquer les 3 types de métamorphisme.

A

Le métamorphisme régional

Le métamorphisme régional affecte l’ensemble des roches sur de grandes superficies (plusieurs milliers de kilomètres) et des épaisseurs considérables. On reconnaît deux types de métamorphisme régional:

D’enfouissement (poids de sédiments): il y a peu de déformation.
Thermodynamique (limites des plaques tectoniques): il y a beaucoup de déformation et la température varie entre 700 et 800°C (fusion partielle).

64
Q

Qu’est ce que le métamorphisme régional?

A

Le métamorphisme régional

Le métamorphisme régional affecte l’ensemble des roches sur de grandes superficies (plusieurs milliers de kilomètres) et des épaisseurs considérables. On reconnaît deux types de métamorphisme régional:

D’enfouissement (poids de sédiments): il y a peu de déformation.
Thermodynamique (limites des plaques tectoniques): il y a beaucoup de déformation et la température varie entre 700 et 800°C (fusion partielle).

Le métamorphisme de contact

Le métamorphisme de contact est essentiellement thermique et affecte les zones environnantes des massifs intrusifs (magma) sur quelques mètres à plusieurs centaines de mètres.

Le métamorphisme d’impact

Le métamorphisme d’impact est lié à la chute de météorites. Lors de l’impact, l’énergie cinétique de la météorite se transforme en énergie mécanique et thermique et se dissipe sous trois formes: chaleur avec fusion de roches (impactites), onde de choc avec fractures coniques (shattercones) et excavation d’un cratère.

65
Q

Qu’est ce que le métamorphisme de contact?

A

Le métamorphisme de contact

Le métamorphisme de contact est essentiellement thermique et affecte les zones environnantes des massifs intrusifs (magma) sur quelques mètres à plusieurs centaines de mètres.

66
Q

Qu’est ce que le métamorphisme d’impact?

A

Le métamorphisme d’impact

Le métamorphisme d’impact est lié à la chute de météorites. Lors de l’impact, l’énergie cinétique de la météorite se transforme en énergie mécanique et thermique et se dissipe sous trois formes: chaleur avec fusion de roches (impactites), onde de choc avec fractures coniques (shattercones) et excavation d’un cratère.

67
Q

Quelles sont les 3 classes de roches métamorphiques?

A

Les roches mécaniques: pression locale, faille (ex: roches fragmentées dans une brèche);

Les roches thermogéniques: chaleur (ex: transformation d’un calcaire en marbre);

Les roches dynamogéniques: pression et chaleur

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