CHAPITRE I

Sous ce nom on désigne des substances qui, additionnées d'eau, forment une pâte qui peut se façonner sous l'action de la main.

Le type des matières plastiques est l'argile; d'autres corps, en nombre très restreint, peuvent être rangés à côté d'elle, comme nous le verrons plus loin.

§ 1. — Généralités.

Les argiles sont des roebes terreuses, essentiellement composées de silice, alumine et eau. Leur propriété la plus importante est de faire pâle quand on les mélange avec l'eau ; elles prennent du retrait à la dessiccation. Sous l'action d'une température élevée elles perdent de l'eau, deviennent dures et se contractent.

L'argile n'est pas une roche primitive, c'est un produit secondaire provenant de la destruction de matériaux anciens, silicates et alumineux.

Parfois on la rencontre dans les dépôts primaires, au voisinage

de roches feldspalhiques; on la trouve aussi dans les formations secondaires, en masses apportées par les eaux et jusque dans les alluvions les plus récentes. La première origine est la plus restreinte, mais elle donne les produits les plus purs, la seconde est la plus fréquente et ses dépôts sont extrêmement puissants.

Les argiles peuvent être plus ou moins mélangées de la roche mère qui leur a donné naissance, elles peuvent également avoir entraîné dans leurs déplacements des minéraux rencontrés sur leur chemin; on comprendra donc facilement que, suivant la lenteur et la nature des actions mécaniques ou chimiques, autrement dit suivant les phénomènes géologiques qui ont traversé la région de formation, on trouvera, dans la nature, des argiles qui, quoique dérivant d'un type général commun, pourront montrer des différences assez nombreuses par suile d'accidents secondaires. Ainsi les argiles se présenteront avec des colorations variées. Les argiles les plus pures sont blanches, mais le plus souvent les argiles sont plus ou moins grises, quelquefois bleues ou noires et fréquemment jaunes, rouges ou brunes. Ces diverses teintes sont dues aux matières étrangères retenues dans la masse et elles varient naturellement avec la proportion et la nature des impuretés.

On rencontrera également des plasticités différentes dans les argiles; la structure intérieure n'est pas la même pour toutes les terres et de plus les corps étrangers, mêlés à la matière argileuse, modifient la plasticité suivant leur état physique et leur composition.

Toutes ces différences dues à la coloration, à la plasticité, à la composition chimique de la masse n'empêcheront pas de rattacher ces roches à un type commun.

En effet, ces roches, comme nous le verrons plus loin, ont pour base un silicate d'alumine hydraté. Les corps additionnels que l'on rencontre n'ont pour effet que de limiter les usages des argiles en empêchant, par leur présence, leur emploi dans telle branche de l'industrie céramique.

Propriétés physiques. — L'argile plastique est grasse au toucher et brillante à la cassure; sa dureté est très faible.

Elle se ramollit au contact de l'eau, absorbe ce liquide (une argile peut contenir jusqu'à 70 pour 100 d'eau sans dégoutter) et devient plastique.

Elle absorbe également d'autres substances telles que l'huile, les matières colorantes, les gaz. Un morceau d'argile immergé dans une solution de matière colorante s'imprègne de cette substance qui reste dans la masse argileuse lorsqu'on étend d'eau la liqueur.

Certaines argiles montrent une extrême perméabilité pour l'eau et ont à l'état humide une odeur particulière.

Une argile humide durcit et diminue de volume pendant la dessiccation; on appelle retrait celle contraction résultant du départ de l'eau. Cette contraction peut amener l'effritement de la masse si elle se produit rapidement, car, pendant que les portions externes se dessèchent et se contractent, les parties intérieures des blocs d'argile sont encore humides et ne suivent pas le retrait. Il en résulte des tractions qui amènent la production de fentes plus ou moins nombreuses, déterminant la destruction progressive du bloc et sa réduction en petits fragments. La gelée et le dégel produisent aussi le même effet, car les dilatations et contractions déterminent l'effritement des morceaux.

Le retrait provenant de la dessiccation varie avec la manière dont l'argile a été traitée et ce fait a son importance au point de vue du façonnage. Les pièces étirées prennent plus de retrait que les pièces fabriquées par compression : ceci ne demande pas d'explications et se conçoit aisément. Nous ferons remarquer, comme suite de celte observation, que toute inégalité dans les pressions supportées par la matière plastique pendanl le façonnage amènera fatalement une déformation; les parties les plus serrées, devant prendre moins de retrait que les parties lâches, détermineront forcément un gauchissement.

L'argile séchée redevient plastique par une addition d'eau.

Action des réactifs. — L'acide fluorhydrique transforme les argiles en fluorures; la silice se dégage à l'état de fluorure de silicium. L'argile pure est totalement décomposée par l'acide

sulfurique chaud; l'acide chlorhydrique et l'acide azotique l'attaquent plus ou moins complètement. Ce dernier réactif, à 1,10 de densité, chauffé à 2100 en tube scellé avec un kaolin pur, le détruit totalement en 2 heures. L'action de l'acide chlorhydrique sans pression est plus lente; en chauffant entre 700 et 900 pendant 6 jours un kaolin du Limousin avec de l'acide de densité 1,10, on a trouvé 93,4 pour 100 de matière soluble, alors qu'un traitement complet préalable à l'acide sulfurique en avait indiqué 94 pour 100.

Les diverses argiles se comportent de même sous l'action des acides, la partie essentiellement argileuse est attaquée par l'acide sulfurique chauffé jusqu'à émettre des vapeurs; l'acide azotique sous pression et l'acide chlorhydrique à la pression ordinaire agissent de même. L'acide chlorhydrique nécessite seulement un contact prolongé pour donner une décomposition totale de la matière soluble.

Certains anhydrides attaquent les argiles, par exemple l'anhydride borique; par l'action du silicate sur l'anhydride borique, il y a formation d'une masse vitreuse plus altérable par les réactifs que le silicate primitif.

Les alcalis en fusion, les terres alcalines et les carbonates correspondants transforment les argiles en silico-aluminales alcalins et alcalino-lerreux solubles dans les acides.

Si l'on soumet les argiles à l'action dune solution de potasse caustique de densité 1,08, à l'ébullition on constate qu'il y a décomposition et, par plusieurs traitements successifs, on peut arriver à décomposer une grande partie de la matière argileuse.

Les fluorures acides se comportent comme l'acide fluorhydrique.

Les bisulfates fondus ont une action analogue à celle de l'acide sulfurique.

Certains oxydes métalliques réagissent aussi sur les argiles à une température voisine du rouge; tels sont l'oxyde de plomb, l'oxyde de bismuth, par exemple.

En général, toutes les matières capables d'apporter les éléments d'un silicate basique allèrent les argiles sous l'influence de la chaleur et donnent des silicates complexes, relativement

fusibles. Beaucoup des impuretés que renferment les argiles sont dans ce cas (roches alcalines, composés ferrugineux, calciques ou magnésiques) et leur présence a pour effet d'abaisser le degré réfractaire de l'argile.

Chauffée dans le pelit tube au chalumeau, l'argile se brise. Elle donne une coloration bleue avec le sulfate de cobalt.

Action de la chaleur. — Soumise à l'action d'une température suffisante pour la déshydrater complètement, l'argile devient dure et sonore. Celte température est comprise entre 7000 et 8oo° pour les argiles à base de kaolinite (*). L'argile déshydratée perd sa plasticité et reste sans action vis-à-vis de l'eau; il est impossible d'hydrater ce nouveau silicate.

La solubilité dans les réactifs a diminué; l'argile cuite ne se laisse plus attaquer qu'imparfaitement par les acides. Un kaolin qui contenait 97.4 pour 100 de matière soluble, après avoir été porté à 10000, n'a plus abandonné à l'acide chlorhydrique, dans les conditions énoncées plus haut, que 33,5 pour 100.

Un second retrait accompagne le départ de l'eau de constitution. Après cuisson, la matière, s'étant transformée en un autre silicate, a pris des propriétés nouvelles. Ce silicate anhydre prendra du retrait sous l'action du feu et la contraction variera avec la température à laquelle il a été porté; elle suivra l'ascension de la température.

Les argiles pures sont réfractaires. Il n'en est pas de même des argiles communes; le plus souvent les impuretés amènent de la fusibilité par suite de la formation de silico-aluminates avec les bases contenues dans les corps étrangers. Les oxydes de fer provenant des pyrites et la craie que l'on rencontre dans beaucoup d'argiles diminuent considérablement le pouvoir réfractaire et rendent ces matériaux complètement impropres à supporter une température un peu élevée.

Les argiles non réfractaires prennent, sous l'action de la chaleur, un grand retrait, car, une fois déshydratées, elles conti-

(*) Le Chatelier, Comptes rendus, t. CIV, p. i445 et 1 5 1 7 ; Bulletin de la Société Chimique, 1887, t. I, p. 913 ; t. II, p. 116.

nuent à se contracter si on les porte à une température qui n'est pas trop éloignée de leur point de fusion. Les molécules se rapprochent et forment une masse serrée.

En même temps que les argiles changent de nature chimique sous l'influence de la chaleur, elles se colorent plus ou moins pendant la cuisson. Le fer est le principal agent de cette coloration et, suivant que l'atmosphère a été réductrice ou oxydante pendant l'opération, la masse devient grise, verte, jaune ou rouge. L'intensité de la teinte varie avec la richesse en composés du fer. Le fer n'est pas le seul agent colorant, le titane et le vanadium se rencontrent fréquemment dans les gisements, mais toujours en très petite quantité» surtout le dernier de ces éléments. L'acide titanique pur n'est pas un colorant par lui-même, mais, en présence du fer, il donne des jaunes roux; l'acide vanadique ne se manifeste pas forcément immédiatement, mais il vient ressuer à la surface en taches d'un vert jaune. En résumé, tous les oxydes colorés ou capables de donner des combinaisons colorées avec des corps renfermés dans l'argile manifesteront leur présence après cuisson s'ils s >nt en quantité suffisante. En général, les composés du fer dominent et les colorations données par ce dernier métal sont surtout celles que l'on observe.

Les matières organiques n'ont pas d'influence au point de vue de la coloration après cuisson, car elles se détruisent naturellement sous l'action de la chaleur. Néanmoins, comme l'argile, et en particulier l'argile rouge, absorbe facilement le carbone divisé, par un enfumage convenable, on peut obtenir des terres cuites noires, devant leur coloration au carbone incorporé.

Constitution physique. — Quelques argiles, vues avec un grossissement suffisant, laissent voir une forme cristalline, d'autres ont l'apparence de fragments informes ou de particules extrêmement fines. Les argiles les plus divisées, dont les particules sont formées de cristaux rompus en grande partie, sont celles qui ont parcouru le chemin le plus long depuis le lieu de leur formation jusqu'au dépôt actuel; elles sont plus plastiques

que les kaolins purs (ces derniers n'ont pas été déplacés et on les retrouve sur les lieux d'origine) dont la structure cristalline est reconnaissable sans aucun doute. Dans toutes les argiles où l'on a vu des cristaux on a reconnu des lamelles hexagonales qui sont souvent groupées en faisceaux prismatiques.

Pour Schumacher (*) l'argile est formée de particules irrégulières et la plasticité se trouve liée à la dimension de ces débris. Les particules ont des dimensions très faibles dans les argiles grasses, et au contraire leur texture est grossière dans les kaolins anglais (China-clay) et surtout dans les Peper-Clay, qui sont peu plastiques.

Nous ne nous étendrons pas outre mesure sur cette question, qui est plus du ressort de la Minéralogie et de la Géologie que de la Céramique, et nous donnerons pour terminer les résultats d'un travail de Hussak. En examinant sous le microscope de la kaolinite, trouvée à Denver (Colorado), dans la National Belle Mine sur les fissures des excavations d'un trachyle, et des kaolins connus d'Angleterre, de France et de Bohême, ce savant en a conclu que : la kaolinite est monoklinique, les cristaux se rapprochent beaucoup par leurs angles du système hexagonal et se présentent sous forme de tables surmontées de dômes ou de pyramides. Les cristaux un peu épais présentent des fissures correspondant, non à des déchirures, mais à des directions de clivage.

Dans les kaolins qui, comme nous le disions, n'ont pas été déplacés, on retrouve facilement celte structure lamellaire* Après lavage il n'est plus possible de retrouver cette texture régulière, les lamelles sont déplacées, choquées et brisées.

Les argiles de sédiment ont la forme de débris courts et interrompus, disposés en plans parallèles dont la direction est celle de la stratification. Ces couches commencent souvent sur une grande épaisseur et se terminent en feuilles minces qui se distinguent à peine des schistes.

Dans cette dernière série, les schistes argileux, l'argile est sèche, dure et compacte, sans trace de plasticité.

(') Sprechsaal, 1 885, n° 24, p. i83.

jf

Formation des argiles. — Les argiles proviennent de la destruction de minéraux silicates et alumineux soumis à des actions chimiques et mécaniques. L'action combinée de l'eau et du gaz carbonique est un puissant agent de désagrégation; l'eau chargée d'acide carbonique a des propriétés différentes de celles de l'eau pure, comme on le sait, aussi peut-elle servir de véhicule pour éliminer certaines matières. La destruction de la roche est accompagnée de réactions secondaires provoquées par l'arrivée sous forme soluble d'alcalis, de chaux, de magnésie, d'oxydes de fer, de manganèse, etc. Le terme de la réaction est la formation de composés aluminiques hydratés et silicates. Les corps ainsi produits ne sont presque jamais purs, ils renferment des minéraux accessoires et des débris des roches mères. On conçoit facilement quelle peut être la variété des corps ainsi produits, étant donnée la variété des roches primitives mises en jeu et leur état de désagrégation variable avec les actions mécaniques qu'elles ont subies; les variations de température, le frottement et l'usure provenant de matériaux traînés par l'eau, Je gel et le dégel sont autant d'agents influant sur le résultat final.

Dans l'état actuel de la Science, il est difficile de décrire avec une absolue certitude tous les phénomènes de la transformation des roches en argile, ou kaollnisation. Nous savons que les roches qui contiennent soit du feldspath, soit des silicates basiques tels que le pyroxène et l'amphibole, sont attaquées par les eaux chargées d'acide carbonique. 11 se fait des carbonates alcalins ou alcalino-terreux qu'on reconnaît à l'effervescence de la roche quand on la traite par les acides; les silicates alumineux donnent naissance à un produit analogue au kaolin (*), d'où le nom de kaolinisation, attribué à ce mode d'altéralion des" roches. D'ailleurs les silicates alcalins, en se transformant en carbonates, abandonnent de la silice et, si le passage des eaux d'infiltration est assez rapide pour qu'elles ne puissent pas enlever cette silice par dissolution à mesure qu'elle se sépare, on la voit demeurer dans la roche altérée. Lorsque celle-ci con-

^ I ■ ■ ■ ■■—— - - - ^ ■ ■■ ■■■■ -Mi ■■ ■ i — ■ » — — ■ . -■■ — . - ^. ■ M — .. ■ " "■

(l) Ebelmen, Comptes rendus, t. XX, p. i4i5.

tient des grains de quartz ces derniers restent inaltaqués, mais la kaolinisation du feldspath qui les entourait et l'entraînement par les eaux de l'élément argileux ameubli laissent le quartz en grains isolés et c'est ainsi que, sous la seule influence des eaux d'infiltration, la plupart des roches granitiques se transforment en arènes. Ce qui prouve bien que la kaolinisation des roches granitiques est l'œuvre de l'air humide, aidée par les variations de température de l'atmosphère, c'est qu'elle ne se produit pas d'une manière appréciable en Egypte.

Dans ce pays, favorisé d'un climat très égal et absolument sec, le granit se conserve à travers les siècles sans altération sensible; au contraire, à Saint-Pétersbourg, cette roche, même quand elle a été polie, se détériore très rapidement. Il importe d'observer qu'en parlant de la kaolinisation des roches feldspathiques nous n'entendons nullement attribuer aux eaux d'infiltration la formation des grands gisements de kaolin, tels que ceux du Limousin. Ces gisements sont en rapport intime avec certaines roches cristallines et doivent être considérés comme

contemporains de l'éruption de ces dernières.

La kaolinisation due aux eaux météoriques est purement superficielle cl, si elle peut avoir donné naissance, çà et là, à quelques veines d'une argile assez pure pour mériter le nom de kaolin, il y a loin de ces formations très restreintes aux grands gisements exploités pour la fabrication de la porcelaine.

On trouve dans certains ouvrages des jeux de formules destinés à interpréier la transformation des roches, du feldspath par exemple, en kaolin. Comme aucune vérification n'a été faite de ces spéculations nous ne les reproduirons pas.

La présence du kaolin dans le voisinage des gîtes stannifères a élé signalée fréquemment par les géologues. Ces derniers ont été amenés à penser que l'altération de la roche mère était due à l'action de l'acide fluorhydrique. M. Daubrée a pleinement adopté celte manière de voir et maintenant celle opinion est classique, on la trouve exposée dans les Traités de Géologie (' ).

Il est difficile d'enfermer la question de la formation des

( ' ) De Lapparent, Traité de Géologie.

argiles dans un cercle bien étroit. Nous ne possédons pas encore de détails sur le processus chimique qui a déterminé l'altération de la roche; nous ne pouvons pas être plus aflirmalif sur l'élément rocheux qui donne naissance à la kaolinile. Brongniarl dit avoir rencontré des cristaux de feldspath entièrement changés en matière kaolinique, mais nullement déformés.

Nous savons cependant que les argiles kaoliniques, argiles qui se trouvent sur le lieu même de leur formation, ne se rencontrent que dans les terrains primitifs. Ce sont surtout les terrains granitiques qui constituent le vrai gîte des kaolins (Saint-Yrieix, Louhossoa, les Pieux, Aue, Zettlitz); toutefois dans les massifs de porphyre (MorI, Seililz) et de gneiss (Saint- Yrieix) peuvent se trouver encore des gisements kaoliniques. Les couches dioriliques ne sont pas non plus exemptes de kaolins; dans les environs de Passau (Bavière) se trouvent des gisements de ce genre.

Les argiles de sédiment se distinguent des argiles primaires par leur éloigneraient de leur lieu de formation. Les phénomènes géologiques produits après leur naissance les ont entraînées et ont amené leur dépôt dans des régions éloignées, comme c'est le cas des argiles plastiques.

Nous verrons plus loin que, si nous connaissons encore mal la nature des marnes, nous savons peu de choses sur leur origine.

L'élude détaillée de la formation des argiles n'étant pas du domaine d'un ouvrage industriel, nous nous bornerons à ces quelques indications (').

§ 2. — Étude des diverses sortes d'argiles.

Les argiles se présentent avec des états physiques et chimi(|ues très différents. Dans les unes, la plasticité est très développée. La matière sèche donne une masse tendre, grasse au toucher, se polissant au frottement de l'ongle et happant à la

( ' ) On peut consulter à ce sujet : Ebelmen, Ann, des Mines, i845 et 1S47 > ^E L apparent, Géologie, i885, p. 3a8, etc.

langue. Humidifiée suffisamment, elle forme une pâte épaisse, cédant sous le doigt, s'aplatissant ets'élirant facilement; l'argile se façonne, mais adhère aux corps avec lesquels elle esl en contact, elle colle aux doigts et s'en détache difficilement. Les argiles de cette catégorie sont dites grasses.

Les argiles maigres sont encore des argiles plastiques, mais leurs propriétés, au point de vue de la plasticité, sont peu développées. Elles forment pâte avec l'eau et se laissent façonner, mais leur pâte est courte et peu liante. L'argile grasse pourra être additionnée d'une substance antiplastique et garder ses facilités de façonnage; l'argile maigre, au contraire, perdra toutes ses qualités si elle se trouve mélangée à de grandes quantités d'un corps inerte, elle deviendra alors rebelle au façonnage.

On rencontre dans les argiles divers types. Leur nature physique a son influence au point de vue du travail de la matière, mais la constitution joue un rôle considérable et détermine les aptitudes d'une matière plastique à servir à telle ou telle fabrication. Ces différences amènent à faire des distinctions dans les différentes roches argileuses que l'on rencontre dans la nature. Nous allons les examiner spécialement au point de vue céramique.

Les argiles peuvent être ramenées à deux groupes distincts : les argiles que l'on trouve sur leur lieu de formation ou kaolins et les argiles que l'on rencontre disposées dans des terrains où elles n'ont pas pris naissance. Ces dernières sont des argiles de sédiments.

Ces argiles vont se présenter dans la nature avec des propriétés très différentes et, sans avoir traité jusqu'ici la question de la composition des argiles, rien qu'avec ce que nous savons de l'action des réactifs sur les argiles, nous pouvons prévoir l'action d'un certain nombre de corps accessoires et l'emploi auquel seront aptes ces matières.

Kaolins. — Les kaolins sont des minéraux terreux dont la consistance est friable. Leur couleur est souvent très blanche. Ils ne fondent pas à la plus haute température obtenue dans les

fours céramiques s'ils ont été débarrassés par un traitement convenable des fragments de minéraux fusibles qui les accompagnent dans leur gisement.

La roche kaolinique sera, en conservant la phraséologie de Brongniart, la roche naturelle; nous appellerons kaolin l'argile séparée de celle masse par lavage, le kaolin est constitué par de la kaolinite associée à une quantité plus ou moins grande de débris minéraux. Ces débris ont une influence qui n'est pas négligeable. Au point de vue physique le quartz diminue la plasticité, le mica divisé a, au contraire, peu d'influence puisqu'il peut jouer le rôle d'élément plastique s'il est en fragments suffisamment fins. La présence du mica influe chimiquement, ce minéral apporte des alcalis et par conséquent diminue le degré réfractaire.

Le bon kaolin ne doit pas prendre de coloration après cuisson. S'il est plastique, il est apte à la fabrication de la porcelaine. À côté de ces kaolins recherchés, on trouve aussi des kaolins maigres, autrement dit peu plastiques; leur grain est grossier, leur masse ne garde pas toujours une belle blancheur après cuisson. Ce sont des kaolins de second ordre, on les emploiera pour la confection de la faïence fine.

Quand les kaolins ne renferment pas de irop grandes quantités de minéraux, on les nomme kaolins argileux; au contraire, s'ils renferment par trop de débris de roches, ils sont rèches sous la main, grossiers, peu plastiques, on les appelle alors kaolins caillouteux.

Les gisements de kaolin les plus beaux de France sont ceux du Limousin. Ceux de Sainl-Yriex sont renommés; ils proviennent de la décomposition de gneiss et d'amphibolite.

Dans la Dordogne on cite (mais à lorl) les kaolins des Eyzies (!).

Le massif granitique des Pyrénées contient aussi du kaolin, des amas importants se trouvent à Zubelette, Macaye, Louhossoa. Le terrain est surtout pegmalifère et micacé. Ces pegmatiles sont accompagnées de gneiss décomposé analogue à celui qui se trouve dans le Limousin.

( x ) Ce sont des argiles, car la roche de décomposition fait défaut.

ARGILES. l3

D'autres régions granitiques nous offrent des gisements kaoliniques. Le premier gîte de kaolin que Ton a reconnu en France est celui d'Alençon. La matière qu'il fournit n'a pas une grande renommée.

La terre des Pieux (près Cherbourg) est constituée par du kaolin peu plastique. Les débris de roches sont assez abondants. Ce kaolin alterne, dans le gisement, avec une syénile et un granité tous deux désagrégés.

En Bretagne on exploite de bons kaolins assez purs (à Flemet, près de Loudéac).

Le bassin de l'Allier n'est pas dépourvu de gisements, mais les matériaux qui s'y trouvent n'ont pas les belles qualités des kaolins du Limousin. Un certain nombre de ces kaolins ne sont bons qu'à la fabrication de la faïence One. Les porcelainiers du Berry consomment pourtant des kaolins de l'Allier. La principale exploitation est à Beauvoir. Le gisement de Beauvoir est constitué par des sables kaoliniques dans lesquels on trouve les roches suivantes : quartz, mica, cassitérile.

On trouve en Allemagne également d'importants gisements. L'un des plus anciens était le gisement d'Aue, près Schneeberg dans l'Erzgebirg(Saxe) au milieu de granité altéré, il est actuellement épuisé. Toujours en Saxe nous trouvons le kaolin de Seilitz, près Meissen, et Sornzig, près Oschatz. Le kaolin se trouve au milieu de porphyre désagrégé. Macka, Eibau, Sosa, Eisenberg renferment aussi des gisements.

Le kaolin de Halle, ou plus exactement de Morl, en Prusse, est connu par son emploi à la manufacture royale de porcelaine de Berlin; il provient de la destruction d'un porphyre. Le massif de TErzgebirg est kaolinifère en plusieurs endroits, les gisements de Muldenstein, Lellin se sont formés aux dépens du porphyre de TErzgebirg.

En Bavière le kaolin dePassau est employé depuis longtemps. La masse du terrain est formée d'amphibolite, de diorite schistoïde renfermant des lits de gneiss et de pegmalite. Ces roches ont donné naissance, par leur altération, à un kaolin terreux, onctueux, dans lequel on a rencontré parfois des fragments de graphite. Sous le nom de kaolin de Passau on désigne en

l4 CHAPITRE 1. — MATIÈRES PLASTIQUES.

réalité les terres argileuses d'une série de gisements avoisinants. Les environs d'Aschaffenbourg, la Franconie, le Palatinat possèdent des exploitations de gisements formés par la décomposition de granités et de gneiss.

En Autriche les plus beaux kaolins proviennent de la Bohême. Les kaolins de Zettlitz, de Carlsbad sont renommés et employés dans les fabriques de porcelaine environnantes. Ces kaolins ont des qualités plastiques remarquables, ils proviennent de la destruction de granités. D'autres gisements, en Bohème, se trouvent près de Pilsen, entre autres.

En Galicie, en Hongrie, on rencontre également des dépôts de kaolins.

L'Italie possède également des dépôts kaoliniques. Un des plus anciennement cités est celui de Tretto, près Schio. Il provient de l'altération d'une eurite qui se trouve dans la base de la montagne de Tretto. Dans l'île d'Elbe et à Chiesi on trouve aussi des argiles kaoliniques.

Le Royaume-Uni possède aussi du kaolin. Dans les Cornouailles et dans le Devonshire se rencontrent des matières kaoliniques suffisamment pures pour la fabrication de la porcelaine. Ces matériaux sont surtout consommés pour la fabrication de la faïence fine.

La Russie, dont l'industrie céramique se développe considérablement en ce moment, recherche avec soin les emplacements argileux qui se trouvent sur son territoire.

On a rencontré des kaolins principalement dans les gouvernements de Tschernigow, Glanikow, Cherson, Wolyn, Podolsk et Iekaterinoslaw; ces gisements sont exploités.

En dehors de ces grands pays, dans lesquels l'industrie céramique est développée ou va se développer, d'autres pays contiennent des gisements kaoliniques : Bornholm (Danemark), Ifôsces (Suède), Oporto (Portugal), Almançon, Alsabdil et Alhambra (Espagne).

Certainement que, hors d'Europe (!), il doit y avoir des amas

(') Il y a des gisements connus, entre autres aux États-Unis, au Mexique, au Queensland en Australie.

puissants de kaolins; ces dépôts sont encore mal connus. Les documents certains font défaut sur la plupart des exploitations.

Argiles sédimentaires. — Ces argiles ne se rencontrent pas dans le terrain même où a lieu leur formation; elles se rencontrent dans les terrains de sédiment. La position la plus fréquente est le dépôt au-dessous des terrains tertiaires. Leur limite inférieure semble être aux terrains crétacés et néocomiens.

On trouve aussi dans les terrains houillers des lits d'argiles et de schistes argileux.

Les argiles plastiques se présentent en amas à peu près lenticulaires; elles sont comme déposées dans des bassins en modules ellipsoïdes.

A côté des bancs d'argiles, il faut citer les dépôts limoneux que Ton rencontre dans les larges vallées, à toutes les embouchures des grands fleuves.

Ces terres plastiques sont très impures et renferment beaucoup de matières étrangères.

II en est de même des terres employées pour la confection des briques, et que Ton extrait souvent au lieu même où se fait la construction.

Les argiles qui forment les dépôts argileux cités plus haut renferment toujours des matières étrangères, mais dans ces gisements l'élément argileux domine considérablement. Au contraire, ces argiles auxquelles nous faisons allusion en dernier lieu sont très mal définies.

Les marnes, que Ton avait considérées pendant longtemps comme constituées par un mélange d'argile et de carbonate de calcium, sont des matériaux argileux de composition différente de celle des argiles ordinaires. Elles contiennent, eu effet, du carbonate de calcium, mais la substance plastique semble un silicate d'aluminium différent de celui qui forme les kaolins et les argiles plastiques.

L'état physique des argiles et la nature des impuretés contenues dans ces substances décident de leur utilisation dans les industries céramiques.

l6 CHAPITRE I. — MATIÈRES PLASTIQUES.

Les argiles peu plastiques seront d'un emploi difficile, celles qui seront trop grasses nécessiteront l'addition d'un corps non plastique (dégraissant). Les (erres prenant au feu une coloration devront naturellement être exclues de la fabrication des poteries à pâle non colorée, les argiles fusibles seront impropres à la confection d'objets devant supporter une température élevée. Dans l'étude des fabrications, nous insisterons sur les qualités que doivent présenter les argiles pour une fabrication déterminée; nous nous contenterons ici d'exposer les principaux types d'argile utilisés.

Au point de vue céramique, ces argiles peuvent être divisées eu deux groupes : les argiles réfractaires et les argiles fusibles.

Les premières supportent les températures industrielles les plus élevées sans accident. Les argiles fusibles, au contraire, fondent dès qu'on les soumet aux températures supérieures à iooo°; dans un four à porcelaine, par exemple, elles se ramollissent et s'agglomèrent plus ou moins suivant leur degré de fusibilité.

Ces différences sont dues a l'absence ou à la présence d .» matières étrangères telles que les composés calcaires, ferrugineux, terreux ou alcalins.

Les traces de ce produit (quel'ou rencontre presque toujours dans les argiles) sont sans influence, mais dès que l'ensemble des bases autres que l'alumine atteint quelques centièmes le degré réfractaire se trouve considérablement amoindri.

Sons le nom d*argiles plastiques, on désigne des argiles possédant une pureté relative, jointe à une grande plasticité. Ces argiles ne contiennent guère, en plus du silicate d'aluminium hydraté, que du sable quarlzeux.

Le inica, les composés ferrugineux, magnésiens ou calcaires n'y sont contenus qu'en faible quantité, aussi ces argiles sontelles réfractaires.

Après cuisson, leur coloration est souvent peu développée. Les plus belles espèces cuisent blanc ou grisâtre, elles sont recherchées pour la fabrication de la faïence fine.

Quand ces argiles prennent une coloration décidée après cuisson, elles ne sont plus employables par les faïenciers,

mais elles peuvent servir à la confection des produits réfraclaires.

On rencontre ces sortes d'argiles "en amas puissants encore assez répandus. Les principaux gisements sont :

En France, dans le bassin de la Marne, dans le bassin de la Seine voisin de l'Aube et de l'Yonne (Rilly, Provins, Sézanne, Esternay, Montereau), dans le Poitou, le Berry, la Normandie (Randonnai, Dreux).

En Allemagne, le Kheinland, le Palalinat, la Saxe, la Westphalie, la Silésie et la Poméranie renferment des dépôts très importants. La Hesse, le Mecklembourg, la Bavière sont également bien pourvus.

En Autriche, on rencontre les gisements de la Bohême, du Tyrol, du Steiermark, des provinces de Kârnten,deMâhren. En Hongrie également se trouvent des argiles réfractaires plastiques. *

Dans le Hoyaume-Uni, les argiles du Dorsctshirc et du Devonshire alimentent le district des poteries. Le pays de Galles, i'Écosse renferment aussi des amas d'argiles.

En Russie, l'Oural, Ja région méridionale, les gouvernements polonais possèdent des exploitations de terres réfractaires.

En résumé, les argiles plastiques réfractaires sont assez répandues à la surface du globe, comme on peut en juger par les exemples que nous venons de donner.

Certaines argiles réfractaires que l'on rencontre dans les terrains siluriens et dévoniens ont une structure schisteuse qui ne leur permet pas d'avoir une plasticité aussi développée que celle des argiles plastiques ordinaires. Ces matières trouvent toutefois un emploi dans cretaines fabrications.

Les terres de pipes sont des argiles réfractaires ne prenant au feu que peu de coloration.

Dans d'anciens Ouvrages, on trouve le nom d1 'argile Jiguline pour désigner des argiles moins pures que les précédentes. L'argile figuline renferme du calcaire, du fer (à l'état de pyrites ou d'oxyde), et du sable quartzeux. Elle n'est pas réfractaire et se ramollit à haute température. Une fois cuite, elle a toujours une coloration jaune ou rouge accentuée. Ces sortes d'argiles G. 2

l8 CHAPITRE I. — MATIÈRES PLASTIQUES.

sont employées pour fabriquer les briques, les poteries et les faïences communes.

Les terres à briques sont de toutes les argiles les plus répandues. On ne leur demande que de répondre à un pelil nombre d'exigences. Une terre à briques doit pouvoir se façonner aisément, se dessécher sans se déchirer et supporter l'action du feu, employé pour sa cuisson, sans déformation ni fusion. Dans beaucoup de régions, la terre même de la localité est apte à répondre à ces desiderata; la terre enlevée pour les fondations sert à la confection des briques.

Les argiles non réfraclaires, qui se colorent au feu et qui peuvent résister à la température nécessaire pour la cuisson des briques, sont, en général, bonnes pour la briquetterie. 11 est nécessaire toutefois que parmi les impuretés qu'elles renferment il n'y ait pas de corps dont la présence soit préjudiciable pour la confection, la conservation et la durée des produits.

Les argiles à briques n'ont donc pas à répondre à beaucoup de conditions, aussi représentent-elles les matières plastiques les plus répandues. La présence de corps, tels que la craie, l'oxyde de fer, est sans inconvénients si ces substances ne se trouvent pas dans le mélange en trop grandes quantités. À la température employée pour la cuisson des briques, il n'y aura pas à craindre de déformations et d'affaissements.

Ces terres renferment naturellement des matières non plastiques (du sable en grande partie) qui permettent de les utiliser telles qu'elles sortent de la carrière pour la fabrication. La terre glaise est moins argileuse que la terre à briques. A côté des terres à briques, il faut citer le limon ou lehm et le lœss qui, quoique renfermant peu de matière plastique, servent à faire des briques de qualité ordinaire. (Le mélange de l'argile avec des particules quarlzeuses extrêmement fines et un peu d'hydroxyde de fer donne un produit rougeâlre sans consistance qui est le limon ou lehm. Quand il est calcarifère, le limon reçoit le nom plus spécial de lœss.)

L'argile employée par les potiers pour la fabrication de la terre cuite, de la faïence commune est une terre qui se rapproche de la terre à briques. Ces argiles renferment aussi de la craie, des

oxydes de fer (ou des pyrites) et du sable siliceux, seulement elles sont plus plastiques que les terres précédentes. Elles sont souvent marneuses.

Toutes ces argiles sont incapables de subir l'action d'une température élevée sans donner des traces de fusibilité. Leur aspect est extrêmement variable; ce sont le plus souvent des masses compactes, présentant des colorations très diverses. Tantôt les composés ferrugineux sont complètement peroxydes et communiquent à l'argile une coloration qui va du brun jaune au brun rouge. D'autres fois les matières organiques qui imprègnent la masse ont empêché la peroxydalion, et la couleur de la masse est grise ou noire. Cuites en présence d'un excès d'air suffisant, les argiles contenant des matières organiques prennent la coloration en rapport avec le fer qu'elles contiennent; au rouge 1 e matières organiques sont détruites et brûlées.

Les argiles employées pour la confection des grès méritent une mention spéciale.

Les argiles à grès tiennent le milieu entre les argiles plastiques réfraclaires et les argiles plastiques fusibles. A haute température elles prennent une structure compacte, et leur cassure est vitrifiée. Elles renferment assez de matières fusibles pour prendre une légère vitrification, sans atteindre un ramollissement trop intense, pendant la cuisson. Les argiles à grès possèdent ordinairement une faible élasticité. Nous verrons que ces terres n'appartiennent pas toujours à la famille des argiles kaoliniques; dans certaines d'entre elles on retrouve un silicate analogue à celui qui constitue les marnes.

Les argiles à grès sont encore suffisamment répandues. Les gisements les plus connus sont ceux du Beauvaisis, du Nivernais; on en rencontre encore dans l'Ile de France, la Normandie, les Vosges, etc. En Allemagne, les grès Rhénans avaient acquis autrefois une grande célébrité par suite de leur bonne fabrication et du voisinage des gisements d'argiles à grès. L'argile de Hôhr (Hesse-Nassau) a été souvent citée comme type d'argile à grès.

Les marnes peuvent renfermer du carbonate de calcium e^. notables quantités. Dans certaines marnes on a trouvé ju

60 pour 100 de carbonate de calcium. Les marnes permettent d'introduire dans une pâte un élément plastique calcifère; aussi les emploie-t-on dans la préparation de certaines pâles devant renfermer de la chaux. Dans les environs de Paris, par exemple, on trouve d'importantes couches de marnes utilisées dans la fabrication de la faïence dite de Paris.

§ 3. — Composition des argiles.

Composants chimiques. — Sous le nom générique d'argile on a englobé un certain nombre de corps, différents au point de vue chimique. Les kaolins employés dans la fabrication de la porcelaine, certaines argiles utilisées dans la confection des grès, les marnes, sont désignés sous le nom général d'argiles; ces matières appartiennent pourtant à des types chimiques distincts.

Les minéralogistes (*) admettent le plus souvent comme minéraux du genre argile :

L'Halloysitc : 2Si02.AI*0*.4HïO ou 2SiOï.Alî03.2HîO.

L'Allophane : SiO'.APO'. 511*0 ou SiO'.Al'O'.eH'O.

La Kaolinite : 2Si0ï.Als0'.2Hî0.

L'Argile plastique: S.SiO'^Al'O'./iH1©.

La Marne, considérée comme un mélange d'argile et de calcaire.

L'Argile smectique ou terre à foulon, de composition moiis définie, variant de loSiO'.SAl'O'.a.SIPO à gSiO^APO'.SH'O.

Le Bol ou argile riche en oxyde de fer.

L'Amalgalolite (assez riche en alcali, 6 à 10 pour ioo de potasse).

Telles sont les principales substances que l'on considère comme des argiles.

Au point de vue de la Céramique nous n'avons à considérer que les argiles susceptibles d'emplois industriels; aussi limiterons-nous nos investigations aux seules terres capables de servir comme matières premières dans les diverses fabrications.

(!) De LAPPARENT, M inéralogie, 1884, p. 3g6.

ARGILKS. 21

Pendant fort longtemps les argiles ont été étudiées d'une manière très incomplète, l'analyse chimique n'avait pas atteint la délicatesse qu'elle possède actuellement et ses méthodes s'appliquaient seulement à la détermination globale élémentaire des corps sans permettre d'établir la présence des matériaux constituants, comme dans le cas des roches. Dans les premières analyses d'argiles on voil, en effet, que les chimistes n'ont pu distinguer la silice combinée à l'alumine de la silice mélangée accidentellement à la masse argileuse. De même la présence des alcalis, que nous savons aujourd'hui provenir des roches accidentellement associées à la matière plastique, se trouvait inexpliquée et semblait jusque dans ces dernières années faire croire que l'argile pure renfermait des alcalis. Nous verrons plus loin qu'avec les méthodes perfectionnées de l'analyse chimique, telle qu'on la pratique actuellement, il a été possible de démêler parmi les différentes hypothèses les plus plausibles et de déterminer la constitution réelle de diverses argiles.

Nous allons d'abord dire quelques mots de différents types, d'argiles industrielles et examiner de plus près leur nature chimique.

Les argiles sont formées d'un élément plastique, mélangé le plus souvent à des matériaux accessoires dépourvus de toute plasticité. Dans la majeure partie des argiles (*) l'élément plastique est un silicate d'aluminium hydraté, la kaolinite. La kaolinitc a pour formule Al'O'.aSiO'.aïPO et correspond à la composition suivante :

Al'O» 39,70

SiO* 46,40

H*0 j3,oo

La connaissance exacte de la composition de la matière plastique des argiles n'est pas très ancienne. BrongniartetMalaguti

(l) Schlœsing, Comptes rendus, t. LXXVIII, p. i438. et t. LX.XIX, p. 3 76 et 473

avaientadmis3SiOï.AlsO»4H,0,Forchammer4SiO,.3AlîO,.6HfO (le symbole Si avec l'ancienne valeur attribuant à la silice la formule SiO8).

Quand on examine les résultats de l'analyse élémentaire d'une argile il est très difficile d'indiquer quels sont ses constituants. La roche est rarement pure dans la nature; aussi se trouve-t-on en présence des chiffres provenant de l'analyse d'un mélange dans lequel il faut savoir déterminer les rapports des composants. Ce problème se pose, du reste, chaque fois que l'on fait l'analyse d'une argile.

La kaolinite a été heureusement rencontrée à l'état de pureté dans la nature. Dans l'Utah, dans la Pensylvanie, on a pu trouver de petites quantités de ce minéral; voici les résultats de son analyse :

Théorie pour Vogt (»). Johnson ('). Al50\aSiO\3lPO.

SiO» {3,64 45,93 4M4

Al»0» 39,78 39,8i 39î45

Fc* O3 traces » »

H*0 i4,4l 14,01 i3,qi

Eau hygroscopiquo. . . 0,12 »

La kaolinite, considérée pendant longtemps comme une rareté minéralogique, a été signalée depuis quelques années dans plusieurs endroits. M. Lacroix (3) a indiqué sa présence à Saint-Marg-le-Plain (Cantal) dans des gisements de stibine quartzeusc. A Miramont, près Souliac, M. G. Friedel avait constaté la présence de ce minéral. Enfin plus récemment, M. Lacroix, examinant des échantillons envoyés de Nossi-bé, a vu que le gisement de blende à gangue calcaire d'Ànkalampoé renfermait de la kaolinite. Celle matière se trouve dans les cavités de la calcite à grandes lames qui accompagnent la galène ;

(') Vogt, Bull. Soc. F.nc, 1897.

(*) Johnson, American Journal of Science, t. II, p. 43-354«

(3) Bul. Soc. Min., 1902.

elle est en lamelles hexagonales peu cohérentes, de dimensions plus grandes que celles trouvées jusqu'ici en Auvergne. La kaolinile se présente sous L'aspect de petites paillettes brillantes d'un éclat comparable à celui du mica blanc; vue au microscope, elle apparaît nettement cristallisée sous forme de tables minces hexagonales transparentes.

La kaolinite n'acquiert la plasticité propre aux argiles qu'après un broyage prolongé qui, en brisant les cristaux, permet à leurs fragments de faire pâte avec l'eau. Si l'on traite directement les cristaux de kaolinite, avant broyage, par l'acide sulfurique, ils ne s'attaquent que lentement.

La kaolinite est-elle le seul élément argileux que l'on rencontre? Il peut exister dans les marnes, dans certaines argiles à grès un élément plastique différent de la kaolinite par sa constitution chimique. Il est probable pourtant que dans ces roches la kaolinite se trouve en présence des produits de désagrégation des roches, d'où proviennent les anomalies relevées dans les analyses.

Pour nous l'argile type serait la kaolinite, à la condition que cette dernière substance fût à un état de division suffisant pour qu'elle fût plastique. Ce n'est qu'exceptionnellement que Ton rencontre des argiles pures; toujours ces roches contiennent des matériaux étrangers.

Les impuretés peuvent donner aux argiles des propriétés particulières et les usages auxquels peuvent se prêter les matières plastiques sont déterminés par la nature des substances accessoires qui les accompagnent. Nous verrons plus loin que l'on peut ramener les argiles à une série de types; pour le moment nous allons procédera l'étude de leur nature chimique; une fois cette connaissance acquise il nous sera beaucoup plus facile de créer des différences parmi les argiles.

En examinant successivement une série d'argiles propres aux usages céramiques nous allons voir que beaucoup de ces roches sont formées de kaolinite, mélangée souvent à du mica et à du quartz. Dans quelques argiles le problème est plus difficilement soluble et nous ne sommes pas en état de répondre d'une manière absolument affirmative.

l!\ CHAPITRE I. — MATIÈRES PLASTIQUES.

Des argiles types ont été examinées par M. Vogt, nous emprunterons à son travail (!) et à ceux d'Ebelmen (*) et de M. Schlœsing une partie de ce qui va suivre, concernant la composition des argiles.

Toutes les argiles étudiées ont été analysées de manière à permettre de déterminer leurs divers constituants. Une fusion au carbonate de sodium et une attaque à l'acide fluorhydrique ont donné la composition totale élémentaire de la roche. Par le traitement à l'acide sulfurique on a fait une première sélection dans les constituants de la roche; la partie insoluble traitée par le carbonate de sodium en solution a abandonné au réactif la silice de combinaison, amorphe, et il est resté comme résidu une matière que l'on a analysée à la manière ordinaire des silicates. On a pu ainsi faire une importante séparation. Un autre réactif a été mis à contribution pour vérifier le rapport de la silice h l'alumine, la potasse. Soumise à l'action d'une solution chaude de potasse, la matière argileuse est altérée; de la silice et de l'alumine se dissolvent dans le rapport de leurs molécules; il sera donc possible en opérant ainsi de préciser certains points douteux.

Ceci posé, nous pouvons entrer plus avant dans la question et examiner les argiles que nous avons choisies comme types.

i° Kaolins. — Les kaolins renferment toujours plus ou moins de débris des roches au contact desquelles ils se trouvent constamment. Quand les débris minéraux sont excessivement ténus, il faut recourir aux procédés chimiques pour en reconnaître la nature.

Si l'on attaque un kaolin par l'acide sulfurique, la liqueur provenant de cette attaque contiendra l'alumine du silicate d'aluminium hydraté ainsi que les bases des autres silicates mélangés à la kaolinite et attaquables par l'acide sulfurique. Le mica blanc, la muscovite 6SiOî.3Al,08. K'O.qIPO est totale-

(i) Vogt, Bull. Soc. Enc.t mai 1897.

(3) Ebelmen, Sur les produits de a décomposition des espèces minérales de la Jamille des silicates {Annales des Mines, t. VII, 18^0, p. 3), et Sur la décomposition des roches {Annales des Mines, t. XII, 1847, P- 627).

nient attaquable par l'acide sulfurique chauffé jusqu'à émettre des vapeurs. Pour que le mica soit attaqué complètement, il faut qu'il soit en débris très ténus, comme il se présente dans certaines matières naturelles où l'œil nu ne peut plus reconnaître sa présence. Le quartz et le feldspath subissent l'action de l'acide sulfurique sans altération, ils restent donc dans le résidu de l'opération.

Plusieurs chimistes se sont servis du traitement par l'acide sulfurique pour étudier les kaolins et les argiles; mais, si quelques-uns, comme Mitscherlich, ont reconnu, dans le produit de cette'atlaque, la présence des alcalis, aucun n'a cherché à en expliquer la provenance.

Récemment, Seger, directeur du laboratoire des recherches à la Manufacture royale de porcelaine de Charlottenbourg, avait fait de nombreuses analyses de kaolins et d'argiles par l'acide sulfurique : quand il trouvait dans la partie soluble des alcalis et des terres alcalines, il les considérait, pour établir la formule du silicate dissous, comme se substituant à'Thydrogène dans la formule aSiO'.Al'O'.all'O.

Si l'on applique celte manière de voir à des kaolins ne contenant que peu d'alcalis dans la partie soluble, la formule ne s'écarte que peu de la formule aSiO'.ÀPO'.aH'O; mais, si l'on se trouve en présence de kaolins riches en alcalis dans la partie soluble, comme le sont ceux de Chine et du Japon, on voit de suite que les rapports déduits des calculs ne concordent plus avec la formule du bisilicate d'aluminium à deux molécules d'eau.

Les résultats obtenus par Seger, pour la partie soluble dans l'acide sulfurique d'une pâte japonaise, et par M. Vogt, de la partie soluble d'une pâte de la Manufacture impériale de Chine, sont :

Japon. Chine.

SiO* 43,21 44,i4

Fo*0* i,47 ^

CaO 0,26 o,38

K*0 7,oG 4,7»

Na*0 0,06 i,o3

En groupant les alcalis avec l'eau de constitution, comme le faisait Seger, on trouve :

2,oiSiOîAl*0>.i,5iMîO, i,93SiO'Al»0'.il65M»0.

Ces deux formules diffèrent notablement de la formule de I» kaolinite. En se rappelant que la muscovile est attaquable par l'acide sulfurique quand elle est finement broyée, qu'elle se trouve dans les mêmes terrains que le kaolin, on peut facilement expliquer les rapports moléculaires trouvés ci-dessus; la matière sokible dans SO'H* de la pâte japonaise peut être considérée comme un mélange de

imot de mica blanc ôSiOi.SAPOa.SM'O

3mo' de kaolinite GSiO^.SAl^O'.GM'O

i2SiOs.6Al*0».9M'0

Cette somme, divine par 6, donne comme quotient

2SiO,AlsOJ.f,5oMïO,

concordant avec la formule déduite de l'analyse et correspondant en poids à

50,70 de mica blanc,

49, 3o de kaolinite.

Interprétée d'après les mêmes vues, l'analyse de la matière soluble contenue dans la pâte chinoise conduit à admettre qu'elle est formée de

im°l de mica GSiO'.SAl'O'.SM^

G1""1 de kaolinite 1 2 Si 0*. 6 Al1 0' 12. 'MO

i8SiO*.gAl*0».i5M*0

La somme, divisée par 9, nous ramène à 2SiO,Alï03.i,66M*0 identique à la formule de l'analyse citée ci-dessus.

Cette manière de voir a été vérifiée sur un grand nombre d'analyses faites sur des kaolins de provenances très diverses et l'on a trouvé pour toutes une concordance satisfaisante entre

les données analytiques et les calculs faits, en supposant que les alcalis contenus dans la partie soluble y étaient apportés par du mica.

Les écarts que Ton observe entre les résultats de l'analyse et ceux des calculs, quand la teneur en mica est faible, s'expliquent par le fait que, dans ce cas, les erreurs d'analyse, portant sur des nombres moindres, prennent une importance plus grande.

La présence de la potasse, signalée depuis longtemps par Mitscherlich dans la partie soluble des kaolins, se trouve ainsi expliquée; c'est le mica qui apporte l'alcali. Si cette explication avait jusqu'ici échappé à ceux qui s'étaient occupés de celte question, c'est parce que le mica blanc était généralement réputé inattaquable par l'acide sulfurique, et qu'on n'avait pas constaté que, finement pulvérisé, il acquiert une plasticité analogue à celle des kaolins et que, comme eux à cet état, il se tient pendant un temps fort long en suspension dans l'eau alcaline.

20 Argiles réfractaires. — On a pu retrouver également dans des argiles réfractaires comme celles de Dreux, de Mussidan (Dordognc), d'Hesdin, analysées dans la même suite de recherches, la kaolinite comme constituant principal, associée à d'autres roches.

L'argile de Dreux renferme 22. 3 de sable quartzcux, celle de Mussidan 14 pour 100 de mica; enfin, dans celle d'Hesdin, nous trouvons une autre matière silicatée alumineuse, l'allophane SiOî.Alï03.4H*0, dans le rapport de 20 pour 100. L'argile de Condé (Seine-et-Oise) contient de même de la kaolinite, mais à côté d'elle se trouve un silicate plus acide.

3° Argiles à grès. — Les argiles des Gâtines et de Rambervillers peuvent servir de types d'argiles à grès. Dans deux échantillons on a trouvé de la kaolinite et du mica, ce dernier en quantité dominante dans la seconde, h côté de quartz et de débris de roches alumineuses. Une troisième argile provenant également de Rambervillers a montré nettement une anomalie intéressante. Sa teneur en magnésie est notable et la silice soluble est en quantité plus élevée que précédemment. Le mélange doit renfermer un silicate magnésien acide, peut-être de la biotite; il est comparable à celui qui constitue les marnes.

28 CHAPITRE I. — MATIÈRES PLASTIQUKS.

4° Argile des marnes. — Les marnes ont été considérées pendant longtemps comme des mélanges d'argile et de carbonate de calcium. Il ne semble pas que le silicate alumineux renfermé dans ces matières soit de la kaolinite. Il paraît y avoir dans ces argiles un silicate soit plus acide que la kaolinite, soit plus probablement un mélange de produits de désagrégation des roches,

La marne d'Argenteuil, employée autrefois dans la fabrication de la porcelaine tendre, peut être considérée comme contenant :

Craie 6 1 , 5o

Matière argileuse 3*2 ,6o

Humidité 5,09

L'analyse conduit à une formule anormale :

, 58siO',Al,0M0'Il4Ca0 (°»°79KïO, *' ï Fe'OM 0,697 MgOJo,o43Na*0.

On est amené à considérer la matière argileuse comme totalement différente de la kaolinite. En traitant par une solution de potasse on dissout une partie de la matière et on laisse un résidu soluble dans l'acide sulfurique formant un silicate du type

C.A,(A1Ï03 . M Ajo,23iKlO II1A '7S,° /IVœ°j730Mg°i o,o65 I'7lI°'

formule se rapprochant de celle que donne une des argiles de Rambervillers. Une marne, provenant de Branligny (Aube), amenait de semblables résultats.

La formule déduite pour la partie soluble est

Si0MAISFe')0'!O'O^a^S°',f^.0A,,63H'0.

/ o, i48MgO / o,o32Na-0

On voit, d'après ces exemples, que ces marnes diffèrent totalement des argiles proprement dites et qu'elles doivent renfermer un silicate magnésien.

5° Conclusions :

a. La kaolinite 2SiO*AlJ0'.2H20 est l'élément éminemment plastique qui constitue la grande majorité des argiles.

b. Les alcalis que Ton rencontre dans les argiles y sont apportés surtout par la muscoviteou mica blanc.

c. La matière argileuse des marnes est de tout autre nature que la kaolinite, elle semble être formée par des débris de minéraux magnésiens.

Corps mêlés à l'argile; leur influence. — Nous venons de voir que la matière plastique n'est, pour ainsi dire, jamais seule dans les argiles, elle est toujours accompagnée de corpsétrangers, corps dont l'influence peut avoir une très grosse importance au point de vue céramique.

Ces impuretés qui, sauf le mica très divisé, diminuent la plasticité de l'argile, peuvent se trouver dans l'argile dès son origine; elles peuvent aussi ne s'y rencontrer qu'accidentellement ou y avoir été amenées beaucoup plus lard.

1. Impuretés d'origines. — Les roches qui ont, par leur désagrégation, donné naissance à l'argile doivent naturellement avoir laissé des débris de leurs constituants dans l'argile.

Puisque ce sont les roches alumineuses qui peuvent contribuer à la formation des argiles, ce sont ces roches alumineuses que l'on peut présumer devoir se trouver à l'état de débris dans les argiles.

Le quartz et le mica sont particulièrement répandus. Toutes les argiles utilisées dans l'industrie céramique contiennent du sable siliceux (la silice accompagne constamment les matières argileuses). Les micas sont également associés à la kaolinite dans beaucoup de terres; ainsi dans certains matériaux plastiques, comme ceux qu'utilisent les Chinois, on rencontre des quantités considérables de muscovite.

Quoique les argiles aient pris naissance aux dépens de roches, dont le nombre doit être assez grand, on n'a pas encore rencontré avec certitude autant de débris rocheux ou minéraux qu'on pourrait le croire. Ainsi, le feldspath, dont on a semblé admettre la présence sans discussion dans les argiles,.

3o CHAPITRE I. — MATIÈRES PLASTIQUES.

n'a pas, à ma connaissance, été signalé avec une réelle certitude. Il est toujours possible de se livrer à des calculs sur la composition de la petite quantité de matière qui constitue le résidu des attaques par l'acide sulfurique; mais, quand on examine de quel ordre sont les chiffres trouvés et les faibles poids qu'ils représentent, on est pris de doute sur les résultats, résultats qu'il est difficile d'obtenir sans qu'ils soient entachés d'erreur, car ils résultent de spéculations sur des poids infimes.

Nous n'aurons, en somme, à considérer comme impuretés principales d'origine que le quartz et le mica. Quelquefois pourtant, on pourra rencontrer autre chose que ces deux minéraux, comme dans l'argile de Mussidan, les marnes; il sera sage, dans ce cas, de se limiter à l'indication débris de roches tant que de nouveaux travaux n'auront pas éclairci la question.

2. Impuretés accidentelles. — Les argiles qui ont été déplacées peuvent avoir été entraînées loin du lieu de formation par suite de perturbations géologiques; il n'y a rien de surprenant à ce que des corps étrangers aient été entraînés et se soient déposés avec elles. Tels sont les carbonates alcalino-terreux ou terreux (calcium, magnésium), les composés ferrugineux, le gypse, le rutile. Il peut se produire, une fois l'argile déposée, des phénomènes chimiques.

Les pyrites de fer ne sont pas toujours intactes dans les argiles; quelquefois, au contraire, elles sont complètement oxydées. L'argile dans laquelle il reste des pyrites devient poreuse sous l'influence de la chaleur. Soumise à l'action d'une flamme réductrice, la pyrite se transforme en sulfure de fer friable, qui peut occasionner des fêlures. En feu oxydant, il y a production d'oxyde de fer et de composés oxygénés du soufre. Ces combinaisons sulfurées peuvent avoir de graves inconvénients dans la cuisson des poteries, dont elles altèrent les couvertes et leurs colorants.

L'oxydation des pyrites dans Je banc d'argile convertit en sulfates les carbonates que rencontre l'acide sulfurique; ces sulfates, pendant la cuisson de la terre, se détruisent, et nous venons de signaler les propriétés nuisibles des composés oxygénés du soufre.

ARGILES. 3l

L'oxyde de fer provenant des pyrites imprègne quelquefois complètement la masse et la matière apparaît alors avec une coloration brune ou jaune complètement uniforme. D'autres fois, les taches ferrugineuses semblent partir d'un centre de rayonnement.

Les composés du fer apportent de la fusibilité aux argiles; comme nous l'avons déjà dit, une argile riche en fer ne peut être réfractaire.

Il y a intérêt à éliminer les pyrites le plus complètement possible. Leur oxydation peut se produire au milieu du travail de l'argile. Les pièces façonnées et renfermant du sulfure de fer restent humides pendant un temps assez long, en atlendant leur complète dessiccation. Chaque grain de sulfure s'oxydant amène forcément une destruction de l'homogénéité de la région argileuse avoisinante; ce manque d'homogénéité provoque une rupture.

La chaux se rencontre surtout à l'état de carbonate. Ce carbonate est quelquefois en morceaux compacts; souvent il est intimement mélangé à l'argile et c'est seulement un essai chimique qui en décèle la présence. Une grande quantité de carbonate de calcium est désavantageuse dans la terre cuite. Le produit se gerce et perd sa cohésion. ChaufFée à une température suffisante pour déterminer la décomposition du carbonate de calcium, elle contient alors de la chaux vive, dont l'hydratation peut produire de graves désordres.

La chaux à plus haute température peut former des silicates basiques plus fusibles que l'argile pure.

Nous verrons plus loin que Ton ajoute intentionnellement de la chaux à des pâtes soit pour leur donner de la fluidité (porcelaines) soit pour faire varier leur coefficient de dilatation (faïences émaillées).

On trouve aussi du sulfate de calcium dans les argiles. Ce corps, si l'argile est faiblement cuite, se déshydrate simplement et se réhydrate sous l'influence de l'air humide en perçant la masse d'une multitude de canaux capillaires qui en font une matière gélive et diminuent sa solidité.

A haute température l'anhydride sulfurique se dégage et la base est silicatisée.

Le sulfate de calcium peut se former pendant la cuisson des produits, si la pâte est calcaire, avec du charbon riche en pyrites. Il produit alors les accidents que nous venons d'énumérer.

3. Impuretés récentes. — Les matières organiques (qui jouent un grand rôle dans la coloration des argiles), les résines, la tourbe, le bitume se rencontrent aussi dans les argiles, et les géologues admettent que ces substances ont été amenées plus tard.

En résumé, nous trouverons surtout dans les argiles : des débris de roches (quartz, micas, etc.), des composés calcaires et ferrugineux (titane), des matières organiques (charbon, résine, etc.). A côté de ces corps dont la présence est fréquente, accidentellement on rencontrera d'autres éléments parmi lesquels nous citerons : le sodium, le plomb, le cuivre, le vanadium, le molybdène, le chrome, l'or, le cérium, etc. Ces corps seront à des états de combinaison différents et presque toujours peu abondants. Comme certains composés ont un pouvoir colorant assez intense, leur présence est facilement mise en évidence, tels sont les composés du vanadium, dans les argiles de Vanves, qui donnent à la surface de la terre cuite des dépôts verdâtres, et les composés du cérium qui communiquent à certaines argiles danoises une teinte jaune spéciale.

Extraction des argiles. — L'exploitation d'un gisement argileux demande à être faite méthodiquement, comme tous les travaux de ce genre. Généralement l'extraction des argiles se fait à ciel ouvert, quelquefois pourtant on est obligé de travailler sous terre.

1. Exploitation à ciel ouvert. — Quand les gisements sont voisins de la surface du sol, la manœuvre est peu compliquée. Les argiles sont extraites par gradins. Nous avons figuré ici un banc d'argile schématique. Il est recouvert d'une couche de terre figurée par des hachures; il s'étend sous le sol et s'élève au-dessus de lui en formant une colline. On commencera l'attaque du massif au niveau du sol et on la continuera jusqu'à ce que l'on ait obtenu un abatis d'une hauteur de im,5o à am.

L'ouvrier continuera d'enlever l'argile en se plaçant successivement aux points A, B, C, D et répétera la même manœuvre. Le trait ferme représente ce que devient la masse une fois le travail assez avancé pour que l'exploitation ait attaqué le banc dans toute sa profondeur à la fois au-dessous et au-dessus du sol. On a taillé alors dans le massif trois gradins sur lesquels on place des ouvriers pour enlever l'argile. L'exploitation de la partie souterraine se fait de la même manière.

Fig. i.

Le travail des ouvriers sur les gradins n'est pas sans présenter des dangers. L'argile peut se fendre quand elle est trop sèche, ■devenir glissante par des temps humides. La production est petite et les efforts pour désagréger et arracher les mottes d'argile sont pénibles. On a remplacé le travail manuel dans certaines exploitations par un mode d'arrachement plus violent. On a recours aux explosifs (poudre, dynamite, roburite). On •enfouit la cartouche dans un trou de mine d'au moins 2m de profondeur et l'on provoque l'explosion soit au moyen d'une mèche à combustion lente, soit avec le courant électrique.

Voici les résultats que donnent les divers explosifs : i1^ de poudre désagrège i3m' d'argile, la même quantité de dynamite agit sur 38m* d'argile, enfin un semblable poids de roburite brise 4m' et en détache 8m\

On a imaginé des appareils qui permettent d'opérer mécaniquement l'enlèvement des argiles. Nous citerons en premier lieu une petite machine qui est utilisée pour arracher du sol la G. 3

terre à briques. Elle se compose dans ses parties les plus essentielles d'une lame de fer formant couteau et d'une caisse en tôle. La caisse de tôle est supportée par une paire de roues qui permettent le déplacement de l'instrument. Derrière la caisse se trouve le couteau maintenu à une certaine distance par une armature en fer. La lame formant couteau est recourbée et, par le moyen de levier, on peut amener son tranchant en contact avec le sol. Quand le couteau est ainsi disposé, si Ton tire la cuvette en avant, le couteau vient arracher des la mes de terre qui, suivant la courbe formée par la lame de fer, viennent tomber dans la caisse. Une fois cette dernière remplie on relève la raclette. Pour l'exploitation de grandes quantités de terres plastiques on peut recourir à l'emploi d'appareils faisant mécaniquement l'arrachement de la matière. On a employé aux États-Unis des appareils de ce genre. Certaines machines enfoncent dans le banc un seau armé de dents. La manœuvre d'un jeu de leviers et de chaînes relève le seau et l'amène au-dessus d'un wagon de décharge dans lequel il se vide.

. On se sert également d'excavateurs. Une semblable machine peut enlever jusqu'à 6om" à l'heure (!).

2. Exploitation souterraine. — Quelquefois les gisements d'argile ne se prêtent pas à l'emploi des modes de travail précédemment indiqués, la profondeur des couches exige le creusement de puits et de galeries. L'exploitation ressemble alors à l'exploitation des mines, elle nécessite une ventilation soignée et une substructure des galeries solide. Ce genre d'extraction est beaucoup moins répandu que le premier, il est aussi plus coûteux; aussi ne peut-il être pratiqué que pour des matières premières de bonne qualité.

On perce des puits de forme orbiculaire que l'on soutient avec des cercles de bois jusqu'à ce que l'on arrive à l'argile. Une fois au contact de la matière plastique, on élargit le puits, sans pousser trop loin l'augmentation du diamètre, de crainte d'éboulements. 11 est facile avec un treuil d'enlever les blocs d'argile au fur et à mesure de leur arrachement.

(') DÛMMLER, Thonziegel Fabrikation, p. io5 et suivantes.