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1 étude minéralogique des concrétions ferrugineuses du sommet des Sables de Fontainebleau Médard Thiry Mars 2005 CENTRE D'INFORMATIQUE GEOLOGIQUE 35, rue Saint-Honoré, Fontainebleau Cedex ECOLE DES MINES DE PARIS

2 1 ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE PARIS ARMINES CENTRE D'INFORMATIQUE GEOLOGIQUE LABORATOIRE D'HYDROLOGIE MATHEMATIQUE SIFRACO Etude minéralogique des concrétions ferrugineuses du sommet des Sables de Fontainebleau Médard Thiry LHM/RD/2005/14 Mars 2005

3 Etude minéralogique des concrétions ferrugineuses du sommet des Sables de Fontainebleau But de l étude Vérifier que les concrétions ferrugineuses du sommet de Sables de Fontainebleau ne contiennent pas de sulfures de fer, sous forme de pyrite ou de marcassite ; sachant que le Sable de Fontainebleau lui-même est exempt de sulfures. Echantillonnage L échantillonnage a été effectué le 01/03/05 dans les 2 carrières principales de la Société SIFRACO, celle de Bonnevault, commune de Larchant (77) et celle de La-Chapelle-la-Reine (77), désignation abrégée LCLR. Ce sont les concrétions ferrugineuses des fronts de taille des couches supérieures (couche D) qui ont été échantillonnées. Au total 6 échantillons (3 pour chaque site) des différents faciès de concrétions ont été prélevés en vue de leur analyse minéralogique. Description des ferruginisations Deux principaux types de ferruginisations sont présentes dans la partie supérieure des Sables de Fontainebleau : 1) des ferruginisations diffuses au sein des sables sous forme de raies onduleuses (Fig. 1A & 1B) ; 2) des concrétions dures de morphologies variées, certaines correspondent à des terriers (connus par ailleurs dans les sables) entièrement imprégnés par des oxydes de fer (Fig. 1C & 1D), d autres forment des plaquettes ferrugineuses essentiellement verticales (Fig. 1E & 1F), certaines se présentent comme des concrétions arrondies ou ovoïdes (Fig.1G), enfin des concrétions ferrugineuses tapissent fréquemment les fractures des bancs de grès supérieurs (Fig. 1H). Les ferruginisations et les diverses concrétions sont essentiellement discordantes (sécantes) sur les structures sédimentaires des sables. Leur formation est postérieure au dépôt des sables. L absence de ferruginisation au sein des grès-quartzite et leur développement dans les fractures de ces grès indique qu elles sont postérieures au développement des grès. Minéralogie Les échantillons prélevés ont été analysés par diffraction des Rayons X par la méthode des poudres. Outre le quartz, les diagrammes de diffraction ne montrent que de la goethite (hydroxyde de fer FeOOH) (Fig. 2). 1

4 2 m A 1 m B C D 0,5 m E 0,5 m F 0,1 m G 0,5 m H Figure 1 Aspects des accumulations ferrugineuses au sommet des Sables de Fontainebleau. A & B - raies ferrugineuses onduleuses dans les sables blancs (A-Bonnevault, B- LCLR). C & D concrétions ferrugineuses tubulaires correspondant à la cimentation de terriers (Bonnevault). E & F concrétions ferrugineuses en plaquettes (LCLR). G concrétions ferrugineuses ovoïdes (Bonnevault). H dépôts ferrugineux dans les fractures des dalles de grès (LCLR). 2

5 quartz Q Q Q Q Q Q Q Q goethite G G G G G G pyrite (2Θ) Figure 2 Diagramme de diffraction des Rayons X d une concrétion ferrugineuse ovoïde de la carrière de Butteaux. Le seul minéral ferrugineux détecté est la goethite. En particulier il n y a aucune trace de pyrite, ni de maracassite. Pétrographie lames-minces Six lames-minces ont été taillées dans ces concrétions ferrugineuses. Les divers faciès ne montrent pas de différences significatives. En lame-mince les oxydes de fer sont très opaques, indiquant une cristallisation en très petits cristaux. Ils cimentent les grains de quartz du sable sans structuration apparente, seules les très rares fentes montrent des oxydes mieux cristallisés (Fig.). En aucun cas il n a été reconnu de pseudomorphoses de formes cubiques qui auraient pu indiquer l altération de pyrites ou de marcasites primaires. 250 µm A 250 µm B Figure 3 Lames-minces des concrétions ferrugineuses. A Concrétion ovoïde, le ciment des grains de quartz est très sombre indiquant une nature microcristalline, une fente à goethite mieux cristallisée recoupe la concrétion (Bonnevault) (lumière analysée). B - Bordure friable d une plaquette ferrugineuse (LCLR) (lumière polarisée). 3

6 Conclusion Aucune trace de pyrite ou de marcasite, ni d altération d altération de tels minéraux, n a été détectée dans les concrétions ferrugineuses examinées. L absence de tout sulfure (pyrite et marcasite) est conforme au modèle génétique de ces concrétions qui se sont développées tardivement au sein des sables. Ces concrétions se sont développées après le lessivage et la silicification des sables. Leurs dispositions et leurs morphologies indiquent qu elles ont été mises en place par des eaux percolantes, provenant de la surface, ce qui exclu également la possibilité d y trouver de la pyrite ou de la marcasite. Il en est de même des sables eux-mêmes qui sont entièrement oxydés et par conséquent ne présentent pas de trace de sulfure. 4

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