L’argile est une matière rocheuse naturelle à base de silicates ou d'aluminosilicates hydratés de structure lamellaire, provenant en général de l'altération de silicates à charpente tridimensionnelle, tels que les feldspaths.
Elle peut être une matière localement abondante, très diverse, traitée ou raffinée avant emploi, à la fois meuble ou plastique (souvent après addition d'eau) ou à pouvoir desséchant, absorbant ou dégraissant, voire à propriétés collantes ou encore réfractaires, pour servir par exemple autrefois selon des usages spécifiques, souvent anciens, à la poterie et à la briquèterie, à la maçonnerie et à la peinture, à la teinturerie et la draperie, à la verrerie et à la céramique.
En réalité, le terme issu du latin peut s'appliquer au choix à un minéral argileux et à un ensemble de minéraux argileux, ainsi qu'à diverses roches essentiellement composées de ces minérauxLe mot latin provient du grec , « argile de potier ». Le genre du mot latin ou français est féminin. Mais les prosateurs et les poètes l'ont mis parfois au masculin. Les adjectifs argileux, argilacé, argilifère marquent respectivement « ce qui contient de l'argile ou tient ses propriétés de l'argile », « ce qui a l'aspect de l'argile », « ce qui contient ou apporte de l'argile ».. Les roches de la classe des lutites comptent l'argilite, l'argilolite ou argilotithe, et les shales, à l'exclusion des schistes métamorphisés. Les argiles sont des roches sédimentaires clastiques. Lorsqu'elles renferment du calcaire, trois sous-classes sont définies entre le pôle argile et le pôle calcaire, en fonction de leur teneur en calcaire : argile calcaire, puis marne, et enfin calcaire argileux. Les argiles riches en silice gélatineuse, soluble dans les alcalis, se nomment gaizes. Le limon ou le lehm sont des argiles qui renferment des particules siliceuses, et accessoirement des pigments minéraux comme la limonite ou la goethite. Le lœss est un dépôt de couleur jaunâtre, d'origine paléoglaciaire et composé essentiellement d'argiles et de fines particules calcaires et siliceuses.
Au sens large, l'argile est aussi un sédiment, composé de particules fines issues de l'altération des roches (processus appelé argilisation), parfois des roches sédimentaires argileuses métamorphisées en schistes.. C'est pourquoi le monde agricole, conscient du rôle déterminant des argiles dans la rétention d'eau des sols, et donc dans le développement des plantes, qualifiait d'argile au sens générique les sols limoneux ou terres « grasses » ou « dégraissantes ». Molles ou malléables suivant leur degré d'humidité, elles sont susceptibles de se dessécher en plaques compactes qui se rétractent et se fendillent au soleil, libérant de fines poussières de cette matière devenue friable et cassable. Elle s'amollit à l'eau et génère en milieu humide, après tassements répétés, des boues colorées plus ou moins liquides, plus ou moins salissantes, plus ou moins collantesLe terme générique savant d'argile, en dehors de l’argile commune du potier ou parfois de l'argile nécessaire à la terre battue, n'est usité que par les hommes de l'art ou par les élites de ce monde très hiérarchisé. Aussi il existe une multitude de mots communs en usage, déclinée en une multitude de parlers vernaculaires : terre forte ou terrefort, terre lourde (à charrier ou labourer), terre froide (argileuse et humide), terres humides ou sèches, boueuses, sales, craquelées (selon la saison), terre à chênes (indicateur de végétation ou à installation de drainage), terre glaiseuse ou glaise, terre bieffeuse (venant de l'argile à silex, nommé bief), grou ou groie (terre plus ou moins argileuse avec pierrailles, parfois réservé à la vigne), arbue (argileuse et de moindre valeur en fin de finage), terre morte (vases incluant parfois gravier venues des cours d'eau ou encore formations argileuses facilement ravinées) Les artisans distinguent la terre à pot ou argile à potier, la terre de pipe (argiles blanches et claires), la terre à pisé ou terre à construire, la terre à fouler (glaise onctueuse au toucher et dégraissante, à base de smectites) Le mot latin correspond au mot gaulois bawa ou baua, les deux décrivant la boue, la fange, la matière salissante ou la texture argileuse fine.. Le cultivateur sait que l'adjonction d'argile rend la terre imperméable, au contraire du sable fin. La terre argileuse est lourde et compacte, résistante et difficile à labourer, se durcissant en croûtes épaisses parfois craquelées lors des sécheresses.
Les potiers et les maçons reconnaissent traditionnellement l'argile verte ou la terre glaise des argilières, avec laquelle ils préparent leur matière première : le premier pour une poterie spécifique, le second en fabricant un ciment ou une chaux hydrauliqueL'argile verte est à distinguer des argiles blanches, à propriétés réfractaires comme le kaolin, qui ne devient la matière première de la porcelaine qu'au .. Les hommes des métiers du feu distinguaient les argiles fusibles, comme les argiles figulines appréciées pour les faïences communes, les briques et les tuiles, et les argiles smectiques, en usage pour dégraisser les draps comme terre à foulon, des argiles infusibles, telles que le kaolin ou diverses argiles plastiques. Les peintres antiques connaissaient déjà les argiles ocreuses, tout comme les modestes constructeurs en terres argileuses utilisaient sans le savoir les propriétés de l'argile colloïdale.
Actuellement, la deuxième grande utilisation de l'argile à l'échelle industrielle réside dans la fabrication du ciment (à base de clinker : 70 à 80% de calcaire et 20 à 30% d'argile)
Les ciments bas carbone en font une utilisation plus importante encore, sous forme d'ajout au clinker. Elle est alors souvent simplement calcinée, ce qui nécessite une température moindre, de l'ordre de celles utilisées pour la cuisson de briques (chamotte). Ce sont alors parfois des argiles différentes non disponibles sur les sites historiques, demandant de ce fait un transport supplémentaire.
L'argile en géologie, minéralogie et pédologie Historiquement, en géologie et science du sol, le terme d'argile correspond à l’ensemble des minéraux qui présentent une taille inférieure à dans une roche. Cette coupure granulométrique invisible à l'œil est héritée des études pétrographiques effectuées par microscopie optique à la fin du . Les cristaux présentant alors une taille inférieure à n'étaient pas reconnaissables et classés sous l’appellation d'argile.. Aujourd'hui, l’appellation d'argile diffère en fonction des domaines d'étude. Ainsi, en géotechnique, où l’on s’intéresse avant tout au comportement mécanique des sols, on désigne par argile les matériaux de granulométrie inférieure à (entre , on parle de limon). En science des argiles, l'argile ne correspond pas à une coupure granulométrique, mais à des minéraux. Le terme est alors utilisé pour décrire les phyllosilicates et plus particulièrement les minéraux argileux.
Minéraux argileux
Ces minéraux sont classés en trois grandes familles selon l'épaisseur des feuillets (0,7 ; ), qui correspondent à un nombre de couches d'oxydes tétraédriques (Si) et octaédriques (Al, Ni, Mg, Fe, Fe, Mn, Na, K). L'espace entre feuillets peut contenir de l'eau ainsi que des ions. Il en résulte des variations de la distance entre feuillets, et donc des variations dimensionnelles macroscopiques de l'argile quand elle s'hydrate (dilatation) ou s'assèche (contraction) pouvant provoquer des fissures. Un matériau sec qui contient beaucoup de minéraux argileux « happe à la langue » (absorbe de l'eau en formant une pâte plastique)..
Les phyllosilicates se présentent sous forme de petits cristaux micrométriques, en plaquettes hexagonales ou en (micro)fibres. Ce sont les minéraux phylliteux halloysite, kaolinite, montmorillonite, illite et bravaisite, la glauconite, les smectites, les interstratifiés comme les vermiculites, les minéraux fibreux tels que les attapulgites ou les sépiolites, enfin les chlorites et les micas, ces dernières en très petits morceaux souvent altérés pouvant être assimilés à des argilesOn exclut ici les zéolithes car leurs structures d'assemblage restent tridimensionnelles quelles que soient leurs tailles et leurs propriétés..
Leur origine est variée : altération de roches ou résidus de roches suivant des conditions locales suivant les zones d'altération des roches endogènesL'illite se forme en zone tempérée, la kaolinite dans les milieux tropicaux. Il existe des argiles d'altération et des argiles résiduelles., sols à apport sédimentaire, diagenèse, éruption volcanique, météorites spécifiques. L'essor des études par rayons X (radiocristallographie, diffraction X) a permis l'étude et la caractérisation des argiles.
Roches argileuses Les roches argileuses sont des roches sédimentaires ou résiduelles à grains très fins (classe des lutites), qui contiennent au moins 50 % de minéraux argileux. Ces roches sont tendres, rayables à l'ongle, fragiles à sec et durcissantes à la chaleur ou à la cuisson, imperméables et faisant pâte à l'eau. Elles sont abondantes dans les formations sédimentaires, tant continentales que marines. Elles se divisent en argiles calcaires, argiles sableuses, micacées Elles peuvent être déposées en horizon ou couches de faible puissance, alternant avec d'autres couches rocheuses telles que calcaires, grès, évaporites, en structures litées (shale), rubanées ou varvées. Elles peuvent aussi constituer des masses par empilement quasi-continus de couches épaisses, parfois même sans stratification apparente (argilite). En présence de minéraux détritiques, les argiles contiennent souvent des débris, morceaux ou clastes de roches divers. Dans tous les cas, les formations argileuses jouent un rôle majeur dans l'exploitation des ressources en eau et en hydrocarbures, car elles entravent ou stoppent l'écoulement parfois lent de ces derniers minéraux liquides.
L'argilite, par exemple, est une roche argileuse composée en grande partie de silicates d'aluminium plus ou moins hydratés et présentant une structure feuilletée (phyllosilicates) expliquant leur plasticité, ou fibreuse (sépiolite et palygorskite), expliquant leurs qualités d'absorption.
Structure des minéraux argileux Les minéraux argileux sont tous constitués d'un empilement de feuillets tétraédriques et octaédriques, entrecoupés par un espace appelé espace interfoliaire : les feuillets tétraédriques sont agencés en mailles hexagonales et sont constitués de tétraèdres d'oxygène entourant un atome de silicium ou d'aluminium (, ) ; les feuillets octaédriques sont composés d'octaèdres formés par deux plans d'oxygènes-hydroxyles encadrant des atomes plus larges tels que : Al, Fe, Mg, Li Les cations constituants du feuillet octaédrique induisent, selon leur valence, une modification du taux de remplissage de la couche. Ainsi, pour une couche octaédrique purement magnésienne par exemple, constituée donc d'ions Mg, un taux de remplissage de 100 % est constitué. Tous les octaèdres sont occupés : on parle d'argile trioctaédrique. À l'inverse, pour une couche octaédrique purement alumineuse par exemple, constituée donc d'ions Al, le taux de remplissage sera aux . Deux octaèdres sont remplis et un est laissé vide : on parle de vacance ;