CARACTERISATIONS DES PIERRES SAINES

Ce chapitre a pour but de présenter les caractérisations physique et mécanique à l’état sain, c’est-à-dire avant le vieillissement artificiel par les cycles de gel-dégel pour les cinq pierres calcaires de l’étude : la pierre de Massangis (MA), la pierre de Lens (LS), la pierre de Migné (MI), la pierre de Savonnières (SA) et la pierre de Saint-Maximin (MX). Les pierres calcaires étudiées sont des matériaux naturels. La pierre de Lens (LS) est un calcaire de couleur blanc crème sans litage apparent. La pierre de Saint-Maximin (MX) est un calcaire de couleur beige avec des litages très marqués visibles à l’œil nu. La pierre de Savonnière (SA) est un calcaire de couleur gris beige avec des litages visibles à l’œil nu. La pierre de Migné (MI) est un calcaire de couleur blanc crème avec des litages visibles à l’œil nu. La pierre de Massangis (MA) est un calcaire de couleur jaune bisque sans litage apparent mais des inclusions millimétriques sont visibles (Figure 3-1).  La caractérisation minéralogique des cinq pierres est réalisée à la fois avec la diffraction des rayons X sur poudre pour connaitre la composition minéralogique (Figure 3-2) et avec une étude pétrographique par observation de lames minces colorées au microscope optique (Figure 3-3 à 3-7). Les diffractogrammes (Figure 3-2) permettent de déterminer que la pierre de Massangis est composée de calcite principalement, de quartz et de quelques impuretés. La quantité de quartz est supérieure à 3% dans la composition minéralogie car il est détecté en diffraction  des rayons X sur poudre mais cela doit être des grains dispersés dans la structure. La pierre de Lens est essentiellement composée de calcite pure avec peu d’impuretés. Les pierres de Migné et de Savonnières sont composées aussi essentiellement de calcite mais avec une quantité d’impureté plus élevée que la pierre de Lens. La pierre de Saint-Maximin est composée d’environ 90% de calcite et d’environ 10% de quartz et de quelques impuretés.

La pierre de Massangis (Figure 3-3) est un calcaire oolithique contenant quelques fragments de coquilles et de nodules occasionnels de matériaux siliceux. Selon la classification de Folk, cette pierre correspond à une oomicrite. Elle est composée d’oolithes (environ 50%) ainsi que de fragments bioclastiques, algues et lamellibranches. La répartition des grains est hétérogène et dense. La variation de la taille des grains est assez large avec pour les grains les plus importants un diamètre d’environ 700 μm et pour les plus petits grains un diamètre d’environ 200 µm. Les grains sont liés par une matrice micritique, il s’agit de petits grains de calcite d’une taille inférieure à 4 µm. La matrice présente des lacunes, qui sont créatrice de La pierre de Lens (Figure 3-4) est un calcaire oolithique miliaire. Selon la classification de Folk, il s’agit d’une oobiomicrite. Elle est composée d’oolithes, de foraminifères (ou milioles) et de quelques algues. Les différents éléments sont supportés par une matrice micritique de taille inférieure à 4 µm. Les grains sont de taille homogène avec un diamètre moyen de 250 μm environ. La répartition des grains est homogène et plus ou moins compact en fonction des zones, ce qui peut avoir une incidence sur la résistance de la pierre. La principale source de lacunes, créatrice de porosité, se situe entre les grains et la matrice (en bleu sur la Figure 3-4(b)), ces lacunes créent de la microporosité.

La pierre de Migné (Figure 3-5) est un calcaire oolithique. Selon la classification de Folk, cette pierre est un oomicrite. Elle est composée essentiellement d’oolithes. Les grains sont essentiellement supportés par une matrice micritique de taille inférieure à 4 µm, malgré la présence de quelques cristaux de calcite sparitique d’une taille d’environ 10 µm. Les grains sont de taille homogène avec un diamètre moyen de 130 μm environ. La répartition des La pierre de Savonnière (Figure 3-6) est un calcaire oolithique et coquillier. Selon la classification de Folk, la pierre de Savonnières est une oomicrosparite. Elle présente essentiellement des oolithes qui peuvent être pleine ou creuse, et quelques lamellibranches sont observées. Il existe deux tailles de grains, les plus importants ont un diamètre d’environ 600 μm et les plus petits d’environ 300 μm. Le ciment qui lie ces grains entre eux est dit microsparitique, ce sont des grains de calcite d’une taille comprise entre 4 et 10 µm. La répartition des grains est homogène et peu dense. La porosité de ce matériau peut avoir deux origines les lacunes dans le ciment et les oolithes creuses, créant ainsi deux tailles de pore.  L’étude minéralogique montre une grande pureté pour quatre des cinq pierres : la pierre de Massangis, la pierre de Lens, la pierre de Migné et la pierre de Savonnières, avec une composition de près de 98% de calcite. La dernière pierre, la pierre de Saint-Maximin, quant elle est composée de 90% de calcite et 10% de quartz. Les observations de lames minces par microscopie optique montrent des différences de la microstructure et du réseau poreux entre les pierres. Ces différences sont dues à la taille des grains constitutifs, au réarrangement de ces grains et à leurs formes.