Mécanismes d'altération atmosphérique
Altération des verres - Cas des vitraux du Moyen Âge

En milieu atmosphérique, les changements constants des conditions d'altération entraînent la mise en place d'une phénoménologie spécifique. Une couche de verre hydraté et appauvri en alcalins se forme par dissolution sélective. Néanmoins, contrairement aux faciès observés lors des altérations en milieu aqueux, les couches d'altération formées en milieu atmosphérique réel sont chimiquement hétérogènes, extrêmement fragiles car sectionnées par de nombreuses fissures qui mènent à la formation d'écailles et entraînent une perte de matière importante. En parallèle, des néocristallisations se forment soit en surface soit à l'intérieur des fissures.

Tous ces faciès d'altération témoignent de nombreux mécanismes, qui sont très similaires à ceux décrits en milieu aqueux, mais dont le poids respectif est différent (figure 12). Tout d'abord, le verre réagit avec l'eau et, par le mécanisme d'interdiffusion, perd ses cations modificateurs (K et Ca en moindre mesure) et s'hydrate. Un front d'altération diffus s'installe à l'interface couche modifiée/verre sain. Puis, des phénomènes locaux de condensation-précipitation (dissolution congruente) ont lieu au sein de la couche modifiée aboutissant à la formation d'une structure très complexe, car formée par la juxtaposition de niveaux parallèles et concentriques (lamines et laminations). Les laminations correspondraient à des interfaces structurelles (fractures présentes ou en devenir) qui sépareraient une série de lamines et signent l'aboutissement d'un « cycle d'altération ». La reprise de l'altération va permettre la mise en place d'une seconde série de lamines dont l'orientation pourra être différente de celle de la lamination précédente. Cette altération « gigogne » témoignerait d'un système progressant en suivant un découpage fractal, avec une répétition des motifs de l'échelle micrométrique à l'échelle nanométrique. En parallèle de l'avancée du front d'altération, la perte des cations et les modifications de la structure du verre vont entraîner une fragilisation de celui-ci et conduire à des ruptures mécaniques de la matrice, matérialisées par la mise en place de fissures. Les fissures sécantes (perpendiculaires au plan des lamines), souvent mises en place après...