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Cuprite oxyde de cuivre: (cubique)
LES CRISTAUX ET LA CRISTALLOGRAPHIE
 Sorry, only in french (at that time...) |
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Cuprite oxyde de cuivre: (cubique)
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Bon dieu ! mais c'est bien sûr !
Il suffit de se rappeler les principales règles concernant les sels les solutions,
les solvants et les solutés, Les solutions saturées ... etc
De la physique élémentaire.
Ci après, la solution: (celle du problème bien sûr !)
La solution (celle de sulfate) était saturée, et lorsque le solvant (l'eau) a commencé à s'évaporer,
le sulfate s'est déposé dans le fond du becher.
Pourquoi les cristaux étaient ils aussi beaux ?
parce-que (règle importante en cristallisation) plus la durée de cristallisation est longue, plus gros sont les cristaux.
Or l'évaporation du solvant a duré plusieurs semaines.
Je n'ai jamais oublié cette expérience, et je possède toujours ces cristaux de sulfate de cuivre,
ils m'ont beaucoup aidé à comprendre et
à aimer les minéraux.
j'ai appris par la suite que ces cristaux que j'avais bien involontairement reproduits de
manière artificielle, existent en fait à l'état naturel, le minéral est appelé chalcanthite
et cristalise dans le système triclinique.(voir les sept systèmes cristallins)
Et voilà, après ce petit préambule, nous pouvons passer à la suite ... plus scientifique.
Comme tous les corps simples et combinaisons chimiques, les minéraux peuvent se trouver sous les trois états:
gazeux (dans les fumerolles), liquides (dans les magmas et les solutions hydrothermales) et solides.
Lorsqu'ils se solidifient, ils le font très souvent sous la forme cristalline. Certains comme l'agathe se présentent
sous l'état solide "amorphe", mais ils peuvent aussi se transformer en cristaux au bout d'un temps plus ou moins long.
L'état cristallin est donc la forme stable des minéraux solides.
Les cristaux se forment soit par refroidissement
des minéraux en fusion, ou magmas, minéraux à l'état gazeux ou fumerolles (minéraux formés à hautes températures);
soit à partir de solutions hydrothermales (minéraux de basses températures).
La croissance des cristaux commence quand, après formation d'un minuscule cristal, celui-ci soustrait à son environnement
de plus en plus de la substance dont il est composé.
Parfois, en l'absence de ce premier cristal minuscule, ou amorçe, la cristallisation ne se produit pas et la solution
devient sursaturée.
Quand un nouveau composé chimique d'origine organique est préparé, il est parfois difficile
de fabriquer le premier cristal, à moins qu'on ne trouve une substance isomorphe.
Certaines substances ont une forte tendance à former des amorces. Si une solution d'une telle substance se refroidit
lentement, quelques amorces formeront de gros cristaux, mais si elle se refroidit rapidement, de nombreuses amorces
se formeront et deviendront des cristaux minuscules. Le sel de table, purifié en usine par recristallisation,
est composé d'un grand nombre de cristaux cubiques parfaits, qui sont difficilement visibles à l'oeil nu.
Le sel gemme, formé par des processus géologiques lents, contient des cristaux énormes de la même forme cubique.
Les cristaux naissent fréquemment dans des fissures ou les cavités de roches préalablement formées.
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 Si la cavité a une forme à peu près plane et longiligne (fissure), les cristaux s'y développent en couche rectiligne et on appelle cela une druse. |
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Si la cavité a une forme plus ou moins arrondie, les cristaux qui s'y développent dirigent tous leur extrémité
libre vers son centre et on appelle cela une géode.
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Les géodes ne se présentent pas toujours sous une forme sphérique d'un diamètre de l'ordre de 10 cm (comme ci-dessus). Elles peuvent revêtir les formes les plus diverses et irrégulières, elles peuvent aussi être plus petites (quelques centimètres). Clikez sur la photo ci-contre pour accéder à la page "spéciale geodes" . |
Il est certain que l'environnement dans lequel se forment les minéraux change grandement leurs caractères.
Nous n'avons qu'à considérer un volcan de type explosif et comparer les conditions qui règnent dans sa cheminée,
à celles que l'on trouve dans une grotte froide et tranquille.
Des minéraux cristallisent dans les deux cas et nous pouvons observer que certains minéraux sont caractéristiques d'un
certain type de conditions. Un groupe de minéraux secondaires qui se forment fréquemment dans les
roches ignées, sont les silicates hydratés connus sous le nom de zéolites.
Près des volcans en activité nous pouvons trouver des minéraux solubles qui cristallisent près des évents.
Dans les régions de volcanisme récent, nous trouverons des minéraux formés par des éléments qui ont été amenés
par des solutions et qui ont été transportés loin de leur source d'origine.
Ils se séparent de l'eau à basse température et à basse pression: la stilbite et le cinabre sont les mieux connus.
D'autres éléments restent près de leur source magmatique si leur volatilité et leur solubilité sont faibles.
Néanmoins, comme tous les magmas sont accompagnés de gaz, ces éléments traversent souvent une certaine distance
dans les roches environnantes et constituent des filons. Ainsi nous avons un groupe important de minéraux de haute
température qui se forment dans les filons profonds, près des roches plutoniques.
Les plus profonds de ces filons ne sont pas très différents des " dykes de pegmatites "
qui forment des bandes étroites ou des veines représentant les étapes les plus voisines de la formation des roches
granitiques. Dès ce moment, tous les éléments volatils et tous les éléments rares, non encore combinés,
se concentrent dans une phase résiduelle. Ce liquide est très fluide, de sorte que les minéraux des roches
(quartz, feldspath et mica) peuvent cristalliser en masse, souvent avec de nombreux minéraux rares.
Le béryllium, l'étain, le tungstène, le tantale, le fluor et le bore sont des éléments rares résiduels;
nous trouvons des minéraux les contenant dans les pegmatites granitiques.
Quelquefois, ces pegmatites (" pegmatites simples ") sont attaquées tardivement par des solutions contenant
d'autres éléments rares encore plus volatils que ceux contenus dans les premiers minéraux classiques des pegmatites.
Ils donnent naissance à des feldspaths plus riches en calcium, le lithium entre dans le mica, le césium remplace une
partie du béryllium dans le béryl.
Dans les " pegmatites complexes " nous trouverons des minéraux lithiques,
l'albite, des minéraux phosphorés et fluorés que l'on ne rencontre pas dans les pegmatites simples.
Les pegmatites sont fréquemment exploitées pour le mica, les minerais de béryllium, ou pour les métaux rares.
Elles constituent les meilleurs gisements à visiter pour le collectionneur de minéraux.
En dehors des dykes de pegmatites, il existe deux autres exemples de concentrations tardives d'eau et d'éléments
volatils qui sont des gisements intéressants de minéraux. L'un est formé par les " cavités miarolitiques " du granite,
dans lesquelles les gaz, au lieu de s'échapper du magma par des fissures, ont formé de grandes bulles closes.
Les gaz inclus donnent naissance, au cours du refroidissement, à des minéraux pegmatitiques qui tapissent les parois
de ces cavités. Quand les fissures, dues à la contraction du granite solidifié, forment des joints et des filons,
avant que tous ces gaz ne se soient échappés, nous trouvons, quelquefois, de fines crevasses tapissées de cristaux
très petits et parfaits de minéraux typiques des pegmatites.
Les parois d'un filon, dans une carrière de granite,
seront toujours attentivement examinées. Quelquefois nous trouvons plusieurs intersections de filons avec des types
de minéraux différents dans chacun d'eux : les composés de haute température, comme la topaze, le béryl et la fluorine
dans l'un, l'épidote de basse température et des zéolites dans l'autre, de la calcite et des sulfures dans un troisième.
Quand le magma s'est totalement refroidi et solidifié, et que tous les minéraux de haute température ont été déposés,
il y a encore apparition de solutions très riches en eau dans lesquelles sont dissous des métaux, des sulfures,
la silice et d'autres éléments. Lorsque le liquide s'échappe, les éléments dissous se combinent et forment des dépôts
minéralisés le long des parois des fissures dans lesquelles les solutions voyagent. Les fissures remplies de minéraux
sont des filons et les minéraux, dans ces filons, forment souvent des minerais intéressants. Les roches qui les bordent
peuvent être attaquées par les solutions s'échappant de ces fissures et les minéraux métallifères sont souvent déposés
dans la roche encaissante en remplacement de substances plus solubles qui ont été dissoutes.
L'expérience a permis
de constater que certains minéraux se localisent dans des filons qui doivent se trouver près du magma, à grande profondeur
et à haute température. L'étain et le tungstène, par exemple, sont des minerais que l'on trouve avec les minéraux des
pegmatites, comme la topaze et le béryl. D'autres éléments, comme les minerais d'antimoine, d'arsenic, de mercure,
migrent très loin et se déposent près de la surface du sol, à basse température.
Il est nécessaire de savoir que ce sont les minéraux de haute température qui se déposent les premiers et qu'ensuite
apparaissent les minéraux de basse température, plus tardifs. La connaissance du mode de gisement permet d'éliminer
certaines espèces qui peuvent être prises pour d'autres, d'aspect analogue mais de paragenèse différente.
Comme les roches, les filons et les parois enrichies en minéraux sont soumis, par exposition, à l'action de l'air.
Les sulfures peuvent s'oxyder et former des sulfates solubles. Certains peuvent être mis en solution,
d'autres peuvent réagir avec des sulfures plus profonds et les enrichir en éliminant certains éléments:
en remplaçant le fer par le cuivre, par exemple. Les sulfures peuvent se transformer en carbonates, en silicates,
en oxydes, par réaction sur les roches des parois. Un nouveau groupe de minerais peut se former et la surface exposée
à l'air (affleurement) peut être lessivée, ne laissant que des oxydes de fer et d'aluminium.
Les latérites appartiennent à ce type de dépôt résiduel. Un filon riche en pyrite peut se transformer et être lessivé
pour former un " chapeau de fer " ou une croûte de limonite dans lequel l'or primitivement associé à la pyrite peut
être retenu.
Lorsque les roches se désagrègent et sont dispersées, quelques minéraux particulièrement résistants, comme le quartz,
restent en place. Les minéraux lourds, comme l'or et le diamant, peuvent se trouver près de leur lieu d'origine.
Ils restent seuls lorsque les eaux vives éliminent les, particules plus légères et plus petites.
Ils peuvent donner enfin des gisements d'intérêt économique, car ils représentent une concentration de minéraux
lourds qui s'accumulent sur une grande épaisseur, car le processus d'érosion s'est poursuivi durant des milliers
d'années.
Les graviers riches en diamants, en de nombreux endroits du monde, ont sans doute été concentrés et " reconcentrés "
de cette façon, peut-être pendant des, millions d'années. Nous dirons qu'ils ont été " concentrés par altération ".
Quelques éléments métalliques entrent en solution et sont déposés, plus tard, dans la mer. Ils peuvent être extraits de
l'eau de mer par adsorption par les sédiments ou être repris par les organismes marins. Les solutions d'eau de mer,
imprégnant ces sédiments, aident à la cimentation des grains, de sorte qu'il se forme des roches sédimentaires.
Plus tard, quand ces roches émergeront, les eaux de surface s'infiltreront, dissoudront et transporteront au loin
certains éléments. Les éléments métalliques disséminés pourront être concentrés lorsque l'eau circulera dans les
sédiments et quelquefois elle se combinera aux sulfures et s'en séparera dans les cavités et les crevasses pour donner
naissance à des filons minéralisés, Les sulfates de basse température, les sulfures, les carbonates sont fréquents
dans les cavités des roches sédimentaires.
Les carrières de calcaire sont souvent des endroits favorables pour
faire des récoltes minéralogiques intéressantes. Par places, on trouve de grands dépôts sédimentaires dus à des
précipités chimiques constitués de sel et de gypse, résultant de I'évaporation directe de lagunes. Dans l'océan,
des réactions locales semblent avoir précipité, par voie organique, des dépôts alternés de minerai de fer et de calcaire.
Des lacs riches en bore peuvent s'évaporer pour former des gisements borés; nous ne nous préoccuperons pas de
l'origine de cet élément.
Les craquelures, les crevasses, les cavités des roches sédimentaires sont des lieux favorables aux précipitations
minérales importantes. Dans les sédiments, nous pouvons espérer trouver des filons remplis de minéraux de basse
température, comme le quartz, la calcite et quelques sulfures. Dans les grottes nous avons des stalactites de calcite
et des rosettes de gypse. Même dans les fossiles nous pouvons trouver du quartz et de la pyrite.
Enfin, lorsque
les sédiments subissent une élévation de température et des compressions, les minéraux secondaires se transforment et
donnent, à nouveau, des minéraux de baute température dont certains sont visibles dans les roches. Mais les conditions
de contrainte, de chaleur et de pression conduisant aux schistes et aux gneiss favorisent également la formation
d'un nouveau groupe de minéraux. Ce groupe a été reconnu comme caractéristique des roches fortement métamorphisées
comprenant les séries de schistes à grenat, à disthène et staurotide. Ces roches de métamorphisme régional contiennent
généralement du mica et d'autres minéraux à structure en feuillet. Lorsque les roches sont plissées, des fissures de
tension apparaissent souvent et les éléments rares, dispersés dans les roches avoisinantes, migrent vers ces cassures.
C'est l'origine des célèbres fentes alpines qui contiennent de si beaux et de si nombreux échantillons cristallisés.
Lorsque le magma, avec ses fluides riches en éléments rares, pénètre dans une masse de roches déjà métamorphisée,
des changements se produisent par addition, à la composition originelle, de silice, de bore et de magnésium.
Une nouvelle série de minéraux de métamorphisme de contact se développe, en particulier dans les calcaires impurs,
pour donner encore d'autres minéraux. Ceux-ci, à leur tour, peuvent être détruits par hydratation.
Il est important
de ne pas oublier qu'il existe un grand nombre de paragenèses et que chacune d'elles est caractérisée par son propre
cortège de minéraux. De nombreuses localisations sont exclusives: le béryl ne se trouve pas dans les roches sédimentaires
du Bassin Parisien, comme la célestine ne sera jamais signalée dans les pegmatites du Massif Central.
La découverte d'un minéral bleu dans chacune de ces régions n'aura qu'une seule détermination possible quand on considère
la couleur seule.
Last Revised on Sept 06 2005 / Dernière mise à jour 06 Sept 2005