Classification géochimique des minéraux BOUR Ivan

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1 TP Cristallographie et minéralogie UFR Sci. Terre, Orsay Classification géochimique des minéraux BOUR Ivan

2 Affinité des éléments Eléments sidérophiles Sidérophiles réfractaires : Mo, Ru, Rh, W, Re, Os, Ir, Pt Sidérophiles modérément réfractaires : Fe, Co, Ni, Pd Sidérophiles modérément volatiles : P, Cu, Ga, Ge, As, Ag, Sb, Au Sidérophiles volatiles : Tl, Bi Eléments lithophiles Lithophiles réfractaires : Be, Al, Ca, Sc, Ti, V, Sr, Y, Nb, Ba, terres rares, Hf, Ta, Th, U Lithophiles modérément réfractaires : Mg, Si, Cr Lithophiles modérément volatiles : Li, B, Na, K, Mn, Rb, Cs Lithophiles volatiles : F, Cl, Br, I Eléments chalcophiles Chalcophiles volatiles : S, Se, Cd, In, Sn, Te, Hg, Pb Eléments atmophiles H, He, C, N, O, Ne, Ar, Kr, Xe

3 les éléments (corps simples) natifs, les alliages métalliques. les sulfures et les sulfosels (où le soufre est associé à l'arsenic, l'antimoine, le sélénium, le tellure...). les oxydes, simples ou multiples. les halogénures. les carbonates, les nitrates, les borates, les sulfates, les phosphates et les composés voisins (arséniates, vanadates, molybdates, tungstates, etc...). les phosphates, arséniates et vanadates. les silicates, de loin les plus nombreux.

4 Motif de base :

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6 Les nésosilicates Si O Silicates à tétraèdres isolés: Les groupements [SiO4]4- ne partagent pas d oxygènes (pontants) et sont liés ensemble par des cations. Système cristallin de symétrie élevée, de morphologie isométrique et des propriétés de clivage peu prononcées. Ex: les olivines

7 Les sorosilicates et cyclosilicates Silicates à paires de tétraèdres Partage d un oxygène pontant. Charpente dièrique. Si O Peu de minéraux purement sorosilicate. Fonctions complexes où existent [Si2O7]6- et [SiO4]4- Ex: Epidote La polymérisation par groupe de 6 tétraèdres conduit à la formation de cyclosilicate

8 Les cyclosilicates Des anneaux isolés entre eux reliés par des cations. Les systèmes cristallins sont rhomboédriques, quadratique et hexagonal. Si O Ex: Tourmaline, Béryl

9 Les inosilicates Selon l agencement des tétraèdres successifs, le motif répété le long de la chaîne pourra comprendre, 1, 2, 3, 5, 7 tétraèdres. Allongement des cristaux suivant la direction de la liaison Si-O

10 Les inosilicates: chaîne simple, chaîne double Pyroxène Amphibole

11 Les phyllosilicates Le partage de 3 oxygènes conduit à une charpente en couches infinies. La condensation de couches de pyroxènes ou d amphiboles donne un feuillet [Si4O10]4- caractéristiques des micas, chlorites et argiles

12 Les tectosilicates Famille très importante en sciences de la Terre car les minéraux qui la constituent : - sont les constituant majeurs de la croûte continentale, -définissent des familles de roches. Caractérisitque des quartz, feldspaths,

13 Les nésosilicates forstérite 2 cm 1 cm Grenat magnésien (pyrope)

14 Les sorosilicates Epidote 1 cm

15 Les cyclosilicates 2 cm Tourmaline 5 cm Beryl

16 Les inosilicates Augite 5 cm

17 Les inosilicates Augite Enstatite 5 cm 5 cm

18 Les inosilicates Augite Amphibole 5 cm 5 cm 2 cm

19 Géochimie des pyroxènes Wollastonite Ca 2 Si 2 O 6 Ca Clinopyroxène augite pigeonite Mg enstatite Mg 2 Si 2 O 6 ferosilite Fe 2 Si 2 O 6 Fe Orthopyroxène

20 Les silcates Les phyllosilicates Biotite ou mica noir 2 cm

21 Les silcates Les phyllosilicates 2 cm 2 cm Muscovite ou mica blanc

22 Les tectosilicates 1 cm Quartz translucide ou cristal de roche

23 Les tectosilicates Plagioclase sodique ou albite 1 cm 1 cm

24 Les tectosilicates Feldspath potassique ou Orthose 1 cm 1 cm 1 cm

25 Géochimie des feldspaths K Orthose Sanidine Anorthose Na Albite Anorthite Ca Groupe des plagioclases

26 Les Feldspaths sont les minéraux les plus fréquents dans la croûte terrestre. Leur prédominance permet de définir la classification des roches ignées. Le terme de solution solide traduit la possibilité qu'il existe une expression de l'échange entre deux ou trois pôles purs. Elle induit l'élaboration de diagrammes en fonction de P, T et de la composition (X, P, T). Plagioclases: solution solide parfaite entre deux pôles chimiques

27 Les carbonates Calcite 2 cm

28 Les carbonates Aragonite, polymorphe de la calcite 2 cm 1 cm

29 Les carbonates 2 cm 1 cm 1 cm Dolomie, carbonate double de calcium et de magnésium

30 Les carbonates Sidérite, carbonate de fer 2 cm 1 cm 1 cm 2 cm

31 Les sulfates Pyrite 2 cm

32 Les sulfates Marcasite, polymorphe instable de la Pyrite 2 cm

33 Les sulfates Chalcopyrite 2 cm 5 cm 1 cm

34 Les sulfates 5 cm Galène 2 cm 5 cm 1 cm

35 Les sulfates 5 cm Gypse 2 cm 5 cm 1 cm 5 cm

36 Les phosphates apatite 2 cm

37 Les halogénures 5 cm 5 cm

38 Les oxydes-hydroxydes Corindon 1 mm

39 Les oxydes-hydroxydes 1 mm 1 mm Stibine

40 Les oxydes-hydroxydes Magnétite 1 mm 1 mm 1 cm

41 Les oxydes-hydroxydes Goethite 1 mm 1 mm 1 cm 5 cm

42 Éléments natifs 5 mm 5 mm

43 Exercice pratique Péridotite : vue en LPA (4.8x3.6mm) Gros pyroxène au centre, péridots en périphérie (olivine), la spinelle est éteinte.

44 Exercice pratique Péridotite : vue en LPA (4.8x3.6mm) Gros pyroxène au centre, péridots en périphérie (olivine), la spinelle est éteinte. Basalte tholéitique: en LPA (4.8x3.6mm) - texture microlithique avec olivine iddingsitisée (tache jaunâtre), plagioclases et pyroxènes. Augite en équilibre avec le basalte

45 Exercice pratique Péridotite : vue en LPA (4.8x3.6mm) Gros pyroxène au centre, péridots en périphérie (olivine), la spinelle est éteinte. Basalte Trachyandésite: tholéitique: en LPA (4.8x3.6mm)- texture microlithique avec - olivine Texture iddingsitisée microlitique (tache porphyrique jaunâtre), fluidale plagioclases et pyroxènes. - Phénocristaux Augite en de équilibre plagioclase avec et le sphène basalte - Microlites de plagioclases et de minéraux opaques

46 Exercice pratique Péridotite : vue en LPA (4.8x3.6mm) Gros pyroxène au centre, péridots en périphérie (olivine), la spinelle est éteinte. Trachyte : en LPA (4.8x3.6mm) -Texture microlitique porphyrique - Phénocristaux de feldspaths zonés (plagioclase au coeur, feldpath potassique au bord) Petits quartz arrondis - Taches brunes de dévitrification Basalte tholéitique: en Trachyandésite: enlpa LPA(4.8x3.6mm) (4.8x3.6mm)- texture microlithique avec- olivine jaunâtre), plagioclases et Textureiddingsitisée microlitique(tache porphyrique fluidale pyroxènes. Augite endeéquilibre avecetlesphène basalte - Phénocristaux plagioclase - Microlites de plagioclases et de minéraux opaques

47 Exercice pratique Péridotite : vue en LPA (4.8x3.6mm) Gros pyroxène au centre, péridots en périphérie (olivine), la spinelle est éteinte. Trachyte : en LPA (4.8x3.6mm) -Texture microlitique porphyrique - Phénocristaux de feldspaths zonés (plagioclase au coeur, feldpath potassique au bord) Petits quartz arrondis - Taches brunes de dévitrification Basalte tholéitique: en Trachyandésite: enlpa LPA(4.8x3.6mm) (4.8x3.6mm)- texture microlithique Trachyte: en LPA (4.8x3.6mm) avec- olivine iddingsitisée (tache jaunâtre), plagioclases et Texture microlitique porphyrique fluidale Texture microlithique porphyrique pyroxènes. Augite en avec basalte - Phénocristaux deéquilibre plagioclase etlesphène - Phénocristaux de plagioclase et deopaques hornblende. Biotite (fine - Microlites de plagioclases et de minéraux baguette) - Microlites de plagioclases

48 Exercice pratique Péridotite : vue en LPA (4.8x3.6mm) Gros pyroxène au centre, péridots en périphérie (olivine), la spinelle est éteinte. Trachyte : en LPA (4.8x3.6mm) -Texture microlitique porphyrique de feldspaths zonés (plagioclase au coeur, feldpath Rhyolite: -enphénocristaux LPA (4.8x3.6mm) potassique au bord) Petits arrondis Phénocristaux de plagioclase, quartzquartz corrodé, biotite chloritisée, témoignant d'un - Tachesenbrunes dévitrification métamorphisme facies de schiste vert Basalte tholéitique: en Trachyandésite: enlpa LPA(4.8x3.6mm) (4.8x3.6mm)- texture microlithique Trachyte: en LPA (4.8x3.6mm) avec- olivine iddingsitisée (tache jaunâtre), plagioclases et Texture microlitique porphyrique fluidale Texture microlithique porphyrique pyroxènes. Augite en avec basalte - Phénocristaux deéquilibre plagioclase etlesphène - Phénocristaux de plagioclase et deopaques hornblende. Biotite (fine - Microlites de plagioclases et de minéraux baguette) - Microlites de plagioclases

49 Exercice pratique Ca Différenciation magmatique Mg Fe Changement de la composition et évolution de la paragenèse qui accommode l évolution chimique du magma

50 Exercice pratique Alcalin (K 2 O, Na 2 O) (SiO 2 )

51 Exercice pratique

52 Les principaux processus qui conduisent à la formation de minéraux Cristallisation d'un liquide qui, par refroidissement, passe de l'état liquide à solide, Précipitation chimique à partir d'une solution sursaturée par rapport à un minéral, Cristallisation de vapeurs, Transformation (recristallisation) de minéraux existants en formes cristallines différentes de l'original.