Minéralogie Etude des minéraux

Minéralogie Etude des minéraux Quel est le message à rechercher Enregistrement des conditions de formation (P, T, X), histoire de la roche(tps), les propriétés des roches...

Qu est-ce qu un minéral? Grenat (site webmineral) Un solide macroscopiquement homogène

Une des caractéristiques principales: Loi de stratification multiple Structure atomique périodique = structure ordonnée (le plus souvent) Critères géométriques

Ex d une structure simple NaCl (halite) Réseau cristallin Macro (cristal) propriétés du cristal = propriétés de la maille Micro (maille)

Identité du minéral : Motif cristallin + réseau Un outil : La diffraction des rayons X

Composition chimique bien définie Chimie de la maille = chimie du cristal Peu d informations, «couleur» Un outil : La microsonde électronique

Les minéraux peuvent être constitués : - d atomes - d ions - de molécules associés par des liaisons chimiques de plusieurs types, et plus ou moins résistantes

Propriétés du minéral... fortement dépendantes de sa structure cristalline

Ex. Kaolinite, Si 2 Al 2 O 5 (OH) 4 Structure en feuillet découlant directement de la structure atomique

Espèces minérales de même composition chimique mais de structure différente Graphite d=2.1-2.3 Diamant d=3.5 très mou - très dur conducteur de courant isolant opaque - transparent

Espèces minérales de même composition chimique mais de structure différente Domaine de stabilité différent Gisement de diamant de Popigaï (impact de météorite)

Autre exempleal 2 SiO 5 AlO 6 AlO 6 SiO 4 AlO 4 SiO 4 disthène AlO 6 sillimanite SiO 4 AlO 5 andalousite Conditions du métamorphisme

Pourquoi se forme un minéral : Configuration énergétique la plus faible

Critères macroscopiques d identification : Automorphe xénomorphe Habitus (forme polyédriques du cristal) La cassure le clivage La dureté Transparence couleur - reflexion Effervescence, goût...

peut s exprimer sous forme de cristal géométrique = minéral automorphe Que dans des contextes très favorables

Si le minéral est gêné par ses voisins!!! Ne peut exprimer sa forme de cristal géométrique (Minéral xénomorphe)

isométrique prisme allongé aciculaire fibreux Prisme trapu tabulaire en plaquette en lame en feuillet

Propriétés du cristal = propriétés de la maille Mêmes propriétés géométriques (symétries visibles à l échelle macro)

Symétries de la maille (cube) = A4 A3 Symétrie du cristal de grenat A2

7 systèmes cristallins définis par la géométrie de la maille Environ 4400 espèces minérales Cubique ( 12%) Quadratique ( 10%) Hexagonal ( 8%) Rhomboédrique ( 9%) Orthorhombique ( 22%) Monoclinique ( 32%) Triclinique ( 7%) Macroscopiquement : la distinction se fait par des critères géométriques

selon conditions physicochimiques de formation des cristaux, une même espèce minérale peut se présenter sous des habitus cristallins différents Exemple : la calcite (CaCO 3 rhomboédrique) présente plus de 100 habitus différents 2 habitus de la calcite Mais même système cristallin mêmes propriétés géométriques

Propriétés géométriques perceptibles à toutes les échelles

Individus parfois associés (orientation différente) Macroscopiquement: angles rentrants, incidence variable de la lumière Quartz, SiO 2 Sanidine, KAlSi 3 O 8, En microscopie: Variation de la position d extinction

cassure plane = plans de cassure préférentielle plans de clivages muscovite Liaisons faibles À l échelle atomique...

cassure en gradins : amphibole : 2 clivages non 2 directions : exemple des amphiboles : 124 calcite : 3 clivages de qualité équivalente (parfaite) non...à l échelle atomique

Absence de clivage (ou clivage de mauvaise qualité) cassure conchoïdale quartz hyalin massif cassure irrégulière et/ou cassure esquilleuse

Résistance des minéraux à la rayure Propriété anisotrope Dépend de la cohésion du cristal donc de sa structure cristalline

Eclat métallique : fort pouvoir réflecteur de la surface, forte absorption de la lumière. Minéraux opaques : métaux natifs, sulfures, oxydes métalliques Ex. hématite Fe 2 O 3 Ex. Pyrite FeS2 Eclat non métallique : Eclat vitreux Ex. quartz Eclat nacré Eclat adamantin Ex. diamant Ex. micas, talc...

Attention à la couleur!! Couleur liée aux impuretés... Béryl Al 2 Be(Si 6 O 18 ) Emeraude Cr 3+ Aigue marine Fe 3+

Couleur : attention Un même minéral : le quartz SiO2

Les grandes familles minérales

L identification. est elle le principal message??

Quels est le message à rechercher Enregistrement des conditions de formation (P, T, X), histoire de la roche(tps), les propriétés des roches... Site de croissance, Morphologie (auto-xénomorphe), texture Taille, Relations avec les voisins, ordre cristallisation Déformations éventuelles A compléter par des informations micro ordre/désordre cristallin, inclusions (verre, fluide), zonations chimiques, composition isotopique

Infiltration de fluides Cristallisation à partir d un magma Environnement de croissance : cavité, fracture, masse de la roche Circulation de fluide

Refroidissement lent, sursaturation/surfusion faible Taille des cristaux Refroidissement lent dans la chambre magmatique

sursaturation/surfusion plus importante Petits cristaux Taille des cristaux

sursaturation/surfusion très importante Taille des cristaux, habitus

SiO 2, quartz Déformations éventuelles : cassantes Brèches de failles, brèches hydrauliques

Déformations éventuelles ductiles Quartz en ruban mylonite

Déformations éventuelles ductiles Quartz avec extinction roulante stylolites

Erosion Grains arrondis érodés (= transport) Quartz arrondi, conglomérat

La recristallisation Lorsque les minéraux déjà formés changent de taille et de forme Les surfaces des minéraux : sites où les liaisons sont interrompues (sites de haute énergie) Pour diminuer cette énergie Les minéraux vont diminuer leur surface de grain Moins de cristaux mais plus gros Nécessite la diffusion des atomes dans la structure donc une température suffisamment élevée