Cour Minéralogie
Cour Minéralogie
Cour Minéralogie
DE
CRISTALLOGRAPHIE GÉOMÉTRIQUE
1- Généralités
* La minéralogie = étude des solides
naturels (Mnx)
En théorie : Un Mnl est un solide
naturel homogène, possèdant une
composition chimique définie et une
structure atomique ordonnée
- Solide : Excepté le mercure natif,
aucun liquide ne peut être considéré
comme Mnl.
- Naturel : possibilité de reproduire
artifficiellement des Mnx
- Homogène : Un Mnl est une seule
phase solide
- Structure atomique ordonnée : Un
Mnl est un solide cristallisé
+ L’état cristallin est caractérisé par un
arrangement tridimentionnel et régulier
des atomes = Milieu ordonné
+ L’état liquide ou solides
amorphes présentent une structure
désordonnée = arrangement quelconque
des atomes.
2 La maille cristalline
Structure Cristalline
Et
Cristallochimie
1-Définition
Cristallochimie = Etude des relations
existant entre la composition chimique
d’un solide, l’arrangement géométrique
et les forces de liaisons entre les atomes
constituant le réseau. Ces relations
déterminent les propriétés physiques et
chimiques.
La cristallochimie définit les
propriétés d’une substance en fct de sa
structure
2- Les coordinations ds les
édifices cristallins
La formation des crtx à partir d'ions
simples répond à des règles empiriques
simples dites règles de Pauling. Autour
de chaque cation sont disposés des
anions qui occupent les sommets d'un
polyèdre. La nature du polyèdre (dit
polyèdre de coordination)
est défini par le rapport du rayon du
cation sur le rayon de l'anion (Rc/Ra).
0,255 4 tétraèdre
0,414 6 octaèdre
0,732 8 cubique
cubo-
1,0 12
octaèdre
4- Les substitutions
* Sont conditionnées par des rayons
ioniques voisins :
Na Ca RNa = 0.97 A° RFe = 0.64 A°
Si Al RCa = 0.99A° RMg = 0.66A°
Fe Mg RSi = 0.42 A° RAl = 0.51A°
GROUPE DE LA SILICE
1- Différentes formes de la silice
Ds la nature, il existe 5 formes
cristallines de formule chimique SiO2.
* La tridymite et la cristobalite :
formes de haute T°.
* Le quartz : existe forme de basse
T° (Qz) et forme de haute T° (Qz).
* La coesite et la stishovite :
formes de haute pression.
A Sec
2- Conditions naturelles de formation
Le quartz = forme la plus courante, son
domaine de stabilité couvre
pratiquement les conditions de l’écorce
terrestre.
-Ds les R. plutq : T° de cristall. comprise
entre 1000 et 650°C et P[2-7kbars :
-La phase qui cristallise est tjs (Qz)
(formes double pyramide avec prismes
peu ou pas dvpés sont caractéristiques)
* Ds les R. Vlcq (T° de cristallisat.
plus élevée que dans les R. plutq. et
la P° faible), la tridymite et la
cristobalite peuvent se former. Le
Qz est cpdt la forme la plus
abondante : cristallise ds les stades
précoces où la lave est en
profondeur.
3 Pcpx caractères optiques
- Forme cristalline : le plus svt non
visible en lame mince.
-Pas de clivage
-Uniaxe positif
-Indice faible (légt > baume du Canada)
-Incolore en LM
-Relief faible
-Pas d'altération, le plus svt aspect
particulièrement limpide. Peut être
chargé d'inclusions fluides.
Quartz
ASPECT ÉCONOMIQUE DE LA SILICE
NATURELLE
-Secteurs d'utilisation sont : verrerie 45 % et
fonderie 40 %.
-Verrerie : le verre contient de 60 à 75 % de
silice.
Augite
Les pyroxènes calco-sodiques
Omphacite = Aegirinaugite ou augite aegirinique
(Ca, Na)(Mg, Fe2+, Fe3+, Al)Si2O6
Aegirine : NaFe3+Si2O6
-On peut distinguer parmi les Px monocliniques,
la pigeonite qui présente la particularité d’être
pauvre en chaux (0.7<p<0.9)
Remarque
Il existe un continuum de composition entre la
pigeonite et les cpx en revanche, on note
l’absence de composition intermédiaires entre
la pigeonite et les opx.
2-Domaine de stabilité
- Basse T° : pyroxènes se transforment en
phases hydratées
ex. : cpx + H2O hornblende
opx + H2O Talc
3- Conditions naturelles de formation
-Px = Mnx typiques de haute T° cristallisant à
partir de bains silicatés
- Domaine de stabilité limité à basse T° et/ou fortes
PH2O par les Mnx hydratés de type micas ou amph.
- Ds les R. ignées : Px = rôle important ds la
cristallisation mgtq. particulièrement ds les R.
formés à haute T° et sous faible PH2O
a- Ds R. plutoniques profondes
- Rôle limité aux termes initiaux de la ciation
(gabbros, norites et R. associées) diorites
typiquement à am.
oLa composit° des Px diffère ds la série
Alc, Th et CA :
série Alc = aegyrine ou augite aegirinique
série Th = augite + pigeonite
série CA = augite associée à hypersthène
-Ds série Th et CA, les augites formées à haute
température sont riches en (Fe, Mg)SiO3 (opx
de haute température riches en Ca(Fe,
Mg)SiO3) refroidissement progressif :
parallèlement au plan (100), exsolution d’opx ds
l’augite (exsolution d’augite ds l’opx).
oExsolutions abondantes ds série Th
magma de haute T° : opx contient 3 à 1.5%
CaO
oExsolutions subordonnées ds série CA
magma relativement basse T°.
b- Ds R. éruptives
PRINCIPALES UTILISATIONS :
collection des différentes espèces
Chap. VII
LES AMPHIBOLES
1-Composition chimique
A0-1X2Y5Z8O22(OH)2
avec :
A = Na, K
X = Ca, Na, Mg, Fe2+, Mn
Y = Mg, Fe2+, Fe3+, Al, Ti, Mn, Cr
Z = Si, Al
OH F, Cl
- Subdivision des am en 3 gpes :
1- Les am ferro-magnésiennes
Les espèces les plus courantes sont :
gpe de l’anthophyllite (Fe, Mg)7Si8O22 (OH)2
orthorhombique
gpe de la cummingtonite (Fe, Mg)7Si8O22
(OH)2 monoclinique
2- Les am calciques
Ce sont les am les (+) abondantes : syst.
Monoclinique
série de l’actinote : am Ca non Al dont
comp. varie entre 2 pôles :
Trémolite : Ca2Mg5Si8O22 (OH)2
Ferro-trémolite : Ca2Fe5Si8O22 (OH)2
série des hornblende : am Ca et Al de
formule générale :
Na0-1Ca2(Fe2+, Mg)3-5 (Al, Fe3+)2-0(Al0-2Si8-6)O22 (OH)2
Richtérite
Na2Ca(Fe2+, Mg, Mn)5 Si8O22 (OH)2
Série de la Glaucophane
Na2(Fe2+, Mg)3 (Al, Fe3+)2Si8O22 (OH)2
2- Conditions de stabilité et occurrences
géologiques
-Les am. = produit de crisllisat°. Mgmtq. =
cristallisent juste après les Px.
-Ds condit° plutq : champ de stabilité des Px.
réduit Hbl. Cristallise à la place des Px
qd T°C < 950°C et une PH2O convenable.
am. Produits par des magmas
hydratés am. bcp plus abondants ds R.
plutq. que Vlcq
3- Principaux caractères optiques
- Prismes allongés ou aciculaires ou même fibreux
- Deux clivages constants fins et assez réguliers formant
un angle de 56° sur sections basales
- Extinction oblique ( 25°) par rapport à la trace
commune des clivages (010)
- Macles fréquents simples de type carlsbad
- Réfringence forte en général et les indices croissent avec
la teneur en fer
- La trémolite est incolore, les actinotes sont ± colorés en
vert clair à vert jaunâtre, la hbl. commune en vert olive à
vert jaunâtre et la hbl. Bsltq. en brun foncé à brun
jaunâtre.
- Biréf. assez forte ds la moitié du 1er ordre jusqu’au 3ème
ordre même ds les Hbl. Bsltq.
- Mnx B- sauf cummingtonite qui peut être positive
4- Principales utilisations
XY2-3Z4O10(OH)2
X = K Na, Rb, Cs (sans changement de
valence ni de site)
Y = Fe2+, Mg, AlVI Mn, Cr, Ti, Li
Z = AlIV, Si OH F, Cl
Si Y = 2 Micas dioctaédrique = micas
blancs
Muscovite KAl2AlSi3O10(OH)2
Paragonite NaAl2AlSi3O10(OH)2
Si Y = 3 Micas trioctaédrique = micas noirs
Biotite K(Fe, Mg)3AlSi3O10(OH)2
Phlogopite : KMg3AlSi3O10(OH)2
Annite : KFe3AlSi3O10(OH)2
2- La Muscovite
2 courbe
de Fusion
Stabilité du
1 Phlogopite Basalte
T°C
400 600 800 1000 1200 1400
Courbes de stabilité des micas
- Muscovite abondante ds granites
évolués : granites leucocrates, à deux
micas ou à muscovite, aplites
Mnx associés : Qz + FK + Plg. Acide
- Muscovite = absente ds les laves
Principaux Caractères Optiques
-Système monoclinique à pseudo-hexagonal
-Muscovite est généralement incolore
-Relief moyen (indices croissent avec la teneur
en fer)
-Biréfringence forte (teintes vives du 2ème ordre)
-Extinction droite à sub-droite par rapport à la
trace commune (001) du clivage, A+
-Biaxe négatif
2- La Biotite
- La biotite : Mnl de plus haute T°C que
la muscovite : champ de stabilité bcp
plus étendu que celui de la muscovite
X3Y2(SiO4)3
Avec :
X = Ca, Mn, Fe2+, Mg (ions bivalents)
Y = Al, Fe3+, Cr3+, Ti3+ (ions trivalents)
Fe2Al9O6(SiO4)4(O, OH)2
- L’analogie avec la structure du disthène fait
que ces minéraux se trouvent assez souvent
en épitaxie
Staurotide
macle en croix
b- CORDIERITE
Cristallise Ds l’orthorhombique
C’est un cyclosilicate de composition chimique :
Al3(Mg, Fe2+)2(Si5AlO18)
Les variations chimiques par Fe2+ Mg2+