Catégorie : Minéralogie

Bois silicifié

Le bois silicifié est du bois envahi par une substance minérale, tantôt celle du jaspe ou de la calcédoine, plus rarement celle de l’opale. Il est exclusivement compose de dioxyde de silicium. Bois pétrifié, comme l’appellent assez inexactement les profanes. En réalité, les parties organiques du bois ne sont jamais métamorphosées directement en pierre, seuls subsistent la forme et les éléments structuraux du bois. l’expert dit qu’il y a ” pseudomorphose ” de calcédoine, parfois du jaspe ou de l’opale, à partir du bois.

Les pétrifications bien conservées ne se produisent que lorsque l’arbre, aussitôt après leur mort, sont rapidement recouverts d’un minéral sédimentaire à grain fin. De cette façon, la structure externe du bois est préservée par le minéral qui l’enserre, comme dans un moule négatif, Les eaux circulant à l’intérieur dissolvent les parties organiques de l’arbre et les remplacent par des substances minérales. Il ne s’agit donc pas de transformation mais d’échange. Ce processus se fait parfois si lentement que les que les éléments structuraux internes du bois, les cercles de croissance, le cloisonnement des cellules et jusqu’à des trous de vers, demeurent intacts. D’autre part, la cristallisation qu’entraîne ce processus y forme aussi des dessins entièrement nouveaux.

Les couleurs sont le plus souvent un gris ou un brun terne, mais on peut aussi y trouver du rouge, du rose, du brun clair du jaune et même du bleu pouvant aller jusqu’au violet. Ces couleurs sont fortement avivées par la coupe et le polissage.

La provenance la plus connue de bois silicifié est la ” Petrified Forest ” de Holbrook en Arizona (États-Unis). Il s’y trouve des troncs d’arbres pétrifiés ayant jusqu’à 65m de long et 3m de diamètre, de la famille des Araucaria.Ces troncs arrivent de différentes régions par voie d’eau, il y a quelques 200 millions d’années et furent ensuite recouvert de sédiments de plusieurs centaines de mètres d’épaisseur. A la longue une partie de ces bois silicifiés émergent par éluvions des grès environnants. Le bois silicifié n’a nulle part ailleurs de couleurs aussi splendides qu’en Arizona. Afin de préserver cette merveille de la nature unique au monde, la région de la ” Petrified Forest ” à été érigée en parc national depuis 1962.

Il existe des dépôts de bois silicifiés moins importants dans toutes les parties du monde. L’ Egypte et l’ Argentine fournissent de très bonne qualité de bois silicifiés ainsi qu’au Névada (Virgin Valley) qui ont les mêmes reflets irisé que l’opale.

Très apprécié pour ses qualités esthétiques, le bois pétrifié est utilisé pour la fabrication de bijoux. Il est recherché par les collectionneurs. Des vertus médicinales lui sont parfois traditionnellement attribuées notamment en lithothérapie dont voici les vertus :

Sur le plan psychologique, le bois pétrifié a de nombreuses vertus :

• il favorise l’attention et centre l’énergie
• il favorise la patience et le lâcher-prise
• il facilite l’accès à notre conscience
• il encourage la transmission
• il favorise l’ancrage.

Dureté du bois silicifié : 6,5-7
Densité 2.60-2.65
Clivage non

Complément d’information

Échelle de Mohs

Pour les minéraux, pierres précieuses, pierres fines et ornementales, la dureté signifie la résistance plus au moins grande qu’ils offrent d’une part au rayement et d’autre par à la taille.. Au temps ou lezs méthodes optiques de recherche n’étaient pas aussi développées que maintenant, le procédé de rayement ou ” trait” jouait un grand rôle dans l’examen d’une pierre précieuse, il n’est encore employé de nos jours que par les collectionneurs et pour les pierres de peu de valeur. Sur le plan professionnel ce procédé n’est pas assez précis en gemmologie, le seul avantage qu’il présente est de permettre par des moyens réduits, un examen superficiel des pierres, en revanche ce moyen est encore utilisé en minéralogie.

echelle de moÉchelle de mohsLa découverte du test de dureté par rayures,  comparatives, échelle de Mohs, revient au minéralogiste viennois Fréderic Mohs (1773-1839). C’est lui, qui pour la première fois définit la dureté d’un minéral par la résistance qu’il oppose au TRAIT pratiqué avec un objet pointu. Mohs choisit 10 échantillons de minéraux durs comme spécimens de comparaison et les numérota de 1 à 10. Ils forment une sé&rie progressive où chacun des minéraux raye le précédent, mais est rayé par le suivant.

Deux minéraux de dureté identique se rayent mais avec difficulté. L’emploi comparatif de l’échelle de Mohs permet de déterminer la dureté de chacune des gemmes. Les pierres de dureté de 1 et 2 passent pour des pierres tendres, celles entre 3 et 6 ont une dureté moyenne, celles entre 6 et 10 sont de dureté dure.

Certaine pierres ont une dureté variable selon la surface ou la direction où s”exerce la pression. La Cyanite par exemple présente une dureté de 4 1/2 sur la longueur de ses faces naturelles mais de 6 et 7 dans une direction oblique aussi l’a-t-on surnommée ” Disthène ” ou pierre contenant deux forces de résistance. Le diamant offre également de grandes variations de dureté. La grande dureté du diamant en facilité sa taille à condition que le lapidaire connaisse parfaitement ces différences de dureté et de résistance au choc. Ces données lui sont indispensables pour réussir son travail à la perfection.

Les dix minéraux de l’échelle de Mohs

Dureté	Minéral	Composition chimique	Structure cristalline
1	Talc, friable sous l’ongle	Mg3Si4O10(OH)2	triclinique
2	Gypse, rayable avec l’ongle	CaSO4·2H2O	monoclinique
3	Calcite, rayable avec une pièce en cuivre	CaCO3	rhomboédrique
4	Fluorine, rayable (facilement) avec un couteau	CaF2	cubique
5	Apatite, rayable au couteau	Ca5(PO4)3(OH-, Cl-, F-)	hexagonale
6	Orthose, rayable à la lime, par le sable	KAlSi3O8	monoclinique
7	Quartz, raye le verre	SiO2	rhomboédrique
8	Topaze, rayable par le carbure de tungstène	Al2SiO4(OH-, F-)2	orthorhombique
9	Corindon, rayable au carbure de silicium	Al2O3	rhomboédrique
10	Diamant, rayable avec un autre diamant	C	cubique

Le clivage est l’aptitude de certains minéraux à se fracturer selon des surfaces planes dans des directions privilégiées lorsqu’ils sont soumis à un effort mécanique (un choc ou une pression continue). L’existence et l’orientation des plans de clivage dépendent de la symétrie et de la structure cristalline (plans des liaisons les plus faibles du réseau) et sont donc caractéristiques des espèces.

Lorsque les surfaces de fractures sont irrégulières, on parle de cassure. Clivages et cassures sont des critères importants de détermination des minéraux.

Il existe parfois des plans de séparation qui ne sont pas des clivages. Ces séparations (parting en anglais) ne sont pas directement liées à la structure du cristal mais s’expliquent par des variations dans la géométrie du réseau causées par un accident : altération, présence de macle, etc.

C’est à partir de ses observations sur les clivages de la calcite que René Just Haüy a développé la notion de « molécule intégrante » qui donnera naissance à celle de maille cristalline, introduite en 1840 par Gabriel Delafosse, son élève. Il passe à ce titre pour l’inventeur, avec Jean-Baptiste Romé de L’Isle, de la cristallographie.

 

 

Echelle de Mohs

Qu’est-ce qu’un minéral?

Corps naturel généralement solide le minéral est caractérisé par une composition chimique bien déterminée et une structure atomique ordonnée dans l’ensemble de son volume.

Comment classer les minéraux?

La classification des minéraux est basée sur des critères chimiques et structuraux. La classification créée par Berzélius et complétée par Strunz est aujourd’hui la référence. Elle prend en compte la nature des groupements anioniques qui figurent dans la partie de droite de la formule chimique d’un minéral. Les différentes espèces de minéraux sont réunies en 9 classes, numérotées de I à IX.

Classe I : Les éléments natifs.

Cette classe réunit environs 80 minéraux constitués par un ou plusieurs éléments natifs à l’état de mélange (alliage)

La plupart de ces mélanges sont rares? On distingue :

• Les métaux natifs, or, argent, cuivre etc… qui possèdent un fort éclat métallique et une densité élevée, ils sont malléables et ne présentent pas de clivage.
• Les semi-métaux, Bismuth, Antimoine, Arsenic, Tellure … dont l’éclat est variable (métallique à submétallique) et la densité élevée, ils sont plus ou moins malléables et présentent des clivages.
• Les métalloïdes (Carbone, soufre…) qui sont fragiles, peu denses et présentent de nombreuses formes, comme par exemple le carbone, dont les polymorphes les plus connus sont le graphite et le diamant.

Classe II : Les sulfures et dérivés.

Ils représentent 15 à 20 % des minéraux, soit 350 espèces. De nombreux minerais sont des sulfures. Ils sont répartis en deux groupes :

• le groupement anionique ne contient qu’un métalloïde : le soufre pour les sulfures, le sélénium pour les séléniures, le tellure pour les tellurures, l’arsenic pour les arséniures, l’antimoine pour les antimoniures, les plus courants étant la pyrite (FeS₂) et la galène (PbS) ;
• les sulfosels : le groupement anionique est composé de soufre et d’un autre métalloïde. Exemples : la zinkénite Pb₆Sb₁₄S₂₇, la tennantite (Cu,Fe)₁₂As₄S₁₃.

Classe III : Les halogénures.

Quelques 130 minéraux appartiennent à cette classe. Le groupe anionique des halogénures est formé par les halogènes. Cette classe représente 5 à 6 % des espèces minérales. Les minéraux les plus connus sont sans doute la halite NaCl, ou sel gemme, et la fluorine CaF₂. Les halogénures sont fragiles, légers et souvent solubles dans l’eau.

Classe IV : Les oxydes et hydroxydes.

Dans cette classe, qui regroupe quelques 320 minéraux, l’oxygène (O) ou l’ion hydroxyl (OH) occupe la position de l’anion. On les divise en trois sous-classes :

• les oxydes simples : l’hématite (Fe₂O₃), minerai de fer ;
• les oxydes multiples : le spinelle (MgAl₂O₄) utilisé en joaillerie en substitution du rubis ;
• les hydroxydes.

A quelques exceptions près, les oxydes simples et multiples sont des minéraux durs et relativement denses, à l’opposé on retrouve les hydroxydes qui présentent fréquemment une faible dureté.

Classe V : Carbonates et nitrates.

Ces minéraux se caractérisent par leur fragilité et une faible dureté. On distingue deux sous-classes :

• Carbonates : le groupement anionique est le groupe carbonate [CO₃]^2-. Ils représentent 9 % des espèces connues, soit 200 espèces environ. Parmi elles, des espèces importantes, comme la calcite (CaCO₃), qui est le constituant principal du calcaire ;

  

• Nitrates : le groupement anionique est l’ion nitrate [NO₃]^–. Exemple : la nitronatrite (NaNO₃).

Classe VI : Les borates.

Constitués d’une centaine de minéraux, ils constituent le groupement anionique. Ses représentants ont en majorité un éclat vitreux, ils sont incolores à blancs, de dureté et densité faible. Les borates les plus connus sont les borates hydratés, comme le Borax, ils sont de conservation délicate car ils subissent très facilement des variations d’hydratation en dehors de leur conditions naturelles de gisement. Le Borax se transforme presque immédiatement en Tincalconite quand il se trouve à l’air.

Classe VII : Les Sulfates et dérivés.

Cette classe regroupe environ 230 espèces soit 10 % du total et se définit par le groupement anionique de forme [XO₄]^2-.

• Sulfates : [SO₄]^2-. Le sulfate le plus connu est sans aucun doute le gypse (CaSO₄·2H₂O), la barytine (BaSO₄₎
•  
• Chromates : [CrO₄]^2-.
• Tungstates : [WO₄]^2-.
• Molybdates : [MoO₄]^2-.

Classe VIII : Les Phosphates et dérivés.

Phosphates et dérivés

Cette classe regroupe environ 250 espèces, soit 16 % du total mais beaucoup ne sont observables qu’en petits cristaux. Le groupe anionique est de forme [XO₄]^3-.

• Phosphates : [PO₄]^3-.
• Arséniates : [AsO₄]^3-.
• Vanadates : [VO₄]^3-.

Classe IX : Les Silicates.

L’unité de base du minéral est l’ion silicate [SiO₄]^4-. L’atome silicium est au centre d’une pyramide à base triangulaire. Ce volume géométrique formé par 4 triangles équilatéraux est un tétraèdre. Les silicates représentent plus d’un quart des minéraux à la surface du globe. Cette abondance a amené à une classification spécifique. Celle-ci fait intervenir des notions structurales, c’est-à-dire fonction de l’enchaînement des tétraèdres [SiO₄]. L’arrangement des liaisons entre les tétraèdres est modifiée par la présence d’autres ions. Les silicates sont divisés en 6 sous-classes :

• Nésosilicates. Le préfixe néso- vient du grec, signifiant « île ». Les tétraèdres n’ont aucune liaison entre eux. Un atome au moins les isole et la formule le traduit : le groupe [SiO₄] y apparaît. Les nésosilicates représentent 5 % environ des espèces minérales. On y retrouve l’olivine (Mg,Fe)₂SiO₄, les grenats et les topazes.
• Sorosilicates. Le préfixe soro- veut dire « amas » en grec. Les tétraèdres SiO₄ se lient par deux par un sommet, formant un groupement Si₂O₇. Chaque unité de deux tétraèdres est séparée des autres par des anions intermédiaires. Les sorosilicates représentent 3 % environ des espèces minérales. Parmi elles, on y retrouve l’épidote.
• Cyclosilicates. Cyclo- signifie en grec « anneaux ». Les tétraèdres se réunissent par groupes cycliques, contenant 3, 4 ou 6 tétraèdres, voire plus. Des formules chimiques indiquant [Si₃O₉], [Si₄O₁₂] ou [Si₆O₁₈] concernent des cyclosilicates. S’ils ne représentent que 2 % des espèces minérales, celles-ci sont très connues comme pierres gemmes. Il y a d’abord tous les béryls : (aigue-marine, émeraude) et toutes les tourmalines.
• Inosilicates. Le préfixe ino- signifie « fibres » en grec. Les tétraèdres forment des chaînes SiO₃. Les rubans peuvent aussi être la condensation de plusieurs chaînes, la plus fréquente étant Si₄O₁₁. Les inosilicates représentent 4,5 % environ des espèces minérales. Les deux grandes familles sont les pyroxènes (chaînes simples) et les amphiboles (chaînes doubles). Les amphiboles cristallisées de façon fibreuse sont des amiantes.
• Phyllosilicates. Le préfixe grec phyllo- veut dire « feuille ». Le groupe anionique de cette famille est [Si₄O₁₀]. Les tétraèdres s’arrangent en feuillets épais d’une ou deux épaisseurs de tétraèdres. On distingue donc plusieurs familles : les micas, les argiles et les serpentines. Les phyllosilicates représentent 6,5 % environ des espèces.
• Tectosilicates. Le préfixe tecto- vient du grec, « charpente ». Tous les tétraèdres sont reliés entre eux par un oxygène commun et constituent une charpente silicatée. La formule chimique de base est donc SiO₂ comme pour le quartz. Dans certains tétraèdres, le silicium peut être remplacé par un atome d’aluminium. La silice SiO₂ devient donc (Si,Al)O₂. Le nombre et la nature des substitutions déterminent les familles des feldspaths, des feldspathoïdes et des zéolites. Les tectosilicates représentent 4 % des minéraux. On y trouve le lapis lazuli (ou lazurite pour les minéralogistes) et l’amazonite.

Classe X : Les composés organiques du règne minéral

Trente espèces minérales à structure cristallographique bien définie dont la Whewelite et la mellite, deux composés que l’on rencontre associés plus ou moins directement aux dépôts de combustibles fossiles (houille, lignites). L’ambre appartient à cette classe, c’est un  hydrocarbure amorphe résultant de la fossilisation de résine de conifères. D’autres composée parmi lesquels on distingue les huiles, les goudrons, les cires… suivant la composition et l’état de polymérisation des chaînes organiques, font aussi partie de cette classe.A la base de toutes ces structures se trouvent les éléments C, H, O, N et S.

Minéralogie, c’est quoi?

La minéralogie est la science qui traite des minéraux. Ce terme vient du grec “minera” = minéral et de “logo” = raison. Ses débuts en tant que science particulière remontent au XVIe siècle. Elle se divise en deux parties principales : la minéralogie générale et la minéralogie systématique.

La minéralogie générale définit le minéral, décrit les propriétés communes des minéraux et étudie leur processus de formation dans la nature.
La minéralogie systématique bâtit, selon certains critères, un système minéral, fondé sur la composition chimique et la structure interne des différentes espèces de minéraux.

La minéralogie générale comprends un certain nombre de branches, la minéralogie descriptive, c’est la discipline la plus ancienne, elle montre la variété des associations et leurs agrégats et précise leur mode de gisement dans la nature. On a mis au point d’après ces notions une terminologie spécifique que devraient connaître tous ceux qui s’intéressent aux roches et aux minéraux.

La cristallographie morphologique , géométrique, est devenue à la fin du XIXe siècle la discipline minéralogique la plus correcte, elle a déposé les bases du développement de la minéralogie structurale et physique.Elle étudie les lois de la forme extérieure des cristaux.

La cristallographie structurale, elle analyse les disposition des éléments dans l’espace d’un minéral, la symétrie interne et la structure du réseau cristallin.

La cristallochimie, elle étudie les rapports de la composition chimique et de la structure des minéraux et la métallogénie découvre les principes qui gouvernent les processus de formation des minéraux. L’objet de l’ontogenèse des minéraux, discipline de la minéralogie génétique, est l’étude de la formation des individus et des agrégats.

La minéralogie expérimentale examine les conditions physique et chimique de la formation des minéraux par l’imitation en laboratoire des processus naturels. La géochimie est la science qui étudie les lois de la formation des gisement et la migration des éléments chimiques sur la terre, fournit d’importantes informations à toutes les disciplines que nous venons d’évoquer.

La minéralogie physique, elle traite des propriétés des minéraux conditionnées et déterminées par la composition et la structure de l’état solide, avait, dans le passé, une importance égale aux autres discipline.

Les concepts fondamentaux de la minéralogie

Un minéral est un corps naturel solide sauf pour le mercure, inorganique, chimiquement et physiquement homogène, dont la composition peut-être exprimée par une formule chimique. Il se différencie ainsi d’une roche qui est un mélange de minéraux, exemple : le granit. Une roche peut néanmoins être formé par un minéral unique à condition qu’elle constitue dans la nature un ensemble géologique complet, par exemple : les calcaires, les quartzites.

Les minéraux étant des corps naturels, les combinaisons artificielles, par exemple sur les parois des hauts-fourneaux, n’en font pas partie, tout comme les minéraux synthétiques et les fossiles dont les caractères biologiques originels ne sont pas effacés. Les minéraux proviennent de matières en fusions, de dissolutions ou de gaz comme cristaux ou agrégats, agglomération de grains irréguliers.

Les cristaux peuvent être libres, sans attaches avec la gangue, inclus, complètement enfermé dans un milieu solide, ou en excroissance, à partir d’une gangue solide, ils se développent dans une cavité. Ils grandissent en solitaire ou en groupe. Un cristal peut apparaître comme un individu, monocristal, ou comme une macle, cristal triple…, formé de deux ou plusieurs individus orienté selon les lois. Ces associations géométriques forment des macles, gypse, de contact, aragonite,, cyclique, rutile, ou de pénétration, staurotide.

Un groupe de cristaux se développant sur une base commune se nomme une druse. Un groupe de cristaux dont les sommets se dirigent vers le centre d’une cavité ovale ou arrondie forme une géode. On distingue d’après leur aspect les cristaux développés dans tous les sens, isométriques, comme les grenats, les cristaux à deux directions dominantes, tabulaires écailleux, comme les micas, et les cristaux développés linéairement, columnaires-aciculaires comme le béryl, la stibine,la millérite.

Les agrégats peuvent être grossièrement ou finement grenus, compacts, en aiguilles (stibine) fibreux (asbeste), écailleux ( hématita-spécularite), isométrique (sphalérite) et dendritiques (psilomélane).

En dehors de ces agrégats compacts, on trouve des agrégats poreux, feutrés, terreux ou pulvérulents. Un minéral, un ensemble cohérent d’espèces minérales ou une roche prélevée dans un gisement naturel s’appellent un spécimen. On nomme échantillon tout matériaux minéral prélevé dans un gisement ou un spécimen dans un but analytique.

 

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