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.