minéralogie (suite)

Rayons X

La diffraction des rayons X fournit, à coup sûr, les données cristallochimiques définissant un minéral. La méthode dite « du cristal tournant », non destructive, est la plus puissante ; elle nécessite un monocristal de quelques dixièmes de millimètre. Pour l’identification rapide, on utilise la méthode dite « des poudres » (P. J. Debye et P. Scherrer). La diffraction électronique et la microscopie électronique sont des méthodes précieuses pour des mélanges de minéraux en particules très fines.

Analyses thermiques

Elles sont d’un usage constant au laboratoire. L’analyse thermopondérale révèle les modifications du poids (perte d’eau, oxydation à l’air) en fonction de la température ; l’analyse thermique différentielle, plus utilisée, met en évidence les dégagements ou les absorptions de chaleur qui accompagnent les modifications chimiques ou les transformations polymorphiques du minéral porté, suivant une loi régulière, à une température élevée.

Électricité

Les minéraux à éclat métallique sont conducteurs ou semi-conducteurs (exemple : galène). La pyro-électricité et la piézo-électricité, qui sont l’apparition d’un moment électrique soit par chauffage, soit par compression, ne sont compatibles qu’avec certaines classes de symétrie ponctuelle. Les quartz du Brésil et de Madagascar non maclés sont très recherchés, dans l’industrie, pour leurs applications piézo-électriques.

Magnétisme

Quelques minéraux, comme la magnétite, la pyrrhotite, l’ilménite, sont ferromagnétiques et attirables à l’aimant. La plupart sont paramagnétiques et attirables par les pôles d’un électroaimant ; quelques-uns, comme la calcite, diamagnétiques, sont repoussés. Ces propriétés magnétiques sont utilisées, dans les séparateurs magnétiques, pour isoler les différents minéraux d’un mélange.

Luminescence

C’est l’émission d’une lumière visible sous une action extérieure. La fluorescence, produite par une source ultraviolette, est souvent utilisée pour l’identification des minéraux ; la couleur varie avec la teneur d’éléments en trace ; c’est le cas de la scheelite CaWO₄, dont la fluorescence dépend de la présence du molybdène. La thermoluminescence (exemple : fluorine) est une luminescence produite par chauffage ; la triboluminescence (exemple : blende), par une action mécanique.

Radioactivité

La prospection des minéraux d’uranium et de thorium est facilitée par la détection des rayonnements radioactifs qu’ils émettent, à l’aide de compteurs de Geiger ou à scintillation. Cette radioactivité sert à la détermination des âges des minéraux et des roches par l’analyse isotopique des éléments de la désintégration radioactive.

Classification, gisement, nomenclature

On peut répartir les minéraux d’après leur mode de gisement, c’est-à-dire les processus géologiques qui ont conduit à leur genèse : minéraux magmatiques, ceux des roches éruptives, volcaniques, pegmatiques, métamorphiques, les minéraux hydrothermaux, supergènes, sédimentaires. Mais un même minéral peut naître dans des roches d’origine différente. Aussi, la classification des minéralogistes est-elle essentiellement cristallochimique. Les minéraux sont distribués dans des classes et des sous-classes d’après leur nature chimique, puis dans des groupes et des sous-groupes dans lesquels les espèces présentent des parentés cristallographiques étroites. Enfin, une même espèce peut se présenter sous des variétés différentes par leur origine, leur forme, leur couleur, leur texture. Ainsi, le cristal de roche, l’améthyste, la citrine, la calcédoine, l’agate, le sarde, la cornaline sont des variétés de quartz.

La nomenclature rappelle soit une propriété caractéristique, avec le plus souvent une origine grecque, comme axinite (en forme de hache) ; soit un lieu géographique (exemple : aragonite) ; ou bien encore la composition chimique (exemple : kalsilite, de formule KAlSiO₄) ; ou enfin un nom scientifique (exemple : haüyne). Dans la convention actuelle, tous les noms des minéraux doivent avoir la terminaison ite. Décrivons les classes avec les minéraux les plus importants des points de vue géologique et industriel.

Éléments natifs

Cette classe comprend environ 80 espèces, si l’on compte certains alliages naturels, certains carbures, nitrures, siliciures, phosphures. Les plus importants, du point de vue économique, sont le platine, l’or, l’argent, le cuivre, le soufre, le diamant et le graphite.

Sulfures et sulfosels

Les minéraux de cette classe, environ 250, sont des combinaisons des métaux, essentiellement Fe, Ni, Co, Cu, Pb, Ag, avec le soufre et, à un moindre degré, le sélénium, le tellure, l’arsenic, l’antimoine et le bismuth. Ils peuvent constituer des minerais métalliques quand ils se sont concentrés par des processus hydrothermaux ou sédimentaires. Les sulfosels ont pour formule générale A_xB_yS_z avec A = Pb, Cu, Ag ; B = As, Sb, Bi, Sn. Citons : le groupe de la pyrrhotite Fe_1 – xS avec la pentlandite (Fe,Ni)₉S₈, la nickéline NiAs ; celui de la pyrite FeS₂ avec la cobaltite CoAsS ; celui de la marcasite FeS₂ avec l’arsénopyrite (ou mispickel) FeAsS, la molybdénite MoS₂ ; celui de la blende (ou sphalérite) ZnS et de la wurtzite ZnS ; la chalcopyrite CuFeS₂, la stannite Cu₂FeSnS₄, la bornite Cu₅FeS₄, la chalcocite Cu₂S et la covellite CuS ; le groupe de la galène PbS, l’argentite Ag₂S, le cinabre HgS, le groupe de la stibine Sb₂S₃, de l’orpiment As₂S₃ avec le réalgar AsS ; les tétraédrites et tennantites Cu₁₂(Sb,As)₄S₁₃ ; la bournonite PbCuSbS₃, la pyrargyrite Ag₃SbS₃ et la proustite Ag₃AsS₃ ; la rathite Pb₃As₄S₉.

Halogénures

Ils constituent une centaine d’espèces. Les fluorures comme la fluorine CaF₂ et la cryolite Na₃AlF₆ ont une origine pneumatolytique ou hydrothermale. La halite, ou sel gemme NaCl, et la sylvine KCl se trouvent dans les dépôts sédimentaires, ainsi que la carnallite KMgCl₃ 6H₂O. Citons encore la chlorargyrite AgCl et le calomel Hg₂Cl₂.

Oxydes et hydroxydes

Environ 150 espèces. Un certain nombre sont des minéraux accessoires, des roches ignées, comme certains spinelles MgAl₂O₄, la magnétite FeFe₂O₄, la chromite FeCr₂O₄, l’ilménite (Mg,Fe)TiO₃, la pérovskite CaTiO₃, le corindon Al₂O₃. D’autres ont une origine hydrothermale, métamorphique ou sédimentaire : chrysobéryl BeAl₂O₄, boehmite AlO(OH), diaspore HAlO₂, gibbsite Al(OH)₃, périclase MgO, brucite Mg(OH)₂, hématite Fe₂O₃, gœthite HFeO₂ et lépidocrocite FeO(OH), manganite MnO(OH), hausmannite Mn₂MnO₄, polianite MnO₂, rutile, brookite et anatase de même formule TiO₂, cassitérite SnO₂, columbite et tantalite (Fe,Mn)₂ (Nb,Ta)₂O₆ ; zincite ZnO, ténorite CuO, cuprite Cu₂O ; uraninite UO₂, thorianite ThO₂. Certains de ces oxydes ont une importance économique considérable en tant que minerais.