MINERALOGIE GENERALE

 

 

 

Chapitre 1 : Introduction

 

 

 

 

 

1. Définition d'un minéral

 

Un minéral est une substance solide, naturelle, homogène, possédant une composition chimique définie et une structure atomique ordonnée.

 

Il convient de s'attarder quelque peu sur les différents termes de la définition d'un minéral :

 

Solide : à l'exception du mercure natif, qui est liquide et qui est considéré comme un minéral, aucun autre liquide n'est considéré être un minéral.

 

Naturel : Les minéraux sont des substances naturelles formées dans la croûte ou près de la surface terrestre par des processus physico-chimiques. 

 

Les cristaux artificiels ne sont pas considérés comme des minéraux.

 

Il est en effet possible de reproduire par synthèse des cristaux. Les cristaux gemmes artificiels sont bien connus et la synthèse des cristaux de quartz, de diamant, est une industrie importante. Ces cristaux dus à l'action humaine ne sont pas considérés comme des minéraux dans le sens propre du terme.   

 

Homogène :  Un minéral est formé par une seule phase solide et aucune méthode physique de séparation ne peut permettre d'en isoler des composés plus simples.

 

Ex : un morceau de calcite CaCO3, donne après broyage des morceaux micrométriques composés toujours par la calcite CaCO3.

  

Composition chimique définie: En général, un minéral a une composition chimique bien déterminée

Ex :

Calcite           CaCO3          CaO = 56%               CO2 = 44 %

Cérusite        PbCO3          PbO= 83,5%             CO2 = 16,5%.

 

Les exceptions sont fréquentes à cette règle  et proviennent de l'existence de solutions solides minérales. Ceci est provoqué par des remplacements ou de substitutions partielles d'un élément par un autre. Ces remplacements induisent des variations plus

ou moins continues de la composition entre deux termes (ex : série des plagioclases; série de la calcite-magnésite)     

 

Ainsi, la calcite peut contenir un peu de magnésium dans son réseau en remplacement de Ca   è Calcite magnésienne.

Lorsque la teneur en MgO atteint 21,7%, on aura de la dolomite (Ca,Mg)(CO3)2.

Lorsque tout le calcium sera remplacé par Mg, on aura de la magnésite MgCO3.

 

 

Structure atomique ordonnée : L'état cristallin

 

 

Un minéral est un solide cristallisé, ce qui peut parfois se traduire par une forme cristalline macroscopique.

 

L'état cristallin de la matière est caractérisé par une structure ordonnée, où les atomes sont distribuées d'une façon homogène les uns par rapport aux autres, séparés par des intervalles réguliers, dans les trois dimensions de l'espace.

 

Dans la structure du chlorure de sodium, halite, communément appelée sel de cuisine (fig. 1), chaque atome de sodium est entouré par 6 atomes de chlore et inversement chaque atome de chlore est entouré par 6 atomes de sodium.

 

Une substance comme les argiles, qui n'apparaît jamais en cristaux bien formés mais en masses confuses, est en réalité une substance bien cristallisée. En effet sa structure atomique est ordonnée et périodique (phyllosilicates).

 

Dans les substances amorphes, les atomes ne sont pas disposés en réseau, mais distribués d'une façon désordonnée. Ces substances sont des gels colloïdaux solidifiés et sont considérées comme minéraux

Ex : Opale SiO2nH2O ou  le chrysocolle 6CuSiO3 nH2O (opale +- riche en cuivre).   

 

Un verre ordinaire est formé par un mélange fondu de SiO2 (quartz) + CaCO3 (Calcite) + Na2CO3 , où les atomes sont désordonnés et dans une position quelconque.

 

 

 

 

2. Importance économique des minéraux

 

Depuis l'antiquité, les minéraux ont joué un rôle important dans l'histoire de l'humanité et la cadre de vie.

 

L'homme des temps préhistoriques savait déjà se servir des différentes qualités des minéraux. En Mésopotamie (Irak actuel), vers 3500av. J.-C., du cuivre, du zinc, de l'or et de l'argent, ainsi que de nombreuses pierres précieuses (malachite, turquoise, lapis-lazuli, opale, agate), étaient utilisées pour les parures, les armes et les objets à usage domestique (ustensiles).

 

De siècle en siècle les substances minérales acquièrent de plus en plus de l'importance et de nos jours on est devenu de plus en plus dépendant. En effet les minéraux entrent dans la plupart des activités industrielles depuis la constructions des immeubles jusqu'aux la fabrication de divers composants électroniques et des écrans de télévisions.

    

Quelques minéraux peuvent être utilisés à l'état brut : sable, talc, soufre, argiles.

 

Une grande quantité de minéraux est utilisée dans la fabrication de matériaux de construction : ciment (argiles, calcaires, gypses, oxydes de fer), plâtre (gypse et anhydrite), verre (quartz, calcite).

 

Tous les métaux, du fer à l'or, sont extrait à partir de substances minérales.

 

 

 

 

3. Les noms des minéraux

 

La nomenclature des minéraux ne répond pas à un système uniforme. Plusieurs noms se référent à la composition chimique du minéral. D'autre noms se réfèrent à des lieux, des personnes, des particularités frappantes comme la couleur.

 

Ex :

Albite (NaAlSi3O8) du latin albus = blanc ,  en allusion à la couleur blanche du minéral.

Azurite  (Cu CO3 H2O) de azur = bleu , en allusion à la couleur bleue du minéral.

Rhodonite (MnSiO3), du Grec, rhodon = rose, en allusion à la couleur rose du minéral.

 

Chromite (FeCr2O4) du fait de la présence d'une quantité importante de chrome dans le minéral.

Barytine (BaSO4) du fait de la présence d'une quantité importante de baryum dans le minéral.

 

Strontianite (SrSO4) du fait de la présence d'une quantité importante de strontium dans le minéral.

 

Franklinite (ZnFe2O4) après une localité, Franklin, à New Jersey (USA), où ce minéral est abondant. 

 

Sillimanite (Al2Si2O5) dédié à Benjamin Silliman, Professeur à l'Université de Yale (1779-1864).