Pr. Salah Bouhlel - Chapitre 9 : Minéraux non-silicatés

Les minéraux non-silicatés sont classés en 7 classes :

1° les éléments natifs

2° les sulfures et les sulfo-sels

3° les hallogéniures

4° les oxydes et hydroxydes

5° les carbonates, nitrates, borates

6° les sulfates, chromates, molybdates, tungstates

7° les phosphates, arséniates, vanadates

I - ELEMENTS NATIFS

Les éléments ou alliages natifs sont généralement rares, les seuls ayant une importance historique ou économique sont : L'or, le cuivre, l'argent, le soufre, le diamant, la graphite et le platine. Ils sont divisés en trois familles : les métaux, les semi-métalloïdes et les non-métaux.

Les métaux natifs ont un fort éclat métallique, de fortes densités, ils sont malléables et ne présentent pas de clivage : or, argent, cuivre, fer, platine, par exemple

Les éléments semi-métalloïdes ont un éclat variable, métallique à submétallique; ils sont plus ou moins malléables et clivables, denses : bismuth, antimoine, arsenic, tellure, etc.

Les non-métaux sont représentés par le soufre, le diamant et la graphite.

L'OR Au Cubique

Rarement en cristaux : octaèdres, dodécaèdres, parfois cubes moins de 1 cm. Généralement paillettes ou grains irréguliers en inclusion dans le quartz. Dans les placers : en pépites dendritiques, arborescentes, filamenteuses. Ces pépites sont parfois très importantes et de quelques kilogrammes.

D[1] = 19,6; H[2] = 2,5 à 3. Malléables. Pas de clivage. Couleur : jaune d'or à jaune-blanc (cas des variétés riches en argent : électrum). Opaque. Eclat métallique. Poussière jaune métallique.

Modes de Gisements : dans filons de quartz ou dans les gîtes détritiques (placers). Gisements importants : Russie (Oural), Brésil, USA, Mexique, France.

ARGENT NATIF Ag Cubique

Cristaux cubiques, rares. Le plus souvent en masses compactes, irrégulières, dendritiques ou filamenteuses. Pas de clivage, cassure : ductile

D = 10,5 / H = 3. Opaque, éclat métallique, couleur blanc, gris, brunâtre, patine noire. Poussière blanche.

Mode de gisement : dans des fissures et des géodes. Gisements importants: Colorado/USA, Broken Hill/Austialie, Imiter/Maroc.

Usage : en métallurgie, en électrotechnique, dans l'industrie photographique, pour la fabrication de pièces de monnaie, en orfèvrerie.

CUIVRE NATIF , Cu , Cubique

Cristaux cubiques, généralement déformés. Le plus souvent en masses compactes,

en grains, en plaques, en filaments.

D = 8,9 / H = 2,5. Malléable et ductile. Cassure esquilleuse. Couleur : rouge cuivre à brun, rouge cuivre sur la cassure fraîche. Opaque. Eclat métallique. Poussière rougeâtre.

Mode de gisement : dans les roches magmatiques basiques et dans la zone d'oxydation des gîtes cuprifères.

MERCURE NATIF Hg Hexagonal

Petites gouttelettes blanc d'étain, souvent recouvertes d'une pellicule grise. Se solidifie à ‑38,9°C sous forme de cristaux rhomboédrique. D = 13,5 / H = 0. Eclat métallique. Très toxique.

Modes de gisement : Dans la zone d'altération des gîtes de mercure. Exploité comme minerai avec le cinabre.

BISMUTH NATIF Bi rhomboédrique

Cristaux très rares, d'aspect cubique. Agrégats généralement réticulés, dendritiques, également sous forme de grains disséminés, rarement en masses importantes.

D = 9,7; H = 2. Clivage parfait, cassure fragile. couleur : blanc argenté à reflets rougeâtres, irisations multicolores. trait gris. Opaque, éclat métallique

Mode de gisement : dans les gîtes à Co‑Ni‑Ag, parfois dans des placers. Gisements importants: Angleterre, Canada, Bolivie. Localement, important minerai de bismuth.

ARSENIC NATIF As rhomboédrique

Cristaux rhomboédriques, d'aspect cubique, aciculaires, rares. Le plus souvent en masses compactes, finement granuleuses, en agrégats globulaires, également stalactiformes.

D = 5,7 / H = 3,5. Clivage parfait. Couleur : blanc d'étain, irisations noirâtres, Poussière noire. Opaque, Eclat métallique.

Modes de gisement : Composant accessoire dans les filons de minerais arsénifères. Gisements importants: Allemagne, Norvège, New Jersey. Peu d'importance économique.

DIAMANT C cubique

Généralement en cristaux : octaèdres ou dodécaèdres, plus rarement en cubes ou tétraèdres.

D=2; H = 10 (le plus dur de tous les minéraux). Fragile, cassure concoïdale. Clivage 111 excellent. Couleur : incolore ou faiblement coloré en jaune, vert, bleu, rouge; les pierres de couleur vive sont exceptionnelles et sont les plus précieuses de toutes les gemmes. Transparent à opaque. Eclat adamantin.

Gisements : Dans les kimberlites (roches ultra-basiques remplissant des chéminées d'explosion volcanique) : Kimberley/Afrique de Sud; Sibérie/Russie. Le diamant par sa dureté exceptionnelle résiste aux phénomènes d'érosion et forme d'importants gîtes détritique (placers): Zaïre, Brésil, Inde.

Le plus gros diamant fut trouvé à Kimberley, c'etait le Cullinan, qui est un fragment de 3106 carats (1 carat = 0,200 g) provenant d'un cristal plus gros.

GRAPHITE C Hexagonal

Rare en cristaux isolés. Empilement de lamelles hexagonales à clivage micacé parfait. Généralement masses masses foliacées, rares .

D = 2,2 ; H = 1, 5. Couleur gris sombre à noir.Toucher gras, tachant les doigts, écrit sur le papier. Inaltérable

Gisements : Produit du métamorphisme général ou de contact des sédiments riches en matière organique. Russie (Sibérie). U.S.A.

SOUFRE NATIF S orthorhombique

Cristaux pyramidaux, fréquents. Agrégats granuleux à compacts, fibreux, massifs, également sous forme de croûtes, de mouchetures et d'imprégnations.

D = 2; H = 2. Pas de clivage, cassure conchoïdale, irrégulière. Couleur : jaune. Poussière blanche. Transparent à translucide. Eclat adamantin, résineux, gras. Brûle avec une flamme bleue et une odeur piquante.

Mode de gisement : souvent en milieu volcanique, déposé par les fumerolles et les sources chaudes, se rencontre aussi dans les roches sédimentaires argileuses à marneuses. Gisements importants: Texas, Louisiane/USA, Irak, Japon, Indonésie, Sicile/Italie.

Matière première pour la production d'acide sulfurique et substance de base importante pour la fabrication de produits de lutte antiparasitaire.

II - LES SULFURES ET SULFO-SELS

Cette classe comprend environ 350 minéraux.

LA SOUS-CLASSE DES SULFURES

La classe des sulfures et sulfo-sels présente pour la géologue minier l'une des parties les plus importantes de la minéralogie, car elle renferme les minerais de base de presque tous les métaux : Ag, As, Bi, Cd, Co, Cu, Ge, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Pt, Sb, Tl et Zn.

Avec les sulfures, on classe des minéraux similaires mais plus rares, qui sont les sélénniures, les tellurures, les aréséniures et les antimoiniures.

La formule générale est A_m X_n , où

· A = Ag, As, Bi, Cd, Co, Cu, Fe,Ge,Hg,Mn,Mo,Ni,Pb,Pt,Sb,Tl, et Zn

· X = S (pour les sulfures); Se (pour les séléniures); Te (pour les tellurures); As (pour les aréséniures); Sb (pour les antimoiniures).

Les principaux minéraux de la sous-classe des sulfures sont :

Argentite

Ag₂S

Cinnabre

HgS

Chalcocite

Cu₂S

Réalgar

AsS

Bornite

Cu₅FeS₄

Orpiment

As₂S₃

Galène

PbS

Stibine

Sb₂S₃

Sphalerite

ZnS

Bismuthinite

Bi₂S₃

Chalcopyrite

CuFeS₂

Pyrite

FeS₂

Stannite

Cu₂FeSnS₄

Cobaltite

(Co,Fe)AsS

Greenockite

CdS

Marcassite

FeS₂

Pyrrhotite

Fe_1-xS

Arsénopyrite

FeAsS

Niccolite

NiAs

Molybdénite

MoS₂

Millérite

NiS

Calavérite

AuTe₂

Pentlandite

(Fe,Ni)S

Sylvanite

(Au,Ag)Te₂

Covellite

CuS

Skuttérudite

(Co,Ni)As₃

Digénite

Cu₂S

Argentite Ag2S Cubique

Parfois en cristaux : cubes et octaèdres millimétriques. Egalement en agrégats réticulés ou filiformes, en enduits, croûtes ou arborescences, en masses grenues à compactes.

D=7,3 / H = 2 à 2,5. Malléable. Couleur : gris de plomb à noir. Opaque. Eclat métallique, ternissant avec l'altération.

L'argentite se forme à des températures > à 179°C. Par refroidissement, elle se transforme en Acanthite Ag2S rhomboédrique.

L'argentite ou son polymorphe (l'acanthite), se rencontre dans les gîtes filoniens. Gisements: Norvège, Mexique, Utah/USA. Important minerai d'argent.

ARSENOPYRITE (MISPICKEL) Fe As S Monoclinique

Souvent automorphe : prismes à section losangique, courts ou allongés suivant c, parfois suivant b; faces verticales striées parallèlement à c. Agrégats grenus. Fragile, cassure irrégulière.

D = 6 / H = 5,5. Eclat métallique vif. Couleur blanc d'argent à gris d'acier plus blanc que la marcassite. Poussière noirâtre.

Fréquent, le plus commun des minéraux arsénifères. Minéral de haute température.

Gisements : Dans les gîtes de contact avec or, scheelite, pyrrhotite. Dans les gîtes pneumatolytiques et les filons hypothermaux avec wolframite, cassitérite, or, tourmaline, fluorine. Disséminé dans les calcaires métamorphiques.

BORNITE Cu5FeS4 cubique

Cristaux rarement bien développés, cubes déformés. Généralement en masses compactes ou sous forme disséminée

D = 5, H = 3. Clivage imparfait cassure conchoïdale. Couleur : rougeâtre, irisations colorées Poussière gris‑noir . Opaque, éclat métallique.

Dans les gîtes cuprifères pauvres en fer, dans des filons et en imprégnations.

CINABRE HgS Rhomboèdrique

Rarement en cristaux (maximum 2 à 5 cm) : rhomboèdres, parfois aplatis, maclés ou en groupement pseudohexagonaux. Généralement en incrustations, croûtes, enduits, masses compactes à terreuses.

D = 8.1 ; H = 1, 5 . Cassure irrégulières. Clivage bon. Couleur : rouge; brunissant par altération superficielle. Translucide en cristaux. Eclat adamandin, semi-métallique ou terreux.

Principal minerai de mercure.

COVELLITE (Covelline) CuS Hexagonal

Cristaux très rares : petites tablettes hexagonales. Le plus souvent en masses compactes, terreuses, en croûte, en enduits pulvérulents.

D = 4,6; H = 1,5 à 2. Cassure conchoïdale. Clivage parfait suivant l'allongement. Couleur : bleu‑noir. Opaque. Eclat métallique, gras, mat. Poussière : gris de plomb.

Mode de gisement : dans la zone d'altération des gîtes cuprifères. Important minerai de cuivre.

CHALCOSINE (chalcocite) Cu2S orthorhombique

Cristaux tabulaires et épais, en courtes baguettes, rares. Le plus souvent en masses compactes, également sous forme disséminée

D= 5,5‑5,8; H = 2,5. Cassure concoïdale, clivage imparfait. Couleur : gris de plomb à noir avec reflets bleutés. Opaque; Eclat métallique, ternissant avec l'altération. Poussière gris sombre

Mode de gisement : dans les gîtes filoniens et en imprégnations. Important minerai de cuivre.

DIGENITE Cu9S5 Cubique

Très rares en cubo-octaèdres. Généralement massive, associée avec covellite, chalcosine et bornite. Eclat métallique très vif. Couleur bleu-noir.

CHALCOPYRTITE Cu Fe S 2 Quadratique

Cristaux automorphes peu fréquents (tétraèdres). Généralement masses finement grenues. Grains ou mouches informes. Cassure inégale.

D = 4,1 à 4,3 ; H = 3,5 à 4. Ne raye pas le verre (contrairement à la pyrite). Opaque, éclat métallique. Couleur jaune d'or, souvent ternie ou irisée en bleu, vert, rouge, par oxydation superficielle. Poussière noire verdâtre.

S'altère fréquemment en covellite, chalcosine, malachite, sulfates de cuivre.

Gisements variés : Disséminée ou en ségrégation dans les roches éruptives basiques; imprégnations diffuses de haute température; imprégnations dans calcaires silicifiés (Katanga, Afrique centrale) grès ou schistes ("kupferschiefer" d'Europe); Très fréquente dans les gîtes hydrothermaux filoniens B.P.G.C[3]....

Principal minerai de cuivre.

Etymologie : du grec chalcos", cuivre : pyrite de cuivre.

GALENE Pb S Cubique

Cristaux automorphes en cubes (100) ou cubo‑octaèdres (100) et (111), avec facettes accessoires. Le plus souvent en masses cristalline à cIivages trirectangulaires ; ou finement granulaire.

D = 7,6 / H = 2,5. Clivages parfaits. Opaque, éclat métallique. Couleur gris de plomb. Poussière gris de plomb. Facilement altérable en anglésite, cérusite, pyromorphite ...

Un des sulfures les plus répandus : Filons hydrothermaux de toutes températures, surtout hypo‑ et mésothermaux (B.P.G.C). Amas dans les calcaires et des dolomies. Gîtes stratiformes syngénétiques

Principal minerai de plomb.

MARCASSITE FeS2 Orthorhombique

Cristaux tabulaires, plus rarement prismatiques. Plus souvent en masses globulaires. fibroradiées, stalactitiques. Groupements maclés en fer de lance.

D = 5/ H = 6. Cassure conchoïdale. Opaque, éclat métallique. Couleur jaune de bronze à reflets grisâtres ou verdâtres ; plus blanche que la pyrite sur cassure fraîche. Poussière noire à brun‑verdâtre.

Altération plus facile que la pyrite, avec formation de sulfates de fer blanchâtre et acide sulfurique ; Pseudomorphoses en limonite.

Minéral de basse température des dépôts superficiels. Commun mais pas en grandes masses. Dans certains gisements épithermaux. Dans les roches sédimentaires (calcaire, argiles, dépôts charbonneux), souvent en nodules fibro-radiées.

Parfois utilisée comme source de soufre.

PYRRHOTITE Fe _1‑x S Hexagonal (HT[4]) ou Monoclinique (BT[5]). (0 < x < 0, 2).

Cristaux assez rares, en tablettes hexagonales parfois groupées en rosettes. Généralement en masses compactes.

D = 4,6 / H = 4. Fragile, cassure concoïdale. Opaque, éclat métallique. Couleur jaune bronze à reflets rosés. Patine brune. Poussière gris‑noir. Poussière attirable à l'aimant (pour les variétés riches en soufre). Très altérable, en sulfates puis limonite.

Dans les roches éruptives basiques, avec Pentlandite, chalcopyrite, parfois chromite, platine, soit en grains disséminés, soit en masses importantes (gisement du Cu et Ni de Sudbury ‑ Canada).

Dans les gîtes de métamorphisme de contact, notamment de calcaires, associée à la scheelite. Dans les gîtes hydrothermaux avec blende, pyrite, galène, chalcopyrite.

Rarement utilisé comme source de soufre ou de fer.

PYRITE FeS2 Cubique

Souvent en cube. Les octaèdres et pentagono‑dodécaèdres sont fréquents. Les faces du cube sont souvent striées. Elle se présente aussi en massive granulaire.

D = 5/ H = 6. Cassure inégale. Opaque, éclat métallique vif. Couleur jaune laiton pâle. Poussière noir‑verdâtre. S'altère facilement en limonite, de couleur brun terne, souvent en conservant sa forme originelle ("pseudomorphose").

Le plus commun des sulfures, se forme dans toutes conditions de température : ségrégation dans les roches éruptives dispersé dans les roches éruptives et métamorphiques; gîtes de métamorphisme de contact; imprégnations diffuses et amas, avec paragenéses mésothermales; filons hydrothermaux, en association BPGC; roches sédimentaires, en cristaux dispersés ; fréquent dans les dépôts fossilifères et les lits riches en matière organiques.

Source de soufre pour la fabrication de l'acide sulfurique.

SPHALERITE (BLENDE) ZnS Cubique

Cristaux de forme complexe, souvent tétraédriques. Généralement en masses clivables grossièrement à finement granulaires. Clivages parfait .

D = 3,5 à 4,2; H = 3,5 à 4 . Transparent à presque opaque, éclat adamantin à résineux. Couleur jaune (blende "miellée") brune, noire. Poussière jaune à brune.

Contient souvent Fe, Mn, Cd . S'oxyde en hémimorphite, smithsonite...

Minéral très répandu. Gîtes hydrothermaux filoniens ou de substitution, avec pyrite, galène et chalcopyrite; gîtes stratiformes, syngénêtiques .

Rque : la Wurtzite est un sulfure de zinc (ZnS) hexagonal, de haute température

STIBINE (Antimonite) Sb2S3 Orthorhombique

Prismes allongés suivant c striés verticalement, souvent courbés, aiguilles parfois en groupements radiés, masses fibreuses ou finement grenues.

D = 4,6; H = 2. Clivage parfait. Opaque, éclat métallique brillant mais ternissure en bleu‑noirâtre. Poussière gris de plomb à noire.

Altération en antimoniates jaunes à jaune‑verts. Une goutte de solution de KOH colore la stibine en orangé.

Modes de gîsement : Dans les filons hydrothermaux de basse température, avec quartz, barytine, calcite, pyrite, cinabre, or. Dans les gîtes de substitution dans les calcaires ou dolomites.

Principal minerai d'antimoine : alliages, imprimerie, etc ....

LA SOUS-CLASSE DES SULFO-SEL

La sous-classe des sulfo-sels est moins importante que celle des sulfures. On y groupe les sulfo-arséniures, les sulfo-antimoiniures des métaux suivants : Ag, Cu, Pb, Sn, Bi, Fe.

La formule générales est A_m B_n X_n , où

· A = Cu, Ag, Pb, Sn, Bi, Fe

· B = As, Sb

· X = S.

Les principaux minéraux sont :

Pyrargirite

Ag₃SbS₃

Enargite

Cu₃AsS₄

Proustite

Ag₃AsS₃

Bournonite

PbCuSbS₃

Tetrahédrite

Cu₁₂Sb₄S₁₃

Jamesonite

Pb₄FeSb₆S₁₄

Tannantite

Cu₁₂As₄S₁₃

Proustite Ag3AsS3 (argent rouge arsénié) Rhomboédrique

Cristaux assez rares, exceptionnellement de grande taille (10 cm); prismes, scalénoèdres ou rhomboèdres aigus. Généralement masses grenues à compactes, croûtes ou dendrites.

D = 5.57 / H = 2.5. Très fragile. Cassure concoïdale. Couleur : rouge-vermillon à rouge cérise lorsqu'elle est fraîche. Devient noir rougeâtre et opaque à la lumière. Eclat adamandin. Poussière rouge brunaâtre.

Dans les filons à paragenèse Ni, Co, Ag, As.

BOURNONITE PbCuSbS₃ Orthorhombique

Cristaux pseudoquadratiques, aplatis. Souvent en masses compactes, parfois grenues.

D = 5,8/ H = 2,5-3. Fragile. Cassure subconcoïdale. Couleur: gris de plomb plus ou moins terni. Opaque. Eclat métallique. Poussière grise.

Dans les gîtes hydrothermaux de moyenne température, avec galène, sphalérite, chalcopyrite, quartz, barytine, fluorine.

CUIVRES GRIS : Solutions solides Cu12 (As,Sb)4 S13 , avec deux pôles : Tétraédrite Cu12 Sb4 S13 et Tennantite Cu12 Sb4 S13. Cubiques

Souvent en cristaux : tétraèdres. Macles fréquentes. Egalement en masses compactes ou grenues.

D = 4,6 à 5,1 (augmente avec le pourcentage en Sb)/ H = 3 à 4,5 (augmente avec le pourcentage en As). Assez fragile. Cassure conchoïdale. Couleur gris acier à noir de fer. Opaque. Eclat métallique, parfois brillant. Poussière : noir olivâtre.

Dans les gisements hydrothermaux de moyenne température.

III - LES HALLOGENURES

La classe des hallogénure rassemble 130 espèces. Les chlorures et les fluorures sont les plus abondants. Ils sont vitreux, incolore ou peu colorés (à l'exception de la fluorine). Leur dureté est faible. Les chlorures sont généralement solubles dans l'eau. Ils sont formés par évaporation d'eau de mer à des périodes variées des temps géologiques, en particulier au Trias. Certains bromures, chlorures et iodures se trouvent dans les zones d'oxydation des gîtes métallifères.

FLUORINE CaF2 Cubique

Cristaux en cubes (100), avec parfois troncatures peu développées des sommets ou arêtes. Plus rarement, cristaux en octaèdres. Souvent en masses clivables. Parfois macle par rotation de 180° autour d'un axe ternaire. CIivage parfait, permettant d'obtenir des octaèdres.

D = 3,2/ H = 4. Transparent à translucide. Eclat vitreux. Couleur variable (parfois dans un même cristal) souvent vive : violet, bleu, jaune, rose, blanc, incolore.

Dans les gîtes hydrotermaux, seule ou associée à quartz et barytine, comme gangue de minerais de Pb, Zn, Ag, Mn. Filons de pegmatite avec cassitérite, lépidodite, topaze, tourmaline, apatite ...

Minerai de fluor; fondant; céramique; optique.

Etymologie : du latin flus : couler (substance aidant à la fusion des métaux).

HALITE (sel gemme) NaCl Cubique

Le plus souvent en cubes. Masses clivables, cristallines. Clivages parfaits.

D = 2,2 / H = 2. Transparent à translucide. Eclat vitreux. Incolore, blanc, gris, parfois teinté par des inclusions en bleu, rouge. Très soluble dans l'eau. Saveur salée.

Dans les terrains sédimentaires généralement argileux, en couches irrégulières, ou en dômes (diapirs ). Formée par évaporation, la halite est associée au gypse, anhydrite, sylvite.. .

Usages alimentaires, agricoles, industriels.

SYLVITE KCl Cubique

Cristaux cubique et masses grenues compactes. D = 2 / H = 2. Cassure inégales, clivage cubique parfait. Couleur : incolore, rougâtre, rouge-jaunâtre, bleuâtre. Eclat vitreux. Transparent. Poussière incolore. Goût amer.

IV- LES OXYDES ET HYDROXYDES

La classe des oxydes (environ 320 minéraux) comporte les composés de métaux ou de métalloïdes avec l'oxygène ou des groupes hydroxydes

Les oxydes présentent : des duretés dépassant fréquemment 8 (seuls minéraux ayant une dureté > à 8 excepté le diamant); une grande stabilité chimique, d'où une faible solubilité et un point de fusion élevé.

Par contre les hydroxydes ont souvent une faible dureté, s'attaquent facilement et montrent fréquemment d'excellents clivages.

Gisements - On trouve une très grande diversité dans les conditions de gisement de ces minéraux. La plupart des oxydes simples et des oxydes multiples appartiennent aux domaines du magmatisme, du métamorphisme et de la sédimentation marine. La majeure partie des hydroxydes se trouve dans la zone d'oxydation des gîtes métalliques.

SPINELLE MgAI2 O4 Cubique

Mg2+ et Al3+ peuvent être substitués respectivement par Fe2+, Zn2+, Mn2+ et par Cr3+, Fe3+, Mn3+, ce qui entraîne des modifications des propriétés physiques.

Cristaux octaédriques. Macle fréquente.

D = 3,5 à 4 suivant la composition/ H = 8. Cassure irrégulière. Transparent à opaque. Eclat vitreux. Couleurs variées : le plus communément brunâtre ou verdâtre plus ou moins foncé à noir (variétés ferrifères) ; parfois incolore, rose, rouge, bleu.

Minéral de métamorphisme de contact de dolomies et calcaires magnésiens (dans cipolins avec phlogopite). Minéral accessoire de certaines pegmatites. Constituant fréquent des roches ultrabasiques (variété ferrifère et chromifère)(lherzolites à spinelle).

Usage : les variétés transparentes sont utilisées comme gemmes.

MAGNETITE Fe Fe2 O4 Cubique

Les cristaux automorphes sont généralement des octaèdres. Le plus souvent, masses granulaires ou compactes.

Densité : 5,2 / H = 6 . Cassure inégale. Opaque, Eclat métallique ou terne. Couleur noire. Poussière noire. Fortement magnétique. Altération en hématite et limonite.

Minéral primaire de haute température: disséminé ou en ségrégations dans les roches éruptives surtout basiques; en filons de haute température, avec sulfures variés; gîtes de métamorphisme de contact; dans les météorites, dans les alluvions.

Parfois secondaire : gîtes sédimentaires avec hématite, sidérite, chlorites.

Minerai de fer.

CHROMITE FeCr2O4 Cubique

Cristaux très rares : octaèdres. Généralement en grains arrondis ou en masses grenues à compactes.

D= 4,1 à 4,9/ H = 5,5. Peu contenir Mg (jusqu'à 20% MgO). Cassure inégale. Couleur : noir. Opaque. Eclat métallique à mat. Poussière noire. Parfois faiblement magnétique.

Fréquente dans les péridotites et les serpentines.

CHRYSOBERYL Al2BeO4 Orthorhombique

Généralement bien cristallisé : cristaux tabulaires, avec stries sur la face d'applatissement. Macles fréquentes donnant des cristaux d'aspect hexagonal.

D=3,7/ H = 8,5. Fragile. Cassure irrégulière. Clivage assez facile. Couleur : jaune, vert, vert olive, vert brunâtre. Transparent à opaque. Eclat vitreux. Poussière incolore.

Variétés :

· Alexandrite : variété gemme de chrysobéryl verte à la lumière du jour, rouge violacé à la lumière artificielle.

· Oeil de chat : variété chatoyante de chrysobéryl vert jaunâtre.

CORINDON Al2O3 Rhomboédrique

Souvent en cristaux pouvant atteindre de grandes dimensions ( 1 m et plus). Prismes en forme de tonnelets pseudohexagonaux. Egalement en masse lamellaires ou grenues.

D = 4/ H = 9. Cassure irrégulière. Tenace. Couleur : gris, bleuâtre, brunâtre, rougeâtre, rarement incolore ou noir. Eclat adamantin à vitreux. Poussière incolore.

Variétés :

· Rubis : variété rouge

· Saphir : variété bleue notamment, mais aussi de diverses colorations.

Les saphirs et rubis sont des gemmes, elles font parties des pierres précieuses avec le diamant et l'émeraude (béryl vert).

Gisements : Dans certaines roches ignées hyperallumineux (syénites); dans les calcaires métamorphisés; dans les schistes.

ILMENITE FeTiO3 Triclinique

Cristaux généralement tabulaires, plus rarement en cristaux rhomboédrique, lamelles micacés. Agrégats grenus. Masses compactes.

D = 4,7 / H = 5,5. Cassure conchoïdale. Clivage bon. Couleur : noir à brun noir. Opaque. Eclat métallique. Poussière noire, parfois faiblement magnétique.

Constituant accessoire de roches magmatiques et métamorphiques. Concentration parfois économique dans roches basiques, avec magnétite et rutile. Dans gisements détritiques.

HEMATITE (OIigiste) Fe2O3 Rhomboédrique

Cristaux automorphes généralement tabulaires, en lamelles minces ou épaisse. Souvent groupées parallèlement ou en rosettes. Face d'aplatissement striées en triangle. Plus rarement en cristaux prismatiques ou rhomboédriques. Souvent d'aspect micacé. Massif, granulaire, fibreux, fibro‑radié, concrétionné. Terreux, mêlé d'argile et vivement coloré en rouge (ocres).

D = 5 / H = 5 à 6. Opaque, transparent en lames très minces. Eclat métallique. Couleur gris de fer, rouge terne dans les variétés compactes. Poussière brun rougeâtre à rouge. Peut s'hydrater en limonite.

Oxyde très répandu, d'origine primaire ou provenant de la transformation de sidérite, magnétite. Gisements variés. Les principaux : dépôts sédimentaires avec sidérite, limonite, chlorite, gîtes de sidérite en substitution dans les calcaires, transformés dans la zone d'oxydation en hématite, goethite, limonite; filons de haute température

Minerai de fer.

Etymologie : du grec "hématicos" saignant (couleur de la poussière).

PECHBLENDE /Uraninite UO2 Cubique

Cristaux rares, cubiques ou octaédriques (Uraninite). Le plus souvent variétés cryptocristallines (Pechblende) en masses mamelonnées, compactes ou terreuses.

Densité : 8 à 10 (Uraninite) ; 6,5 à 8,5 (Pechblende) / H = 5,5. Cassure inégale ou conchoïdale. Opaque. Eclat résineux ou mat. Couleur noire à noir brunâtre. Poussière noir brunâtre. Très radioactive.

Gisements : Dans les gîtes mésothermaux à Ni‑Co‑Bi‑Ag ou BPGC avec fluorine; En variétés pulvérulentes dans certaines roches sédimentaires riches en matières organiques avec pyrite et marcassite.

Principal minerai d'uranium.

RUTILE TiO2 Quadratique

Presque toujours en cristaux nets, à section octogonale, à faces du prisme souvent striées longitudinalement et terminaison octoédrique. Egalement en masses grenues ou compactes. En fine aiguilles incluses dans le quartz. Macle en "genou" fréquente.

D = 4,2 / H = 6 à 6,5. Cassure concoïdale. Translucide à opaque, éclat adamandin. Couleur brun-foncé à noir; rouge à brun-rouge dans les faciès aciculaire. Poussière brun-pâle. Peut renfermer des quantités notables de Fe, Nb, Ta.

Inaltérable, il est fréquents dans les alluvions. Forme la plus stable de TiO2. Constituant accessoire fréquent de nombreuses roches éruptives (granites, syénites, diorites, …) et métamorphiques (cipolins, gneiss, quartzites…). En cristaux de grandes tailles dans les pegmatites et les filons hydrothermaux. Dans les gîtes détritiques, parfois avec ilménite, magnétite et monazite (sables noires).

Etymologie (du latin "rutilus" = rouge)

CASSITERITE SnO2 Quadratique

Isomorphe du rutile. Souvent cristaux bien formés mais petits. Prismes trapus, plus rarement aciculaire. En grains de forme irrégulière. Parfois en masses concrétionnées à structure fibreuses. Macle fréquente.

D = 7 / H = 6 à 7 . Cassure inégale. Translucide à opaque, éclat adamantin, gras sur la cassure. Couleur brun-rosé clair, brun-noir à noir; poussière blanche à grise.

Peut renfermer quelques % de fer, Nb, Ta, Ti, essentiellement sous la forme d'inclusions minérales.

Inaltérable, elle est fréquente dans les gîtes alluvionnaires. Minéral de haute température, lié aux phases pegmatitiques et pneumatolithiques dans les granites, aplites et les pegmatites et dans les filons à quartz, avec topaze, fluorine, tourmaline, lépidolite, béryl, molybdène, wolframite, mispickel, etc….

Principal minerai d'étain.

PYROLUSITE MnO2 quadratique

Cristaux prismatiques, rares et petits. Agrégats généralement botryoïdes, fibroradiés et à surface lisse et mamelonnée, également sous forme de masses terreuses et oolithiques. Généralement légèrement tachante.

D = 5 / H = 2 à 6, selon la compacité. Opaque , gris acier à gris foncé, trait noir, éclat métallique à mat,

clivage parfait

Mode de gisement : dans gisements sédimentaires ou comme minerai accessoire dans des gisements hydrothermaux.

PSILOMELANE Mn5O10 (Ba, H2O)2 monoclinique

Cristaux inconnus. Masses finement granuleuses à massives, rayonnantes, également terreuses.

D = 4,7 / H = 4 à 6. clivage aucun; cassure irrégulière, fragile. Couleur : noir, brun‑noir, trait noir, brun, éclat métallique, mat,

Dans la zone d'oxydation des gîtes métallifères manganésiens.

NODULES DE MANGANESE

Nodules de 2 à 5 cm de diamètre développées concentriquement autour d'un noyau, se trouvant sur les fonds marins à 4000‑6000 m de profondeur. Ce sont des nodules minéralisés contenant jusqu'à 40 % de manganèse. Ils contiennent également du cuivre, du nickel, du cobalt et du zinc à des teneurs de 0,2 à 1 %.

GEOTHITE FeO.OH Orthorhombique

Rarement en cristaux prismatique ( < 1 cm), striés verticalement; agrégats fibreux, touffes radiées. Généralement masses fibreuses à fibro-radiées et concrétionnées, parfois poreuses à terreuses.

D = 4,3 / H = 5. Cassure inégale. Clivage net. Couleur : brun noir à brun rouge foncé, brun jaune. Opaque. Eclat terne. Poussière brun jaune.

Minéral provenant généralement de l'altération des autres minéraux de fer (pyrite, magnétite, sidérite, ankérite, ....).

LIMONITE FeOOH. n H2O amorphe

Sous ce terme on désigne un mélange de minéraux de fer oxydé, silice colloïdale, argiles, où domine la goethite contenant de l'eau adsorbée (FeOOH. n H2O)

Généralement masses compactes, fibreuses, mamelonnées, concrétionnées, souvent porreuses et terreuses à poudreuses (pulvérulentes).

D= 2,7 / H= 4 à 5. Cassure variable : conchoïdale ou terreuse. Fragile. Couleur : brun noir à noir, jaune brunâtre, brun rouge (variété terreuse), ocre jaune à brun orangé (variété poudreuse). Opaque. Eclat terreux, vernissé dans les variétés mamelonnées. Poussière : jaune brun.

BRUCITE Mg(OH)2 Rhomboèdrique

Petits cristaux tabulaires à micacés. Généralement en masses feuilletées, rarement grenues.

D = 2,4 / H =2,5. Clivage micacé. Couleur : blanc à blanc verdâtre. Transparent. Eclat vitreux. Poussière blanche.

Dans les filons hydrothermaux de basse température, traversant les serpentines ou les calcaires métamorphiques. Associée avec magnésite, talc.

BAUXITE : Hydrates d'alumine Al(OH)3 -AlO.(OH)

Les bauxites sont des mélanges, en proportion variables, de divers constituants cryptocristallins, parmi lesquels peuvent dominer la gibbsite (ou hydragillite) de formule Al(OH)3, la boehmite et le diaspore tous les deux de formule AlO.(OH) et orthorhombiques.

La bauxite se présente en masse terreuses, argileuse compactes à structure pisolithique.

D = 2,5/ H = 1 à 3. Couleur : blanc, jaunâtre, rose, rouge brique. Opaque. Eclat terreux.

Comme produit résiduel d'altérations sous climat tropical de roches alumineuse et des calcaires.

Principal et important minerai d'aluminium.

V - LES CARBONATES, NITRATES, BORATES

Les carbonates (environ 100 espèces) comprennent des minéraux très importants : calcite, aragonite, dolomite. L'unité anionique est CO3--. Ce sont des minéraux correspondant à la formule XCO3 où X représente un élément métallique bivalent: Ca, Mg, Zn, Mn, Fe2+, Co, Sr, Ba, Pb, Cu.

Il existe 3 groupes de carbonates : groupe de la calcite, groupe de l'aragonite et carbonates basiques.

Groupe de la calcite Groupe de l'aragonite Carbonates basiques

(rhomboédriques) (orthorhombiques) (monocliniques)

Calcite

CaCO3

Aragonite

CaCO3

Azurite

Cu3 (CO 3) 2 (OH) 2

Dolomite

(Ca,Mg) (CO3)2

Cérusite

PbCO3

Malachite

Cu2 C03 (OH) 2

Ankérite

(Ca,Fe) (CO3)2

Strontianite

SrCO3

Sidérite

Fe CO3

Withérite

BaCO3

Magnésite

Mg CO3

Rhodochrosite

Mn CO3

Smithsonite

Zn CO3

Les carbonates sont incolores, blancs ou peu colorés à l'exception de ceux du cuivre, cobalt ou manganèse. Leur dureté est inférieure à 5. Ils font généralement effervescence avec les acides.

Les nitrates sont rares (moins de 10 espèces). Deux minéraux importants, la nitronatrite (Na NO3) et la nitrite K NO3, résultent souvent de l'évaporation d'eau circulant dans les sols désertiques.

Les borates (100 espèces environ) ont une structure avec des groupements BO3 -- ou des tétraèdres BO4. D'éclats vitreux, incolores à blancs, ils ont une faible dureté et sont peu denses. Ils se trouvent dans les bassins d'évaporation d'eau ayant lessivé des roches volcaniques.

Quelques s espèccebien connues : L'Ulexite NaCaB5O9. 8H2O (Triclinique, D = 2/ H = 2,5), le Boraxe Na2B4O7. 10H2O (monoclinique; D = 1,7/H = 2); la Colématite Ca2B6O11 5H2O (monoclinique; D = 2.4 / H = 4.5 ) et la Kernite Na2B4O7 4H2O (monoclinique, D = 2.4 / H = 4)

CALCITE Ca CO3 Rhomboédrique

Cristaux automorphes présentant des formes très variées (plusieurs centaines). Les plus fréquents sont : des prismes rhomboédriques allongés ou aplatis; des scalénoèdres. Souvent massive, parfois fibreuse et stalactitique. Clivages rhomboédriques très faciles (déterminant des rhomboèdres).

D = 2,7/ H = 3 . Incolore, blanche, teintes pâles. Parfois fluorescente au U.V. Soluble à froid avec effervescence dans les acides même dilués.

L'un des minéraux les plus répandus. Constituant essentiel de certaines roches sédimentaires (calcaires, marnes) ou métamorphiques (cipolins). Constituant accessoire de certaines roches éruptives calciques altérées. Très fréquente comme gangue des gîtes hydrothermaux. Concrétions stalactitiques dans les grottes.

DOLOMITE - ANKERITE CaMg (CO3) 2 - CaFe (CO3)2 Rhomboédriques

Série de solution solide entre les deux minéraux.

Forme habituelle : rhomboèdre. Parfois assemblages de petits cristaux à faces courbes. Masses compactes ou granulaires rugueuses. Clivages rhomboédrique parfaits.

D = 2,9 = H = 3,5 à 4 . Transparent à translucide. Eclat vitreux vif. Incolore, blanc, teintes pâles, brune (ou brunissant par oxydation dans les variétés ferrifères). Effervescence vive, à chaud seulement, dans les acides dilués.

Constituant essentiel des dolomies sédimentaires ou métamorphiques. Gangue de filons hydrothermaux ou des gîtes de substitution.

Minerai de magnésium.

SIDERITE (Sidérose) Fe CO3 Rhomboèdrique

Cristaux automorphes en rhomboèdres souvent lenticulaires, à faces courbes, parfois groupés en rosettes. Masses cristallines clivables ou finement granulaires. Concrétions globulaires. Clivages parfaits.

D = 3,9 / H = 4 . Translucide à opaque. Eclat vitreux vif. Blond à brun. Poussière blanche. Effervescence aux acides à chaud seulement. Devient brun à noir par oxydation en limonite, goethite.

Minéral commun. Couches sédimentaires; amas de substitution dans les calcaires ou dolomies, Concrétions dans divers sédiments; en filons, seul ou comme gangue de minerais variés

AZURITE Cu3 (CO 3) 2 (OH) 2 Monoclinique

Cristaux à faciès très variés, complexes : prismes ou tablettes, agrégats fibro‑radiés.

Souvent en enduits ou masses terreuses.

Densité 3,8/ H = 3,5 à 4 . Cassure conchoïdale; fragile. Clivage interrompu. Transparent à translucide. Eclat vitreux. Couleur bleu‑azur vif à bleu‑nuit. Poussière bleu clair.

Altération en malachite et en cuivre natif. Effervescence aux acides.

Minéral de la zone d'oxydation des gîtes de cuivre. Moins fréquente que la malachite, à laquelle elIe est associée ainsi que limonite, cuprite (Cu2O).

MALACHITE Cu2 C03 (OH) 2 Monoclinique

Cristaux rares, petits, généralement aciculaires, groupés en touffes. Le plus souvent en enduits ou en masses concrétionnées à structure fibreuse.

D = 4 / H = 3,5 à 4. Cassure irrégulière. Translucide à opaque. Eclat vitreux, terreux dans les variétés compactes. Couleur vert franc, vert pâle pour les enduits. Poussière vert pâle. Fait effervescence aux acides.

Minéral typique de la zone d'oxydation des gîtes cuprifères, associé à azurîte, cuprite, limonite. Usage : Minerai de cuivre . Matériau ornemental.

VI- LES SULFATES, CHROMATES, MOLYBDATES, TUNGSTATES

Cette classe groupe environ 250 espèces. Elle comprend des composés ioniques avec radicaux du type XO4^-- : X = S (sulfates); Cr (Chromates); Mo (Molybdates); W (tungstates).

Les sulfates (220 espèces) généralement de faible densité et dureté, peuvent être anhydres comme la barytine, l'anhydrite, mais le plus souvent sont hydratés comme le gypse.

Les chromates (12 espèces) et les molybdates (15 espèces) sont assez rares à l'exception de la wulfénite. Les tungstates sont principalement représentés par la wolframite et la scheelite, tous les deux d'importants minerai de tungstène.

Croupe des Sulfates

Chimie

Système

Sulfates anhydres

Barytine

BaSO4

Orth.

Célestite

SrSO4

Orth.

Anglésite

PbSO4

Orth.

Anhydrite

CaSO4

Orth

Sulfates hydratés et basiques

:

Gypse

CaSO4.2H2O

Mono

Chalcanthite

CuSO4.5H2O

Tric

Alunite

Kal3(OH)6(SO4)3

Rhom

Epsomite

MgSO4.7H2O

Orth

Mélantérite

FeSO4 7H2O

Mono

Cyanotrichite

Cu4Al2(OH)12 SO4 2H2O

Orth.

Chromates :

Crocoïte

PbCrO4

Molyddates :

Wulfénite

PbMoO4

Quadr

Tungstates

Scheelite

Ca WO4

Quadr

Wolframite

(Fe, Mn) WO4

Mono

BARYTINE BaSO 4 Orthorhomique

Cristaux tabulaires ou prismatiques alIongés. Masses compactes ou lamelleuses souvent crêtées.

D = 4,5 / H = 3 à 3,5. Bons clivages. Transparent à translucide; éclat vitreux; incolore, blanche, teintes claires

Minéral très commun. Filon hydrothermaux surtout de basse température, seule ou associée à quartz, fluorine, galène, sidérite, dolomite, stibine. Masses stratiformes dans les terrains sédimentaires. Fréquente dans les fissures de tous terrains.

Usages : boues de forage, peinture blanche, papeterie, industrie du verre, médecine, protection contre radiations...

Etymologie : du grec "barus", lourd

CELESTITE Sr SO4 Orthorhombique

Cristaux aplatis ou prisme allongés ressemblent à ceux de la barytine. Agrégats fibreux ou radiés. Masses laminaires, fibreuses, finement grenues.

D = 4 / H = 3,5. Cassure inégale. Bons clivages. Couleur incolore à bleu-pâle, blanc. Transparent à opaque. Eclat vitreux.

La célestite se rencontre surtout dans des niveaux sédimentaires, comme produits d'évaporation de lagune ou comme concrétion diagénétique dans des calcaires et des marnes. Parfois dans des gîtes hydrothermaux en amas et petits filons (Tunisie).

ANHYDRITE CaSO 4 orthorhombique.

Cristaux automorphes rares ; le plus souvent en masses cristallines montrant les trois clivages orthogonaux. Clivages parfaits.

D = 3/ H = 3 à 3,5. Transparent à translucide. Eclat vitreux. Incolore, souvent teinté de gris‑bleu ou violet. S'hydrate en gypse.

Produit d'évaporation des eaux marines. Bancs sédimentaires avec gypse, sel gemme, calcaires, dolomies. (Trias de Tunisie, par exemple).

GYPSE Ca (SO4) 2H 2 0 Monoclinique

Cristaux souvent de grandes dimensions (jusqu'à plusieurs mètres), généralement aplatis parfois aciculaires (fibreux). Parfois cristaux lenticulaires groupés en rosettes ("roses des sable"). En masses lamelleuses ou fibreuses ou saccharoïdes. Macles: "en queue d'aronde", très commune; "en fer de lance", fréquente. Clivage très facile.

D = 2,3/ H = 2 (rayable à l'ongle). Transparent à translucide, soyeux dans les variétés fibreuses. Incolore, blanc ou teintes pâles. Poussière blanche. Un peu soluble dans l'eau.

Variété : albâtre, grain très fin.

Le plus commun des sulfates. Dépôt d'évaporation des eaux marines, avec sel gemme, anhydrite, argiles (abondants au Trias). Minéral secondaire d'hydratation de l'anhydrite.

Usage : Chauffé vers 130-170°, il donne le plâtre par déshydratation partielle.

SCHEELITE Ca WO4 quadratique,

Cristaux généralement en octaèdres, rarement en tablette. Le plus souvent massive ou grenue.

D =6/ H = 4,5 à 5. Fragile. Cassure inégale. Transparent à translucide, éclat gras. Couleur : incolore, blanc, grisâtre, jaunâtre, brunâtre. Fluoresence vive en blanc bleuâtre aux U.V.

Minéral de haute température. Gîtes de métamorphisme de contact entre granites et calcaires (skarns) ; la schéelite y est associée aux silicates des skarns (grenat, diopside, idocrase, épidote ... ), fréquemment à la fluorine, la molybdénite, la pyrrhotite, la chalcopyrite. Filons hydrothermaux de haute température, pegmatites, avec wolframite, fluorine.

Usage : minerai de tungstène.

WOLFRAMITE (Fe, Mn) WO4 monoclinique.

Cristaux communément tabulaires. Faces verticales souvent striées parallèlement à c. Masses lamellaires ou lames isolées verticales atteignant de grandes dimensions. Clivage parfait.

D = 7 à 7,5 croissant avec le rapport Fe/Mn; H = 4 à 4,5. Opaque ou un peu translucide en éclats minces. Eclat submétallique. Couleur noire. Poussière brun‑rougeâtre.

Altération facile en Limonite, oxydes de Mn.

Dans les pegmatites et filons de quartz de haute température associés aux granites, seule ou associée à cassitérite , mispickel, béryl, lépidolite, topaze, tourmaline ....

Usage : principal initierai de tungstène. Du fait de sa haute température de fusion (1410°C), de sa résistance à la corrosion et de sa très grande dureté, le tungstène est utilisé dans les aciers durs, le carbure de tungstène (outils de sondage…) Industrie électrique.

VII - LES PHOSPHATES, ARSENIATES ET VANADATES

Cette classe groupe environ 350 espèces souvent rares. Les unités structurales (anioniques) sont (XO4)--- : X étant P (phosphates), As (arséniates), V (vanadates).

La plus grande partie du phosphore se trouve dans la nature sous forme d'apatite. L'arsenic des sulfures ou des arséniures (des gîtes métalliques) donne des arséniates dans les zones d'oxydation.

Apatite

Ca5 (PO 4) 3 (F,Cl,OH)

Haxa.

Vivianite

Fe3(PO4)2 8H2O

Mono.

Pyromorphite

Pb5 CI (PO4)3

Hexa.

Turquoise

Cu Al6(OH)8(PO4)4 4H2O

Tric.

Wavellite

Al3(OH)3(PO4)2 5H2O

Ortho.

Mimétite

Pb5 (AsO4)3 Cl

Hexa.

Vanadinite

(Pb3 Cl (VO4)3

Hexa.

APATITE Ca5 (PO4) 3 (F,Cl,OH) Hexagonal

Prismes hexagonaux allongés suivant l'axe c. Masses laminaires, grenues ou concrétionnées.

D = 3,2 / H = 5. Clivages difficiles. Cassure conchoïdale. Incolore ou coloré en rose, vert, violet, jaune, brun, transparent ou translucide.

Minéral très répandu : dans les roches éruptives et les schistes cristallins, en cristaux dispersés; dans les pegmatites.

La phosphorite est une variété d'apatite mal cristallisée, microcristalline, plus ou moins amorphe, qui forme les gisements de phosphates sédimentaires (ex : gisements de la région de Gafsa-Métlaoui).

PYROMORPHITE Pb5 CI (PO4)3 Hexagonal

Cristaux prismatiques hexagonaux formes "en barillets" ou en aiguilles. Masses fibreuses ou concrétionnées.

D = 7 / H = 3,5 à 4. Cassure inégale. Fragile. Translucide. Eclat résineux à gras. Habituellement vert‑jaunâtre vif ou brun ; plus rarement gris ou incolore.

Minéral d'origine secondaire, fréquent dans la zone d'oxydation des gîtes de plomb, associé à la cérusite, la limonite, la calcédoine, parfois l'anglésite, la smithsonite, l'hémimorphite.

[1] D = densité

[2] H = dureté (Hardness).

[3] B.P.G.C = paragenèse à blende, pyrite, galène et chalcopyrite.

[4] HT = Haute température

[5] BT = Basse température.