Minéralogie

La minéralogie est la science qui étudie les minéraux.

Un minéral est une substance formée naturellement, inorganique, exceptionnellement organique. Un minéral est défini par une formule chimique et un système cristallin, c'est-à-dire par la nature des atomes qui le composent et leur agencement dans l'espace.

Propriétés des minéraux

Voici quelques propriétés et méthodes permettant de caractériser un minéral :

sa structure cristalline à l'état solide (le plus souvent étudiée à l'aide de la diffraction des rayons X) ;
sa composition chimique (souvent analysée à la microsonde électronique) ;
ses propriétés mécaniques: densité, dureté, clivage, cassure, fracture, toucher, masse volumique ;
ses propriétés optiques : couleur, trace, éclat, transparence, indice de réfraction, analyse interférentielle à l'aide de rayons X ;
les liaisons entre les atomes, qui peuvent être notamment : covalentes, ioniques, métalliques, de Van der Waals ;
ses propriétés chimiques : photoluminescence, réactivité avec les acides, coloration sous la flamme ;
sa phase (solide, liquide ou gazeuse) ;
sa solubilité (dans l'eau) ;
ses propriétés électriques et thermiques.

Nomenclature des minéraux

Il existe un organisme international pour « officialiser » la définition des espèces minérales : l'IMA (International Mineralogical Association).

Prospection

Des minéraux sont susceptibles d'être découverts dans les sources suivantes :

les mines et les carrières, qui sont les terrains de prédilection pour la recherche des minéralogistes ;
les météorites qui tombent par milliers sur terre chaque jour ;
en laboratoire et grâce à l'informatique, les chercheurs trouvent des combinaisons théoriques de minéraux composites, qui constituent actuellement l'essentiel des découvertes.

Les huit éléments qui constituent à eux seuls près de 90 % de la texture de la croûte terrestre s'associent pour former les minéraux. Les minéraux silicatés et la silice prédominent dans la plupart des roches communes, excepté le calcaire.

Sciences connexes

La minéralogie travaille en collaboration avec d'autres sciences :

la prospection, qui consiste à rechercher sur le terrain les minéraux ;
la géochimie, qui étudie les éléments chimiques constitutifs de l'écorce terrestre ;
la pétrographie, qui étudie les roches (dont les minéraux sont les constituants) ;
la minéralisation, qui consiste à étudier les modes de gisement et les conditions de formation des minéraux ;
la minéralogie descriptive, qui étudie le mineral lui-même ;
la cristallographie, qui étudie la structure des cristaux ;
les techniques instrumentales de la chimie, pour déterminer la formule chimique d'un minéral ;
les techniques instrumentales de la physique, pour étudier un certain nombre de propriétés du minerai, avec :
- la diffraction de rayons X, pour déterminer la disposition des atomes constitutifs du minéral, à savoir, la maille, le motif et le réseau cristallin ;
- la microscopie en lumière polarisée, pour déterminer la nature exacte du minerai ;
- la goniométrie, pour mesurer les angles que font entre elles les diverses faces du cristal et permettre son identification ;
- la mesure des propriétés électriques, magnétiques, optiques et fluorescentes pour aller plus loin dans la différenciation des minerais.
l'informatique, qui permet de produire les programmes facilitant l'étude et la mise au point de combinaisons théoriques de nouveaux minéraux.

Exemples de minéraux

Voici une liste non exhaustive de minéraux communs :

Sulfures
- Arsénopyrite : FeAsS
- Chalcopyrite : CuFeS₂
- Chalcosite : Cu₂S
- Cinabre : HgS
- Galène : PbS
- Molybdénite : MoS₂
- Orpiment : As₂S₃
- Pyrite : FeS₂
- Pyrrhotite : FeS
- Réalgar : AsS
- Sphalérite : ZnS
- Stibine : Sb₂S₃

Oxydes et hydroxydes
- Corindon : Al₂O₃
- Hématite : Fe₂O₃
- Ilménite : FeTiO₃
- Magnétite : Fe₃O₄
- Rutile : TiO₂
- Spinel : MgAl₂O₄

Halogénures
- Fluorine : CaF₂
- Halite : NaCl

Carbonates
- Aragonite : CaCO₃ (orthorhombique)
- Calcite : CaCO₃ (rhomboédrique)
- Dolomite : CaMg(CO₃)₂
- Magnésite : MgCO₃
- Rhodochrosite : MnCO₃
- Sidérose : FeCO₃

Sulfates
- Anhydrite : CaSO₄
- Barytine : BaSO₄
- Gypse : CaSO₄,2H₂O

SILICATES

Nésosilicates
- Andalousite : Al₂SiO₅ (orthorhombique)
- Fayalite : Fe₂SiO₄
- Forstérite : Mg₂SiO₄
- Kyanite : Al₂SiO₅ (triclinique)
- Sillimanite : Al₂SiO₅ (orthorhombique)

Inosilicates
- Aegirine (Acmite) : NaFe₃+Si₂O₆
- Diopside : CaMgSi₂O₆
- Enstatite : Mg₂Si₂O₆
- Hédenbergite : CaFeSi₂O₆
- Spodumène : LiAlSi₂O₆
- Trémolite : Ca₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂

Phyllosilicates
- Chrysotile : Mg₃Si₂O₅(OH)₄
- Kaolinite : Al₂Si₂O₅(OH)₄
- Muscovite : KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂
- Phlogopite : KMg₃AlSi₃O₁₀(OH)₂
- Pyrophyllite : Al₂Si₄O₁₀(OH)₂
- Talc : Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂

Tectosilicates
- Albite : NaAlSi₃O₈
- Anorthite : CaAl₂Si₂O₈
- Microcline : KAlSi₃O₈ (triclinique)
- Orthose (orthoclase) : KAlSi₃O₈ (monoclinique)
- Quartz : SiO₂

Articles connexes