Les critères d'identification des minéraux

Publié le : 02/07/2018 17:20:04
Catégories : L'univers minéral Rss feed

Comment identifier un minéral ?

Les minéraux se caractérisent par leurs propriétés physiques, chimiques et leur type de cristallisation. Chaque minéral possède sa propre composition chimique bien définie. Il existe diverses méthodes pour reconnaitre et identifier les minéraux. Une première approche consiste à effectuer des investigations non destructives, ce sont des tests d'observation et de mesures simples qui n'altèrent pas le minéral.

Cependant, ces méthodes de base ne suffisent pas toujours, même pour le minéralogiste avisé, car identifier un minéral n'est pas souvent une chose aisée, les apparences étant parfois trompeuses. Dans un second temps, nous utiliserons cette fois-ci des méthodes destructives, afin de mesurer ou d'analyser certains paramètres. Malheureusement, dans ce cas, l'échantillon ne pourra être conservé intact dans son intégralité. Pour arriver à nos fins, nous pouvons compter sur l'analyse et l'observation des propriétés minéralogiques suivantes :

La couleur

De prime abord, la couleur d'une pierre est la caractéristique qui nous saute au yeux, c'est la cas de le dire. Pourtant, même s'il est facile d’apprécier une couleur, celle-ci peut porter à confusion tant certaines variétés minérales sont chromatiquement similaires. De plus, une même variété minérale peut posséder plusieurs couleurs. La couleur n'est pas restituée physiquement de la même manière pour toutes les espèces. On distingue 4 grands groupes de minéraux :

  • Achromatiques : il s'agit des minéraux incolores, la lumière passe au travers la matière sans subir de transformation (exemple : le cristal de roche ou quartz).
  • Idiochromatiques : il s'agit des minéraux dont la couleur dépend des atomes qu'ils contiennent.
  • Allochromatiques : il s'agit des minéraux dont la couleur est liée aux inclusions minérales étrangères qu'ils contiennent.
  • Pseudochromatiques : ce sont les interactions physiques et chimiques au sein du minéral qui engendrent des phénomènes de réflexion, d'interférence et de réfraction avec la lumière. Ceci provoque divers effets lumineux et chromatique.

Les effets spéciaux, ce n'est pas qu'au cinéma...

Un mot à propos du groupe des minéraux pseudochromatiques. Il s'ajoute ici des nuances spéciales, ces effets donnent un caractère particulier au minéral. Ces phénomènes optiques sont :

  • L'iridescence ou adularescence : reflets lumineux colorés qui changent selon l'angle de vision (exemple : pierre de lune, labradorite). Pour la labradorite, on parlera de labradorescence.
  • L'aventurescence : c'est l'effet de scintillement provoqué par l'inclusion de paillettes (exemple : pierre de soleil, lépidolite)
  • L'opalescence : effet blanc laiteux, causé par la réflexion de la lumière interne. Typique de l'opale.
  • L'irisation : effet donné par la lumière traversant des failles, plans de clivages ou fissures des minéraux, et faisant apparaitre son spectre lumineux (l'effet arc-en-ciel). Phénomène courant du quartz.
  • La chatoyance : effet communément appelé "oeil de chat", et causé par des inclusions en forme d'aiguilles disposés parallèlement entre elles (exemple : rubis, saphir).
  • Astérisme : phénomène faisant apparaitre un reflet en forme d'étoile à la surface de la pierre. Tout comme la chatoyance, cet effet est causé par des inclusions en forme d'aiguilles (exemple : saphir, diopside).

La transparence

C'est la propriété de laisser passer la lumière ou non, on distingue les minéraux :

  • Complètement transparents où l'on peut voir nettement à travers (exemple : cristal de roche, diamant)
  • Semi-transparents : la vision à travers est altérée (exemple : gypse, fluorite).
  • Translucide : la lumière traverse le minéral, mais on ne distingue rien au travers.
  • Opaque : la lumière ne passe pas du tout à travers le minéral.

L'éclat

Un minéral à une manière propre de réfléchir la lumière, l'éclat nous donne la perception de cette lumière renvoyée. D'une manière générale, l'éclat est lié à la quantité de lumière réfléchie et à la couleur du minéral. Aussi, un même minéral peut renvoyer différents éclats selon sa cassure, sa cristallisation, son polissage. Nous pouvons dire qu'un éclat est terne, mat ou au contraire brillant ou  vif. La minéralogie utilise les termes suivants pour définir l'éclat d'une pierre :

Les éclats métalliques

  • Eclat métallique : c'est celui le plus fort, le pouvoir réflecteur du minéral est très important . Il est caractéristique de certains minéraux opaques (exemple : galène, pyrite).
  • Eclat semi-métallique : on le nomme également submétallique, c'est l'éclat métallique d'un minéral mais réfléchissant la lumière de façon moindre (exemple : hématite, graphite).

Les éclats non-métalliques

C'est l'éclat des minéraux transparents et translucides. Parmi eux, nous distinguons :

  • Eclat Adamantin : c'est l'éclat très forts des minéraux transparents (exemple : diamant, zircon).
  • Eclat vitreux : c'est l'éclat renvoyé à la manière du verre (la majorité des minéraux transparents / translucides).
  • Eclat résineux : éclat renvoyé à la manière de l'ambre.
  • Eclas gras : éclat à l'aspect huileux, cireux (exemple : opale, quartz).
  • Eclat nacré ou perlé : éclat des minéraux présentant un clivage feuilleté (exemple : mica, gypse).
  • Eclat soyeux : éclat typique des minéraux fibreux (exemple : malachite, serpentine).
  • Eclat mat : c'est l'éclat possédant l'intensité la plus faible. Principalement les minéraux terreux, ne réfléchissant presque pas la lumière.

La trace

La trace est l'empreinte colorée laissée par un minéral lorsque l'on frotte celui-ci contre une plaque de porcelaine dépolie, ce test est réalisable tant que le minéral ne raye pas la plaque. C'est la couleur de la fine poudre résiduelle qui révèle la couleur propre du minéral. On l'appelle aussi la poussière. Le résultat peut  être parfois surprenant. Par exemple, la trace d'une hématite, minéral gris-noir, sera rougeâtre. La trace d'une améthyste n'est pas violette, mais blanche.

La densité

La densité est le rapport entre la masse d'un corps et son volume. Dans un premier temps, un sou-pesage manuel est effectué afin d'apprécier cette densité. Ensuite, la densité peut être mesurée par une méthode simple consistant à peser l'échantillon, puis en l'immergeant dans l'eau et mesurer le volume déplacé à l'aide d'un bocal gradué. L'échantillon testé ne doit pas être poreux, et le volume suffisamment grand. La précision de cette méthode est limitée mais elle permet d'obtenir une estimation. Voici quantitativement, une appréciation de la densité d'un minéral :

  • Densité de 1 à 2 : minéraux légers.
  • Densité de 2 à 4 : minéraux moyennement lourds.
  • Densité de 4 à 6 : minéraux lourds.
  • Densité de 6 à 10 : minéraux très lourds.

Quelques exemples valeurs de densité de minéraux : Borax = 1.7, soufre = 2, serpentine = 2.5, muscovite = 2.8, apatite = 3.2, topaze = 3.5, zircon = 4.7, cassitérite = 7.

La dureté

La dureté des minéraux est évaluée à l'aide d'une échelle de mesure simple : l'échelle de Mohs. Une graduation arbitraire de 1 à 10 est établie, les minéraux situés dans les degrés supérieurs rayant les minéraux des degrés inférieurs. Cette classification de Mohs est établie comme suit :

  • 1 - Talc - friable sous l'ongle.
  • 2 - Gypse - rayable avec l'ongle.
  • 3 - Calcite - rayable avec une pièce en cuivre.
  • 4 - Fluorite - rayable au couteau.
  • 5 - Apatite - légèrement rayable avec un couteau.
  • 6 - Orthose - rayable avec une lime et par le sable.
  • 7 - Quartz - raye le verre.
  • 8 - Topaze - raye le carbure de tungstène.
  • 9 - Corindon - rayable au carbure de silicium.
  • 10 - Diamant - rayable avec un autre diamant.

Le clivage

Un clivage correspond à un plan de faiblesse de la structure cristalline. Ceux-ci sont déterminés par la structure moléculaire du minéral. Sous l'effet d'une contrainte, un minéral possédant des plans de clivage se brisera préférentiellement dans le sens de ceux-ci, faisant apparaitre des morceaux possédant des formes bien distinctes (par exemple : calcite, fluorite). Par exemple, une galène se brisera en petits cubes, et ses mêmes petits cubes, se briseront eux aussi en d'autres petits cubes, etc... Il existe différents types de clivages :

  • Clivage longitudinal : clivage simple suivant l'allongement des cristaux.
  • Clivage prismatique : clivage s'établissant dans deux directions.
  • Clivage basal : parallèle à la base des cristaux prismatiques.
  • Clivage cubique : clivage selon trois directions perpendiculaires.
  • Clivage rhombédrique : clivage selon trois directions non perpendiculaires.
  • Clivage octaédrique : clivage selon quatre directions.
  • Clivage rhombododécaédrique : clivage selon six directions.
  • Clivage micacé : clivage basal parfait en fines lamelles.

La cassure

Un minéral ne possédant aucun plan de clivage se brisera en morceaux de formes aléatoires (par exemple : cristal). Le plan de rupture est alors appelé la cassure. L'apparence de cette cassure prend diverses formes :

  • Cassure conchoïdale : cassure possédant une surface courbe (exemple : obsidienne).
  • Cassure subconchoïdale : cassure conchoïdale qui n'est pas parfaitement courbe.
  • Cassure esquilleuse : cas des minéraux fibreux présentant des arêtes orientées.
  • Cassure irrégulière ou inégale : cassure complètement aléatoire.

La forme cristalline

C'est le résultat de l'agencement géométrique des atomes, caractéristique de chaque minéral. Cette observation présente un atout considérable dans l'identification des minéraux. La cristallographie est une science à part entière de la minéralogie. La forme des cristaux est souvent difficile à déterminer, de part la rareté des cristaux complétements formés présents dans la nature et de leur altération. Cependant, la disposition géométrique des faces cristallines les unes par rapport aux autres reste constante, et l'étude des plans et des angles permet de retrouver des formes fondamentales. Les minéraux cristallisent ainsi selon sept systèmes uniques, et sont :

  • Le système cubique : c'est celui des cristaux ayant la symétrie d'un cube. Ils sont bâtis atour de trois axes égaux (exemple : galène, grenat).
  • Le système quadratique : c'est celui des cristaux ayant la symétrie d'un prisme de section carrée. Il sont généralement terminés par deux pyramides symétriques (exemple : zircon, rutile).
  • Le système hexagonal : c'est celui des cristaux ayant la symétrie d'un prisme hexagonal (exemple : apatite, zincite).
  • Le système rhomboédrique (ou trigonal) : c'est celui des cristaux ayant la symétrie d'un rhomboèdre (exemple : tourmaline, calcite).
  • Le système orthorhombique : c'est celui des cristaux qui possèdent des éléments de symétrie d'un parallélépipède bâti autour de trois axe perpendiculaires, mais de longueur différente (exemple : soufre, staurotide).
  • Le système monoclinique : les trois axes sont de longueurs différentes et l'un d'entre eux seulement est perpendiculaire aux deux autres (exemple : épidote, mica).
  • Le système triclinique : les trois axes sont de longueurs inégales et forment tous des angles qui ne sont pas droits (exemple : rhodonite, amazonite).

L'observation microscopique

Les propriétés optiques des minéraux permettent de connaitre leurs constitution interne. Un examen aux rayons X est le moyen le plus puissant pour définir la nature des atomes et leur agencement au sein d'un minéral. Au microscope, on examine les roches préalablement découpées en lames minces (de l'épaisseur d'une feuille de papier). Cette opération les rend transparentes pour la plupart. Les différents minéraux sont alors faciles à distinguer parce qu'ils ne renvoient pas la lumière de la même façon. On dit qu'ils n'ont pas le même indice de réfraction. Si l'on éclaire ces lames minces en lumières polarisée, elles présenteront des nuances de couleur très marquées.

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