Classification des minéraux : principes et grandes classes minérales
Sommaire
Afficher / masquer
1. Pourquoi classer les minéraux ?
La diversité du monde minéral nécessite un système permettant d’organiser les espèces connues selon des critères scientifiques communs. La classification des minéraux permet de regrouper des espèces qui présentent des parentés chimiques ou structurales et de mieux comprendre les relations qui existent entre elles [3], [5].
Cette organisation ne consiste donc pas simplement à ranger les minéraux selon leur apparence. Deux espèces de couleurs très différentes peuvent appartenir à une même classe, tandis que deux minéraux visuellement proches peuvent présenter des compositions ou des structures cristallines sans rapport direct.
La classification fournit ainsi un cadre commun aux minéralogistes pour décrire les espèces, établir leurs relations, organiser les collections scientifiques et intégrer les nouvelles espèces découvertes. Elle permet également au lecteur de situer un minéral dans un ensemble plus vaste : sulfures, oxydes, carbonates, phosphates, silicates ou autres grandes classes minérales.
2. Les fondements de la classification minéralogique
La classification moderne des minéraux repose principalement sur deux critères complémentaires : la composition chimique et la structure cristalline. Ces deux caractéristiques constituent des éléments fondamentaux dans la définition et le regroupement des espèces minérales [3], [5].
La composition chimique indique les éléments et les groupements chimiques présents dans le minéral. Elle explique par exemple le regroupement de nombreuses espèces autour de groupes caractéristiques comme les carbonates, les sulfates, les phosphates ou les silicates.
La structure cristalline décrit quant à elle la manière dont les atomes, ions ou groupements chimiques sont organisés dans l’espace. Elle permet de distinguer des espèces possédant parfois une composition identique ou très proche, mais dont l’architecture interne est différente.
Il ne faut pas confondre classification et identification. Classer un minéral consiste à déterminer sa place parmi les espèces, groupes et grandes classes minéralogiques. Identifier un spécimen consiste à déterminer de quel minéral il s’agit à partir de ses propriétés physiques, chimiques ou cristallographiques.
Pour découvrir les propriétés et les tests utilisés lors de l’identification, consultez notre guide Comment reconnaître un minéral ? Tests et méthode d’identification.
3. Comment les minéraux sont-ils classés ?
Dans de nombreuses classes minérales, le premier regroupement repose sur la nature de l’anion ou du groupe anionique caractéristique. Les carbonates sont ainsi définis par la présence du groupe carbonate, les sulfates par le groupe sulfate et les phosphates par le groupe phosphate. Cette règle constitue un excellent repère général, mais elle ne suffit pas à elle seule à rendre compte de toute la diversité minéralogique [1], [3].
Les éléments natifs constituent par exemple un cas particulier puisqu’ils sont essentiellement formés d’un élément chimique ou d’alliages naturels. Pour d’autres ensembles, et tout particulièrement pour les silicates, la manière dont les unités structurales s’organisent joue un rôle déterminant dans les subdivisions de la classe.
La classification est donc hiérarchique. Une grande classe peut être subdivisée en divisions et subdivisions, puis en groupes ou sous-groupes réunissant des espèces présentant des relations chimiques et structurales de plus en plus étroites. La terminologie exacte et le nombre de niveaux intermédiaires peuvent varier selon le système de classification utilisé.
Cette organisation permet de passer d’une vision très générale, comme la classe des silicates, à des ensembles beaucoup plus précis réunissant seulement quelques espèces étroitement apparentées.
4. Les grandes classes de minéraux
La classification de Nickel-Strunz, dans sa 9e édition publiée en 2001, organise les minéraux en dix grandes classes fondées principalement sur leurs caractéristiques chimiques et structurales [1], [2]. Le tableau suivant en donne une vue d’ensemble. Chaque classe fait ou fera l’objet d’une page spécifique permettant d’en approfondir la composition, la structure, les subdivisions et les principaux minéraux.
| Classe minérale | Principe chimique dominant | Quelques exemples | Repère général |
|---|---|---|---|
| Éléments natifs | Éléments natifs, alliages et composés apparentés. | Or, cuivre, soufre, diamant, graphite. | Classe regroupant principalement des substances minérales constituées d’un élément chimique ou d’alliages naturels. |
| Sulfures et sulfosels | Sulfures, séléniures, tellurures et sulfosels. | Pyrite, galène, chalcopyrite, sphalérite. | De nombreuses espèces de cette classe constituent des minerais importants de métaux. |
| Halogénures | Chlorures, fluorures, bromures et iodures. | Halite, fluorite, sylvite. | Minéraux caractérisés par l’association d’éléments chimiques avec un ou plusieurs halogènes. |
| Oxydes et hydroxydes | Oxydes, hydroxydes et composés oxygénés apparentés. | Hématite, magnétite, corindon, goethite. | Classe importante comprenant notamment plusieurs minerais de fer, d’aluminium et d’autres métaux. |
| Carbonates et nitrates | Carbonates et nitrates. | Calcite, aragonite, dolomite, nitratine. | Les carbonates sont particulièrement répandus dans les roches sédimentaires et dans de nombreux environnements géologiques. |
| Borates. |
Borax, ulexite, colemanite. |
Minéraux construits autour de groupements associant principalement le bore et l’oxygène. |
|
| Sulfates et groupes apparentés | Sulfates, séléniates, tellurates, chromates, molybdates et tungstates. | Gypse, barytine, wulfénite, scheelite. | Ensemble diversifié de minéraux comportant plusieurs familles de groupements oxygénés. |
| Phosphates, arséniates et vanadates | Phosphates, arséniates et vanadates. | Apatite, turquoise, scorodite, vanadinite. | Classe comprenant de nombreuses espèces colorées ainsi que des minéraux importants dans les cycles géochimiques du phosphore. |
| Silicates | Silicates et groupements structuraux apparentés. | Quartz, feldspaths, micas, olivine, pyroxènes. | Classe majeure des minéraux de la croûte terrestre, dont la diversité dépend notamment de l’organisation des tétraèdres silicium-oxygène. |
| Composés organiques | Sels d’acides organiques, hydrocarbures et autres composés organiques naturels. | Whewellite, mellite, evenkite. | Classe relativement peu abondante regroupant des espèces minérales contenant des groupements ou molécules organiques. |
Ce tableau constitue une vue d’ensemble. À l’intérieur de chacune de ces classes existent de nombreuses subdivisions fondées sur la composition et la structure. Les silicates, par exemple, comprennent plusieurs grands ensembles structuraux, tandis que les sulfures, phosphates ou borates possèdent eux aussi leurs propres systèmes de subdivisions [1].
Et les minéraux métalliques ? L’expression « minéraux métalliques » ne désigne pas une classe minéralogique particulière. Les minéraux contenant des métaux sont répartis dans différentes classes selon leur composition chimique et leur structure cristalline. L’or et le cuivre natifs appartiennent ainsi à la classe des éléments, la galène et la chalcopyrite aux sulfures, tandis que l’hématite, la magnétite ou la cassitérite sont classées parmi les oxydes. Le terme « métallique » peut également qualifier l’éclat d’un minéral, sans indiquer sa classe.
Pour approfondir cette distinction et découvrir les principaux minerais et minéraux associés aux métaux, consultez notre page consacrée aux minéraux métalliques.
5. Le rôle de la structure cristalline dans la classification
La composition chimique ne suffit pas toujours à distinguer deux espèces minérales. La disposition des atomes dans le cristal peut modifier profondément les propriétés physiques d’un matériau, même lorsque sa composition globale reste identique [5].
Ce phénomène est appelé polymorphisme. Deux minéraux polymorphes possèdent la même composition chimique fondamentale, mais une structure cristalline différente. Ils constituent alors des espèces minérales distinctes.
Le diamant et le graphite en offrent un exemple particulièrement parlant. Tous deux sont constitués de carbone, mais l’organisation de leurs atomes est très différente. Le diamant possède une structure tridimensionnelle fortement liée qui lui confère notamment une très grande dureté, tandis que le graphite est organisé en feuillets et présente un comportement beaucoup plus tendre.
Le même principe s’observe avec la calcite et l’aragonite, deux minéraux de même composition chimique fondamentale mais possédant des structures cristallines différentes.
Ces exemples montrent pourquoi la classification minéralogique moderne ne peut être purement chimique. La structure cristalline constitue, avec la composition, l’un des critères essentiels permettant de définir les espèces et d’établir leurs relations.
6. Les principaux systèmes de classification minéralogique
Plusieurs systèmes ont été élaborés au cours de l’histoire de la minéralogie afin d’organiser les espèces connues. Deux classifications occupent une place particulièrement importante : le système de Strunz, aujourd’hui généralement présenté sous sa forme Nickel-Strunz, et celui issu des travaux de James Dwight Dana.
6.1. La classification de Nickel-Strunz
Le système de Strunz a été développé au XXe siècle par le minéralogiste allemand Hugo Strunz, puis révisé et complété au fil de plusieurs éditions. La 9e édition, publiée avec Ernest H. Nickel en 2001, porte explicitement le sous-titre Chemical-Structural Mineral Classification System et organise les minéraux selon une combinaison de critères chimiques et structuraux [1].
Les dix grandes classes présentées dans le tableau précédent constituent le premier niveau de cette organisation. Elles sont ensuite subdivisées afin de rapprocher progressivement les espèces qui présentent les affinités les plus fortes.
Des adaptations et prolongements de cette classification sont aujourd’hui utilisés dans des bases de données minéralogiques. Mindat propose notamment une classification Strunz-Mindat dérivée de la 9e édition et régulièrement enrichie pour intégrer les espèces et révisions plus récentes [2].
6.2. La classification de Dana
La classification de Dana constitue une autre grande tradition de la minéralogie systématique. Issue des travaux de James Dwight Dana au XIXe siècle, elle a connu de nombreuses révisions. Dana’s New Mineralogy, publié dans sa 8e édition en 1997, organise lui aussi les espèces à partir de leurs caractéristiques chimiques et structurales [4].
Les systèmes de Dana et de Nickel-Strunz poursuivent donc un objectif comparable, mais leurs niveaux de classement, leurs regroupements et leurs numérotations ne sont pas strictement identiques. Un même minéral peut ainsi recevoir des codes différents selon le référentiel employé.
Dans cette page, la présentation des grandes classes suit principalement la logique de Nickel-Strunz, qui fournit un cadre particulièrement pratique pour obtenir une vue d’ensemble de la diversité minérale.
7. Une classification en constante évolution
La classification des minéraux ne constitue pas un système définitivement figé. Les progrès de la chimie analytique, de la diffraction des rayons X, de la cristallographie et des méthodes spectroscopiques permettent de caractériser toujours plus précisément les espèces minérales et leurs relations.
La Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification de l’International Mineralogical Association, généralement désignée par le sigle IMA-CNMNC, examine les propositions de nouvelles espèces minérales ainsi que les modifications de nomenclature et de classification. De nouvelles espèces et des révisions de groupes continuent ainsi d’être approuvées régulièrement [6].
Une nouvelle analyse peut parfois montrer qu’un minéral autrefois considéré comme une seule espèce correspond en réalité à plusieurs espèces distinctes. À l’inverse, une meilleure compréhension de la chimie ou de la structure d’un groupe peut conduire à revoir certains noms, certaines formules idéales ou les relations entre espèces.
La classification minéralogique doit donc être comprise comme un outil scientifique vivant. Elle permet d’organiser les connaissances disponibles à un moment donné tout en restant capable d’évoluer avec les découvertes et les progrès de la recherche.
Pour le collectionneur comme pour le géologue ou le simple amateur de minéraux, connaître les grandes classes permet surtout de replacer chaque espèce dans son contexte : comprendre de quoi elle est constituée, à quels autres minéraux elle est apparentée et pourquoi elle occupe une place particulière dans la diversité du monde minéral.
8. Questions fréquentes sur la classification des minéraux
Combien existe-t-il de grandes classes minérales ?
Le nombre de grandes classes dépend du système de classification utilisé. Dans la classification Nickel-Strunz présentée sur cette page, les minéraux sont répartis en dix grandes classes. D’autres systèmes, comme celui de Dana, utilisent une organisation différente, avec leurs propres regroupements et subdivisions [1], [4].
Une roche appartient-elle à une classe minérale ?
Non. Une roche est généralement constituée d’un assemblage de plusieurs minéraux et possède sa propre classification géologique. Le granite, par exemple, est une roche contenant notamment du quartz, des feldspaths et des micas, qui sont eux-mêmes des minéraux appartenant à la classe des silicates.
Quelle différence existe-t-il entre une classe, un groupe et une espèce minérale ?
Une classe constitue un niveau très général de la classification, comme les silicates ou les sulfures. Les groupes et sous-groupes réunissent ensuite des minéraux présentant des relations chimiques et structurales plus étroites. L’espèce minérale correspond enfin à une entité minéralogique définie par une composition chimique et une structure cristalline déterminées. La hiérarchie exacte entre ces niveaux dépend du système de classification employé [3].
Les variétés minérales sont-elles des espèces différentes ?
Pas nécessairement. Une variété est généralement une forme particulière d’une espèce minérale, distinguée par sa couleur, sa composition mineure, son aspect ou certaines autres caractéristiques. L’améthyste et la citrine sont par exemple des variétés de quartz : elles ne constituent pas deux espèces minérales distinctes et occupent donc la même place fondamentale dans la classification.
Pourquoi le quartz est-il classé parmi les silicates ?
Le quartz est constitué de silicium et d’oxygène organisés dans un réseau tridimensionnel de tétraèdres silicium-oxygène. Cette architecture le rattache aux tectosilicates, une subdivision structurale de la grande classe des silicates. La classification tient ainsi compte non seulement des éléments chimiques présents, mais aussi de leur organisation dans le cristal.
Tous les minéraux contenant du fer appartiennent-ils à la même classe ?
Non. La présence d’un même élément chimique ne suffit pas à déterminer une classe minérale. Le fer peut se rencontrer dans des sulfures comme la pyrite, des oxydes comme l’hématite ou la magnétite, des carbonates comme la sidérite et de nombreux silicates. C’est l’ensemble de la composition chimique et de la structure qui détermine la position du minéral dans la classification.
Pourquoi existe-t-il une classe des composés organiques parmi les minéraux ?
Certains composés organiques peuvent se former naturellement dans des contextes géologiques et répondre aux critères permettant de les reconnaître comme espèces minérales. La classification Nickel-Strunz leur réserve donc une classe spécifique, qui comprend notamment certains oxalates, sels d’acides organiques et hydrocarbures naturels [1], [2].
Un minéral peut-il appartenir à plusieurs classes à la fois ?
Dans un système de classification donné, une espèce minérale est placée dans une classe déterminée selon les critères retenus par ce système. Certains minéraux possèdent néanmoins une composition complexe pouvant contenir plusieurs types de groupements chimiques. La classification établit alors leur position en fonction des caractéristiques considérées comme déterminantes.
Pourquoi trouve-t-on parfois des classifications différentes pour un même minéral ?
Plusieurs systèmes de classification minéralogique existent, notamment Nickel-Strunz et Dana. Ils reposent tous deux sur des critères chimiques et structuraux, mais n’organisent pas nécessairement les classes, subdivisions et groupes de la même manière. Un même minéral peut donc recevoir des codes ou une position hiérarchique différents selon le référentiel consulté [1], [4].
La couleur d’un minéral intervient-elle dans sa classification ?
La couleur peut être utile pour décrire ou parfois identifier un spécimen, mais elle ne constitue pas un critère fondamental des grandes classifications minéralogiques. Une même espèce peut présenter plusieurs couleurs en fonction des éléments traces, des défauts cristallins ou des inclusions qu’elle contient. La classification repose avant tout sur la composition chimique et la structure cristalline.
Sources et références
Les références suivantes documentent les principes chimiques et structuraux de la classification minéralogique, les grandes classes du système Nickel-Strunz, la classification de Dana ainsi que les règles modernes de nomenclature et de définition des groupes minéraux.
- Strunz, H. et Nickel, E. H. (2001). Strunz Mineralogical Tables: Chemical-Structural Mineral Classification System, 9e édition. Schweizerbart, Stuttgart.
Ouvrage de référence présentant la 9e édition de la classification chimico-structurale de Nickel-Strunz et son organisation en dix grandes classes minérales. - Mindat.org. Strunz-Mindat Classification – Primary Groups.
Présentation actualisée de la classification dérivée de Nickel-Strunz, de ses dix grandes classes minérales et de leurs subdivisions. - Mills, S. J., Hatert, F., Nickel, E. H. et Ferraris, G. (2009). The standardisation of mineral group hierarchies: application to recent nomenclature proposals. European Journal of Mineralogy, vol. 21, p. 1073–1080.
Publication de référence de l’IMA-CNMNC sur la définition des groupes minéraux et leur organisation hiérarchique à partir de critères de composition chimique et de structure cristalline. - Gaines, R. V., Skinner, H. C. W., Foord, E. E., Mason, B., Rosenzweig, A. et King, V. T. (1997). Dana’s New Mineralogy, 8e édition. Wiley-Interscience.
Ouvrage majeur consacré à la classification de Dana et à la description systématique des espèces minérales à partir de leurs caractéristiques chimiques et structurales. - Klein, C. et Dutrow, B. (2007). Manual of Mineral Science, 23e édition. John Wiley & Sons.
Manuel général de minéralogie et de cristallographie utilisé ici pour les notions de composition, structure cristalline, polymorphisme et classification systématique des minéraux. - International Mineralogical Association — Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification (IMA-CNMNC). Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification et New minerals recently approved by the IMA-CNMNC.
Ressources officielles consacrées aux règles de définition et de nomenclature des espèces minérales, aux nouvelles espèces approuvées et aux modifications récentes de classification.