Minéralogie (Étude des Minéraux)

Géologie

Si la Minéralogie est l’étude des Minéraux, on appelle Cristallographie, l’étude des cristaux et des lois qui président leur formation. Elle a ses fondements dans la philosophie grecque, fait appel à la géométrie, aux mathématiques et approche la connaissance intime de la matière.

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La Cristallographie : Histoire résumé et éléments principaux

Dès la Préhistoire certaines roches amorphes sont utilisées pour la réalisation d’outils. C’est le cas des Silex ou de l’Obsidienne.

Vers 3500 BC de nombreux métaux (Cuivre, Zinc, Or, Argent) sont utilisés en Mésopotamie, ainsi que de nombreuses pierres précieuses (Turquoise, Lapis-lazuli, Opale, Agate…) pour les parures, les armes ou les ustensiles.
Aristote (384-322 BC) écrit la première publication « scientifique » sur les minéraux. Les philosophes grecs sont fascinés par les formes régulières (cinq polyèdres platoniciens : le feu, la terre, l’air, l’univers, l’eau) et leur proposent une origine divine et mystérieuse symbolisant la pureté et l’harmonie.

Jusqu’au début du Moyen-Âge, les minéraux ne sont l’objets que de spéculations alchimiques. On ne trouve chez les véritables savants de l’époque aucun écrit sur les minéraux.

Avicenne (980-1036) range les minéraux en quatre classes : les pierres, les métaux, les soufres et les sels. Ensuite il n’y eut pas de progrès pendant le reste du Moyen-Âge.

Georges Agricola (1491-1555), écrit pendant la renaissance le premier exposé scientifique sur les mines et les minéraux. Il est considéré comme le père de la minéralogie et se détourna complètement de la démarche alchimiste qui perdurait depuis plusieurs siècles. Nicolas Sténon (1638-1786) en 1669 dans son De solido intra solidum contento précise que les angles d’un cristal hexagonal ne varient pas. Il établit les bases de la Cristallographie. L’abbé René Just Haüy (1784-1801) détermine la forme primaire de tous les minéraux. Il définit les sept mailles élémentaires cristallines. Il montre que la Calcite si on tape dessus avec un marteau se divise en petites calcites, qui elles-mêmes peuvent se diviser de nouveau. Il pense en conséquence que les éléments constituants la Calcite garderont en les réduisant ainsi de taille la même forme « à volonté ». La Cristallographie moderne est née. Il faut attendre le début du XIXe siècle pour que les fondements des arrangements atomiques soient associés à la structure des cristaux. Ainsi von Laue en 1914 réalise la première étude du cristal de Chlorure de sodium (NaCl) et démontre que les atomes sont organisés selon deux réseaux cubiques faces centrés décalés.

Les sept systèmes cristallins

  1. Cubique : Cube, tous les angles sont droits (90°). – Pyrite, Galène, Magnétite, Almandin, Diamant…
  2. Quadratique : Prisme droit à 4 faces rectangulaires et 2 bases carrés, tous les angles sont droits. – Zircon, Apophyllite, Chalcopyrite, Rutile…
  3. Orthorhompique : Prisme droit à 4 faces rectangulaires et 2 bases rectangulaires aussi, tous les angles sont droit. – Olivine, Souffre, Barytine, Enstatite…
  4. Monoclinique : Prisme à 4 faces parallelogramatiques et 2 bases rectangulaires, seuls deux angles soit droits. – Gypse, Orthose, Augite, Réalgar…
  5. Triclinique : Prisme droit à 4 faces et 2 bases réctangulaires, aucun angle n’est droit. – Albite, Dysthène, Chalcanthite…
  6. Rhomboédrique : Faces losangiques égales, les angles sont égaux entre-eux, mais aucun n’est droit. – Calcite, Quartz, Aragonite, Tourmaline, Cinabre…
  7. Hexagonal : Prise à 6 faces rectangulaires (angles de 90°) égales et à 2 bases hexagonales (angles des 120°). – Apatite, Béryl, Vanadinite, Néphéline…

Échelle de dureté de Mohs

  1. Talc – friable sous l’ongle (2,5).
  2. Gypse – rayable avec l’ongle.
  3. Calcite – rayable avec une pièce de cuivre (3,5).
  4. Flurone – rayable avec un couteau (5,5).
  5. Apatite – légèrement rayable avec un couteau.
  6. Orthose – rayable à la lime (7,0), par le sable (6,5).
  7. Quartz – raye une vitre (6,5).
  8. Topaze – rayable par le carbure de tungstène.
  9. Coridon – rayable par le carbure de silicium.
  10. Diamant – rayable avec une autre diamant (10).

De la Roche aux atomes

Le Granite contient parmi ses cristaux du Quartz (SiO2) dont la maille est rhomboédrique et comprend des atomes d’Oxygène et de Silicium