La minéralogie est la science qui étudie les minéraux.

Un minéral est une substance constituée naturellement, le plus souvent inorganique, exceptionnellement organique. Un minéral donné est caractérisé par une formule chimique et une structure cristalline, c'est-à-dire respectivement par la nature des atomes qui le composent et leur agencement dans l'espace. La minéralogie concentre les diverses approches d'étude des minéraux sur ces bases théoriques.

Propriétés des minéraux

Plusieurs propriétés et méthodes permettent de caractériser un minéral. Pour étudier un minéral donné, le minéralogiste exploitera, entre autres :

• sa structure cristalline à l'état solide (le plus fréquemment étudiée avec la diffraction des rayons X)  ;
• sa composition chimique (fréquemment analysée à la microsonde électronique)  ;
• ses propriétés mécaniques : densité ou masse volumique, dureté, clivage, cassure, fracture, toucher ;
• ses propriétés optiques : couleur, trace, éclat, transparence, indice de réfraction, analyse interférentielle avec rayons X ;
• les liaisons entre les atomes, qui peuvent être surtout : 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 et dans les acides)  ;
• ses propriétés électriques et thermiques.

Nomenclature des minéraux

La nomenclature moderne s'impose dans le courant du XIX^e siècle, dans laquelle le nom trouve son origine dans plusieurs raisons.

• une propriété caractéristique (ex. la magnétite)
• le nom de l'élément chimique dominant (ex. la calcite)
• le nom d'un savant (ex. la dolomite, dédiée à Déodat de Dolomieu)
• sa couleur (ex. l'azurite)
• une localité (ex. l'autunite a été découverte près d'Autun, Saône-et-Loire).

Aujourd'hui, il existe un organisme international visant à normaliser la définition des espèces minérales : l'Association internationale de minéralogie (IMA).

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 minéraux ;
• 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 forment aujourd'hui la majeure partie des découvertes.

Les huit éléments qui forment 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 majorité des roches communes, excepté le calcaire.

L'échelle de dureté

L'échelle de dureté de Mohs fut découverte en 1812 par le minéralogiste allemand Friedrich Mohs pour mesurer la dureté des minéraux. Le numéro 1 étant le moins dur et le numéro 10 le plus dur.

1. Le talc 2. Le gypse 2, 2. L'ongle 3. La calcite 4. La fluorine

5. L'apatite 6. L'orthose 7. Le quartz 8. La topaze 9. Le corindon 10. Le diamant

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 géologie, qui consiste à étudier les modes de gisement et les conditions de formation des minéraux ;
• la minéralogie descriptive, qui étudie le minéral lui-même ;
  • la microminéralogie, qui est membre de la minéralogie descriptive et par conséquent qui étudie les minéraux de taille millimétrique ;
• 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 ;
• la science des matériaux, qui étudie structure et propriétés de composés d'intérêt technologique qui fréquemment sont des phases minérales ;
• l'informatique, qui sert à 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 Bornite (Érubescite) Cu5FeS4 Chalcopyrite : CuFeS2 Chalcocite : Cu2S Cinabre : HgS Énargite Cu3AsS4 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 Pléonaste  : MgAl2O4 Rutile : TiO2 Spinelle : MgAl2O4

Les oxydes de la forme XY₂O₄ sont regroupés sous l'appellation «spinelles» où fréquemment (mais pas forcément !) X est un métal 2+ et Y un métal 3+ (hématite, pléonaste par exemple). Un contre-exemple est l'ulvospinelle, TiFe₂O₄ : ici le titane a nombre d'oxydation 4+, le fer 2+.

• 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
    • Disthène : Al₂SiO₅ (triclinique)
    • Sillimanite : Al₂SiO₅ (orthorhombique)
  • Inosilicates

    Ægirine : NaFe3+Si2O6 Diopside : CaMgSi2O6 Enstatite : Mg2Si2O6

    Hédenbergite : CaFeSi2O6 Spodumène : LiAlSi2O6 Trémolite : Ca2Mg5Si8O2 (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 (trigonal à basse tempéraure; hexagonal à haute température)
    • Sodalite : Aluminosilicate de sodium chloré (cubique)

Voir aussi

Liens externes

• (fr) Société Française de Minéralogie et de Cristallographie
• (fr) Les minéraux en France
• (fr) l'encyclopédie des minéraux du monde (définitions, propriétés, photos et localisation)
• (fr) Objectif Terre, la minéralogie
• (fr) Association Française de Microminéralogie
• (fr) Galerie virtuelle de minéralogie du Muséum National d'Histoire Naturelle
• (en) Microscope virtuel de l'Université de la Caroline du Nord

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