Anorthite

3.5.3 Oxydes et hydroxydes

La glace (H2O) est une phase solide de l’eau à une température de 0°C et cristallise comme un minéral hexagonal avec une densité de 0.9175 g/cm3 et flotte sur l’eau. Les flocons de neige sont formés par sublimation (à partir de la vapeur d’eau et non de l’eau) et se cristallisent dans le cristal hexagonal sous la forme d’étoiles à six côtés. Les quatre planètes des géantes gazeuses du système planétaire externe sont principalement composées d’eau-glace et de gaz.

Le quartz (SiO2) est la modification polymorphe la plus courante du dioxyde de silicium dans les roches. Le dioxyde de silicium cristallisé se présente sous plusieurs modifications alpha polymorphes dans les roches : la tridymite et la cristobalite, chacune avec une autre modification bêta instable. Le SiO2 cristallisé se présente sous la forme de 12 modifications polymorphes selon la température. La transformation d’une modification en une autre est un processus extrêmement lent. Parfois, les modifications polymorphes à la fois à haute et à basse température peuvent être stables pendant un certain temps. Le quartz (Fig. 3.5) cristallise dans le système hexagonal et se trouve souvent dans la nature sous forme de cristaux comme le montre la Fig. 1.23. Le quartz est le plus commun et le plus abondamment présent dans les sédiments des roches siliceuses, les roches intrusives et filoniennes acides, ainsi que dans la plupart des roches métamorphiques (mylonitr, quartzite, phyllite, mica et schistes verts, gneiss et granulite).

L’orpal (SiO2-nH2O) est un minéraloïde (minéral amorphe) de formes irrégulières et de couleur blanche. La couleur change en jaune, gris, brun ou rouge en présence d’impuretés. Un type spécial d’opale devient précieux, c’est-à-dire caractérisé par des coulées impressionnantes de couleurs bleu-gris et blanches. L’opale est excrétée par les sources chaudes et les geysers. Dans les roches sédimentaires, en particulier le calcaire, l’opale est formée par le carbonate et l’excrétion de solutions contenant du silicium. L’opale peut apparaître comme un minéral secondaire au cours du processus d’altération des minéraux silicatés primaires, des roches ignées basiques et ultrabasiques. Les squelettes des algues, des diatomées, des éponges de silicium et des radiolaires sont composés d’opale, et avec leur dépôt et leur diagenèse formant des roches sédimentaires siliceuses.

La calcédoine est un type fibreux de quartz cryptocristallin qui forme un amas très dense en forme de rein. Elle est composée de minces agrégats parallèles et disposés linéairement de cristaux fibreux qui présentent généralement des caractéristiques structurelles aux rayons X du β-quartz. Elle a un aspect cireux et brillant et peut être de couleur blanche, grise, rose, jaunâtre, brun foncé ou noire. La calcédoine de couleur jaunâtre et rouge est considérée comme une pierre semi-précieuse. La calcédoine est un élément fréquent des sédiments siliceux, c’est-à-dire du chert (tableau 6.7) et de la radiolarite. La calcédoine provient généralement de l’extraction de solutions aqueuses contenant de l’acide silicique. L’opale est formée à partir d’une solution de dioxyde de silicium et d’eau. L’eau percole dans la terre et absorbe la silice du grès. La solution riche en silice se dépose dans les fissures et les vides, se recristallise et apparaît sous forme de masses solides irrégulières, de concrétions, de lentilles et de nodules. Elle peut se former dans le calcaire en remplissant des vides et dans la roche de base des roches volcaniques ou extrusives.

L’agate est une variété de calcédoine avec des lamines minces modifiées ou des couches de différentes couleurs (Fig. 3.1). L’agate avec les lamines noires et blanches est connue sous le nom d’onyx. Type dense et opaque de calcédoine avec des mélanges de couleur brun-rouge de fer est appelé Jaspe et utilisé pour la fabrication de bijoux.

Corindon (Al2O3) est une forme cristalline d’oxyde d’aluminium et ont des traces de fer, de titane et de chrome. C’est un minéral formant des roches et des matériaux naturels transparents et clairs. Il peut avoir différentes couleurs en présence d’impuretés. Les variétés de couleur rouge transparente sont connues sous le nom de rubis et utilisées comme pierres précieuses de grande valeur. Le corindon avec toutes les autres couleurs est appelé saphir. Il peut rayer presque tous les autres minéraux en raison de son extrême dureté. Le corindon pur a une dureté de 9 sur l’échelle de dureté de Mohs. Il est couramment utilisé comme abrasif, allant du papier de verre aux grandes machines, pour usiner les métaux, les plastiques et le bois. Le corindon est présent en tant que minéral dans les micaschistes, les gneiss et certains marbres des terranes métamorphiques. Il est également présent dans les syénites ignées à faible teneur en silice et les intrusions de syénites néphéliniques. Les autres occurrences sont sous forme de masses adjacentes à des intrusifs ultramafiques, associées à des dykes de lamprophyre, et sous forme de grands cristaux dans des pegmatites.

La gibbsite est un hydroxyde d’aluminium connu sous le nom d' »hydrargillite » ou d' »hydrargyllite » et cristallise dans le système monoclinique. Elle est rarement trouvée à l’état pur et souvent mélangée avec la boehmite, la kaolinite, l’hématite et la limonite dans les bauxites et les latérites, c’est-à-dire comme une source possible d’aluminium.

La boehmite γ-AlO(OH) ou böhmite est un minéral d’oxyde-hydroxyde d’aluminium et l’alumogel est un gel amorphe Al(OH)3. Elle est présente avec la gibbsite comme principaux constituants minéraux de la bauxite et de la latérite.

L’hématite (Fe2O3) (Fig. 1.40) et la magnétite (FeO-Fe2O3) sont des constituants très communs, mais généralement mineurs, de nombreuses roches. Cependant, les processus magmatiques et hydrothermaux peuvent former de grands gisements de ces minéraux adaptés à l’exploitation du minerai de fer.

La goethite est l’hydroxyde de fer formé sous forme d’amas amorphes et connu sous le nom de limonite. La limonite est un minerai de fer brun formé en raison de l’usure des minéraux de fer. La limonite comprend des Fe-hydroxydes amorphes avec des quantités variables d’eau.

La limonite se trouve dans de nombreuses roches qui donnent la couleur brune, jaune ou beige. Elle se développe généralement comme un produit de l’altération chimique de nombreux minéraux contenant du Fe2+ ou du fer ferreux. Dans le processus d’oxydation, elle s’oxyde en fer trivalent Fe3+, ce qui est connu comme un processus de limonitisation. La limonitisation est bien visible en couleur jaune-brun dans les roches gris-verdâtre fraîchement cassées le long et autour des fissures. La couleur brune, jaune ou rouge-brun des argiles et de nombreuses autres roches est dérivée de la limonite. La limonite au-dessus des dépôts d’hématite et de sidérite forme souvent une croûte d’altération et est connue sous le nom de « chapeau de fer ». La limonite et la goethite sont des sources importantes de minerai de fer et de nickel à faible teneur. L’ocre ou ocre est un pigment naturel de terre argileuse qui est un mélange d’oxyde ferrique et de quantités variables d’argile et de sable. La couleur varie du jaune à l’orange foncé ou au brun.

La chromite (FeO-Cr2O4) est un oxyde de fer et de chrome (Fig. 1.37) et l’ilménite (FeO-TiO2) est un minéral d’oxyde de titane et de fer. Ces minéraux sont des minerais importants de chrome et de titane, et sont souvent des ingrédients de la roche en quantités mineures. La chromite et l’ilménite cristallisent à des températures élevées magma intrusif dans le stade initial de la cristallisation et présents comme les ingrédients réguliers de roches mafiques et ultramafiques.

Le rutile (TiO2) cristallise dans le système tétragonal et se trouve couramment sous la forme de cristaux en tige ou en aiguille. La couleur varie entre le rouge foncé et le noir. Il est généralement présent dans le métamorphisme régional et est associé aux schistes cristallins (gneiss, micaschistes, phyllite et amphibolites). Le rutile est un minéral commun dans les sédiments clastiques et les roches sédimentaires (sable/grès), avec une grande résistance aux intempéries. Le rutile est présent en quantités importantes dans les gisements fluviaux et marins, ainsi que dans le concentré d’or. Le rutile est commun dans les roches ignées acides comme minéral secondaire.

La pyrolusite est un minéral d’oxyde de manganèse (MnO2) et cristallise dans le système tétragonal. Il est généralement situé dans des agrégats de bandes et d’aiguilles de couleur gris foncé à noir. Elle est formée par une origine hydrothermale et sédimentaire. La pyrolusite est un minerai répandu et principal de manganèse.

Le silomelane (MnO-MnO2-nH2O) est une modification colloïdale de l’oxyde de manganèse avec l’eau. Il se présente sous forme d’amas réniformes. On le trouve souvent sous forme de fines croûtes, de revêtements et de dendrites à la surface des couches ou dans les crevasses de différentes roches, notamment du calcaire. Le minéral est de couleur noir fer ou bleu-noir, tandis que les roches hôtes qui contiennent du psilomélane sont de couleur gris foncé ou noire. Le psilomélane provient de solutions aqueuses enrichies en manganèse comme produit de l’altération de surface de divers minéraux contenant du manganèse.

Le spinelle (MgO-Al2O3) est un membre des mélanges isomorphes de différents spinelles Al3+, Fe3+ et Cr3+. Ce minéral est un produit typique du métamorphisme de contact. Le spinelle provient de sédiments argileux en contact avec l’intrusion magmatique et est situé dans la région de Skarns et de Hornfels.