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Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates.

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1 Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates

2 Deux grandes familles I) Les pyroxènes: les tétraèdres SiO 4 sont joints Par sommets et forment des chaînes simples II) Les amphiboles: les chaînes simples sont jointes Entre elles: chaînes doubles Les deux familles présentent de grandes similarités Au niveau de leur propriétés physiques et chimiques Les pyroxènes peuvent réagir avec un fluide du métamorphisme pour donner des amphiboles Les amphiboles sont des minéraux hydroxylés

3 Les pyroxènes: chaînes simples Diopside CaMgSi 2 O 6 Les pyroxènes des cristaux trapus Coloration faible, très peu de Fe 2+

4 Chaque tétraèdre partage deux de ses quatre Oxygènes avec ses voisins dans La chaîne - Unité Si 2 O 6 ou SiO 3 Diopside bleu = Si pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca)

5 Quatre types de sites pour les cations a)Gros sites M2 qui sont soit octaédriques (6) soit Cubiques (8) qui accueillent de gros cations (Ca 2+, Na + ) ou des cations de tailles moyennes (Fe 2+ Mg 2+,Mn 2+ ) b) Des petits sites M1 qui sont octaédriques qui accueillent les cations de tailles moyennes et des Cations de petites tailles (Al 3+, Fe 3+, Ti 4+ ) Les substitutions Al, Si dans les tétraèdres sont Peu fréquentes

6 Les orthopyroxènes (OPX) Sites M2 octaédriques avec des cations de tailles moyennes (Fe 2+, Mg 2+, Mn 2+ ) Structure cristallographique orthorhombique Les clinopyroxènes (CPX) Sites M2 cubiques accueillent des gros Cations (Ca 2+, Na + ) Structure cristallographique monoclinique

7 b a sin a sin Diopside bleu = Si pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca) Mode denchaînement des polyèdres Les sites M2 sont Entre les bases des Tétaèdres et les sites M1 entre les oxygènes apicaux Sites M1

8 Clivage: plan de cassure autour des unités I, sites M2 fragiles - Cassures peu nettes 90°

9 c a (+) M1 (+) M2 La chaine tétraédrique au-dessus des sites M1 est décalée par rapport à celle située dessous maille monoclinique = clinopyroxènes

10 c a (+) M1 (-) M1 (-) M2 (+) M2 I alternés maille orthorhombique = Orthopyroxenes

11 Diopside HedenbergiteWollastoniteEnstatite Ferrosilite orthopyroxenes clinopyroxenes pigeonite Mg 2 Si 2 O 6 Fe 2 Si 2 O 6 Fe en M2 (6) plus gros que M1 CaMgSi 2 O 6 CaFeSi 2 O 6 Les sites M2 (8) Contiennent Le Ca CaSiO 3

12 Le clinopyroxène calcique le plus répandu est LAUGITE: Ca (Mg, Fe)Si 2 O 6 Il peut contenir un peu dAl en substitution de Si Les clinopyroxènes sodiques font des solutions solides Jadéite NaAlSi 2 O 6 - Aegyrine NaFeSi 2 O 6 Un pyroxène contient du Li: Le spodumène : LiAlSi 2 O 6 Les cpx calciques font également des solutions solides avec les cpx sodiques

13 Jadeite NaAlSi 2 O 6 Ca(Mg,Fe)Si 2 O 6 Aegirine NaFe 3+ Si 2 O 6 Diopside-Hedenbergite CaAl 2 SiO 6 Ca / (Ca + Na) Omphacite aegirine- augite Augite Spodumene: LiAlSi 2 O 6 (Ca, Na)(Mg, Fe 2+, Fe 3+,Al)Si 2 O 6

14 Dans les roches magmatiques Plus commun = augite, pigeonite et opx associés aux plagioclases, aux olivines et aux hornblendes Gisements Dans les roches métamorphiques Le diopside est présent dans les roches carbonatées Dans les roches volcaniques métamorphisées essentiellement augite et diopside Les px sont peu stables et se transforment rapidement en argile à la surface

15 Les amphiboles: chaines doubles

16 Enchaînements de chaînes doubles // à laxe c Unité Si 4 O 11 Les sites sempilent comme dans les pyroxènes Cette géométrie produit 5 types de sites différents 3 sites octaédriques M1, M2, M3 entre les oxygènes apicaux des tétraèdres 2 sites de grandes tailles (6 ou 8) M4 et un site de coordinence 10 A entre les bases des tétraèdres

17 b a sin a sin Hornblende: (Ca, Na) 2-3 (Mg, Fe, Al) 5 [(Si,Al) 8 O 22 ] (OH) 2 Hornblende bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na) boules turquoise = H Exemple de la hornblende

18 Même architecture I plus larges (double chaines) Hornblende bleu foncé = Si, Al pourpre = M1 rose = M2 bleu = M3 (tout Mg, Fe) Sites octaédriques M1, M2, M3

19 b (+) (+) (+) (+) (+) a sin a sin Même orientation = clinoamphiboles alternance = orthoamphiboles Hornblende vue (001) bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na) boules turquoise = H

20 Hornblende vue (001) bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na) boules turquoise = H M4 est cubique = clinoamphibole (Ca et Na) M4 est octaédrique = orthoamphibole (Fe, Mg)

21 OH La présence des OH diminue la stabilité thermique A HT décomposition en px

22 Clivages à 120°

23 Les clinoamphiboles sont les plus répandues Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 - Ca 2 Fe 5 Si 8 O 22 (OH) 2 TrémoliteActinote La grunérite Fe 7 Si 8 O 22 (OH) 2 donne une amphibole fibreuse : lamiante brun ou amosite La hornblende est une amphibole sodique Na 2 Fe 3 Fe 2 Si 8 O 22 qui peut être asbestiforme Amiante bleu ou crocidolite Quelques exemples damphiboles

24 Ca-Mg-Fe Amphibole quadrilatère (analogie avec pyroxènes) Tremolite Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Ferroactinote Ca 2 Fe 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Anthophyllite Mg 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Fe 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Actinote Cummingtonite-grunerite Orthoamphiboles Clinoamphiboles

25 Gisements Roches magmatiques basiques et U-basiques Peu présentes car faible proportion deau dans ces magmas Roches métamorphiques Ce sont des minéraux de ce types de roches On trouve un faciès amphibolite dans le métamorphisme régional

26 Récapitulatif inosilicates Pyroxenes et amphiboles sont très similaires: –chaines de tétraèdres SiO 4 –chaines connectées sous forme de I-beams par les octaèdres M –Formes calciques=monocliniques avec décalages T-O-T dans la même direction –Pauvres en Ca = formes orthorhombiques avec décalages alternants a a Clinopyroxene Orthopyroxene Orthoamphibole Clinoamphibole

27 Les silicates à tétraèdres en feuillets Les phyllosilicates Micas et argiles

28 SiO 4 tétrahèdres polymérisés en feuillets 2-D : [Si 2 O 5 ] Oxygènes apicaux liés aux autres constituents

29 Couches octaédriques analogues à celles des hydroxydes Brucite: Mg(OH) 2 Couches avec Mg octaédrique entouré de (OH) Grand espacement le long de c avec liaisons H faibles c

30 Gibbsite: Al(OH) 3 Couches avec Al octaédrique entouré de (OH) Charge de Al 3+ : seuls les 2/3 des sites sont occupés (équilibre des charges) Couches brucitiques=trioctaédriques couches gibbsitiques=dioctaédriques couches gibbsitiques=dioctaédriques a1a1a1a1

31 Couches tétraédriques liées aux couches octaédriques Groupes (OH) localisés au centre des anneaux T (pas de O apical)

32 Kaolinite (minéral argileux): Al 2 [Si 2 O 5 ] (OH) 4 Couches T et dioctaédriques (Al 3+ ) (OH) au centre des anneaux à 6T et à la base des couches octaédriques (OH) au centre des anneaux à 6T et à la base des couches octaédriques Jaune = (OH) TO-TO-TOTO-TO-TOTO-TO-TOTO-TO-TO Liaisons H entre les groupes T-O

33 Serpentine ( variété fibreuse = amiante chrysotile ): Mg 3 [Si 2 O 5 ] (OH) 4 Couches T et trioctaédriques (Mg 2+ ) (OH) au centre des anneaux T et à la base des couches octaédriques (OH) au centre des anneaux T et à la base des couches octaédriques TO-TO-TOTO-TO-TOTO-TO-TOTO-TO-TO Liaisons H entre les groupes T-O Jaune = (OH)

34 Serpentine Couches octaédriques un peu plus grandes que les couches tétraédriques = enroulement autour des couches T-O Antigorite = feuillets maintenus par des segments alternés de courbure opposée Chrysotile = tubes

35 Serpentine Les tubes de chrysotile montrent lorigine des phyllosilicates asbestiformes S = serpentine T = talc

36 Le chrysotile

37 Pyrophyllite: Al 2 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 Couche T – Couche dioctaédrique (Al 3+ ) - Couche T (OH) au centre des anneaux T (OH) au centre des anneaux T TOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTH H Liaisons H entre les groupes T-O Jaune = (OH)

38 Talc: Mg 3 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 Couche T – couche trioctaédrique (Mg 2+ ) - Couche T (OH) au centre des anneaux T TOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOT H H Liaisons H entre les groupes T-O Jaune = (OH)

39 Comme les amphiboles, les micas sont hydroxylés KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 AlSi 3 O 10 (OH) 2 K (Mg, Fe) 3 Muscovite Biotite

40 Muscovite: K Al 2 [Si 3 AlO 10 ] (OH) 2 (subst couplée K - Al IV ) Couche T – Couche dioctaédrique (Al 3+ ) - Couche T (OH) au centre des anneaux T (OH) au centre des anneaux T K entre T - O – T: liaison plus forte TOTKTOTKTOTTOTKTOTKTOTTOTKTOTKTOTTOTKTOTKTOT

41 Phlogopite: K Mg 3 [Si 3 AlO 10 ] (OH) 2 Couche T - couche triocaédrique (Mg 2+ ) - couche T- couche K TOTKTOTKTOTTOTKTOTKTOTTOTKTOTKTOTTOTKTOTKTOT K entre T - O – T: liaison plus forte (OH) au centre des anneaux T (OH) au centre des anneaux T

42 Complexe sphère externe Complexe sphère interne Modes denchaînements Entre les couches T-O-T

43 Les Structures Phyllosilicates


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