Notions de minéralogie

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1 Notions de minéralogie
La Fièvre d’Urbicande. Schuiten et Peeters (1985).

2 Le plus remarquable est que le cube initial grandit en même temps que d’autres éléments viennent le constituer. Il ne devrait pas être trop difficile de calculer l’évolution du phénomène. A première vue sa croissance me paraît stupéfiante.

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6 Apprendre à reconnaître les systèmes cristallins
Le système cubique Le système hexagonal Le système quadratique Le système rhomboédrique (hémiédrie de l’hexagonal) Le système orthorhombique Le système monoclinique Le système triclinique

7 Apprendre à reconnaître les bruts
Les systèmes de symétrie : Le centre de symétrie : C Les plans de symétrie : P (ou « m ») Les axes de symétrie : A Le plan de symétrie est perpendiculaire à l’axe de symétrie associé Plan = miroir Quand il n’y a pas de centre de symétrie, il n’y a pas de plans de symétrie.

8 Le système cubique : 3A4/4P 4A3 6A2/6P C

9 Le système hexagonal : A6/P 6A2/6P C

10 Le système quadratique : A4/P 4A2/4P C

11 Pas de plan de symétrie associé à l’axe 3
Le système rhomboédrique : A3 3A2/3P C = hémiédrie du système hexagonal A3 A3 A2 A2 A2 Pas de plan de symétrie associé à l’axe 3

12 Le système orthorhombique : 3A2/3P C

13 Le système monoclinique : A2/P C

14 Le système triclinique : C

15 Les troncatures et habitus
Les primitifs des 7 systèmes cristallins sont des formes simples. Il existe d’autres formes, plus ou moins courantes, suivant les espèces. Lorsqu’une forme domine en terme de surface, les formes mineurs présentent sont appelées troncatures. La dénomination des troncatures se fait suivant les indices de Miller, tout comme pour les faces. L’habitus : ensemble des faces que l’on trouve sur un cristal ainsi que leurs proportions relatives.

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17 Holoédrie… mais aussi hémiédrie
Hémiédrie sens large (=mériédrie) : quand le cristal ne possède pas tous les éléments de symétrie du réseau. Ex : le système rhomboédrique est une hémiédrie de système hexagonal : A6/P 6A2/6P C  A3 3A2/3P C Savoir : qu’un minéral n’a pas forcément tous les axes, plans et centre de symétrie du système auquel il appartient. Ex : il peut manquer les plans de symétrie associés aux axes. Quelques trucs : Si vous identifiez : 2 ou 3 axes A4  le minéral appartient au système cubique Plusieurs A3  le minéral appartient au système cubique 1 SEUL A3  le minéral appartient au système rhomboédrique 1 SEUL A4  le minéral appartient au système quadratique 1 SEUL A2  le minéral appartient au système monoclinique 1 axe A6  le minéral appartient au système hexagonal

18 Exemple du système cubique
Fluorite Pyrite Leucite

19 Exemple du système cubique
Le spinelle

20 Exemple du système cubique
La famille des grenats

21 Exemple du système cubique
Diamant

22 Exemple du système hexagonal
La famille des Béryls Morganite Héliodore Émeraude Aigue-marine

23 Exemple du système hexagonal
Apatite Jéréméjévite AlBO3 Vanadinite

24 Exemple du système hexagonal
Bénitoïte : ex. de mériédrie

25 Exemple du système quadratique
Zircon Anatase Vésuvianite Apophyllite

26 Exemple du système quadratique
Rutile Scapolite Scheelite Cassitérite

27 Exemple du système rhomboédrique
Le quartz Améthyste Citrine Prasiolite Amétrine Quartz « cristal de roche »

28 Exemple du système rhomboédrique
Les corindons Rubis Saphirs

29 Exemple du système rhomboédrique
Les corindons Padparadscha

30 Exemple du système rhomboédrique
Calcite

31 Exemple de gemmes du système rhomboédrique
Rhodocrosite MnCo3 Dioptase Tourmaline

32 Exemple du système orthorhombique
Olivine Aragonite Interpénétration de 3 individus Topaze

33 Exemple du système orthorhombique
Chrysobéryl Tanzanite Alexandrite

34 Exemple du système orthorhombique
Andalousite Sillimanite Cordiérite

35 Exemples du système monoclinique
Les orthoclases Azurite Orthose… … à albite Pierre de lune Amazonite Diopside (Cpx) Malachite

36 Exemples du système monoclinique
Sphène (Titanite) Euclase

37 Exemples du système monoclinique
Spodumène : Kunzite Gypse Jadéite : pyroxène servant de jade

38 Exemples du système triclinique
Disthène Axinite Rhodonite

39 Exemples du système triclinique
Plagioclases Pierre de soleil Labradorite

40 Et les matériaux amorphes
Jais Ambre Moldavite Obsidienne

41 Les matériaux amorphes
Les opales

42 I-1. Les propriétés optiques

43 Les propriétés optiques
I-1-1. La réflexion et la réfraction Quelques définitions La réfraction est caractérisée par l’indice de réfraction. C’est la vitesse de la lumière dans le vide par rapport à la vitesse de la lumière dans le matériau. n = c/V(matériau) (c = km/sec) L’indice de réfraction est fonction de la longueur d’onde. La dispersion est la variation de l’indice de réfraction en fonction de la longueur d’onde. La dispersion donne le feu des pierres précieuses. Plus la dispersion est grande, plus les couleurs rouge et bleu sont séparées. Ex de pierres à grande dispersion : rutile synthétique, sphène, diamant, démantoïde...

44 Les propriétés optiques
I-1-1. La réflexion et la réfraction Loi de Descartes n1 sin(i1) = n2 sin(i2) où n est l’indice de réfraction du milieu Quand on passe d’un milieu moins dense à un milieu plus dense (d’un point de vue optique), le rayon se rapproche de la normale. Quand on passe d’un milieu plus dense à un milieu moins dense, il s’en éloigne. Quand on passe d’un milieu plus dense à un milieu moins dense, on peut observer une réflexion totale lorsque l’angle d’incidence dépasse l’angle de réfraction limite n1 = 1 n2 = 1,5 On caractérise un minéral par son (ou ses) indice(s) de réfraction.  Plus l’indice de réfraction est grand, plus il y a de rayons réfléchis, et donc plus le minéral semble brillant. Ex : diamant IR = 2,417

45 Les propriétés optiques
I-1-2. La réfraction et la polarisation Cas d’un minéral isotrope (cad amorphe ou cubique) Lumière non polarisée Lumière non polarisée MONOREFRINGENCE Cas d’un minéral anisotrope (cas des 6 autres systèmes cristallins) Lumière non polarisée BIREFRINGENCE Lumière polarisée Double réfraction

46 Les propriétés optiques
I-1-3. La monoréfringence Dans un minéral isotrope, la vitesse de la lumière est la même dans toutes les directions. L’indice de réfraction est donc le même dans toutes les directions de l’espace. Représentation graphique de l’indice de réfraction dans le minéral cubique ou amorphe : une sphère. Cas d’un minéral isotrope (cad amorphe ou cubique) Lumière non polarisée Lumière non polarisée MONOREFRINGENCE

47 Les propriétés optiques
I-1-3. La monoréfringence Dans un minéral isotrope, la vitesse de la lumière est la même dans toutes les directions. L’indice de réfraction est donc le même dans toutes les directions de l’espace. Représentation graphique de l’indice de réfraction dans le minéral cubique ou amorphe : une sphère. n Indicatrice des indices d’un minéral isotrope

48 Les propriétés optiques
I-1-4. La double réfringence : biréfringence La vitesse du rayon lumineux n’est pas la même dans toutes les directions à l’intérieur du minéral. Le rayon lumineux est divisé en deux rayons réfractés qui vibrent à angle droit l’un par rapport à l’autre. L’indicatrice des indices des corps anisotropes est un ellipsoïde, non plus une sphère. Cas d’un minéral anisotrope (cas des 6 autres systèmes cristallins) Lumière non polarisée BIREFRINGENCE Lumière polarisée Double réfraction

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52 Les propriétés optiques
I-1-4. La double réfringence = biréfringence : 2 CAS 1- Les minéraux uniaxes L’ellipsoïde a pour section équatoriale un cercle, il y a donc 2 indices de réfraction différents délimitant l’ellipsoïde. C’est le cas des systèmes quadratique, hexagonal et rhomboédrique.  Ce sont les minéraux UNIAXES np ng Indicatrice des indices de réfraction des minéraux uniaxes ng : le plus grand indice np : le plus petit indice

53 I-2. Les propriétés physiques

54 I-2. Les propriétés physiques des gemmes
I-2.1. La dureté : C’est la résistance à l’abrasion Importante, elle détermine la durabilité de la gemme (résistance à l’usure des particules de quartz présentes dans l’atmosphère et dans la poussière) Echelle de dureté = échelle de Mohs 1 : Talc 2 : Gypse 3 : Calcite 4 : Fluorite 5 : Apatite 6 : Feldspath (orthose) 7 : Quartz 8 : Topaze 9 : Corindon 10 : Diamant Non linéaire Dureté mesurée par indentation

55 … dans quelques pierres gemmes
II- Les inclusions … dans quelques pierres gemmes

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57 II-2. Les principales inclusions des corindons.
Les corindons d’origine magmatiques. Feldspath Zircon Spinelles Rutile (inclus à 120°) Pyrrhotite Fe(1-x)S (x = ) Yttriopyrochlore (Y, Na, Ca, U)1-2 (Nb, Ta, Ti)2 (O, OH)7 Columbite (Fe, Mn, Ti, Mg) (Nb, Ta)2 O6 Inclusions fluides Et les givres de guérison (« fingerprint ») Saphir de Pailin, Cambodge

58 II-2. Les principales inclusions des corindons.
Les corindons d’origine métamorphique. Rutile (inclus à 120°) Apatite Dolomite Calcite Sphalérite Pyrite Spinelle Biotite Sphène Bohémite (inclus à 90°) Inclusions fluides Et les givres de guérison Saphir du Sri Lanka : inclusion triphasée

59 II-2. Les principales inclusions des corindons.
Les inclusions fluides

60 II-2. Les principales inclusions des corindons.
Les givres de guérison (« fingerprint ») Liquide et/ou solide

61 II-2. Les principales inclusions des corindons.
Les givres de guérison (« fingerprint ») Saphir de Sri Lanka, givres de guérison type ailes de papillon (non traitée)

62 II-3. Les principales inclusions des béryls.
Albite Apatite Micas Tourmaline Quartz Pyrite Calcite Dolomite Chromite Trémolite Columbite Monazite Grains de chromite Cristaux de dolomite

63 II-3. Les principales inclusions des béryls.
Les inclusions fluides

64 II-3. Les principales inclusions des béryls.
Tubes de croissance Vides ou remplis

65 III- Les traitements

66 III- Les traitements III-1. Les traitements thermiques.
Traitement des corindons à haute température : améliore la couleur (par exemple, pour des saphirs verts, ils deviennent bleus), mais aussi la clarté par dissolution des aiguilles de rutile. Avant traitement Après traitement

67 Après traitement et taille
III- Les traitements III-1. Les traitements thermiques. Traitement des corindons à haute température : améliore la couleur (par exemple, pour des saphirs verts, ils deviennent bleus), mais aussi la clarté par dissolution des aiguilles de rutile. Avant traitement Après traitement et taille

68 Les traitements III-2. Les traitements par diffusion
Traitement par « diffusion » simple : Avant Après Après + taille

69 PAR COLORATION, IMPREGNATION
III-5. Les traitements PAR COLORATION, IMPREGNATION

70 III- Les traitements III-5. Par coloration, imprégnation.
Imprégnation : les matériaux à structures poreuses peuvent être remplis avec des résines, cires, polymères pour en améliorer la durabilité, le lustre, la transparence ou la couleur. Imprégnation et coloration : on introduit une substance colorée dans une gemme qui a elle aussi une structure poreuse (agate, turquoise) ou des fractures altérant la surface (quartz, corindons), pour en modifier la couleur apparente. Corindon incolore dont les fractures ont été remplies afin de simuler un rubis.

71 III- Les traitements III-5. Par coloration, imprégnation. Émeraude
Après huilage Avant huilage

72 Pourquoi les traitements sont-ils importants ????
Pour ça :