mineralogie (2).pdf

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  • GEO 2563Introduction la minralogie

    Prsentation du coursvaluations

  • CoordonnesProfesseur : Pierre-Jean Thibault

    Heures de bureau: dterminer avec les tudiants (MCD113)

    Tlphone : 562-5800 ext. 6743

    Courriel : [email protected]

  • Plan du cours10 septembre 15 octobreCristallographie & Chimie des Cristaux- Introduction la symtrie non-translationnelle, aux systmes

    cristallins, aux groupes ponctuels, aux indices de Miller- Cristallisation, mcles, intercroissance- Liaisons, polyhdres de coordination, lois de Pauling

    17 octobre: Examen de mi-session

    22 octobre 3 dcembreMinralogie systmatique- Minralogie systmatique/chimie cristalline des principaux groupes

    de minraux (lments natifs, halides, phosphates, carbonates, sulfures, oxides and silicates).

    - La couleur dans les minraux

  • Modle propos dvaluation

    1- Examen final sur la thorie 30% (30-40%*)2- Rapport de laboratoire/quizes/devoirs 40% (30-50%*)3- Examen de mi-session sur la thorie 10% (10-20%*)4- Examen de laboratoire (avec chantillons)10% (10-20%*)5- Projet de recherche individuel 10 % (0-10%*)

    (*Possibilit de changer la valeur relative de ces valuations)

  • GEO 2563Introduction la minralogie

    Prsentation #1.Dfinition dun minralIntroduction la symtrie non-translationelle

    Lectures requises : Chapitre 1, pages. 1-16(Pour les prsentations 1&2) Chapitre 5, pages. 170-213

    Chapitre 6, pages. 240-276

  • I. Quest-ce quun minral? Un minral est un solide naturel, homogne,

    possdant une composition chimique dfinie(mais gnralement pas fixe) et un arrangement atomique hautement ordonn (appel la structure cristalline). Il est gnralement form par des processus inorganiques.

  • 1. Naturel Les minraux ne sont pas synthtiques

    (fabriqu en laboratoire) Les quivalents synthtiques de minraux ont

    le qualificatif syn aprs leur nom

  • 2. Homogne Les minraux ne peuvent pas tre bris en plus

    petites composantes chimiques Un minral est considr une phase unique

    dans le sens thermodynamiqueDiopside (Diopside (pyroxpyroxnene): CaMgSi): CaMgSi22OO66

    SiSi4+4+CaCa2+2+

    MgMg2+2+

    OO22--XX

  • 3. Solide Les minraux ne sont pas des gaz ou des

    liquides Lexception tant le mercure liquide (Hg)

  • 4. Composition chimique dfinie Les minraux sont composs dlments

    prsents sous forme datomes ou dions

    silicates: Si4+ + O2- = SiO44-

    carbonates: C4+ + O2- = CO32-

    phosphates: P5+ + O2- = PO43-

    zirconolite: Ca2+ + Zr4+ + 2Ti4+ + 7O2-

  • 5. Arrangement atomique ordonn Les minraux sont forms dun arrangement

    interne rgulier datomes, la structure cristalline

    Na+

    Cl-

    NaCl Halite (sel gemme)

  • Cellule unitaire Le bloc de construction de base dun minral est la cellule

    unitaire Une cellule unitaire est dfinie comme la plus petite unit

    dune structure qui peut tre rpte pour gnrer la structure complte. Elle contient tous les lments de symtrie et les particularits chimiques du minral entier

    Les minraux ne peuvent pas tre dcompos en des composantes plus petites que leur cellule unitaire

    Une rptition rgulire de la cellule unitaire produit le minral

    Les dimensions de la cellule unitaire sont exprimes en Angstrom ()

    1 = 10-8 cm ou 10-10 m

  • 6. Inorganique Les minraux ne sont pas des composs

    organiques (composs uniquements de C,H,N & O) et ne sont habituellement pas doriginebiologique

    ??

  • Minralode Matriaux naturels qui resemblent aux minraux

    mais qui ne respectent pas un des 6 critres

    Ex. verre volcanique amorphe (ordre atomique courte distance seulement)

    Ex. Minraux mtamictes : minraux qui ont perdu leurordre interne cause du dommage caus par uneirradiation interne

  • AMI LAssociation Minralogique Internationale (AMI)

    est responsible de lapprobation des nouveaux minraux et de rviser la nomenclature et le statutdes minraux de tous les ~4000 minraux connus

    peu prs 40 nouvelles espces sont dcrites chaqueanne

    Nickel et al. (1995): The definition of a mineral. Canadian Mineralogist, vol. 33, pages 689-690.

  • II. CristallographieCristal : Solide gomtrique rgulier qui est souvent

    partiellement ou entirement bord par des faces cristallines.

    - Un arrangement rgulier datomes en 3 dimensions

    - Le dveloppement des faces cristallines dpend de : i) le temps de refroidissement (rapide pas de faces)ii) la pressioniii) lespace disponible les faces cristallines ontbesoin despace pour grandir

  • Anhdrique Subhdrique Euhdrique

    Pas de faces Certaines faces Le cristalcristallines cristallines entirement bord

    par des faces

    Types de cristaux

  • Cristallographie La cristallographie

    est ltudesystmatique des lments de symtrie des cristaux

  • III. Symtrielments de symtrie

    - Une opration gomtrique qui mne la rptition dun objet- Les lments de symtrie peuvent tretranslationnels ou non-translationnels- Dans ce cours, nous allons nous occuperuniquement des lments de symtrie non-translationnels

  • 3 lments de base de symtrienon-translationnelle1. Symtrie par rapport un plan

    2. Symtrie par rapport une ligne

    3. Symtrie par rapport un point

  • 1. RflectionSymtrie par rapport un plan : rflection- Implique un plan miroir (dnot : m)

    m1 !

    m2 !

    m3 ?m4 ?

  • 1. Rflection

    m

    Projection strographique

    Un plan miroir sur uneprojection strographiqueest toujours reprsent par uneligne solide et paisse

  • 2. RotationSymtrie par rapport une ligne : rotation

    - Implique la rptition dun objet (motif) autourdune ligne, appel un axe

    - Langle de rotation est donn par 360/n o n = facteur de multiplicit (le nombre de fois quun objetest rpt)

  • 2. Rotation

    60 690 4120 3180 2

    --360 1SymboleAngle de Rotationn

  • 2. Rotation

    1Rotation dordre 1 360

    2Rotation dordre 2 - 180

  • 2. Rotation

    3Rotation dordre 3 - 120

    4Rotation dordre 4 - 90

  • 2. Rotation

    Pourquoi ny as-t-il pas de rotation dordre 5 ?

    6rotation dordre 6 - 60

  • 2. Rotation

    6

    6

    66

    66 6

    6

    6

    6

    6

    6

    666

    6

    Ordre 1 Ordre 2 Ordre 3 Ordre 4 Ordre 6

  • 3. InversionSymtrie par rapport un point : inversion- Relie un motif un motif quivalent mais invers, en

    passant par un point (dnot i)

    A

    B

    C

    A

    B

    C

    i = centre dinversionX X

  • 4. RotoinversionLa rotoinversion est une combination dune rotation et dune

    inversion (n + i)

    3+m = 3/m

    --

    --

    m--

    i--quivalentSymbolen

    6

    321

    4

  • 4. Rotoinversion

    21

    i i

    Symboles :

  • 4. Rotoinversion

    3 4

  • 4. Rotoinversion

    6

    En combinant tous les types de rflections, rotations et inversions, on obtient seulement 32 combinaisons uniques.

    On appelle ces 32 combinations les Groupes ponctuels.( suivre au prochain cours)