IV. 2. 1. 1. Nésosilicates (Suite)

Minéral Formule chimiqueSystème cristallin

Propriétés remarquables

NESOSILICATES

a. Péridot

Fayalite Fe2 (SiO4)

Orthorhombique

Pôle ferreux du péridot

Olivine (Fe, Mg)2 (SiO4) Intermédiaire

Forstérite Mg2 (SiO4) Pôle magnésien du péridot

b. Grenats(X2+)3 (Y

3+)2

([SiO4])3

Alumineux

Almandin Fe3Al2 (SiO4)3

Cubique

Mx HT et HP: Caractéristiques des R. Métam. (Eclogites, Gneiss).R. mag.: péridotites micacées et kimberlites et qlq granites.

Pyrope Mg3Al2 (SiO4)3

Spessartine Mn3Al2 (SiO4)3

Calciques(RARES)

Andradite Ca3Fe2 (SiO4)3

Grossulaire Ca3Al2 (SiO4)3

Ouvarovite Ca3Cr2 (SiO4)3

c. ZirconZrSiO4 (U, Th)

(Datations absolues)

Quadratique

Granites, gneiss et en grains dans les sédim.Utilisé en joaillerie (faux diamant)

IV. 2. 1. 2. SUB-NESOSILICATES

Silicatesd'alumine

Andalousite

Al2(SiO4,O)

Orthorhombique

Disthène (kyanite) Triclinique

Sillimanite Orthorhombique

StaurotideFe2+

2Al9O6(SiO4)4(O,

OH)2

Orthorhombique

Mx Caractéristiques R. métam. de moy à fort degré.Micaschistes ou gneiss. Rarement dans le métam. de contact.

Sphène CaTi (SiO4) (O, OH, F) MonocliniqueR. mag. intermédiaires et acides.

Topaze Al2 (SiO4) (F, OH)2 Orthorhombique

Cristallise durant les dernières étapes de la solidification des roches éruptives siliceuses.Pierre semi-précieuse à précieuse

L’andalousite: Schiste tacheté, cornéenne à andalousite, Aplites, pegmatites granites d’anatexie.

Sillimanite: gneiss Disthène: micaschistes, gneiss

SOROSILICATES

Epidotes

AllaniteFe(III) (Fe,Al)2 (SiO4) (Si2O7) (O,OH)

+ (Ce, Th, Y)Monoclinique

Minéraux d'altération et demétamorphisme

Pistachite Ca2 Fe(III) Al2 (SiO4) (Si2O7) (O,OH) Monoclinique

Zoïsite Ca2Al3 (SiO4) (Si2O7) (O, OH) Orthorhombique

Tétraèdres avec un atome O en commun pour former un dimère constitué de deux tétraèdres. Les dimères se disposent ensuite dans un réseau sans liaisons entre eux, avec des cations s'y intercalant.

Le radical de base de la famille est (Si2O7)-6.

IV. 2. 1. 3. SOROSILICATES

6 tétra.

Béryl Be3Al2 (Si6O18)Hexagonal

Peut donner l'émeraude (traces de Cr) ou encore l'aigue-marine (traces de Fe)

CordiériteAl3 (Fe,Mg)2 (Si5AlO18) Orthorhombique

sédiments argileux (HT)gneiss à cordiérite

Tourmaline

Al6Y3Na [(Si6O18) (BO3)3 (OH,F)]

Y = Mg ou (Fe,Mn) ou (Li,Al) RhomboédriqueGranitePierre semi-précieuse

IV. 2. 1. 4. CYCLOSILICATESMinéraux assez rares, ils sont constitués de cycles de 3, 4 ou 6 tétraèdres de silice. Dans un cycle, chaque tétraèdre met en commun 2 atomes O avec 2 autres. Le radical de base de la famille dépend du nombre de tétraèdres du cycle ; il est de SixO3x, x étant le nombre de tétraèdres.

Les minéraux à anaux de 6 [SiO4] forment le groupe de cyclosilicates le plus connu

IV. 2. 1. 5. Inosilicates

AMPHIBOLESPYROXENES

Ce développement donne aux minéraux un faciès allongé, souvent fibreux, et des directions de clivage caractéristiques entre ces chaînes ou ces rubans.

Un squelette silicaté formé de tétraèdres [SiO4] associés en chaînes se développant dans une direction cristallographique.

simples doubles

a. LES INOSILICATES EN CHAINES OU LES PYROXENES

silicates Fe-Mg les plus abondants de la croûte terrestre

silicates anhydres de Fe, Mg, Ca, Na, Al

instables en présence d’eau

rôle important dans une grande variété de roches éruptives, surtout basiques comme les basaltes et gabbros, et de roches métamorphiques basiques

présents dans les météorites et les échantillons lunaires.

Deux clivage formant un angle proche de 90° sur les sections basales

Y2Z2O6 = M1 M2 Si2O6

M1 et M2 = sites cristallins occupés par les cations dont le total des charges est (4+).

La formule cristallochimique générale des pyroxènes

Si au cœur des tétraèdres [SiO4] (site tétraédrique [Z]). Dans certaines variétés de pyroxène Si peut être remplacé par Al jusqu’à des proportions 1/1.

M2: site cristallin octaédrique de coordination (VI), il sera remplie par des cations de petite dimension comme Mg et Fe2+,

M1: site cristallin de coordinence variable en fonction du cation mis en jeu:

(1) Cation moyen ou grand Ca, Na, coordinence est de VII à VIII et le pyroxène aura une symétrie monoclinique. Ceux-ci sont appelés des clinopyroxènes (Cpx).

(2) Cation de petite taille (Mg, Fe2+), coordinence est de VI, mais la symétrie du pyroxène sera déterminée par les conditions thermique de sa cristallisation:

à HT, on aura un un Px avec une symétrie monoclinique: Cpx

T plus basse on aura un Px avec une symétrie orthorhombique: Opx

Pyroxène OrthorhombiqueClivages (110) Pyroxène monoclinique

Clivages (110)

INOSILICATES EN CHAINES

PyroxènesM1 M2 Si2O6

Orthopx.

Enstatite Mg(SiO3)

Orthorhombique

Pôle magnésien des Opx

Ferrosilite Fe(SiO3)Minéral instable non représenté dans la nature

Hypersthène (Mg,Fe)2(SiO3)2Contient 30 à 50 % de Mg.

Clinopx.alcalins

Aegyrine Fe3+Na(SiO3)2

Mg = Fe >> Ca

-

Jadéite AlNa (SiO3)2 -

Clinopx.(Fe, Mg) etcalciques

Augite(Ca,Fe,Mg) (SiO3)2

Ca = Fe = Mg

Diopside

Pigeonite

CLASSIFICATION CHIMIQUE DES PYROXENES (Ca - Fe – Mg)

Tous les autres pyroxènes dont la composition ne rentre pas dans ce diagramme sont des clinopyroxènes (Cpx).

La base du triangle: pyroxènes à petits cations (Mg, Fe) avec une structure orthorhombique à (RBT): Opx. (CaO < 1.5%)

Lorsque le pourcentage en Caaugmente seul les pyroxènes monocliniques subsistent

Pigeonites

les augites: pôle diopside (Ca, Mg)Si2O6 -pôle hédenbergite (Ca, Fe)Si2O6.

CLASSIFICATION CHIMIQUE DES PYROXENES ALCALINS

Paragenèses

Opx-Mg: roches ultramafiques (SiO2 < 45% poids), pyroxénites; picrite, associés à l’olivine-Mg + augite-Mg au spinelle-Mg.

On les rencontre également dans les basaltes.

Opx-Fe sont rares, dans quelques dolérites et granites.

Opx les plus courants sont ferromagnésiens appelés hypersthènes.

Minéral typique du faciès métamorphique granulite, où il se forme à partir des chlorites:Chlorite + Silice Orthopyroxène Fe-Mg + Cordiérite + Eau

Il peut également provenir de la destruction de la biotite:Biotite + Silice Orthopyroxène + Orthose + Eau

Il s’agit toujours d’un métamorphisme thermique moyen ou élevé.

Opx-Fe-Mg

Les pigeonites: roches magmatiques de cristallisation et de refroidissement très rapides. Ils constituent de ce fait des minéraux rares (à cause des conditions de cristallisation difficilement réalisables) des laves tholéiitiques et, parfois des laves calco-alcalines.

LES PIGEONITES

Cpx pauvre en Ca, et les variations de son chimisme concernent surtout le rapport Mg/Fe durant sa cristallisation, fort au début (70/30) et faible en fin de cristallisation (35/65).

LES SERIES DE SOLUTION SOLIDE DIOPSIDE - HEDENBERGITE

métamorphisme des roches carbonatées impurs

CaCO3 + 3MgCO3 + 2SiO2 (Ca, Mg) (Si2O6) + CO2

Les diopsides comme les hédenbergite sont également connus dans les roches magmatiques, comme le diopside - salite dans les basaltes, les gabbros et les dolérites.

Les augites

Ce sont des clinopyroxènes à chimisme complexe.Les augites sont extrêmement fréquentes dans les basaltes, les dolérites et les gabbros.

L’étude minéralogique fine, utilisant des analyses chimiques des minéraux, montre un ordre de cristallisation des pyroxènes qui conditionne en grande partie l’évolution géochimique des magmas résiduels.

Les pyroxènes alcalins

pyroxènes sodiques qui sont les plus abondants. Ils nécessitent une abondance de sodium dans le milieu de cristallisation, comme dans le cas des roches alcalines, exemples granites, syénites, syénites néphéliniques et leur équivalent volcanique, rhyolites, syénites et phonolites.

Amphiboles

Ferro-magnésiennes

Antophyllite(Mg,Fe)7

(Si8O22) (OH,F)2

Orthorhombique

-

Grunérite Fe7 (Si8O22) (OH,F)2 -

Calciques

ActinoteCa2(Mg,Fe)5

(Si8O22) (OH,F)2

Monoclinique

-

Trémolite Ca2Mg5 (Si8O22) (OH,F)2Constituant essentiel du jade

Hornblende

(Ca,Na,K)2

(Mg,Fe(II),Fe(III),Al)5

(Si6(Al,Si)2O22) (OH,F)2

Plusieurs variétés dont la hornblende verte (oucommune) et brune (riche en Fe(III))

AmphibolesSodiques

Arfvedsonite (Na,Ca)2Mg3Al2 (Si8O22) (OH,F)2

Monoclinique

-

Glaucophane Na2Mg3Al2 (Si8O22) (OH)2Donne sa couleur lavande aux schistes bleus

Riébeckite Na2Fe(II)3Fe(III)2 (Si8O22) (OH,F)2 -

Inosilicates suite: Amphiboles

Amphiboles A0-1 X2 Y5 (Z8O22) (OH)2

Amphiboles Sodiques

IV. 8. 5. Phyllosilicates

Structure des phyllosilicates en feuillet, couche tétraédrique (T), et élément de base se répétant sur un feuillet

PHYLLOSILICATES

Micas

Noirs (ferro-magné--siens)

Annite KFe3 [(Si3AlO10) (OH,F)2]

Monoclinique (pseudo--hexagonal)

Pôle ferreux des micas noirs

BiotiteK (Mg,Fe)3 [(Si3AlO10)

(OH,F)2]Intermédiaire

PhlogopiteKMg3 [(Si3AlO10)

(OH,F)2]Pôle magnésien des micas noirs

Blancs(alumineux)

Muscovite KAl2 [(Si3AlO10) (OH,F)2] -

ParagoniteNaAl2 [(Si3AlO10)

(OH,F)2]-

PhengiteK2 (Fe,Mg) Al3

[(Si7AlO20) (OH,F)4]-

Argiles

Chlorite(Mg,Fe)6-x (Al,Si)x Si4-

x Alx (OH)10

Monoclinique

Donne sa couleur verte aux schistes verts

Illite KxAl2 (Si4-xAlxO10) (OH)2 -

Kaolinite Al4 (Si4O10) (OH)8 Utilisé pour les poteries

Smectite (Al,Mg)4 (Si8O20) (OH)2

Utilisé en médicaments (Smecta, ça vous dit rien ??) ; argiles les plus absorbants

SerpentineMg6 [(Si4O10) (OH)2]

(OH)6

Orthorhombiqueou monoclinique

Couleur en 'peau de serpent'

Talc Mg3 [(Si4O10) (OH)2]Monoclinique (pseudo--hexagonal)

Rayable à l'ongle

IV. 8. 6. Tectosilicates

Dans cette famille, les tétraèdres de silice sont reliés à chacun de leur sommet, par mise en commun d'un atome O, à un autre tétraèdre. On aura donc constitution d'un réseau tridimensionnel de tétraèdres de silice. Le réseau peut se présenter de manière simple, avec des alignements de tétraèdres torsadés, ou des cations (Ca2+, Na+, K+) peuvent s'y intercaler. C'est dans ce type de minéraux qu'à le plus fréquemment lieu des substitutions de Si par Al. Le rapport Si / O y est de ½, ainsi on définit le radical de base comme étant (SiO2)x.

TECTOSILICATES

Silice

Quartz

SiO2

Hexagonal

Raye le verre ; minéral le plus courant sur TerreNombreuses variétés dont l'améthyste oul'oeil-de-tigre

Tridymite OrthorhombiqeQuartz de HT (cristobalite si T augmente)

Coésite MonocliniqueQuartz de HP (stishovite si P augmente)

Calcédoine HexagonalEmpilement hélicoïdal de cristallites de quartzPeut donner l'agate, voire l'onyx

Opale AmorpheCristaux désordonnés ; contient 6 à 10 % d'eau

Feldspaths

Potassiques

Orthose K (Si3AlO8) MonocliniquePôle potassique des feldspaths ; raye l'acier

Microcline (K, Na) (Si3AlO8)

Na en faible quantité

Triclinique Feldspath K de BT

Sanidine Monoclinique Feldspath K de HT

Sodi-potas--siques

Anorthose(Na,K) (Si3AlO8)

Avec 60 % de K et 40 % de Na

Monoclinique Minéral le plus courant sur la Lune

Plagioclases Albite Na (Si3AlO8) TricliniquePôle sodique des plagioclases (acide, BT)

Anorthite Ca (Si2Al2O8) TricliniquePôle calcique des plagioclases (basique, HT)

Leucite K (Si2AlO6)Quadratique

(pseudo-cubique)Forme souvent des trapézoèdres parfaits

Néphéline Na3K (SiAlO4) Hexagonal -

Noséane Na2SO4 (SiAlO4)6 Cubique -

Les tectosilicates suite: les Feldspathoïdes