roches

LES MINERAUX

ci-dessus: cristal de quartz. Le quartz est un minéral. Il se compose d'un arrangement
d'atomes bien ordonnés dans un réseau. Le quartz contient des atomes de silicium et des atomes d'oxygène.
La formule de ce minéral est SiO2 car il y a 2 atomes d'oxygènes pour un atome de silicium. Le quartz appartient
a la famille des silicates, les minéraux les plus communs dans la croûte terrestre. Tous les
silicates contiennent la molécule Si0 4 associée a d'autres atomes. Il existe différentes façon de relier la molécule SiO4 entre elles
et de les combiner a d'autres atomes . Ces différents arrangements produisent différents minéraux.
Par exemple, le mica , se compose de feuilles de SiO4 sur lesquelles
se greffent des atomes de magnésium, fer, aluminium et hydrogène.

Il existe plus de 4000 minéraux mais, heureusement pour les étudiants en géologie, seulement seulement une douzaine
de minéraux sont abondants. La plupart des minéraux qui constituent la croûte terrestre sont constitués de seulement 8
éléments : l'oxygène (46.5% de la croûte environ), le silicium (28% de la croûte) , l'aluminium (8%) , le fer (5%) , le calcium (3.5%),
le sodium (3%) , le potassium (2.5%%) et le magnésium (2%).

Ces atomes se regroupent et se combinent pour former des minéraux.
Par exemple, le diamant, un minéral, est constitué d'atomes de Carbone solidement attachés les uns aux autres.
Le quartz est constitué uniquement de la mocécule SiO4 et l'arrangement forme une structure en 3 dimension tres
solide. Le minéral pyrite (ressemble a de l'or) est constitué d'atomes de fer et de sulfure.

Les minéraux sont classés en groupes.

Silicates

Le groupe silicates comprend les minéraux qui contiennent la molécule SiO4 .
Ces minéraux constituent 90% de la croute terrestre.
Cliquez sur l'image.
Tous les silicates contiennent la molécule en forme de tetrahèdre SiO4
combinées a d'autre atomes. Le minéral Olivine (premier dessin a gauche)
contient le tetrahedre des atomes de fer et de magnésium . Sa formule est
(Mg, Fe)2 SiO4. Les tetrahedres ne sont pas reliés les uns aux autres.

Les pyroxènes (sous groupe, photo = augite) contiennent en plus des tétrahèdres, des atomes
de magnésium et fer. (Mg, Fe)SiO3
La figure montre que les tétrahèdres forment une chaine.

Les amphibole s (sous groupe, photo = horneblende) contiennent en plus
des tetrahedres, des atomes de magnesium, fer, calcium , aluminium et hydrogene.
Ca2(Fe, Mg)5Si8O22 (OH)2
Les tetrahedres forment une double chaine.

L'olivine, l'augite et l'horneblende ont une couleur foncée. Cela est due a la présence
de fer et de magnésium.

Les micas (blanc, muscovite , KAl2(AlSi3O10)(OH) 2) ou noir (biotite , K(Mg, fe)3AlSi3O10(OH) 2)
contiennent des atomes d'aluminium
et de potassium en plus des tetrahedres et des atomes d'hydrogene.
Le mica noir comprend également des atomes de magnesium et de fer.
Les micas commes les argiles ont des tetrahedres qui forment des couches.

Les feldspaths forment un large sous-groupe et sont présents dans la plupart des
roches terrestres. On distingue les orthoclases (contiennent du potassium en plus des tetrahedres et de l'alumium) et les plagioclases
(contiennent du calcium et du sodium en plus de l'aluminium et des tetrahedres). Les tetrahedres
des feldspaths forment une structure en 3 dimension comme celle du quartz.

Les silicates ont aussi une importance économique. Le quartz (constituant du sable) est utilisé pour faire du verre, des montres,
des bijoux. Le silex est aussi formé de quartz tout comme l'agate. Les micas sont utilisés dans les circuits electroniques et
servent d'isolants. Les feldsparths sont les minéraux les plus communs. On distingue d'autres groupes qui ont une grande importance économique.

Les carbonates

Les carbonates contiennent la molécule CO3 .
Exemples:

aragonite : CaCO3 (orthorhombique)
Calcite : CaCO3 (rhomboédrique) . Utilisé pour la fabrication du ciment et du calcaire.
Dolomite : CaMg(CO3)2 . Utilisé pour la fabrication du ciment et du calcaire.
Magnésite : MgCO3
Rhodochrosite : MnCO3
Sidérose : FeCO3

Halogénures

cotient du chlore (CL), du fluor (F) ou du brome (Br)
Fluorine : CaF2 (utilisé dans la fabrication du fer, fluidifie le métal)
Halite : NaCl (sel de table)

Sulfates

Contient la molécule SO4

Anhydrite : CaSO4
Barytine : BaSO4 (platre)
Gypse : CaSO4,2H2O (utilisé pour faire le platre)

Oxydes et hydroxydes

contient de l'oxygene
Corindon : Al2O3 (pierre precieuse: rubis et saphire )
Hématite : Fe2O3 (minerais de fer, pigment, bijoux)
Ilménite : FeTiO3
Magnétite : Fe3O4 (minerais de fer, aimant naturel)
glace (H2O)

Sulfures

contient du soufre (s)

Arsénopyrite : FeAsS (arsenic)
Chalcopyrite : CuFeS2 (minerais de cuivre)
Cinabre : HgS (minerais de mercure)
Galène : PbS (minerais de plomb)
Orpiment : As2S3
Pyrite : FeS2 (minerais de fer, or des fous)
Sphalérite : ZnS (minerais de zinc)

Éléments natifs
Les métaux :
argen t Ag cubique
cuivre Cu cubique (conducteur electrique)
platine Pt cubique
or

Les non-métaux
diamant C cubique (contient uniquement du carbone. les atomes sont solidement connectés en un réseau 3D)
graphite C hexagonal (carbone comme le diamant mais les atomes forment des couches qui glissent facilement
les unes sur les autres. Le graphite est donc facilement altérable)
soufre S orthorhombique (soufre) (chimie)

Roches

Une roche est composée de différents minéraux rassemblés. Ce rassemblement peut avoir lieu lorsqu'un magma refroidit et que différents types
de minéraux s'y cristallisent. Lorsque le refroidissement est terminé, on a une mosaique de cristaux imbriqués les uns
dans les autres. C'est le cas des roches volcaniques.

Le gneiss est composé de quartz, de feldspaths (orthoclase, plagioclase) et de mica.

DAns d'autres, des cristaux peuvent se former dans l'eau et tomber sur le fond ou ils s'accumulent et se compactent:
C'est le cas des roches sédimentaires comme le calcaire.

les combinaisons sont réduites car tous les minéraux ne peuvent pas coexister dans les meme conditions
de température, de pression et d'acidité, ce qui limite les combinaisons possible.

Les roches qui contiennent les meme minéraux dans les memes proportions
sont regroupées sous le meme nom: granite, baslate, calcaire..

Les minéraux a gauche se trouvent dans les roches a droites (granite :roche volcanique, gneiss: roche metamorphique, gres: roche sedimentaire)
Mais les conditions de formation de ces roches ne sont pas les memes. Les proportions des minéraux different aussi.
On obtient donc des roches differentes a partir des memes minéraux.

Le gneiss est une roche métamorphique. Le granite soumis a de fortes pression
et de temperature se transforme en gneiss et les minéraux se reorganisent et
leur proportion change. Ces roches se forment sous la surface de la Terre.

Le granite est une roche volcanique. Elle contient moins de mica noir et plus de
feldspath Orthoclase. Les cristaux ont grandi dans un bain de magma
chaud.

Le gres est une roche sedimentaire. Les sédiments qui constituent cette roche et
sont soudés ensembles sont eux memes constitués de differents mineraux.
Le gres se forme sous l'eau. Le quartz est présent en large proportion.

propriétés

Plusieurs propriétés et méthodes permettent de caractériser un minéral.
Pour étudier un minéral donné, le minéralogiste exploitera, entre autre :

sa structure cristalline à l'état solide (le plus souvent étudiée à l'aide de la diffraction des rayons X) ;
sa composition chimique (souvent analysée à la microsonde électronique) ;
ses propriétés mécaniques: densité, dureté , clivage, cassure, fracture, toucher, masse volumique ;
ses propriétés optiques : couleur , trace, éclat, transparence, indice de réfraction, analyse interférentielle à l'aide de rayons X ;
les liaisons entre les atomes, qui peuvent être notamment : covalentes, ioniques, métalliques, de Van der Waals ;
ses propriétés chimiques : photoluminescence, réactivité avec les acides, coloration sous la flamme ;
sa phase (solide, liquide ou gazeuse) ;
sa solubilité (dans l'eau) ;
ses propriétés électriques et thermiques.

LIENS:

mineraux: photos et information

strucutres atomiques et formules

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