TP 7 Classification géochimique des minéraux...Classification géochimique des minéraux les éléments (corps simples) natifs, les alliages métalliques. les sulfures et les sulfosels

Classification géochimique des minéraux

TP Cristallographie et minéralogie

UFR Sci. Terre, Orsay

BOUR Ivan

Eléments sidérophiles • Sidérophiles réfractaires : Mo, Ru, Rh, W, Re, Os, Ir, Pt • Sidérophiles modérément réfractaires : Fe, Co, Ni, Pd • Sidérophiles modérément volatiles : P, Cu, Ga, Ge, As, Ag, Sb, Au • Sidérophiles volatiles : Tl, Bi

Eléments lithophiles • Lithophiles réfractaires : Be, Al, Ca, Sc, Ti, V, Sr, Y, Nb, Ba, terres rares, Hf, Ta, Th, U • Lithophiles modérément réfractaires : Mg, Si, Cr • Lithophiles modérément volatiles : Li, B, Na, K, Mn, Rb, Cs… • Lithophiles volatiles : F, Cl, Br, I

Eléments chalcophiles

• Chalcophiles volatiles : S, Se, Cd, In, Sn, Te, Hg, Pb

Affinité des éléments

Eléments atmophiles

• H, He, C, N, O, Ne, Ar, Kr, Xe

Classification géochimique des minéraux

les éléments (corps simples) natifs, les alliages métalliques. les sulfures et les sulfosels (où le soufre est associé à l'arsenic, l'antimoine, le sélénium, le tellure...). les oxydes, simples ou multiples. les halogénures. les carbonates, les nitrates, les borates, les sulfates, les phosphates et les composés voisins (arséniates, vanadates, molybdates, tungstates, etc...). les phosphates, arséniates et vanadates. les silicates, de loin les plus nombreux.

Classification géochimique des minéraux Les silicates

Motif de base :


Les nésosilicates


Silicates à tétraèdres isolés:

Les groupements [SiO4]4- ne partagent pas d’oxygènes (pontants) et sont liés ensemble par des cations.

Système cristallin de symétrie élevée, de morphologie isométrique et des propriétés de clivage peu prononcées.

Ex: les olivines

Si O


Les sorosilicates et cyclosilicates

Silicates à paires de tétraèdres

Partage d’un oxygène pontant. Charpente dièrique.

Peu de minéraux purement sorosilicate. Fonctions complexes où existent [Si2O7]6- et [SiO4]4-

Ex: Epidote

Si O

La polymérisation par groupe de 6 tétraèdres conduit à la formation de cyclosilicate


Les cyclosilicates

Des anneaux isolés entre eux reliés par des cations.

Les systèmes cristallins sont rhomboédriques, quadratique et hexagonal.

Ex: Tourmaline, Béryl

Si O

Les inosilicates


Selon l’agencement des tétraèdres successifs, le motif répété le long de la chaîne pourra comprendre, 1, 2, 3, 5, 7… tétraèdres.

Allongement des cristaux suivant la direction de la liaison Si-O


Les inosilicates: chaîne simple, chaîne double

Pyroxène Amphibole

Les phyllosilicates


• Le partage de 3 oxygènes conduit à une charpente en couches infinies.

• La condensation de couches de pyroxènes ou d’amphiboles donne un feuillet [Si4O10]4- caractéristiques des micas, chlorites et argiles

Les tectosilicates


Famille très importante en sciences de la Terre car les minéraux qui la constituent :

- sont les constituant majeurs de la croûte continentale, -définissent des familles de roches. Caractérisitque des quartz, feldspaths,…


forstérite

Grenat magnésien (pyrope)

2 cm

1 cm

Les nésosilicates


Les sorosilicates

1 cm

Epidote


Les cyclosilicates

5 cm

2 cm

Beryl

Tourmaline

5 cm


Les inosilicates

Augite

5 cm


Les inosilicates

5 cm

Augite Enstatite

5 cm


Les inosilicates

5 cm

2 cm

Augite

Amphibole


Ca

Fe

Géochimie des pyroxènes

Mg enstatite

augite

Wollastonite Ca2Si2O6

Fe2Si2O6 Mg2Si2O6

pigeonite

Clinopyroxène

Orthopyroxène ferosilite

Classification géochimique des minéraux Les silcates

Les phyllosilicates

2 cm

Biotite ou mica noir

Classification géochimique des minéraux Les silcates

Les phyllosilicates

2 cm

2 cm

Muscovite ou mica blanc


Les tectosilicates

1 cm Quartz translucide ou cristal de roche


Les tectosilicates

1 cm

1 cm

Plagioclase sodique ou albite


Les tectosilicates

1 cm 1 cm

1 cm

Feldspath potassique ou Orthose


Géochimie des feldspaths

K

Na Ca

Orthose

Groupe des plagioclases

Albite

Sanidine

Anorthite

Anorthose


Les Feldspaths sont les minéraux les plus fréquents dans la croûte terrestre. Leur prédominance permet de définir la classification des roches ignées.

Plagioclases: solution solide parfaite entre deux pôles chimiques

Le terme de solution solide traduit la possibilité qu'il existe une expression de l'échange entre deux ou trois pôles purs. Elle induit l'élaboration de diagrammes en fonction de P, T et de la composition (X, P, T).

Classification géochimique des minéraux Les carbonates

2 cm

Calcite


2 cm

1 cm

Aragonite, polymorphe de la calcite


2 cm

1 cm

1 cm

Dolomie, carbonate double de calcium et de magnésium


2 cm

1 cm

1 cm

2 cm

Sidérite, carbonate de fer

2 cm

Classification géochimique des minéraux Les sulfates

Pyrite

2 cm


Marcasite, polymorphe instable de la Pyrite

2 cm 5 cm


1 cm

Chalcopyrite

2 cm 5 cm


1 cm

5 cm Galène

2 cm 5 cm


1 cm

5 cm

5 cm

Gypse

Classification géochimique des minéraux Les phosphates

apatite

2 cm

Classification géochimique des minéraux Les halogénures

5 cm 5 cm

Classification géochimique des minéraux Les oxydes-hydroxydes

1 mm

Corindon


1 mm

1 mm

Stibine


1 mm

1 mm

1 cm

Magnétite


1 mm

1 mm

1 cm 5 cm

Goethite

Classification géochimique des minéraux Éléments natifs

5 mm

5 mm

Péridotite : vue en LPA (4.8x3.6mm) Gros pyroxène au centre, péridots en périphérie (olivine), la spinelle est éteinte.

Exercice pratique Les silicates



Basalte tholéitique: en LPA (4.8x3.6mm) - texture microlithique avec olivine iddingsitisée (tache jaunâtre), plagioclases et pyroxènes. Augite en équilibre avec le basalte




Trachyandésite: en LPA (4.8x3.6mm) - Texture microlitique porphyrique fluidale - Phénocristaux de plagioclase et sphène - Microlites de plagioclases et de minéraux opaques





Trachyte : en LPA (4.8x3.6mm) -Texture microlitique porphyrique - Phénocristaux de feldspaths zonés (plagioclase au coeur, feldpath potassique au bord) Petits quartz arrondis - Taches brunes de dévitrification






Trachyte: en LPA (4.8x3.6mm) Texture microlithique porphyrique - Phénocristaux de plagioclase et de hornblende. Biotite (fine baguette) - Microlites de plagioclases






Trachyte: en LPA (4.8x3.6mm) Texture microlithique porphyrique - Phénocristaux de plagioclase et de hornblende. Biotite (fine baguette) - Microlites de plagioclases

Rhyolite: en LPA (4.8x3.6mm) Phénocristaux de plagioclase, quartz corrodé, biotite chloritisée, témoignant d'un métamorphisme en facies schiste vert

Ca

Fe Mg


Différenciation magmatique

Changement de la composition et évolution de la paragenèse qui accommode l’évolution chimique du magma


40 50 60

8 6 4 2

Alcalin (K2O, Na2O)

(SiO2)


Les principaux processus qui conduisent à la formation de minéraux

Cristallisation d'un liquide qui, par refroidissement,

passe de l'état liquide à solide,

Précipitation chimique à partir d'une solution

sursaturée par rapport à un minéral,

Cristallisation de vapeurs,

Transformation (recristallisation) de minéraux existants

en formes cristallines différentes de l'original.

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