Imaginez que vous êtes dehors et que vous trouvez un minéral. Vous voulez l’identifier mais vous ne savez pas trop comment. Ce n’est pas grave ! Les minéralogistes utilisent une variété de propriétés physiques et optiques pour aider à identifier les minéraux sans l’aide d’un équipement spécial. Ces propriétés comprennent la couleur du minéral, sa forme cristalline, sa dureté, son clivage (la façon dont un minéral se brise), sa strie, son éclat, son magnétisme, sa capacité à transmettre la lumière et sa gravité spécifique.
Propriétés physiques
Forme cristalline
La forme cristalline désigne la forme commune ou caractéristique du cristal ou de l’agrégat de cristaux d’un minéral qui sont délimités par un ensemble de faces planes reliées entre elles par la symétrie. Certains minéraux présentent des formes reconnaissables, comme des cubes ou des octogones, qui sont utiles pour l’identification des minéraux. Par exemple, les grenats forment souvent des dodécaèdres (12 faces). La plupart des minéraux n’ont qu’une seule forme commune, mais il y en a quelques-uns qui peuvent se développer en plusieurs formes. La galène est couramment trouvée comme un cube, mais elle peut également former un habit octaédrique aussi.
Garnet montrant la forme de cristal dodécaèdre.
Deux échantillons de galène – un montrant la forme cubique (6 côtés) et un montrant la forme octaédrique (8 côtés)
Le tableau suivant énumère certaines des formes cristallines les plus courantes.
| Pyramidaux (5 côtés) |
soufre |
| Cube (6 côtés) |
Galène . |
| Rhomboèdre (6 côtés) |
Rhodochrosite – Spécimen provenant de la National Mineral Collection du National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Rhodochrosite-NMNH_147520 https://geogallery.si.edu |
| Octaèdre (8 côtés) |
fluorite |
| Dodécaèdre (12 côtés) |
.
Garnet |
Habitude cristalline
La tendance d’un minéral à se développer de façon répétée en formes caractéristiques est appelée habitude cristalline. Contrairement aux formes cristallines, les habitudes cristallines ne sont pas liées aux faces ou à la symétrie du cristal. L’habitude cristalline d’un minéral peut être utilisée pour différencier les minéraux. Les conditions et la chimie de l’environnement dans lequel un minéral s’est formé peuvent influencer l’habitude qui se développe. Certains minéraux, comme la pyrite, peuvent se former en plusieurs habitudes cristallines, notamment cubique (une forme et une habitude) ou rayonnante.
| Habitude cristalline | Description | Image du minéral | |
| Massif | Le minéral manque de… faces cristallines |
Soufre |
|
| Granulaire | les grains de cristal sont approximativement de taille égale ; la taille des grains varie d’environ 2 à 10 mm |
Météorite pallasite |
|
| Lamellaire | Constitué de couches |
Molybdénite |
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| Micacé | également appelé foliacé ; cristaux qui forment une structure en forme de feuille ou de couche ; souvent, ils peuvent être divisés en fines feuilles |
Mica |
|
| Lames | cristaux allongés qui sont plus longs que larges et leur largeur est supérieure à leur profondeur ; ressemblent à une épée ou un couteau droit |
Stibnite |
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| Fibreux | se présentent sous forme de cristaux très fins ressemblant à des fibres | .comme des cristaux |
Actinolite |
| Radiation | des agrégats de cristaux se développent vers l’extérieur à partir d’un point central | . point central |
Thomsonite |
| Oolitique | agrégats cristallins arrondis et de taille inférieure à quatre millimètres de taille |
Oïdes |
|
| Bandes | minéraux ayant des couches ou des bandes étroites de couleur et/ou de texture différentes |
Agrégats à bandes |
|
| Botryoïdaux | également appelés globulaires ou mammillaires ; agrégats de cristaux qui ont une forme globulaire ou arrondie |
Hématite |
|
| Colonne | prismes longs avec une largeur suffisante pour que le nom aciculaire (en forme d’aiguille) ne s’applique pas |
Gypsum |
|
| Géodique | Les amas de minéraux forment une masse arrondie par cristallisation. masse arrondie par cristallisation sur les parois intérieures d’une cavité |
Géode d’améthyste (cathédrale) |
|
| Rosette | amas de cristaux tabulaires dans une disposition radiale qui ressemble à une rose ou à une fleur |
Roses de barite |
Dureté
L’échelle de Mohs de la dureté des minéraux est basée sur la difficulté à rayer la surface d’un minéral. Créée pour la première fois en 1812 par le géologue et minéralogiste allemand Friedrich Mohs, l’échelle comporte 10 niveaux et est utilisée pour comparer la dureté de différents matériaux ou minéraux afin de voir lequel gratte l’autre. Par exemple, le talc est le plus souvent utilisé pour la dureté Mohs 1, et le diamant, étant le minéral le plus dur sur Terre, est utilisé pour la dureté Mohs 10. Le tableau ci-dessous illustre un minéral à chaque niveau de dureté et quelques matériaux courants qui peuvent également être utilisés pour tester la dureté des minéraux.
| Numéro d’échelle | Nom du minéral | Photo du minéral | Objet courant |
| 10 | Diamant |  |
. |
| 9 | Corindon |  |
|
| 8 | Topaz |  |
Mèche à maçonnerie (8.5) |
| 7 | Quartz |  |
|
| 6 | Orthoclase |  |
Clou en acier (6.5) |
| 5 | Apatite |  |
Couteau/Plaque de verre (5.5) |
| 4 | Fluorite |  |
|
| 3 | Calcite |  |
Penny en cuivre (3.5) |
| 2 | Gypsum | |
Ingle d’orteil (2.5) |
| 1 | Talc |  |
Tableau montrant l’échelle de Mohs de la dureté minérale. Les images de spécimens pour le diamant, le corindon, la topaze et l’orthose proviennent de la National Mineral Collection du National Museum of Natural History, Smithsonian Institute. https://geogallery.si.edu
Clivage
Lorsque les minéraux se brisent, ils ont tendance à se briser d’une certaine manière. C’est ce qu’on appelle le clivage. Le clivage se produit sur des plans qui dépendent de la structure cristalline du minéral et où le minéral a des liaisons faibles qui maintiennent les atomes ensemble. Les minéraux ont tendance à se briser à ces points de faiblesse. Un minéral peut avoir plusieurs plans de clivage. Lorsque vous observez un minéral, sa forme est généralement définie par les plans de clivage. Parfois, les cristaux individuels se brisent ou ne forment pas des cristaux bien définis, ce qui rend difficile de voir les plans de clivage d’un minéral.
Le mica a un plan de clivage, que l’on appelle clivage basal. Lorsqu’ils sont fendus, les plans de clivage du minéral peuvent être « épluchés », comme les pages d’un livre. La galène présente le plus souvent un clivage cubique. Si vous deviez casser un cube de galène, il se briserait en cubes de plus en plus petits. Tout comme le clivage cubique, les minéraux comme la calcite qui ont un clivage rhomboédrique peuvent se briser en cristaux rhomboédriques plus petits, qui, comme le nom le suggère, ressemblent à un rhombe.
Illustration de plusieurs modèles de clivage minéral communs. Ce tableau présente les définitions des différents modèles de clivage, la forme du minéral avec un modèle de clivage donné, ainsi que des diagrammes et des photographies à titre d’exemple. Image modifiée à partir d’une image appartenant à Pearson Prentice Hall, Inc, 2006.
Fracture
Certains minéraux ont des liaisons chimiques qui sont approximativement les mêmes dans toutes les directions et n’a pas un point de faiblesse prévisible. Lorsqu’un minéral ne se brise pas le long d’un plan de clivage, on appelle cela une fracture. Lorsqu’un minéral se fracture, la plupart donnent lieu à des surfaces inégales qui sont décrites comme une fracture irrégulière.
Obsidienne (une variété de quartz) avec une fracture conchoïdale – une propriété physique diagnostique du quartz. Source : https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
Certains minéraux, comme le quartz, se brisent en surfaces lisses et courbes ressemblant à du verre brisé. Ce motif de fracture est appelé fracture conchoïdale.
Les minéraux peuvent également se fracturer selon d’autres motifs, notamment fibreux, en échardes ou piriformes. La fracture fibreuse et l’éclatement ressemblent à la façon dont le bois se casse. La fracture hackly ressemble à des fractures déchiquetées avec des bords tranchants.
Le chrysotile présentant un habit fibreux. Le spécimen provient de la collection nationale de minéraux du Musée national d’histoire naturelle, Institut Smithsonian – Chrysotile-NMNH_107854. https://geogallery.si.edu
Argent présentant une fracture hackly.
Streak
Lorsqu’on dentifie un minéral, on peut utiliser sa « strie » pour faciliter l’identification. Une strie est la couleur du minéral en poudre qui reste sur une plaque de porcelaine non émaillée. Cette plaque est également appelée plaque à stries. La plaque à stries a une dureté de 7 sur l’échelle de dureté de Moh, donc tout minéral ayant une dureté supérieure à 7 ne laissera pas de strie, comme le corindon qui a une dureté de 9. Au lieu de cela, il laissera une forme de poudre blanche là où il a rayé la plaque. Lorsque le minéral a une dureté inférieure, la strie peut être utilisée pour l’identifier. La couleur du minéral n’est pas toujours la couleur de la rayure. Par conséquent, pour les minéraux comme le quartz qui peuvent avoir une variété de couleurs, la couleur de la strie reste la même.
- Les minéraux avec un éclat métallique ont tendance à avoir une strie sombre. Les minéraux à éclat non métallique ont tendance à avoir une strie de couleur claire.
- L’hématite a une strie rouge
L’hématite produit une strie rouge lorsqu’elle est testée sur une plaque à stries.
Magnétisme
La plupart des minéraux ne sont pas attirés par un aimant. Par conséquent, le magnétisme est une propriété utile pour identifier les minéraux car il existe peu de minéraux magnétiques. Les minéraux qui ne sont pas magnétiques sont appelés minéraux diamagnétiques. À l’inverse, les quelques minéraux qui sont magnétiques sont appelés minéraux paramagnétiques. Les minéraux les plus actifs sur le plan magnétique sont ferromagnétiques, comme la magnétite (composée de fer et d’oxygène ; Fe3O4.)
Magnétite avec des copeaux de fer et des clous attirés par elle.
Magnétite avec habitude cristalline visible.
Les minéraux ferromagnétiques sont importants pour comprendre le champ magnétique de la Terre. Ces minéraux enregistrent la direction du champ magnétique terrestre et aident donc les géophysiciens à reconstituer le mouvement des plaques tectoniques de la Terre (morceaux de la croûte et du manteau). La géochronologie, qui utilise les minéraux ferromagnétiques pour mesurer la façon dont le champ magnétique de la Terre a changé à travers le temps, est l’étude de l’âge des roches et des événements géologiques.
Effervescence
Lorsque de l’acide chlorhydrique dilué est appliqué à la surface de certains minéraux, le minéral fait des bulles, ou effervescence. Cette réaction est caractéristique des minéraux contenant du carbonate (CO3). La quantité d’effervescence dépend du degré de solubilité des minéraux. Par exemple, la calcite (CaCO3) effervesce plus que la dolomite (CaMg(CO3)2).
La réaction chimique qui se produit :
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- CaCO3 + 2HCl → Ca2+ + H2O + 2Cl + CO2 (gaz)
- Lorsque le carbonate de calcium et l’acide chlorhydrique réagissent, de l’eau, et du dioxyde de carbone (gaz) sont produits. Lorsque le dioxyde de carbone se libère, il bouillonne à travers l’eau et l’acide chlorhydrique restant sur le minéral.
Vidéo démontrant le test acide pour la calcite et la dolomite. Créditée par RockTumbler.com sur YouTube.
Vidéo démontrant le test acide pour la calcite et la dolomite.
Propriétés optiques
Couleur
Lorsqu’on identifie des minéraux, il est important de ne pas se fier uniquement à la couleur car elle est souvent variable. La couleur peut être trompeuse pour des minéraux tels que le quartz et la calcite. Les impuretés dans le quartz peuvent lui donner une variété de teintes, notamment le violet (améthyste), le jaune (citrine) et le noir (quartz fumé). L’or a une couleur caractéristique, mais la pyrite, également connue sous le nom de « Fool’s Gold », a une couleur similaire. Pour identifier entre les deux, d’autres propriétés optiques et physiques des minéraux sont nécessaires.
Or. Le spécimen provient de la collection nationale de minéraux du Musée national d’histoire naturelle, Institut Smithsonian – Or-NMNH_145644. https://geogallery.si.edu
Soufre natif – Pour les éléments natifs, la couleur du minéral est la couleur de l’élément.
Lustre
Le lustre est l’apparence de la lumière réfléchie par la surface d’un minéral. Il existe deux types de lustre : métallique et non métallique.
L’éclat métallique est l’éclat du métal poli – par exemple, l’apparence de l’acier, du cuivre et de l’or. Cet éclat reflète la lumière comme les métaux et est opaque à la lumière transmise.
Météorite de fer – Météorite coupée et polie montrant un motif entrecroisé fait par les différents métaux à l’intérieur.
L’éclat non métallique est montré par de nombreux minéraux qui transmettent la lumière. L’apparence de l’éclat non métallique varie d’une surface de verre hautement polie à une apparence terne semblable à celle de la terre. Par exemple, le feldspath a un éclat non métallique terne et terreux. La plupart des minéraux ont un éclat non métallique et sont généralement décrits par des adjectifs tels que vitreux, vitreux, terne, terreux, nacré ou soyeux. Dans les minéraux non métalliques, l’éclat est souvent causé par la rupture des liaisons chimiques le long des plans de clivage.
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- Éclat vitreux
Quartz
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- Éclat vitreux
Obsidienne (une variété de quartz) avec fracture conchoïdale – une propriété physique diagnostique du quartz. Source : https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
- Eclat terne
Orthoclase
- Eclat nacré
Mica
- Eclat soyeux
Gypse
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- Éclat vitreux
Capacité à transmettre la lumière
Tenez une tasse en verre transparent et, remarquez comment la lumière passe à travers. La lumière qui passe à travers le verre peut être décrite comme opaque, transparente ou translucide. La capacité d’un minéral à transmettre la lumière est couramment utilisée dans le processus d’identification de minéraux comme le quartz. Les minéraux opaques ne transmettent pas la lumière. Les minéraux translucides laissent passer un peu de lumière mais pas une image claire. Lorsque la lumière et l’image peuvent être transmises à travers le minéral, celui-ci est qualifié de transparent. Un grand échantillon de muscovite, à première vue, semble opaque Cependant, lorsque les couches sont séparées le long des plans de clivage, les couches individuelles sont transparentes.
Transparent:
Translucide:
Opaque:
Double réfraction
Lorsque la lumière traverse un minéral transparent, elle ne passe pas toujours comme un seul rayon. Certains minéraux, comme la calcite, vont diviser la lumière ordinaire, non polarisée, en deux rayons. Lorsqu’un morceau de calcite est placé sur un texte imprimé, ces rayons lumineux divisés font apparaître le texte deux fois. Regardez la vidéo ci-dessous pour une démonstration de calcite optique et de ce qui se passe lorsque la lumière est polarisée par un filtre.
Créditée à AZ Geology sur YouTube.com
Fluorescence et Phosphorescence
Les minéraux, tels que le gypse,lorsqu’ils sont éclairés par la lumière ultraviolette (UV), les rayons X, et/ou les faisceaux d’électrons, semblent briller dans des couleurs vibrantes qui ne sont pas présentes lorsque le minéral est vu avec la lumière ordinaire. Par exemple, la calcite qui semble blanche en lumière visible peut devenir fluorescente dans une variété de couleurs comme le rouge, le bleu, le rose, le vert et l’orange. La couleur de la fluorescence est affectée par les oligo-éléments présents dans le minéral.
Rock contenant de la willemite et de la calciteen lumière visible.
Rock contenant de la willemite et de la calcite en lumière ultraviolette. La willemite est le minéral vert et la calcite est un minéral orange.
Les minéraux, tels que la fluorine, peuvent continuer à briller après que la lumière UV d’activation initiale soit retirée. L’apparition de la lumière émise par un minéral après le retrait de la lumière UV est appelée phosphorescence. Regardez la vidéo du musée Sternberg pour en savoir plus sur comment et pourquoi les minéraux brillent lorsqu’ils sont éclairés par une lumière UV.
L’épisode Leçons avec Ptara présente des minéraux fluorescents et phosphorescents. Rejoignez Mme Darrah et Penny le Spinosaurus alors qu’elles expliquent comment et pourquoi les minéraux brillent. Crédité au Musée Sternberg sur YouTube.