Les pierres précieuses
Voyage au coeur des minéraux.
Béryl
Les pierres précieuses sont des minéraux caractérisés par la stricte organisation de leurs molécules. Leur rareté est due aux conditions de pression et de température nécessaires à leur formation, exceptionnellement réalisées dans la nature.
Sans joyau pas de couronne, sans bijoux, pas de Castaflore...Symboles de bauté et de pouvoir, les pierres précieuses fascinent. Mais qu'ont-elles donc de si précieux en dehors du regard avide que nous posons sur elles? Après tout, le saphir et le rubis ne sont que des oxydes d'aluminium dont la formule chimique est identique à celle de l'alumine blanchâtre qui tapisse le font des casseroles oxydées!
Ce cristal de roche, fait de cristaux géants de quartz (dioxyde de silicium crisatlisant dans le système hexagonal), provient du Brésil.
Diamant et charbon noir, de proches parents
Comme tous les cristaux que s'arrachent les collectionneurs, les pierres précieuses ne sont pas des roches mais des minéraux purs - les roches sont des agrégats de minraux.
Chaque minéral correspond à une espèce chimique naturelle de composition précise et fixe. Par exemple, la formule du diamant, champion de la simplicité, est celle du carbone pur, ce qui le rend chimiquement identique au graphite et l'anthracite. Sur les 3 000 minéraux naturels existants, tous ne sont pas précieux. Certains sont même si banals que nos chemins en sont pavés...Il suffit de se souvenir, par exemple, que le granite est constitué de trois minéraux : le quartz, le feldspath et le mica noir. La calcaire, lui, est majoritairement constitué d'un minéral, le calcite, l'une des formes cristallisées du carbonate de calcium. Mais pour percer le secret des minéraux, il faut avant tout comprendre leur structure à l'échelle atomique et connaître les conditions physiques qui ont permis leur formation.
Cristal de fluorine rose (fluorure de calcium)
Des molécules bien organisées
La matière se rencontre soit à l'état gazeux, soit à l'état liquide, soit à l'état cristallin. C'est ce dernier qui nécessite le moins d'énergie; toute matière minéral tend donc à l'atteindre. Dans les gazs et les liquides, la distribution des molécules est hasardeuse et change à chaque instant. Dans les cristaux, les molécules se lient les unes aux autres de manière permanente suivant un réseau tridimensionnel parfaitement régulier et fixe, dont la géométrie dépend de la nature des molécules.
Si l'on considère, depuis une molécule, une direction à l'intérieur du cristal, la distribution des autres molécules est homogène. Mais à chaque direction correspond une distribution diffrentes; les propriétés des cristaux - comme la dureté, la résistance aux chocs, la vitesse de propagation de la lumière - sont donc variables suivant les directions. Cet arrangement atomique se concrétise par l'édification de solides réguliers : ce sont les cristaux, aux formes soit simple, comme le cristal parfaitement cubique de fluorine, soit complexe, tel le cristal à facettes. Les cristaux se regroupent en fait en sept systèmes (ou motifs) selon leur type de symétrie.
Vanadinite
Tourmaline bleue
Cristaux géants
Quelques minéraux atteignent des tailles exceptionnelles, mais ils sont très rares, leur formation étant particulière. Elle est liée à la présence, dans les roches, de fractures ouvertes ou de vides reliés entre eux par des fissures permettant la circulation des fluides.
Dans certaines conditions, par exemple à proximité d'une masse de magma en cours de refroidissement, ces fluides peuvent atteindre plusieurs centaines de degrés et être chargés de matières minérales dissoutes. Fractures et vides se tapissent alors de cristaux qui vont croître sans contraine : c'est ainsi que naissent les géodes.
Géode d'amethyste
Beryl héliodore
Une affaire d'impuretés
La limpidité d'un cristal est due à l'absence d'impuretés. Il ne contient donc aucune atome autre que ceux nécessaires à la construction de son réseau cristallin, ou encore aucune inclusion fluide ou gazeuse. A l'inverse, les belles couleurs de certains minéraux sont liés à la présence d'atomes étrangers : ainsi que le quartz (dioxyde de silicium) est incolore et transparent lorsqu'il est pur (cristal de roche); mais, si au cours de sa croissance, son réseau emprisonne quelques atomes de fer, il deviendra violet (améthyste), ou d'un beau rose avec quelques atomes de titane et de manganèse. Le rouge du rubis est lié à la présence de chrome, le bleu du saphir à celle de fer et de titane, en plus de l'aluminium.
Corindon
Pyromorphite
La naissance exceptionnelle du diamant
La cristallisation des diamants nécessite des pressions et des températures n'existant naturellement qu'à des profondeurs supérieur à 100 km, au sein du manteau supérieur terrestre. Or le carbone est stocké dans les couches superficielles de notre planète. Certains pensent que du carbone superficiel pourrait, à la faveur des grands mouvements qui affectent l'écorce terrestre, être entrainé jusqu'à des profondeurs ( au niveau des zones de subduction, par exemple) et cristalliser ultérieurement sous forme de diamant. Mais ils doivent remonter jusqu'à la surface. Ce qui ne se produit que lorsque d'éruptions volcaniques particulières survenant uniquement au milieu de noyaux continentaux très anciens et épais (cratons), comme ceux d'Afrique du Sud ou de Sibérie. Le magma impliqué dans ces éruptions s'appelle une kimberlite : sa signature chimique très particulière en fait le magma le plus profond (200 km au moins) de notre planète. On comprend alors mieux la rareté du diamant.
Diamant
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