Classification des espèces minérales

La classification des minéraux

En géologie, la classification des minéraux est un domaine essentiel qui cherche à organiser la diversité des composés inorganiques de la croûte terrestre. Elle repose sur une variété de critères, notamment la composition chimique, la cristallographie, la dureté et la couleur. Deux systèmes largement utilisés, la classification de Dana et celle de Strunz, offrent une taxonomie précise des minéraux. En fonction de caractéristiques communes, les minéraux sont généralement organisés en classes, ordres et familles. Cette organisation facilite l’identification et l’étude des minéraux et permet aux géologues de comprendre les processus géologiques, les environnements de formation et les implications en termes d’exploitation. De plus, la classification des minéraux change selon des résultats des recherches scientifiques afin de mieux représenter la diversité et la complexité des composants minéraux de notre planète.

Comment sont classés les minéraux ?

Les principaux critères de classement des minéraux sont leur composition chimique et la cristallographie. Deux systèmes courants sont la classification de Strunz et la classification de Dana. La cristallographie examine la disposition atomique à l’échelle moléculaire, tandis que la composition chimique évalue les éléments présents dans un minéral. Les minéraux sont classés en classes, ordres et familles en fonction de caractéristiques communes, ce qui rend leur identification plus facile. De plus, des caractéristiques physiques telles que la dureté, la couleur et l’éclat sont prises en compte. Les géologues peuvent organiser la diversité minérale, explorer les processus géologiques et comprendre les conditions de formation des minéraux en utilisant cette classification.

La composition chimique du minéral

La composition chimique d’un minéral est une caractéristique essentielle qui définit sa structure et ses propriétés. Chaque minéral est composé d’éléments particuliers disposés dans une formule chimique spécifique. Les minéraux peuvent être composés d’un seul élément, comme le cuivre natif, ou de combinaisons complexes d’éléments variés, comme le quartz, qui est composé de dioxyde de silicium. L’analyse approfondie de la composition chimique d’un minéral révèle son origine géologique et ses conditions de formation. Les scientifiques peuvent mieux comprendre la géologie, la métallogénie et les processus géochimiques impliqués dans la formation des minéraux grâce à l’utilisation de techniques modernes telles que la spectrométrie. En somme, la composition chimique est une clé cruciale pour déchiffrer la nature et la diversité des minéraux qui constituent la croûte terrestre.

La structure cristalline

La structure cristalline ou cristallographie d’un minéral est déterminée par l’arrangement ordonné et répétitif de ses atomes. Chaque minéral possède sa propre organisation atomique, ce qui lui confère des propriétés distinctives comme la transparence, la dureté et le clivage. En fonction de la symétrie de leur réseau cristallin, les minéraux peuvent adopter divers systèmes cristallins, tels que cubique, hexagonal ou orthorhombique. La stabilité, la densité et les propriétés physiques des minéraux peuvent être compris en examinant leur structure cristalline. La disposition des atomes dans un cristal peut être déterminée avec précision en utilisant des techniques telles que la diffraction des rayons X. La compréhension de la structure cristalline aide à identifier les minéraux et à comprendre les processus géologiques responsables de leur formation, offrant ainsi des perspectives importantes en géologie et en sciences de la Terre.

La classification de Dana et la classification de Strunz

Deux systèmes bien connus pour classer la diversité des minéraux sont la classification de Dana et celle de Strunz. La classification de Dana, créée au 19e siècle, classe les minéraux en huit classes principales en fonction de leur composition chimique. Elle offre une approche traditionnelle, mais elle reste pertinente pour l’identification et la classification des minéraux. Cependant, la classification de Strunz, créée plus récemment, inclut la composition chimique et la structure cristalline des minéraux en utilisant un système alphanumérique pour une organisation plus précise. Bien que les deux classifications cherchent à simplifier la diversité minérale pour les géologues et les minéralogistes, leur approche taxonomique est différente.

Les différentes classes de minéraux

En fonction de leurs caractéristiques chimiques et physiques, les minéraux sont classés en différentes catégories. Les silicates, qui sont les minéraux les plus abondants et qui forment la majeure partie de la croûte terrestre, font partie des principales classes de minéraux. Une autre classe importante de carbonates, comme la calcite, participe à la formation du calcaire. Les classes importantes comprennent les sulfures (comme la pyrite) et les sulfates (comme la barytine). Les phosphates, tels que l’apatite, et les oxydes, comme l’hématite ou la magnétite, sont des classes distinctes. Les minéraux sont également classés en fonction de leur système cristallin, ce qui contribue à la diversité de leurs propriétés physiques. Chaque classe de minéraux offre aux scientifiques un aperçu unique des processus géologiques qui ont conduit à leur formation, ce qui permet d’interpréter l’histoire géologique de la Terre.

Les éléments natifs

Une classe particulière de minéraux, les éléments natifs, se présentent sous forme pure et sont constitués d’un seul élément chimique. Les éléments natifs ne nécessitent pas de combinaisons chimiques complexes, contrairement aux minéraux composés de plusieurs éléments. Le cuivre natif, l’or natif, le soufre et le diamant en sont des exemples notables. Chacun de ces minéraux possède des caractéristiques uniques, que ce soit la malléabilité de l’or, la conductivité électrique du cuivre. Les éléments natifs, qui sont souvent liés à des conditions géologiques spécifiques, tels que les filons hydrothermaux pour le cuivre natif ou les kimberlites pour les diamants, sont essentiels à la compréhension de la géologie. Leurs caractéristiques chimiques et physiques les rendent précieux pour la recherche scientifique et des ressources cruciales pour certaines industries.

Les halogénures

Les halogénures sont des minéraux tels que le chlore, le fluor, le brome et l’iode. Ces minéraux se forment fréquemment dans des zones géologiques particulières, telles que les dépôts d’évaporation, les sources hydrothermales ou les zones volcaniques. La fluorite, la halite (sel gemme) et la sylvite sont des halogénures notables. La fluorite, un composé de fluorure de calcium, est recherchée pour ses propriétés optiques et présente une variété de couleurs vibrantes. Dans l’industrie des engrais, la sylvite, un autre chlorure de potassium, est une source essentielle de potassium, tandis que l’halite, un chlorure de sodium, est omniprésente sous forme de sel de table. Les halogénures sont intéressantes tant sur le plan géologique que commercial en raison de leur variété de couleurs, de formes cristallines et de propriétés distinctives.

Les sulfures et sulfosels

La classe minérale importante des sulfures et des sulfosels est caractérisée par une présence dominante de soufre. Les métaux et le soufre se combinent pour former diverses structures cristallines dans ces minéraux. La pyrite, un sulfure de fer bien connu, est souvent appelée « l’or des fous » en raison de sa ressemblance avec l’or. Des exemples supplémentaires notables sont la galène, un sulfure de plomb, et la sphalérite, un sulfure de zinc. Les sulfosels, quant à eux, sont des minéraux qui sont également composés d’éléments semi-métalliques tels que l’arsenic, l’antimoine ou le bismuth. Cette catégorie comprend des minéraux comme la stibine (antimoine) et la bournonite (plomb-antimoine).

Les oxydes et hydroxydes

Une classe importante de minéraux, les oxydes et les hydroxydes, se distinguent par la présence d’oxygène. La majeure partie de ces minéraux, très importants au point de vue économique, est concentrée dans les zones superficielles de l’écorce terrestre. Les oxydes sont des composés chimiques produits par la combinaison d’oxygène et d’un métal. Les oxydes notables incluent l’hématite et la magnétite, qui sont toutes deux riches en fer, ainsi que le rutile, qui est une source de titane. En revanche, la structure cristalline des hydroxydes contient des groupes hydroxyles (OH-). Les hydroxydes comprennent la goethite, un minerai de fer courant, et la brucite, un minéral de magnésium. Les oxydes et les hydroxydes sont fréquemment associés aux processus d’altération des minéraux dans des environnements riches en eau.

Les carbonates et nitrates

La présence de groupes carbonates (CO3^2-) et nitrates (NO3^-) est une caractéristique des minéraux de la classe des carbonates et des nitrates. Les carbonates les plus connus sont la calcite, l’aragonite et la dolomite. La calcite, qui est composée de carbonate de calcium, est présente dans les roches sédimentaires et métamorphiques, tandis que la dolomite, qui est un double carbonate de calcium et de magnésium, est également une espèce minérale importante. Certaines roches sédimentaires comme le calcaire sont formées par des carbonates. Les minéraux tels que la nitratite et la nitrocalcite font partie des nitrates, bien que moins courants. Ces minéraux sont fréquemment liés à des environnements arides qui favorisent les processus d’altération et les concentrations de nitrates.

Les carbonates et les nitrates ont également des impacts économiques car ils peuvent être exploités pour des applications industrielles (industries chimiques ; céramiques et néocéramiques ; réfractaires ; verrerie ; papier, carton ; peinture ; plastiques, caoutchoucs ; mastics, enduits, adhésifs ; métallurgie, métallurgie non-ferreuse ; sidérurgie, fonderie ; épaississement de boues et agricoles).

Les borates

La classe de minéraux appelée borates contient du bore, de l’oxygène et souvent des ions métalliques. La borax, la colemanite et l’ulexite font partie des borates remarquables. La borax, également connue sous le nom de tétraborate de sodium, est utilisée dans une variété d’applications industrielles, notamment dans la production de détergents et de produits chimiques (Tueur d’insectes, Fongicide, Herbicide, Nettoyant ménager). La ulexite, également connue sous le nom de « cristal de télévision » en raison de ses propriétés optiques exceptionnelles, est utilisée dans les fibres optiques. Les borates se forment généralement dans des environnements arides, où des concentrations élevées de bore et des conditions particulières favorisent leur cristallisation.

Outre leur valeur économique, les borates sont aussi utilisés pour le verre (fibres de verre, laine de verre), la céramique (certains émaux de porcelaine), l’industrie chimique (engrais, détergents et désherbants) et l’industrie métallurgique (fondants et solvant d’oxydes métalliques).

Les sulfates

Une classe de minéraux appelée sulfates contient le groupe anionique sulfate (SO4^2-). La barytine, gypse et l’anhydrite font partie des sulfates remarquables. Les gisements de métaux lourds sont souvent associés à la barytine, qui est un composé de sulfate de baryum. Le gypse, un sulfate de calcium hydraté, est largement utilisé dans la construction et la fabrication de plâtre. Les dépôts évaporitiques contiennent fréquemment de l’anhydrite, un sulfate de calcium sans eau. Dans les environnements où l’eau s’évapore, laissant derrière elle des sédiments riches en sulfate, les sulfates se forment généralement. En plus de leur intérêt géologique, les sulfates ont une importance économique en tant que sources de minerais industriels (traitement de l’eau, production de colorants, catalyseur).

Les phosphates

Le groupe anionique phosphate (PO4^3-) fait partie de la classe de minéraux essentiels, qui jouent un rôle important dans l’agriculture moderne, appelés phosphates. L’apatite, la vivianite et la turquoise font partie des phosphates remarquables. L’apatite, qui est riche en phosphore, calcium et fluor, c’est cette source de phosphore qui est un composé des dents, et elle est également utilisée dans l’industrie des engrais comme source de phosphore. La vivianite, un phosphate de fer hydraté, peut être de couleurs allant du bleu au violet et est souvent associée à des environnements riches en fer. La turquoise, qui est un phosphate hydraté d’aluminium et de cuivre, est utilisée en bijouterie pour ses qualités esthétiques. Les phosphates se créent principalement là où les conditions géologiques apportent beaucoup de nutriments ou modifient les roches contenant du phosphate.

En plus de leur valeur économique, les phosphates sont essentiels à la vie car ils jouent un rôle important dans le cycle du phosphore et ont des effets importants sur l’environnement et l’agriculture.

Les silicates

Les silicates se différencient des autres minéraux par la présence de groupes contenant du silicium et de l’oxygène (SiO4).

Ces minéraux sont essentiels à la composition des roches et représentent environ 90 % de la croûte terrestre. Le quartz, le feldspath, le mica et l’olivine sont des silicates remarquables. Le quartz, qui est composé de dioxyde de silicium, se trouve dans toutes les roches cristallines et a une grande variété de formes et de couleurs. La famille des feldspaths comprend l’albite, l’orthose et la microcline. Le clivage en fines feuilles est une caractéristique des micas, tels que la biotite et la muscovite. Les roches magmatiques contiennent souvent de l’olivine, un silicate de fer et de magnésium.

Les silicates se trouvent dans une variété d’environnements géologiques différents, reflétant la variété des processus magmatiques, métamorphiques et sédimentaires. En plus de leur position dominante dans le monde géologique, les silicates sont essentiels à la compréhension de la pétrologie et de la géochimie, et leur grande variété de couleurs et de propriétés les rendent intéressants pour les géologues et les collectionneurs de minéraux.

Les minéraux organiques

Les minéraux organiques sont des substances naturelles incluant du carbone, de l’hydrogène et de l’oxygène. Ils sont plus rares que les minéraux non-organiques.

Des variétés comme la vivianite, la mellite et la whewellite font partie de ces minéraux. La méllite est un aluminoformiate hydraté, tandis que la whewellite est un oxalate de calcium hydraté. Bien que la vivianite soit principalement constituée de phosphore et de fer, elle peut également contenir des composés organiques. Les minéraux organiques se forment fréquemment dans des environnements riches en matière organique, tels que les sols organiques ou les dépôts liés à des processus biologiques.

Les minéraux organiques sont peu communs et captivent les scientifiques parce qu’ils révèlent des détails sur l’environnement et la géologie. Malgré leur rareté, ils enrichissent la variété des minéraux sur Terre.