Calcite
Pour les articles homonymes, voir CaCO3.| calcite Catégorie V : carbonates et nitrates[1] | |
|---|---|
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| Numéro CAS | |
| Classe de Strunz | 5.AB.05
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| Classe de Dana | 14.01.01.01
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| Formule chimique | CaCO3 |
| Masse formulaire[2] | 100,087 ± 0,006 uma C 12 %, Ca 40,04 %, O 47,96 %, |
| Couleur | incolore mais peut prendre de très nombreuses teintes claires suivant les impuretés. |
| Classe cristalline et groupe d'espace | Ditrigonale-scalénoédrique - R3m |
| Système cristallin | Trigonal |
| Réseau de Bravais | Rhomboédrique |
| Macle | très nombreux types ont été décrits le plus commun sur {0112}. |
| Clivage | sur {1011} |
| Cassure | Spathique (en gradins) à conchoïdale |
| Habitus | rhomboèdres, en prismes allongés, en tablettes très aplaties, ou en scalénoèdres divers souvent très modifiés. |
| Échelle de Mohs | 3 |
| Trait | blanc à incolore |
| Éclat | vitreux à nacré |
| Indice de réfraction | nω = 1.640 - 1.660 nε = 1.486 |
| Biréfringence | Uniaxial (-) δ = 0.1540-0.1740. |
| Fluorescence ultraviolet | dans le rouge, jaune, rose ou le bleu |
| Transparence | Transparent, translucide à opaque. |
| Densité | de 2,6 à 2,8 |
| Fusibilité | Infusible |
| Solubilité | Dans HCl à froid |
| Magnétisme | aucun |
| Radioactivité | aucune |
La calcite est un minéral chimique ou biochimique (biominéralisation) composé de carbonate naturel de calcium de formule CaCO3, avec des traces de Mn, Fe, Zn, Co, Ba, Sr, Pb, Mg, Cu, Al, Ni, V, Cr, Mo. L'abondance des cations autres que le calcium explique la richesse des variétés décrites pour ce minéral.
Polymorphe de l’aragonite et de la vatérite, isostructurale avec la nitratine, et l'otavite, la calcite forme une série avec la rhodochrosite. Elle est souvent présente dans les roches carbonatées, dans une moindre mesure dans les roches métamorphiques et les météorites.
Découverte et étymologie
Connue depuis l’antiquité, la calcite est abondamment décrite et analysée dès le XVIIe siècle, notamment de par les propriétés optiques curieuses du spath d’Islande : la biréfringence de ce cristal, découverte en 1669 par Rasmus Bartholin[3], sera étudiée par Christiaan Huygens (1678), Étienne Louis Malus (1810) et William Nicol (1828). Johann Carl Freiesleben (1774 - 1846) donne en 1836 à la calcite son nom de « chaux », originaire du grec khalx. C'est à partir de ses observations sur les clivages de la calcite (qu'il nommait chaux carbonatée) que René Just Haüy a introduit la notion de « molécule intégrante », plus tard remplacée par celle de maille cristalline, introduite par Gabriel Delafosse. Il passe à ce titre pour l'inventeur, avec Jean-Baptiste Romé de L'Isle, de la cristallographie (voir l'article cristal).
Gîtologie
Constituant principal de nombreuses roches sédimentaires : calcaires, marnes ; c'est un des carbonates les plus abondants.
- Formation après précipitation chimique lors de l'évaporation des solutions riches en bicarbonate de calcium (concrétions naturelles des grottes stalactite et stalagmite ; des travertins).
- Formation par extraction de micro-organismes vivants à partir des mêmes solutions : calcaire organogène.
Cristallographie
La calcite cristallise dans le système cristallin trigonal à réseau rhomboédrique[4] et dans une palette infinie de cristaux. La maille primitive est un rhomboèdre aigu, contenant deux unités formulaires de CaCO3 dont les caractéristiques sont:
- longueur de l'arête : 6,36 Å
- angle entre les axes : 46 °6',
- distance entre 2 plans identiques & parallèles à la face de clivage : 3,03 Å
- volume d'une unité formulaire du cristal : 60,75 . Å3
Groupe de la calcite
Le groupe de la calcite est composé de minéraux de formule générale ACO3, où «A» peut être un ou plusieurs ions métalliques (+2) tout particulièrement le calcium, le cobalt, le fer, le magnésium, le zinc, le cadmium, le manganèse et / ou de nickel. La symétrie des membres de ce groupe est trigonale.
- Calcite (CaCO3)
- Gaspéite ({Ni, Mg, Fe}CO3)
- Magnésite (MgCO3)
- Otavite (CdCO3)
- Rhodochrosite (MnCO3)
- Sidérite (FeCO3)
- Smithsonite (ZnCO3)
- Sphaérocobaltite (CoCO3)
Synonymie
Il existe de très nombreux synonymes pour ce minéral[5]
- androdamas [6]
- aphrite (Robert Jameson )[7].
- chaux carbonatée (René Just Haüy 1801)[8]
- drewite (Field 1919)
- focobonite
- helmintholite nom donné à la calcite venant remplacer les Belemnites ou tiges d'encrine au XVIIIe siècle[9].
- spath calcaire (Jean-Baptiste Romé de L'Isle 1783)
- cristal[10] ou spath[11] d'Islande (désigne une calcite transparente, souvent clivée en rhomboèdre et à la biréfringence très apparente).
- spath satiné[12]
- vaterite-A
Propriétés
Propriétés mécaniques
La calcite est pure et incolore blanchâtre. Sa masse volumique est de 2,71 kg/dm³. Elle est classée de dureté 3 dans l'échelle de dureté de Mohs. Sa solubilité dans l'eau pure est de l'ordre de 15 à 20 mg par litre. Sa capacité thermique molaire est de l'ordre de 81,80 J·mol−1·K−1 (19,57 cal/mol.°C) à 25 °C .
Propriétés chimiques
La calcite, sous ses formes issues de l'industrie extractive (calcaire, carbonate de calcium) a de très grandes applications industrielles : dans la construction (ciment, chaux, pierres d’ornement, ...), comme fondant dans la verrerie & dans la métallurgie ; elle fournit des matières premières pour l'industrie chimique, pour la fabrication d'engrais et pour beaucoup d'autres usages. Elle fait effervescence à l'acide chlorhydrique dilué à froid selon une réaction qui donne des sels de calcium, de l'eau et du dioxyde de carbone, qui est à la pression atmosphérique et à température ambiante, gazeux et volatil[13] :
Propriétés optiques
La calcite, est un cristal biréfringent. Les nicols, spaths sciés en deux et recollés avec du baume du Canada, ont longtemps constitué les seuls filtres polariseurs à disposition des physiciens.
La calcite pure est incolore ou blanche. La présence de cations autres que le calcium, et notamment de métaux de transition, lui donne une coloration allochromatique jaune, orange, rouge, vert, bleu, brun, gris. Elle peut, selon les impuretés qui la composent, présenter les phénomènes de fluorescence, phosphorescence, thermoluminescence, triboluminescence.
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Calcite - Mine de Batere, Pyrénées-Orientales, France (8x6cm) A:Lumière du jour B: Ultraviolet -
Calcite - Sud Maroc -(5,9 cm) A:Lumière du jour B: Ultraviolet -
_birefringence.jpg)
Biréfringence de la calcite.
Luminescence : Mn2+ active tandis que Fe2+ supprime la cathodoluminescence de la calcite.
La calcite est un minéral au clivage net. Elle est incolore ou faiblement colorée en brun en lumière polarisée non analysée (ou lumière dite « naturelle ») avec des irisations au niveau des clivages. Elle possède un pléochroïsme de relief très marqué. En lumière polarisée analysée, la calcite polarise dans les teintes pastel d'ordre trois, principalement dans des couleurs rose et verte. Cette propriété pourrait être à la base de la pierre de soleil, qui aurait permis aux navigateurs danois de s'orienter sans boussole[14].
Galerie France
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Calcite Malce polysynthètique - Mine de Batère Pyrénées-Orientales (17x13cm) -
Calcite sur dolomite - Mine de Talc de Trimouns, Luzenac, Ariège (XX1.5cm) -
Calcite macle - Fillols Pyrénées-Orientales - (7x5.2cm) -
Calcite - Gave de Pau, Pyrénées-Atlantique - (XX3.5cm) -
Calcite et sidérite Peyrebrune Tarn (11x7cm) -
Calcite macle sur {001} - Moux Aude (XX5.1x3.2cm)
Variétés et mélanges
Variétés
- anthraconite, (synonyme : anthracolite, antrakonite) variété bitumineuse de calcite, trouvée essentiellement à Brodten, Travemünde, Lübeck, Schleswig-Holstein, Allemagne[15].
- argentine, variété lamellaire au lustre argenté, trouvée dans des nombreuses occurrences aux USA[16].
- baricalcite (synonyme néotype[17]), de formule (Ca, Ba)CO3, est une variété de calcite riche en baryum[18].
- bruyerite, calcite noire concrétionnée.
- capreite, variété de calcite décrite par le minéralogiste italien Bellini (1921)[19].
- cobaltocalcite, variété cobaltifère de calcite de formule (Ca, Co)CO3. Décrite unitalement à Vallone stope, Cape Calamita Mine (Calamita Mine), Capoliveri, Île d'Elbe, Toscane, Italie par le minéralogiste italien Millosevich en 1910[20]. Il existe de nombreuses occurrences dans le monde, Espagne, Italie, Maroc, Zaire...mais aussi en France : Beyrède-Jumet, Vallée d'Aure, Hautes-Pyrénées[21]
- calcite colloïdale variété de calcite rencontrée dans les tests de foraminifère, qui trouve un intérêt nouveau grâce aux Nanotechnologie[22].
- ferrocalcite (synonyme de ferroan calcite des anglo-saxons), calcite ferrugineuse de formule 2[(Ca, Fe)Co3]. Plusieurs occurrences mondiales, Australie, Brésil Chine, Italie, USA mais également très bien représentée en France en Auvergne par plus de 30 gisements[23].
- hématoconite, (synonyme Haematoconite) variété rouge vif de calcite colorée par des inclusions microscopiques d'hématite, décrite par Johann Friedrich Ludwig Hausmann[24].
- hislopite Haughton (1859), variété vert vif de calcite, dédiée au missionnaire écossais Stephen Hislop (1816-1873)[25].
- lublinite, variété de calcite efflorescente, souple, avec une consistance fibreuse, et généralement humide. Décrite par le minéralogiste et pétrographe polonais Józef Marian Morozewicz (1865-1941) en 1907. Le nom dérive de la localité type : Lublin en Pologne[26]. Elle est connue en Autriche, en Hongrie et en France notamment dans l'Ain et la Drôme[27].
- Synonymes de lublinite
- agaricus mineralis (Waller)
- chaux carbonatée spongieuse (René Just Haüy 1801)
- craie spongieuse (Ignaz von Born)
- moelle de pierre (Edme-Louis Daubenton)
- protocalcite
- Synonymes de lublinite
- manganocalcite, variété manganésifère de calcite de formule (Ca, Mn)CO3. Décrite initialement à Banská Štiavnica (Selmecbánya; Schemnitz), Štiavnica, Banská Bystrica, Slovaquie. Elle a de très nombreuses occurrences dans le monde notamment en France : Carrière du Rivet, Peyrebrune, Réalmont, Tarn[28].
- Mg-rich Calcite ou « magnesian calcite », variété riche en magnésium, qui est différente de la dolomite dont un des synonymes est magnésio-calcite. La formule est pour cette variété : (Ca, Mg)CO3. Elle se rencontre aux Bahamas, en Italie, en Chine, au Canada, et aux USA aux Kansas dans une météorite (Leoville CV3 meteorite)[31].
- patagosite, variété de calcite trouvée dans certains fossiles décrite par le minéralogiste et géologue français Stanislas Meunier en 1917. La patagosite à la propriété d’émettre une « explosion bruyante » si elle est chauffée au rouge dans un tube à essai. Le nom dérive de la racine grecque "Patagos"[32].
- pelagosite, variété de calcite trouvée dans l'ile de Pelagosa en Dalmatie, Croatie, se présentant comme un enduit sombre sur la dolomite, probable réaction à l'eau de mer.
- plombocalcite (synonyme :plumboan calcite), variété de calcite riche en plomb de formule (Ca, Pb)CO3. Décrite par Johnston en 1829[33]. Elle se rencontre en Autriche et en Namibie.
- prasochrome, variété de calcite riche en oxyde de chrome trouvé dans les filons d'altération de la chromite. Décrite par A.H.Chester en 1896[34]. Le nom dérive de la racine grec "poireau" par référence à sa couleur.
- prunnerite, encroutement de calcite violette ressemblant à la calcédoine, décrite par Esmark en 1830. Trouvée associé à l’apophyllite dans l’ile Heostoe, (îles Féroé) et dédié au naturaliste Prunner de Cagliari (Sardaigne Italie)[35]
- strontianocalcite, variété de calcite strontianifère de formule (Ca, Sr)CO3. Décrite par Genth en 1852[36]. Trouvée dans de nombreuses localités, en Autriche, Chine, Espagne, Maroc.
- synonymie pour strontianocalcite
- strontian calcite
- stronticalcite
- synonymie pour strontianocalcite
- zincocalcite, variété de calcite zincifère de formule (Ca, Zn)CO3, décrite par Edward Salisbury Dana en 1892[37].
Mélange
- magnocalcite (synonyme de dolomitic-calcite des anglo-saxons), mélange de calcite et de dolomite[38].
Les pseudomorphoses
Il existe plusieurs types de pseudomorphoses de divers minéraux en calcite. Les plus connues se déclinent sous le nom de glendonite David and Taylor (1905)[39]. Ce terme mal attribué désigne des pseudomorphoses, souvent en plusieurs générations, de différents minéraux dont l'ikaite, la thénantite[40] ou la glaubérite[41]. L’étymologie dérive du topotype : Glendon, New South Wales, Australie.
Il existe plusieurs termes qui peuvent être considérés comme synonymes :
- fundylite - de la localité "Bay of Fundy", au Canada
- jarrowite - de la loclaité de Jarrow, Royaume-unit. Browell (1860)[42]
- gennoishi - trouvé dans la région de Niigata, au Japon
- gersternkorner - de l'allemand "Gerste" qui désigne l'orge.
- Molekryds - trouvé à "Mors Island", Danemark
- pseudogaylussite - par allusion à sa ressemblance morphologique avec la gaylussite
- pyramidite - de la localité Pyramid Bay, Amérique du Nord.
- thinolite - Sud-Ouest des USA - [du grec antique, thinos=rivage]- King (1878)[43]
Gisements remarquables
En France
- Mines de Batère, Corsavy, Arles sur Tech, Pyrénées-Orientales[44].
- Mine de Talc de Trimouns, Luzenac, Ariège[45].
Galerie stéréoscopique
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Image stéréoscopique : Calcite, District minier de Schneeberg, Saxe, Allemagne
Notes et références
- ↑ La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- ↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- ↑ Experimenta crystalli islandici disdiaclastici quibus mira et insolita refractio detegitur, Copenhague 1669.
- ↑ La classification qui veut la calcite dans un « système cristallin rhomboédrique » est erronée, le terme « rhomboédrique » concernant le réseau et non pas le système cristallin. Voir Une transition de phase « géographique » : l'étrange cas du quartz.
- ↑ « Index alphabétique de nomenclature minéralogique » BRGM
- ↑ An index of mineral species & varieties, 1955
- ↑ Robert Jameson 1832, The Edinburgh encyclopaedia - Volume 13 - Page 520
- ↑ Haüy, R.J. (1801) Traité de minéralogie. 1e édition: en 4 volumes avec atlas in fol.;(1801), Paris: 1: 23.
- ↑ Dictionnaire des sciences naturelles, par Andrée Jean François Marie Brochant de Villers, Alexandre Brongniart, Frédéric Georges Cuvier, Paris, 1821
- ↑ Huygens est sans doute le premier à utiliser cette expression puisqu'il la justifie au début du chapitre 5 de son « Traité de la Lumière », en convenant de son caractère arbitraire.
- ↑ Le terme de spath d'Islande apparaît à la p. 75 (article III) de l’Essai d'une théorie sur la structure des crystaux (1784) de René-Just Haüy.
- ↑ Cours de minéralogie, par Albert Auguste Cochon de Lapparent, p.503, 1890
- ↑ Jean-François Beaux, Bernard Platevoet, Jean-François Fogelgesang, Atlas de pétrologie, Dunod, 2012, p. 57
- ↑ Des physiciens percent le secret des Vikings
- ↑ Ref/A. Wittern: "Mineralfundorte in Deutschland", Schweizerbart (Stuttgart), 2001
- ↑ Ref/Kirwan, R. (1794) Elements of Mineralogy, second edition: 1: 104.
- ↑ Cours de minéralogie Par Albert Auguste Cochon de Lapparent Tome 4 P739 1908
- ↑ Ref/ Dana, E.S. (1892) System of Mineralogy, 6th. Edition, New York: 269.
- ↑ Bellini (1921) Società geologica italiana, Rome, Bollettino: 40: 228.
- ↑ Millosevich (1910) Rendus, Reale accademia nazionale dei Lincei, Rome: 19: 92.
- ↑ - Gourault, C. (1998). "Indice de Beyrède-Jumet (Hautes-Pyrénées)." Le Cahier des Micromonteurs,(2),pp:5-9.
- ↑ Processus de cristallisation de plaquettes rhomboédriques à la surface d'un test porcelané de foraminifère actuel. Jean-Pierre Debenay & All...
- ↑ R. Pierrot, P. Picot, J.J. Périchaud : "Inventaire Minéralogique du Cantal", BRGM and Editions G. de Bussac, 1971
- ↑ Manuel de minéralogie, Volume 2 Par Alfred Des Cloizeaux 1874
- ↑ Haughton (1859) Philosophical Magazine and Journal of Science: 17: 16.
- ↑ Morozewicz (1907) Kosmos: 32: 487.
- ↑ G. Demarcq, 1973, "Guides Géologiques Régionaux : Lyonnais, Vallée du Rhône" , p. 62, Masson.
- ↑ Le Cahier des Micromonteurs 2004(4), 13-18
- ↑ /Shepard (1865) American Journal of Science: 39: 175
- ↑ Breithaupt (1858) Berg.- und hüttenmännisches Zeitung, Freiberg, Leipzig (merged into Glückauf): 17: 53.
- ↑ Meteoritics & Planetary Science 40, Nr 4, 1–crossref to last page (2005)
- ↑ Bulletin du Muséum national d'histoire naturelle vol. 23 P.210- 1917
- ↑ Johnston (1829) Edinburgh Philosophical Journal, Edinburgh: 6: 79.
- ↑ A.H.Chester (1896) Dict. Names Min., p.217
- ↑ Esmark (1830) Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Paleontologie, Heidelberg, Stuttgart: 71.
- ↑ Genth (1852) Proceedings of the Academy of Science, Philadelphia: 6: 114.
- ↑ Edward Salisbury Dana. (1892) System of Mineralogy, 6th. Edition, New York: 269.
- ↑ Dana's System of Mineralogy, vol. II: 154
- ↑ Records of the Geological Survey of New South Wales: 8, 161.
- ↑ Glendonite — Indikatoren des polarmarinen Ablagerungsmilieus, International Journal of Earth Sciences, Volume 70, Number 2 / juin 1981
- ↑ « Index alphabétique de nomenclature minéralogique » BRGM P.138
- ↑ Browell (1860) Tyneside Naturalists Field Club, V, 103-4.
- ↑ King (1878 USGS Report Geol. 40th Parallel: 1: 508.
- ↑ Berbain, C., Favreau, G. & Aymar, J. (2005): Mines et Minéraux des Pyrénées-Orientales et des Corbières. Association Française de Microminéralogie Ed., 39-44.
- ↑ Le Gisement de Talc de Trimouns D.Descouens ; P. Gatel Monde & Mineraux N°78 Avril1987
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