1.1.1 Les NESOSILICATES (de néso= île)

Ce sont des îlots de tétraèdres Si O4, indépendants et isolés les uns des autres par des cations.

Nésosilicate = silicate a tétraèdres isolés.

Les différentes types structuraux de cette famille sont distingués en fonction de la nature des cations:

  • Gros cations = Zr
  • Moyens cations = Fe, Mg
  • Petit cations = Be, Zn

On distingue les types suivants:

1.1.1.1 Les PERIDOTS

Ce seront les minéraux communément appelés Olivine. On peut les observer le plus souvent, en amas, dans les Basaltes. Les Olivines sont une série continue dont les éléments oscillent entre deux pôles, constitués chacun par un Péridot, en fonction de la composition chimique:

- un pôle Magnésien: la Fostérite = Mg2 SiO4

- un pôle Ferreux: la Fayalite = Fe2 SiO4

Ils cristallisent dans le système Orthorhombique. Ils sont très souvent xénomorphes, globuleux, à cassure concoïdale (donc sans clivage).

Les Péridots du pôle magnésien existent dans les roches magmatiques, plutôt basiques et il est une règle importante:

Les Péridots ne peuvent exister dans une roche qui contient de la Silice libre, sous la forme de quartz.

En effet, le Péridots est instable (il est détruit et ses éléments chimiques entrent en combinaison avec d'autres pour former de nouveaux minéraux). Déstabilisé par la Silice, ils forment un nouveau minéral :

le Pyroxène, suivant la réaction:

FORSTERITE + QUARTZ <-> ENSTATITE

Mg2 Si O4 + Si O2 <-> Mg Si2 O6

Les Péridots du pôle ferreux sont plus rares et se trouvent dans des roches magmatiques plus acides.

Formation des Péridots : par transformation d'autres minéraux ou d'autres roches

Exemple:

DOLOMITE + QUARTZ <-> FORSTERITE + CALCITE + GAZ

2 Ca, Mg (CO3)2 + Si O2 <-> Mg2 Si O4 + Ca CO3 + CO2

SIDEROSE + QUARTZ <-> FAYALITE + GAZ

2 Fe CO3 + Si O2 <-> Fe2 Si O4 + 2 CO2

En résumé:

- Nomenclature: les Péridots sont une famille allant de la Forstérite à la Fayalite; entre les 2, les intermédiaires sont appelés:

Olivine = [Fa (x), Fo (100-x)]

Les Olivines sont des phases cristallines homogènes, on les appelle: solutions solides et on les rencontre dans les roches magmatiques basiques : Gabbros.

Les Olivines apparaissent en cristaux xénomorphes dans toutes les roches péridotiques, quel que soit leur gisement: météorites pierreuses, dunites (roches ultra-basiques), amats nodulaires verts dans les Basaltes et les Gabbros ou plutoniques.

En revanche, les cristaux sont automorphes dans les Gabbros effusifs, au sein de la texture général des Basaltes (ne pas confondre avec les amas nodulaires).

- Altération: ces minéraux se sont formés à haute température et en absence d'eau; en conséquence, ils seront très altérables au contact de l'humidité atmosphérique, car comme le traduit de la loi de GOLDICH (1938) :

"Les minéraux sont d'autant plus vulnérables que leurs conditions de genèse diffèrent plus de celles qui règnent à la surface".

Les Olivines se transforment en :

- Serpentines

- en mélanges, tels que celui ci-dessous:

MONTMORILLONITE (argile) - CHLORITE (argile) - TALC - GOETHITE - CALCITE - QUARTZ, dont la teinte varie en fonction des proportions :

+ c'est la Saponite lorsque la teinte est verte;

+ c'est Inddingsite lorsque la teinte est rouge (ensemble crypto-cristallin proche de la Serpentine).

1.1.1.2 Les silicates d'alumine

Les formes polymorphes Al2 O3, Si O4 sont au nombre de 3 :

  • Andalousite: système Orthorhombique
  • Disthène : le système triclinique
  • Sillimanite : système Orthorhombique

Définition des polymorphes :

Ce sont des corps qui ont une composition chimique identique bien que se présentant sous des formes cristallines différentes.

Exemple:

Dans les carbonates (Ca CO3) : Calcite (Rhomboédrique), Aragonite (Orthorhombique) sont des polymorphes.

Les trois silicates d'Alumine purs sont caractéristiques des roches métamorphiques alumineuses et il est nécessaire d'avoir eu un excès d'Alumine dans la roche initiale pour obtenir, après intervention du métamorphisme, l'un de ces minéraux.

Les trois polymorphes se partagent la presque totalité de l'espace: PRESSION - TEMPERATURE.

Par exemple:

l'Andalousite existe dans les schistes, qui sont des sédiments peu transformés;

Le Disthène existe dans les micaschistes, sédiments moyennement transformés;

Enfin, la Sillimanite existe dans des Gneiss, sédiments très transformés.

1.1.1.3 La STAUROTIDE (Al2 O3, Si O4)2 Fe (OH)2

Dans cette espèce minérale, le Fer vient s'ajouter à l'Alumine.

La Staurotide (système Monoclinique) est souvent maclée et peut s'observer associée au Disthène et au Grenat, par exemple, dans les micaschistes.

1.1.1.4 La TOPAZE (Al2 O, Si O4) (F, OH)2

La Topaze (système Orthorhombique), voisine du Disthène est de teinte jaune.

Pure, elle est recherchée comme gemme.

1.1.1.5 Les GRENATS

Ce sont des minéraux cubiques, a composition chimique très variée, mais à bâti structural homogène, d'où la forme constante : de DODECAEDRE RHOMBOIDAL.

Cette variété dans la composition chimique fait que l'on rencontre des Grenats dans la plupart des roches, aussi bien magmatiques que métamorphiques.

Leur formule générale est:

[Si O4]3, Y3+2, X2+3

Dans laquelle les Si sont normalement entourés par 6 O, mais de plus : Y, (les petits cations, trivalents), sont entourés par 6 O et X, (les gros cations, divalents), sont entourés par 8 O.

Les Grenats ne forment pas une suite continue, mais sont classés en groupes:

- Alumineux, où Y = Al.

C'est: l'ALMENDIN, où X = Fe, et le GROSSULAIRE où X = Ca.

- Ferrifères, où Y = Fe.

- Chromifères où Y = Cr.

1.1.1.6 Le ZIRCON [Si O4] Zr

Le Zircon (système quadratique) est constitué par des tétraèdre indépendants liés entre eux par du Zirconium.

Il est fréquent dans les roches cristallines où il existe souvent en inclusion dans la Biotite. Dans ce cas, il est entourés d'une oréole noire (improprement appelée "pléochroïque") dù à l'action du rayonnement radioactif qui s'est échappé du Zircon au cours des temps géologiques.

Des rayon alpha sont émis par les éléments radioactifs du type ThoriumUranium qui se sont partiellement substitués au Zirconium lors de la formation du minéral. Le rayon atomique de Zr = 0,78 A, celui de Th = 1,02 A.

1.1.1.7 Le SPHENE

Appelée aussi TITANITE, système Monoclinique, ce minéral possède des tétraèdres indépendants [Si O4] et des octaèdres [Ti O6] liés entre par des ions Ca. Sa coloration jaune miel et ses sections en fuseau sont très caractéristiques.

Le SPHENE ne peut exister que dans les milieux riches en Ca (donc absent des roches alcalines) et par ailleurs, sans trop de Fe car dans ce cas le Ti sera plutôt impliqué dans des combinaisons conduisant à la formation de minéraux tels que la BIOTITE où les AMPHIBOLES. Cela se produit dans les roches acides.

Le SPHENE dans les roches magmatiques intermédiaires entre les pôles acides et basiques, tels que les DIORITES ou les ESSEXITES.