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Les spinelles représentent un groupe de minéraux dont la composition chimique est de la forme AB2X4 et qui cristallisent dans le système cubique. X est un anionanion, typiquement un oxygène (O2-), voire parfois un soufresoufre (S2-). A et B sont des cationscations (zinczinc, magnésiummagnésium, ferfer, manganèsemanganèse, aluminiumaluminium, chrome, titanetitane, silice).
Un groupe avec de nombreux membres
Le groupe des spinelles est très vaste et présente une grande variété de composition. On peut définir différents sous-groupes, notamment les spinelles alumineux, les spinelles ferriques, les spinelles contenant du chrome, les spinelles contenant du cobaltcobalt et ceux contenant du vanadiumvanadium. Voici quelques minérauxminéraux connus appartenant au groupe spinelle : le spinelle proprement dit (MgAl2O4), la magnétite (FeFe2O4) et la ringwoodite (Mg,Fe)2SiO4 qui est l’un des minéraux principaux du manteau terrestre et que l'on retrouve vers 520-660 km de profondeur.
Une composition variable mais une structure cristalline bien spécifique
Le cristal se construit à partir d'un empilement de tétraèdres et d'octaèdres. En effet, dans un système cubique, l'agencement le plus serré d'atomesatomes d'oxygènes laisse deux types de vides interstitiels, certains de forme tétraédrique, d'autres de forme octaédrique. On parle de structure spinelle normale lorsque les cations A occupent les sites tétraédriques et de structure spinelle inverse lorsqu'ils se positionnent sur les sites octaédriques. Dans le cas de la structure spinelle normale, les cations A s'organisent de la même manière que les atomes de carbonecarbone dans la structure du diamant.
Un comportement magnétique spécifique
Dans le cas des spinelles contenant du fer, comme la magnétite et de la maghemite par exemple, cette structure cristalline complexe induit certaines propriétés magnétiques. La magnétite possède la formule Fe3O4. Il s'agit d'un spinelle inverse qui possède une aimantationaimantation à température ambiante. Mais lorsqu'il est chauffé à plus de 585°C, ce minéralminéral perd son aimantation. On passe ainsi d'un caractère ferrimagnétique à un caractère paramagnétiqueparamagnétique. Ces propriétés dépendent directement du couplage entre les ionsions des sites octaédriques et ceux des sites tétraédriques.
Les spinelles sont des minéraux que l'on retrouve dans les roches métamorphiques et plus rarement dans des roches magmatiquesroches magmatiques. On en retrouve également dans certaines météoritesmétéorites. Le minéral spinelle peut être produit de façon synthétique.
