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Dureté des minéraux et échelle de Mohs

Dossier - Les clés de l'identification des minéraux
DossierClassé sous :géologie , Terre , minéraux

Apprenez à reconnaître les minéraux grâce à leurs propriétés physiques et chimiques. La couleur, la transparence, l’éclat ou la dureté sont des indices essentiels pour identifier les gemmes, du quartz au diamant en passant par les pierres précieuses.

  
DossiersLes clés de l'identification des minéraux
 

La dureté des minéraux s'estime comparativement à une échelle empirique, dite de Mohs, qui possède dix degrés, du talc (très tendre) au diamant (très dur). À cette échelle minéralogique, on ajoute les duretés mesurées de matériaux usuels. Même les minéraux les plus durs, comme le diamant, peuvent être facilement coupés en deux grâce à l'opération de clivage.

Le diamant est un minéral de référence sur l'échelle de Mohs. Très dur, il peut pourtant être facilement coupé en deux. © Radivoje, CCO

On détermine empiriquement la dureté d'un minéral en rayant un monocristal avec les cristaux de référence de cette échelle. Ainsi, l'apatite (de dureté 5) rayera les minéraux plus tendres qu'elle (ceux dont la dureté est inférieure à 5, comme la fluorine, la calcite, le gypse et le talc).

L’échelle de Mohs se base sur la dureté de certaines gemmes, du talc (faible dureté) au diamant (très grande dureté).
L’échelle de Mohs se base sur la dureté de certaines gemmes, du talc (faible dureté) au diamant (très grande dureté). © Dunod, DR

Mais l'apatite ne pourra rayer les minéraux plus durs qu'elle, comme le verre, l'acier, le quartz, la topaze, le corindon ou le diamant. Si cette échelle est pratique, elle ne traduit pas précisément les intervalles de dureté : la différence de dureté entre les niveaux 1 à 4 est relativement faible, alors que l'écart de dureté entre le corindon (9) et le diamant (10) est, en fait, très grand.

Les matériaux rassemblés dans ce tableau permettent de faire un parallèle avec la dureté des gemmes. © Dunod, DR

Des subtilités bien connues des diamantaires

Dans le cas du diamant, il existe même de petites différences de dureté entre les facettes de ses cristaux naturels. Ainsi, la dureté du diamant varie d'un peu moins de 10 à un peu plus de 10 suivant les facettes du cristal. Ces variations sont si infimes sur l'échelle empirique de Mohs qu'elles ne sont pas quantifiables précisément dans cette échelle. Mais ces variations relatives constituent, en fait, de très grandes variations absolues de dureté, d'ailleurs utilisées par les diamantaires pour tailler et polir un diamant avec sa propre poudre.

Le clivage

Le clivage est une opération qui permet la division d’une gemme sans perte de volume. © Dunod, DR

Certains minéraux se brisent beaucoup plus facilement suivant certains plans cristallographiques bien définis, appelés « plans de clivage ». Ainsi, si le diamant est la gemme la plus dure, il peut se briser très facilement selon certains plans particuliers. Une simple pression avec une lame de couteau appuyé sèchement avec un marteau de bois selon ces plans suffit à couper un diamant en deux instantanément.

Cette propriété est souvent utilisée par les diamantaires pour diviser un diamant brut sans grande perte de volume, ce qui aurait été le cas s'ils l'avaient scié. La fluorine possède un clivage identique. Le graphite doit sa faible dureté à des plans de clivage, comme la molybdénite, le gypse et les micas.