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Les défauts et imperfections externes

Dossier - La croissance des minéraux
DossierClassé sous :géologie , minéraux , pierres précieuses

Par leurs couleurs, leurs formes et leur beauté intrinsèque, les minéraux suscitent intérêt et fascination. Comment se forment-ils ? Pourquoi les flocons de neige ont-ils un aspect particulier ? Quelles sont les méthodes de cristallisation artificielle ? Vous trouverez les réponses à ces questions dans ce dossier.

  
DossiersLa croissance des minéraux
 

En se « collant » entre eux, les cristaux provoquent des défauts et imperfections. Et parfois, des impuretés changent les couleurs des minéraux.

Beryl. © DerHexer, Wikimedia commons, CC by-sa 4.0

Défauts et imperfections externes

  • Si un cristal se « colle » sur un autre dans le bain chaud de formation, il peut provoquer une « ombre » de croissance dans le cristal support en faisant obstacle au courant de solution mère. Ceci entraîne donc un défaut d'approvisionnement de la zone cachée et on pourra le voir, exactement comme un caillou fait obstacle au vent sur le sable et provoque un déficit de sable à son abri.
  • Mais (toujours si un cristal se « colle » sur un autre) si les deux cristaux ont un produit en commun par exemple du fer dans le cas d'un grenat sur de l'hématite, le grenat peut croître un peu aux dépens de l'hématite, une marque plus ou moins circulaire apparaît sur le cristal d'hématite où va se former une petite cuvette de « manque » autour du grenat qui a détourné, à son profit, une partie du fer du cristal support.
Cristal de calcite qui s'est développé aux dépens, en partie du calcaire qui l'entoure.
  • Le troisième cas est le changement de direction qui va modifier la croissance du cristal et va provoquer la formation d'une spirale. On obtient alors des roses de fer avec l'hématite par exemple. Cette cristallisation en dislocation vis, c'est son nom, est le moyen de formation du cristal qui requiert le moins d'énergie possible (loi de la nature !). On peut ainsi avoir des roses de vanadinite, de pyrotite, de béryl, d'aigue-marine...
Rose de fer.

Il arrive souvent que des défauts apparaissent dans la croissance du minéral, même dans de bonnes conditions, mais souvent aussi la croissance se fait préférentiellement à ces endroits là pour « gommer » le défaut qui n'apparaîtra plus dans le cristal fini, si celui-ci dispose de bonnes conditions de cristallisation suffisamment longtemps pour terminer sa croissance. Ceci peut être dramatique pour un lapidaire à qui ce défaut peut ainsi échapper !

Dans la formation des cristaux artificiels comme les émeraudes de synthèse par exemple, on peut avoir un défaut assez particulier : de tout petits morceaux des creusets dans lesquels on fabrique ces cristaux vont être incorporés lors de la croissance de l'émeraude et constituer un petit point brillant dans le cristal ou à sa surface. Il s'agit de platine qui est une des seules substances supportant les conditions très particulières de la synthèse minérale (hautes températures en particulier et souvent liquides agressifs).

Les figures internes

  • On peut avoir aussi un cristal qui en englobe un autre ayant crû tout autour... Il a fini par l'enrober, le premier constituant alors une inclusion si l'enrobage est complet, nous y reviendrons dans le paragraphe suivant.
Adamite fantôme.
  • On peut encore avoir des cristaux fantômes à l'intérieur d'un cristal. Il s'agit de la même matière, d'une cristallisation dans la même position, sans changement d'orientation mais il y eut une interruption de croissance et quelques particules marquent le pas de cette interruption et, forcément, cela se voit, par transparence. On peut avoir plusieurs fantômes dans un seul cristal si la croissance s'est arrêtée plusieurs fois au cours de la croissance.
Quartz fantôme.
  • Sans avoir de fantôme, on peut avoir une marque qui atteste du passé du cristal par un changement de couleur, par exemple un cristal de fluorine peut être blanc, rose et violacé par couches et dans un ordre quelconque dépendant de la composition, en sels minéraux dissous, de la solution mère.
Fluorine.

Les couleurs des minéraux

Ce sont des impuretés parfois, mais parfois aussi elles sont recherchées !

Un rubis peut contenir moins de 1 % de chrome et il va paraître rose ou rouge mais s'il n'en contient pas du tout, il sera transparent ! C'est très différent pour les turquoises dans lesquelles les impuretés font partie intégrante des ingrédients du cristal.

Béryl bleu - Aquamarine. © Webmineral

Pour les béryls, chaque impureté donne une couleur différente. Prenons quelques exemples : si le béryl contient du fer +2, il sera bleu ; si c'est du fer +3, il sera jaune ; si c'est un mélange des deux il sera vert.

Béryl jaune - Heliodor. © Webmineral

Si maintenant le béryl contient du manganèse +2, il sera rose et si c'est du manganèse +3, il sera rouge. Si maintenant le béryl contient du chrome +3, il sera vert émeraude !

Béryl rouge. © Webmineral

On voit que non seulement l'élément présent comme impureté a une importance mais aussi son degré d'oxydation : ça se complique...

Un diamant qui contient de l'azote sera jaune, un autre qui contient du bore sera bleu.

Béryl vert. © Webmineral

Bref, c'est difficile : on peut avoir un saphir jaune comme une topaze et une topaze bleue comme une aigue-marine.

D'autre part, les mêmes impuretés colorent différemment différents minéraux, par exemple : du chrome +3 présent dans du rubis donne une couleur rouge, présent dans du béryl, une couleur verte nous venons de le voir.

Rubis de synthèse.

Les centres de couleurs sont des imperfections dans le cristal qui provoquent des couleurs par absorption de lumière. Ils sont peut-être dus à des irradiations naturelles ou non ou au remplacement d'un atome par un autre, exemple :

La couleur verte d'un diamant peut être due à un carbone manquant et le « trou » absorbe la lumière rouge. Le diamant vert de Dresde est célèbre.

Dans le quartz fumé,  certains Si +4 sont remplacés par des Al +3, mais pas toujours, le quartz morion est irradié...

Un zircon est incolore, mais s'il contient de l'uranium, il est bleu et s'il est endommagé par la radioactivité de cet uranium, il devient brun-roux.