Un minéral est une formation cristalline pure d'une substance chimique complexe ou d'une espèce chimique native. C'est l'élément qui constitue la quasi totalité des formations plus grosses sur terre.
Il forme des cristaux dont la matière s'arrange de facon très ordonnée ou des encroutements par dépots conssécutifs.
Le minéral répond à des caractéristiques chimiques et physiques très précises.
Il peut être seul, en formation avec la même espèce ou avec d'autres, et peut représenter plusieurs qualités en fonction de sa pureté et des inclusions qu'il présente.
Le minéral va à l'opposé des roches, se former dans des conditions très précises, et ne pourra pas continuer sa formation s'il est sorti de son environnement adéquat.
Un minéral est forcément inorganique, même dans les rares cas où sa chimie découle du vivant.
Etudier un minéral
Dans ce cas aussi, connaître la provenance de son minéral peut aider à l'identification, il peut provenir de formations spécifiques ou répondre à des constructions géologiques connues et décrites sur les cartes.
La plupart des minéraux d'exception poussent sous terre, il y a donc peu de chances d'en trouver par soi-même proche de son lieu de formation, sauf si vous savez où chercher, que vous accédez à des exploitations ou que le minéral a la capacité de se former à partir des éléments présents en surface.
La majorité des pièces seront souvent déplacées par les hommes ou mis à nu par les changements topographiques de leurs zones de formations.
En fonction de leur provenance, les minéraux se formeront suivant certains critères plus difficilement identifiables sans connaissances. On pourra néanmoins commencer à reconnaitre son type de formation en connaissant son milieu et ses alentours.
La formation des minéraux s'effectue en suivant les principes suivants :
- La cristallisation spontanée : Refroidissement d'une matière native ou d'un minéral déjà existant. solidification du magma riche en éléments pouvant recristalliser spontanément ou dépôt de matières natives peu complexe comme les métaux qui ne peuvent pas être altérés autrement que par la désintégration de ses atomes donc présent depuis le départ.
- La précipitation : Dépôt lent ou rapide à partir d'un liquide sursaturé en éléments chimiques, stagnant, par écoulement au travers de roches ou par évaporation de réservoirs. Permets une chimie complexe et peu stable énergétiquement. Représente la majorité des minéraux.
- Le dépôt spontané : mélange des deux cas précédents et plus rare, dépôt ou minéralisation à partir de vapeurs ou projections d'éléments trop stables pour être modifiés énergétiquement ou mécaniquement. Représente souvent des oxydes divers. Principalement résultat de l'activité des émanations volcaniques.
- L'altération chimique : Passage d'un arrangement de la matière à un second par transformation pour diverses raisons. minéral souvent préexistant qui va se dégrader pour en former un nouveau.
Bien évidemment ces types de formations sont spécifiques au dépôt, si un minéral est réduit et vient à en former de nouveaux, le processus est repris à son commencement.
Aussi ne sont pas prises en compte dans la définition des minéraux les formations comme l'opale, l'ambre, l'obsidienne, les fossiles, etc. Même s'il peut arriver qu'ils forment des structures complexes et uniques, ils restent composés intégralement de différents minéraux et d'une chimie qui ne peut pas se former à l'état pur. Ce sont des mixtions minérales, des roches, ou des objets à part entiers.
Identifier un minéral
L'identification d'un minéral se fait suivant ses caractéristiques physico-chimiques.
Dans la majorité des cas ils auront une formation très typique qui permet la reconnaissance en un coup d'oeil, mais pour d'autres il sera nécessaire de mener des investigations pour aider à la description.
On va alors faire une série de tests ou d'observations pour procéder à une identification par éliminations, sur la base des minéraux déjà décrits jusqu'à reconnaitre notre pièce.
- Le physique du minéral.
* On commence par observer à quoi ressemble le minéral. Premièrement son habitus. L'habitus est la façon dont va se former un minéral. S'il est cristallin ou en croutes, s'il forme des cristaux plats, en pointes, en formes atypiques,
s'il forme des cristaux bien complets ou s'il forme des gerbes agglutinées. On observe par la même occasion si notre minéral dispose d'une structure propre ou d'une agglomérations de plus petites structures formant un tout. Il y a tout un panel de dénomination pour savoir reconnaitre le style de la formation. Un même minéral peut se présenter sous des habitus variés même au sein de la même construction.
* On regarde ensuite son aspect. Quel est sa couleur, sa brillance, son lustre, sa transparence. On cherche à déterminer ce point aussi bien superficiel qu'interne. Les minéraux auront tendance à conserver un aspect typique malgré la présence d'inclusions ou d'impuretés sauf quand celles-ci sont trop importantes.
* Enfin on jette un oeil sur la Cristallographie de notre minéral. C'est la notion la plus complexe de la minéralogie. Un minéral aussi pur qu'il soit est fait d'atomes, ces derniers en s'empilant les uns sur les autres vont chercher à prendre le moins de place possible et à être le plus stable possible pour conserver le moins d'énergie.
Cet arrangement microscopique va à une plus grande échelle former des structures qui vont suivre un paterne spécifique, la forme finale du cristal dépendra directement de ce paterne. Il est possible qu'un minéral puisse croître en suivant plusieurs types de cristallisation. Il est possible que ces cristallisations s'empilent pour former des motifs différents. Aussi il est possible que cette structure se déforme ( s'incline ) pour des raisons complexes.
Encore il est possible que la chimie même du minéral puisse déformer la structure qu'il forme par l'espace que prendront ses impuretés et les dérives de sa chimie. Il est donc possible pour un simple système cristallin de proposer plusieurs formes.
Certains minéraux vont pouvoir former des intrications ( superpositions ) de ces formes, la croissance de ses faces pourra se former sur la base de plusieurs sources imbriqués les unes dans les autres mais orientés différemment, à l'image d'un flocon de neige. On appelle cela un macle. Cette information est aussi très utile pour l'identification.
À partir de là il est possible que vous ayez déjà pu éliminer toutes les possibilités pour reconnaitre votre minéral mais c'est peu probable. Il faut désormais approfondir la recherche et interagir avec votre échantillon.
- La physique du minéral.
Il vous sera désormais nécessaire de toucher votre pièce pour approfondir la recherche.
Chaque minéral réagira différemment à ce qu'on fait avec, observer sa réaction peut alors donner des indices sur sa nature.
* Réaction visuelle. Certains minéraux réagissent avec la lumière de différentes façons, il est possible de retrouver des phénomènes de fluorescence, de phosphorescence, de pléochroïsme, de polarisation, de chatoyance etc. Jouez avec un faisceau de lumière pour donner des indices sur la nature et offrir de jolis spectacles.
* Tester la réfraction. Comme les réactions visuelles, les cristaux purs sont capables de modifier le parcours de la lumière qui le pénètre. Il est alors possible de calculer l'angle à laquelle la lumière rebondit sur le minéral pour trouver un indice de réfraction propre à chaque espèce minérale. ( En fonction de la longueur d'onde de votre
lumière et avec des équipements sophistiqués il est aussi possible de trouver la chimie exacte de votre minéral, on appelle ça la diffractométrie à rayons X).
* Les tests mécaniques. Chaque minéral aura une dureté spécifique qui peut se tester grâce au frottement d'une pointe d'un matériau connu. en fonction du résultat sur notre minéral on pourra retrouver sa dureté ( dureté Mohs ).
Un autre procédé utilisant un matériel précis permet d'enfoncer une pointe dans la matière et le calcul de la trace laissé donnera une autre dureté ( dureté Vickers ).
On peut aussi tester la trace de notre minéral en le frottant sur une matière plus dur que notre minéral. il formera alors une poudre avec une couleur spécifique. Souvent blanche elle peut prendre une couleur diverse pouvant donner un indice.
Enfin nous pouvons casser un bout de notre pièce. La forme de notre cassure est un très bon indice pour l'identification. Aussi bien sur sa face que sur les clivages structurels.
* Enfin nous pouvons tester diverses autres choses comme vérifier si notre minéral est magnétique, paramagnétique, radioactif, piézoélectrique, triboélectrique ou autre comme travailler en microscopie ou déceler des anomalies typiques.
* Pour finir connaitre la masse volumique ou la masse atomique de notre minéral peut aussi donner un chemin pour l'identification, mais en fonction des circonstances, de la pureté et de la précision de notre matériel ces valeurs sont souvent très peu précises.
- La chimie du minéral.
* Notre minéral est certes solide, mais en fonction de sa chimie il peut devenir liquide à une certaine température ou encore avoir des réactions particulières voir perdre certaines caractéristiques. chauffer un fragment de notre minéral donne donc d'autres indices.
* Les tests à l'acide. Chaque espèce minérale a des sensibilités et des immunités contre certains acides. La réaction ainsi que sa violence lorsqu'il est plongé dans un acide est également un critère de détermination.
Reconnaitre un minéral
Il y a pleins de tests possibles à réaliser et d'autres qui ne sont pas cités ici pour rester assez court mais tout ceux-ci sont les grandes lignes de l'identification minérale. Tout comme pour les roches il faut procéder par élimination sur la base des minéraux existants, décrits et répertoriés pour s'en sortir.
Il est nécessaire de garder à l'esprit que toutes ces données macroscopiques et microscopiques peuvent fluctuer en fonction de la pureté de notre échantillon. L'ensemble des données retransmises dans les documentations scientifiques ne vaut que pour un minéral seul, dans son ensemble et dont la pureté est maximale.
Bien entendu, l'humain n'a pas échappé à la création maison de faux minéraux et espèces chimiques. Les cristaux fait maison sont très souvent des espèces naturellement très peu stables dans le temps en cristallisation parfaites et incubées sur de très courtes périodes. Il sera donc très simple de les différencier par rapport à leur aspect.
Les minéraux créés en laboratoire se concentrent d'avantages sur des espèces complexes et difficilement reproductibles, pour ces pièces il est bien plus difficile de les reconnaitre car ils sont exactement identiques aux minéraux naturels si ce n'est par leur pureté ou leurs procédés de fabrication.
La classification des minéraux
En fonction de leur formule et constructions chimiques les minéraux se classent dans une classification dite de Strunz. Elle répertorie les minéraux en 10 grandes familles : les éléments natifs, les sulfures, les halogénures, les oxydes, les carbonates, les borates, les sulfates, les phosphates,
les silicates et pour finir les minéraux organiques.
Plus bas, les minéraux peuvent se classer en familles entre eux en fonction de leurs variations morphologiques ou chimiques.
La minéralogie est une science complexe et les notions ne sont pas détaillées ici, d'autres documents seront disponibles pour les précisions.
