partir d e 7 ans ii Mon petit guide nature
Á
LES IDENTIFIER Les minéraux
C’est quoi un minéral ? ...................................................................................... 6 Les constituants des roches.............................................................6 Les minéraux cachés 7 Regarde les roches autour de toi ................................................. 8 D es roches nées en profondeur ? 9 Les espèces minérales .................................................................................... 10 Une composition chimique ................................................................. 11 Un arrangement dans l’espace 12 L a structure cristalline ......................................................................... 13 La vie d’un minéral 14 Le minéral naît 14 Le minéral grandit et change ..........................................................15 Les propriétés d’un minéral 16 La couleur 17 L a photoluminescence ........................................................................ 18 La transparence ...................................................................................... 18 L’éclat 19 La dureté ....................................................................................................... 19 La densité .................................................................................................... 20 L’électricité...................................................................................................20 Le magnétisme ......................................................................................... 21 Fabrique un minéral 22 4 2H2O Cu2[(OH)2|CO3] CaF2
Sommaire
L’albite ............................................................................ 26 Les amphiboles......................................................28 L’azurite.........................................................................30 Le béryl..........................................................................32 La biotite 34 La calcite 36 Le corindon 38 Le diamant................................................................. 40 La fluorite (ou fluorine) ................................... 42 Le galène ..................................................................... 44 Le graphite................................................................. 46 Le grenat almandin............................................48 Le gypse ....................................................................... 50 La halite ........................................................................ 52 L’hématite................................................................... 54 La jadéite.....................................................................56 La kaolinite 58 La lazurite....................................................................60 La magnétite ........................................................... 62 La malachite............................................................. 64 La muscovite 66 Les olivines 68 L’orthose 70 La pyrite 72 Le quartz 74 Le rutile.......................................................................... 76 La sillimanite ............................................................. 78 Le talc ............................................................................. 80 La topaze ....................................................................82 Les tourmalines ..................................................... 84 La turquoise..............................................................86 La vermiculite ..........................................................88 Le zircon ....................................................................... 90 Glossaire 92 Index 94 5
K[AlSi3O8]
Fe2O3
Fe3Al2(SiO4)3
(Na,Ca)8(AlSiO4)6(SO4,S,Cl,OH)2
C’EST QUOI UN MINÉRAL ?
Les minéraux sont les constituants des roches. Ils sont un peu comme les briques qui assemblées les construisent. Mais on les trouve aussi en très petites quantités chez les êtres vivants…
Les constituants des roches
Certaines roches ne sont faites que d’un seul minéral, comme les calcaires purs ou le gypse. On parle alors de roches monominérales.
Mais, le plus souvent, les roches sont composées par l’assemblage de minéraux différents : ce sont des roches polyminérales. Le granite, par exemple, est constitué d’un assemblage de grains de quartz, de feldspaths et de micas.
Les minéraux permettent aux géologues d’identifier les roches et de connaître leur histoire. Comment et où se sont-elles formées ?
Comment ont-elles évolué après leur naissance ?
Pour cette raison, ils les étudient très finement.
6 CaSO4 2H2O NaAlSi2O6 Granite
Les minéraux cachés
On trouve en très petites quantités des minéraux cachés ailleurs que dans les roches : chez les êtres vivants. L’hydroxyapatite (un phosphate de calcium) est la principale composante minérale de l’émail dentaire, de la dentine et de l’os. C’est le tissu le plus dur du corps humain.
La coquille de nombreux organismes marins est faite, en partie, de carbonate de calcium (CaCO3). Le carbonate de calcium qui est fabriqué par l’animal pour faire sa coquille peut avoir deux formes minéralogiques différentes, la calcite ou l’aragonite. Certains mollusques ont une coquille entièrement en calcite, d’autres entièrement en aragonite. Parfois, une même coquille est construite par la superposition de couches de chacun de ces deux minéraux. Ce mélange forme la nacre que tu peux observer sur les moules, de nombreux coquillages ou encore les perles d’huîtres.
7 (Fe,Mg)2[SiO4] K(Mg,Fe)3(OH,F)2(Si3AlO10)
Coquille
Regarde les roches autour de toi
Les roches construisent le sous-sol. Elles sont donc le plus souvent invisibles puisqu’elles sont recouvertes par les sols. On peut les observer lorsqu’elles affleurent naturellement (dans les montagnes, les falaises) ou lors de travaux (routes, carrières). Les roches ont des physionomies très variables. Certaines sont cohérentes et dures, comme le granite ou le marbre, alors que d’autres sont friables. La craie ou le talc, par exemple, se rayent et s’effritent lorsqu’on les gratte avec l’ongle. Le sable, formé de grains indépendants les uns des autres, est une roche meuble (qui « coule » dans la main). Certaines roches sont totalement imperméables à l’eau alors que d’autres la laissent pénétrer (elles sont poreuses) et passer (elles sont alors perméables).
8
Cu2[(OH)2|CO3]
Fe3O4
Des roches nées en profondeur ?
Les géologues classent les roches en fonction de leur origine. Les roches magmatiques proviennent du refroidissement d’une lave (un magma). Elles sont qualifiées de volcaniques quand elles se forment à la surface de la Terre, lors des éruptions. C’est le cas du basalte. Et on les appelle plutoniques quand elles se forment en profondeur. C’est le cas du granite.
Les roches sédimentaires naissent à la surface de la croûte terrestre, lorsque des matériaux se déposent au fond d’une mer, sur la côte, dans une rivière, un glacier ou, plus rarement, à la surface d’un continent. Ces matériaux, les sédiments, proviennent de la dégradation (l’érosion) des autres roches. Parmi ces roches, tu as sans doute déjà vu les calcaires, les grès ou encore les argiles.
9 Cu3(CO3)2(OH)2
Fe2O3
Delta
LES ESPÈCES
MINÉRALES
La notion d’espèce minérale est très différente de la notion d’espèce animale ou végétale. Elle s’appuie sur deux caractéristiques : la composition chimique et la structure cristalline (arrangement dans l’espace). On peut décrire un minéral lorsqu’on connaît ces deux critères. Les minéralogistes utilisent donc la chimie pour connaître la composition chimique du minéral et la cristallographie pour déterminer sa structure. On connaît actuellement entre 3 500 à 4 000 espèces minérales ! Et on en découvre encore…
(Na,Ca)8(AlSiO4)6(SO4,S,Cl,OH)2
10
Al2Be3(Si6O18) CaCO3
K[AlSi3O8] Al2Si2O5(OH)4
NaAlSi2O6
Une composition chimique
Chaque minéral a une composition chimique précise, qui est indiquée par sa formule chimique. Par exemple, le quartz est du dioxyde de silicium, qui s’écrit SiO2. La calcite est du carbonate de calcium, ce qui s’écrit CaCO3.
La formule chimique a pour but de présenter, sous une forme simple, les proportions des différents éléments qui entrent dans la composition du minéral. Dans l’exemple du quartz, la formule SiO2 indique qu’il y a deux fois plus d’atomes d’oxygène (symbole : O) que de silicium (symbole : Si). Chaque minéral possède ainsi sa formule. Tu pourras les découvrir dans les fiches.
Bien sûr tu n’as pas à les connaître toutes par cœur ! En analysant les roches qui constituent la croûte terrestre, on a calculé la composition chimique moyenne de l’écorce terrestre : 46,5 % d’oxygène, 27,5 % de silicium, 8 % d’aluminium, 5 % de fer et 11 % de calcium, sodium, potassium, magnésium. Restent seulement 2 % d’éléments plus rares. L’oxygène et le silicium sont donc les deux principaux éléments chimiques de l’écorce terrestre.
11
Fe3Al2(SiO4)3
SiO2
Un arrangement dans l’espace
Les minéraux présentent une organisation ordonnée : c e sont des cristaux. Pourtant, ils ne ressemblent le plus souvent pas aux cristaux parfaitement formés que l’on voit dans les bourses aux minéraux ou dans les musées. Ainsi, les minéraux qui constituent le granite (quartz, orthose et mica) ne sont que des petits grains à l’intérieur de la roche parce qu’ils sont formés en étant coincés au milieu des autres minéraux. Pour avoir une belle forme extérieure, il faut que le minéral ait pu se développer en ayant de la place, dans une fissure ou un espace ouvert (une géode, par exemple) et sans être gêné par les minéraux voisins.
12
NaALSI3O8
Géode
Al2O3 CaF2
La structure cristalline
Dans un cristal, les atomes sont disposés de façon ordonnée dans l’espace suivant des lois géométriques. Ces lois dépendent à la fois de la nature chimique du minéral et des conditions de sa formation. Le système cristallin est un classement des cristaux sur la base de ces caractéristiques de symétrie. Il existe sept systèmes cristallins, définis chacun par un polyèdre géométrique simple : le prisme cubique, le prisme quadratique (droit à bases carrées), le prisme orthorhombique (droit à bases rectangles), le prisme monoclinique (oblique selon une direction), le prisme triclinique (oblique selon deux directions), le prisme rhomboédrique (six faces identiques, comme le cube, mais en forme de losange), et enfin le prisme hexagonal (bases de forme hexagonales). Ainsi, toutes les formes des cristaux dérivent de l’un ou l’autre de ces polyèdres.
Le plus souvent, les cristaux d’une même espèce cristalline se collent entre eux en désordre. Mais on observe parfois des cristaux qui font penser à des « frères siamois » : ils sont soudés l’un à l’autre. On parle de cristaux maclés.
Prisme cubique quadratique orthorhombique
Prisme rhomboédrique
Prisme monoclinique
Prisme hexagonal
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Prisme triclinique KAl2(AlSi3O10)(OH,F)2
LA VIE D’UN MINÉRAL
Les minéraux se créent et se transforment dans la nature par différents processus chimiques et physiques, et ils évoluent au cours du temps…
Le minéral naît
Les minéraux naissent lors de différents événements géologiques qui transforment les roches. Ils sont donc les témoins de l’histoire des roches et des conditions qu’elles ont traversées. Les scientifiques classent les minéraux en deux grands types :
Fe3O4 Cu2[(OH)2|CO3]
• Les minéraux endogènes se forment en profondeur, à des températures et des pressions élevées. Ce sont les minéraux des roches issues du refroidissement de laves (magmas) très chaudes.
• Les minéraux exogènes apparaissent dans la partie superficielle de l’écorce terrestre, sous l’action d’agents physiques et chimiques de l’atmosphère, de l’hydrosphère et de la biosphère, à des températures basses et à des pressions voisines de celle de l’atmosphère.
Le minéral grandit et change
Les minéraux grandissent et se développent si les conditions sont bonnes et le temps suffisant. Au cours de leur vie, ils peuvent ensuite subir des transformations si la pression et/ou la température change. De nouvelles associations de minéraux apparaissent alors que d’autres disparaissent. Les roches issues de la transformation des roches déjà existantes sont appelées des roches métamorphiques. Cette « métamorphose » s’opère le plus souvent lors de la formation d’une chaîne de montagnes, lorsque l’enfouissement des roches en profondeur les porte à des températures et des pressions élevées.
Fe2O3
Avec leurs formes et leurs couleurs étonnantes, les minéraux attirent l’œil ! Mais il n’est pas toujours facile de les reconnaître !
Avec ce guide, tu découvriras toutes les particularités des minéraux et tu apprendras même à fabriquer un minéral !
33 fiches te présentent également les minéraux les plus remarquables, tu pourras ainsi les identifier facilement.
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Fe2O3
Cu2[(OH)2|CO3]
