Caldérite
La caldérite est une espèce minérale du groupe des silicates et du sous-groupe des nésosilicates. Il s'agit du pôle manganésien des grenats pyralspites. Ce grenat ferrifère est relativement rare. Sa formule se présente sous la forme de (Mn2+,Ca)3(Fe3+,Al)2(SiO4)3. Constituée essentiellement des éléments Fe, Mn, Si, O, avec des touches d'Al, et de Ca, la caldérite peut avoir, comme impuretés, du magnésium et du titane.
| Caldérite Catégorie IX : silicates[1] | |
 Cristaux de caldérite sur matrice, de Sunndal (Norvège). | |
| Général | |
|---|---|
| Classe de Strunz | 9.AD.25
|
| Classe de Dana | 51.04.03a.06
|
| Formule chimique | Mn3Fe2(SiO4)3 |
| Identification | |
| Masse formulaire[2] | 552,753 ± 0,009 uma Fe 20,21 %, Mn 29,82 %, O 34,73 %, Si 15,24 %, |
| Couleur | rouge sombre - brun - jaune foncé - jaune rougeâtre - brun rougeâtre foncé |
| Classe cristalline et groupe d'espace | hexakisoctaédrique ; Ia3d |
| Système cristallin | cubique (isométrique) |
| Réseau de Bravais | centré I |
| Clivage | aucun |
| Échelle de Mohs | 7 |
| Trait | blanc |
| Éclat | vitreux |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | de 1,87 à 1,93 |
| Pléochroïsme | non |
| Transparence | transparente à translucide |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 4,08 |
| Propriétés physiques | |
| Radioactivité | aucune |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
Historique de la description et appellations
Inventeur et étymologie
Le nom caldérite a tout d'abord été donné à un minéral nésosilicaté dans une roche manganésienne de l'ouest de l'Inde par Henry Piddington en 1851. Son analyse fut faite en 1857 par Blandford et Siichting. En 1909, Fermor[3] officialisa le nom de caldérite pour les membres ferreux manganésiens[4]. Le nom caldérite provient de James Calder, écrivain en géologie indienne.
Topotype
Le topotype moderne faisant référence est le gisement de Otjosondu, Namibie[5].
Caractéristiques physico-chimiques
Critères de détermination
Les inclusions de Fe3+ donnent au grenat caldéritique une variation de couleur allant du jaune foncé au rouge et brun rougeâtre, avec un éclat vitreux. Le trait de la caldérite est blanc.
Son système cristallin est cubique, la maille conventionnelle du réseau de Bravais est centrée I.
D'après ses propriétés optiques, son indice de réfraction va de 1,87 à 1,93, avec un net caractère transparent voire translucide.
Ce minéral, plutôt dur (7 sur l'échelle de Mohs), est massif et grenu; il ne présente pas de clivage.
Cristallochimie
Selon la classification de Strunz, elle fait partie de la classe des silicates (IX), plus précisément des nésosilicates (9.A) sans anion supplémentaire (9.AD).
| Minéral | Formule | Groupe ponctuel | Groupe d'espace |
|---|---|---|---|
| Almandin | Fe3Al2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Andradite | Ca3Fe2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Caldérite | Mn3Fe2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Goldmanite | Ca3(V,Al,Fe)2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Grossulaire | Ca3Al2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Henritermierite (de) | Ca3(Mn,Al)2(SiO4)2(OH)4 | 4/mmm | I41/acd |
| Hibschite (it) | Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x (0,2 < x < 1,5) | m3m | Ia3d |
| Holtstamite (it) | Ca3(Al,Mn)2(SiO4)2(OH)4 | 4/mmm | I41/acd |
| Katoïte (it) | Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x (1,5 < x < 3) | m3m | Ia3d |
| Kimzeyite (it) | Ca3(Zr,Ti)2(Si,Al,Fe)3O12 | m3m | Ia3d |
| Knorringite (en) | Mg3Cr2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Majorite | Mg3(Fe,Al,Si)2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Morimotoite (it) | Ca3TiFeSi3O12 | m3m | Ia3d |
| Pyrope | Mg3Al2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Schorlomite | Ca3(Ti,Fe,Al)2[(Si,Fe,Fe)O43 | m3m | Ia3d |
| Spessartine | Mn3Al2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Uvarovite | Ca3Cr2(SiO4)3 | m3m | Ia3d |
| Wadalite (it) | Ca6Al5Si2O16Cl3 | 43m | I43d |
La caldérite est un nésosilicate du groupe des grenats, 51.04.03a, selon la classification de Dana : elle fait partie des nésosilicates ne contenant que des groupes isolés SiO4 (51), dont les autres cations sont en coordination au moins égale à 6 (51.04). Ce groupe contient les minéraux almandin, caldérite, knorringite, majorite, pyrope et spessartine.
Cristallographie
La caldérite cristallise dans le système cristallin cubique, de groupe d'espace Ia3d. Son paramètre de maille est = 11,84 Å[6], avec Z = 8 unités formulaires par maille, donc un volume de 1 660 Å3 et une masse volumique d'environ 4,08 g/cm3.
Les cations Mn2+ sont en coordination (8) d'anions O2−, avec une longueur de liaison Mn-O moyenne de 2,42 Å. Le polyèdre de coordination du Mn est un dodécaèdre triangulaire. Les cations Fe3+, placés sur l'élément de roto-inversion 3, sont en coordination (6) octaédrique d'O2−, avec une longueur de liaison Fe-O de 2 Å. Les atomes de silicium sont en coordination (4) tétraédrique d'oxygène, avec une longueur de liaison Si-O de 1,64 Å.
Les octaèdres FeO6 sont isolés les uns des autres dans la structure de la caldérite, ainsi que les tétraèdres SiO4. Ces deux groupes forment un réseau tridimensionnel en partageant tous leurs sommets. Les groupes MnO8 sont situés dans les sites antiprismatiques de ce réseau et partagent leurs arêtes avec les groupes FeO6 et SiO4.
Gîtes et gisements
Gîtologie et minéraux associés
Ce minéral plutôt rare peut se retrouver dans les dépôts manganésiens ou ferreux, issus soit de zone métamorphique, soit de zone mantellique, magmatique voire hydrothermale, soit donc à de fortes pressions et des températures plutôt moyennes.
La caldérite peut être trouvée associée aux minéraux suivants :
- pyrolusite ;
- aegirine ;
- rhodonite ;
- hématite ;
- rhodochrosite ;
- quartz ;
- kutnohorite.
Gisements producteurs de spécimens remarquables
- Afrique du Sud
- providence northern cap, aggeneys
- Canada
- Labrador, Wabush Iron Formation
- Inde
- Bihar, Kathamsand, Madhya Pradesh, netra
- Italie
- Val d'Aoste, Saint marcel, mine Prabornaz[7]
- Namibie
- région d'otjozondjupa, otjosondu
- Suède
- Mine harstigen, Varmland, filipstad, pajsberg
- Suisse
- Mine fianel, grischum, Vallée d'hinterrhein, Ausserferrera
Notes et références
- La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- Lewis Leigh Fermor
- (en) L.L. Fermor. « The manganese-ore deposits of India. I. Introduction and mineralogy », dans Geol. Sum. Indio Mem., vol. 87, 1909, p. 182-186
- (en) L. von Bezing, R. Bode et S. Jahn, Namibia. Minerals and Localities, édition Schloss Freudenstein, Bode Verlag, Haltern, 2007, 367 pp.
- ICSD No. 27 381 ; (en) G.A. Novak et G.V. Gibbs, « The crystal chemistry of the silicate garnets », American Mineralogist, vol. 56, nos 5-6, , p. 791 (lire en ligne)
- (en) B. Cenki-Tok et C. Chopin, « Coexisting calderite and spessartine garnets in eclogite-facies metacherts of the Western Alps », Mineralogy and Petrology, vol. 88, , p. 47-68
Voir aussi
Bibliographie
- (en) G. Ottonello, M. Borketa et P.F. Sciuto, « Parameterization of energy and interactions in garnets: End-member properties », American Mineralogist, vol. 81, , p. 429-447 (lire en ligne)
- (it) G.C. Piccoli, G. Maletto, P. Bosio et B. Lombardo, Minerali del Piemonte e della Valle d'Aosta, 2007, Associazione Amici del Museo "F. Eusebio" Alba, Ed., Alba (Cuneo), 607 pp.
- (en) Michael Fleischer et Luis J. Cabri, « New Mineral Names », American Mineralogist, vol. 66, nos 11-12, , p. 1280 (lire en ligne)
- (en) Edward Salisbury Dana (1892) The System of Mineralogy of James Dwight Dana, 1837–1868, John Wiley & Sons, New York (NY), 6e éd., 1134 p., p. 443
- (en) F. H. S. Vermaas, Manganese-iron garnet from Otjosondu, South-West Africa, 1952
- (en) C. Klein Jr., « Mineralogy and petrology of the metamorphosed Wabush Iron Formation, southwestern Labrador », dans J. Petrol., vol. 7, 1966, p. 246{305}
- (de) M. Blandfordm et E. Söchting (1857) Verhandlungen der Gesellschafl. Deut. Geol. Gesz. g, 4.
- (en) J. E. De Villiers, "The manganese ores of Otjosondu, Southwest Africa", dans Geol. Soc. S. Afr. Trans., vol. 54, 1951, p. 89-98