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Fayalite

La fayalite, est une espèce minérale du groupe des silicates et du sous-groupe des nésosilicates constituée de dioxyde de silicium (SiO2) et de fer. Elle possède ainsi la formule chimique Fe2SiO4 avec des traces ou impuretés en manganèse (Mn). Relativement rare dans la nature elle est très fréquente dans les scories de l'industrie du fer. La fayalite est ainsi le pôle pur ferreux de l'olivine (le pôle pur magnésien étant la forstérite).

Fayalite
Catégorie IX : silicates[1]
Image illustrative de l’article Fayalite
Fayalite - Coso Hot Springs, Californie, États-Unis - (XX 1 mm)
Général
Classe de Strunz
9.AC.05
Classe de Dana
51.03.03.01
Formule chimique Fe2O4Si Fe2SiO4
Identification
Masse formulaire[2] 203,773 ± 0,006 uma
Fe 54,81 %, O 31,41 %, Si 13,78 %,
Couleur verte, jaune, brune, noire
Classe cristalline et groupe d'espace dipyramidale ;
Pbnm
Système cristallin orthorhombique
Réseau de Bravais primitif P
Macle possible
Clivage peu net à (010)
Cassure conchoïdale
Échelle de Mohs 6,5 - 7
Trait blanc
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction α=1,731-1,824
β=1,760-1,864
γ=1,773-1,875
Pléochroïsme faible : vert pomme / jaune foncé / vert clair
Biréfringence Δ=0,042-0,051 ; biaxe négatif
Dispersion 2 vz ~ 0,015
Fluorescence ultraviolet nulle
Transparence transparente à translucide
Propriétés chimiques
Densité 4,39
Température de fusion 1208 °C
Fusibilité fond et donne une boulette magnétique
Solubilité soluble dans HNO3
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Inventeur et étymologie

Décrite en 1840 par Christian Gottlieb Gmelin[3], son nom vient de celui de l’île de Fayal dans les Açores, où elle fut découverte[4] - [5].

Topotype

Île Faial, Açores, Portugal.

Propriétés physiques

Très dure, de densité de 6,5 – 7 selon l’échelle de Mohs, la fayalite se forme à des températures en dessous de 350 °C, plus basses que celle de la formation de la forstérite. Elle nécessite également un fort rapport eau/minéral et une pression élevée correspondant à un fort rapport H2/H2O.

Cristallographie
  • Paramètres de la maille conventionnelle : a = 4.76, b = 10.2, c = 5.98, Z = 4 ; V = 290.34
  • Densité calculée = 4,66

Cristallochimie

Elle forme une série avec la forstérite d'une part et la téphroïte d'autre part. Elle fait partie du groupe de l'olivine.

Groupe de l’olivine

Les membres de ce groupe répondent à la formule Me2SiO4 où Me peut être le calcium, le magnésium, le manganèse, le fer, et/ou le nickel.

Gîtologie

La fayalite se trouve communément dans les roches basiques et ultrabasiques, donc volcanique et plutonique, un peu moins dans les roches plutoniques felsiques et très rarement dans les granites pegmatitiques, dans les lithophyses, les obsidiennes, les roches métamorphiques riches en sédiments métalliques et dans les phylosilicates. La fayalite coexiste habituellement avec de la troïlite, kamacite, magnétite, chromite, Ca-Fe pyroxène, les roches carbonatées impures. La fayalite avec le quartz est stable à faibles pressions, alors que l’olivine magnésienne ne l’est pas. La fayalite réagit avec l’oxygène afin de produire de la magnétite et du quartz, ces trois minéraux composant le tampon oxygéné « FMQ ». La réaction est alors utilisée pour calculer la fugacité des enregistrements d’oxygène dans les assemblages des minéraux métamorphiques et les processus des roches ignées.
La fayalite est présente dans certaines météorites.

Minéraux associés

La fayalite est souvent associée à : l’augite, le plagioclase, le microcline, le quartz, l’apatite, la magnétite, l’ilménite, aux spinelles, l'hedenbergite, l’arfvedsonite, et l’amphibole.

Synonymie
  • Chrysolite-fer
  • Péridot ferrugineux (Fellenberg 1840)[6]

Variété
  • Hortonolite, variété de la série fayalite-forstérite qui peut aussi être considérée comme une variété de fayalite riche en Mg. Décrite par G.J.Brush en 1869[7].
  • Knébélite, Terme intermédiaire de la série fayalite-tephroite, elle peut être considérée comme une fayalite riche en Mn. Décrite par J.W. Dobereiner en 1817 le mot dérive du patronyyme du découvreur le major Knebel[8] - [9].

Gisements remarquables
  • Allemagne
Nickenicher Sattel (Eicher Sattel), Eich, Andernach, Eifel, Rhin-Palatinat [10]
  • Canada
Blue Bell mine, Riondel, Colombie-Britannique
  • États-Unis
St. Peters Dome area, near Pikes Peak,
El Paso Co., Colorado; at Obsidian Cli,
Coso Hot Springs, parc national de Yellowstone, Wyoming
Inyo Co., California; at Rockport,
Essex Co., Massachusetts;
from Monroe, Orange Co., New York;
in the Iron Hill mine, Cumberland,
Rhode Island, Comté de Providence
  • France
Charbonnier, Landos, Pradelles, Haute-Loire, Auvergne
Rascas - Valpayette Mines, Les Mayons, Var
Évisa, Corse-du-Sud, Corse

Critères de reconnaissance

Quand elle fond, elle donne une boulette magnétique et elle est soluble dans l'acide nitrique (HNO3).

Notes et références
  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. G. C. Gmelin, „Chemische Untersuchung des Fayalits“, in Annalen der Physik und Chemie, vol. li, p. 160–164
  4. Jacques Lapaire, MINER Database - Minéraux et étymologie
  5. Albert Huntington Chester, A Dictionary of the Names of Minerals, John Wiley & Sons, New York, 1896, p. 93 (l’attribution à Johann Friedrich Gmelin est erronée)
  6. Ludwig Rudolf von Fellenberg (1840), „Analyse des Eisenperidots, eines neuen vulkanischen Minerals von den Azoren“, Annalen der Physik und Chemie, vol. 127 (2/051), p. 261
  7. G.J. Brush (1869): Am. Journal of Science, 48, 17-23.
  8. J.W. Dobereiner (1817): Jour. Ch. Ph., xxi, p. 49
  9. Traité de minéralogie, Volume 4 Par Armand Dufrénoy p.337 1859
  10. Hentschel, G., Zur Morphologie der Eifel-Olivine, Der Aufschluss, 391-396, 1983

Voir aussi

Bibliographie
  • 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. 451–457 [chrysolite]
  • William Alexander Deer, R. A. Howie, J. Zussman (1982) Rock-forming Minerals, London, 2e édition, v. 1A, orthosilicates, 3:336
  • William Alexander Deer, R. A. Howie, J. Zussman (1992) An introduction to the rock-forming minerals, 2e éd., Longman, Harlow, (ISBN 0-582-30094-0)
  • J. R. Smyth (1975) "High temperature crystal chemistry of fayalite", American Mineralogist, 60: 1092–1097
  • Roberts, W. L., Campbell, T. J., & Rapp, G. R. (1990). Encyclopedia of minerals. Van Nostrand Reinhold.
  • H. St. C. O'Neill (1987) "The quartz-fayalite-magnetite equilibria and free energies of formation of fayalite (Fe2SiO4) and magnetite (Fe3O4)", American Mineralogist, 72: 67-75
  • Redfern, S. A., Knight, K. S., Henderson, C. M. B., & Wood, B. J. (1998). Fe-Mn cation ordering in fayalite–tephroite (FexMn1−x)2SiO4 olivines: a neutron diffraction study. Mineralogical Magazine, 62(5), 607-615.
  • G. Hartung (1860) Die Azoren in ihrer äußeren Erscheinung und nach ihrer geognostischen Natur, Verlag von Wilhelm Engelmann, Leipzig
  • Anthony, J. W., Bideaux, R. A., Bladh, K. W. & Nichols, M. C. (1997). Handbook of Mineralogy. Volume III. Halides, Hydroxides, Oxides. XI 628 pp. Mineral Data Publishing, Tucson, Arizona. (ISBN 0 9622097 2 4).
  • Mikhail Yu. Zolotov, Mikhail V. Mironenko, Everett L. Shock (2006) Meteoritics & Planetary Science, volume 41, no. 11, pages 1695–1835 (novembre)
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