Goethite

La goethite est connue depuis la préhistoire[6]. Elle a été utilisée comme pigment dans les peintures de la grotte de Lascaux[7] - [8].

Elle est décrite par le minéralogiste Johann Georg Lenz (1748-1832) en 1806 et dédiée au poète allemand (et fonctionnaire des mines) Johann Wolfgang von Goethe. Le nom est choisi par Ludwig Wilhelm Cramer sur la suggestion du prêtre Heinrich Adolf Achenbach (1765-1819) et du maître minier Johann Daniel Engels (1761-1828), tous deux de Siegen, qui suggèrent le nom Goethenite pour le minerai. Friedrich Wilhelm Riemer incite Johann Georg Lenz à changer le nom en Goethite.

• Mine d'Hollertszug, Herdorf, Siegerland, Rhénanie-Palatinat, Allemagne.

• allcharite (Ježek 1912) : Étymologie : Allchar (Alsar), République de Macédoine[9].
• chiléite (Breithaupt 1840) : Décrit initialement sur des échantillons du Chili qui a inspiré le nom[10].
• ehrenwerthite (Cornu 1909). Étymologie d'après le minéralogiste Josef Gängl von Ehrenwerth[11]. À noter que ce terme peut désigner une pseudomorphose de pyrite en goethite.
• fer hydroxylé oolitique[12]
• fullonite : synonyme désuet d'onégite
• hydrohématite (Müller, F. 1984). Initialement considérée commune une espèce de formule Fe₂O₃.nH₂O, elle est depuis déclassée comme synonyme[13].
• lépidokrokite[14]
• mésabite (Winchell 1893) Décrite à partir d'échantillons de Mesabi Range, Wisconsin États-Unis qui a inspiré le nom[15].
• minette : (faux synonyme souvent cité) terme qui désigne une roche de composition mal définie riche en goethite[16]
• onégite : Variété de facies non reconnue se présentant en petits cristaux aciculaires dans le quartz provenant d'une ile sur le lac Onega en Russie décrite en 1800 par Armstrong et Englinhmann[17].
• przibramite (Glocker 1831) Initialement décrite sur des échantillons de Przibram (Tchéquie) qui a inspiré le nom[18]. À noter que ce terme désigne une variété cadiumifère de sphalérite décrite par Huot.
• pyrosidérite[14]
• stilpnosidérite[14].
• yanthosiderite[19].

À haute température la goethite se décompose en hématite et eau selon la réaction[20] :

2 FeO(OH} → Fe₂O₃ + H₂O

La goethite possède un ordre antiferromagnétique à quatre sous-réseaux[21].

• Alumogoethite, de formule (Fe,Al)O(OH)[22].

Structure cristalline de la goethite.

Paramètres de la maille conventionnelle : a = 4,596 Å, b = 9,957 Å, c = 3,021 Å, Z = 4 ; V = 138,25 Å³, densité calculée = 4,27 g cm⁻³.

Les oxygènes et les hydroxyles forment des couches à empilement hexagonal compact, les cations fer (III) remplissent la moitié des cavités octaédriques. Le polymorphe à empilement non compact, moins stable, est la lépidocrocite, γ-FeO(OH).

• La goethite est un polymorphe de la feroxyhyte (en) et de la lépidocrocite.
• Elle fait partie du groupe du diaspore.

Groupe du diaspore

• Bracewellite : CrO(OH)[23]
• Diaspore : AlO(OH)
• Goethite : Fe^IIIO(OH)
• Groutite : Mn^IIIO(OH)[24]
• Montroséite : (V^III,Fe^III)⁺³O(OH)[25]
• Tsumgallite : GaO(OH)[26]

Partage isotopique

Comme pour d'autres silicates porteurs de groupes hydroxyles (kaolinite, muscovite, illite, smectite, chlorite), les deux sites de l'oxygène ne sont pas équivalents, et les isotopes les plus lourds se partagent préférentiellement dans le site sans hydrogène associé. Ce partage est caractérisé par :

${\displaystyle \varepsilon =10^{3}\,\ln {\frac {(^{18}\mathrm {O} /^{16}\mathrm {O} )_{\mathrm {global} }}{(^{18}\mathrm {O} /^{16}\mathrm {O} )_{\mathrm {OH} }}}}$,

qui est accessible à la mesure (le premier rapport isotopique est mesuré directement sur la goethite, et le second sur l'eau extraite par décomposition thermique). Cet ${\displaystyle \varepsilon }$ est en pratique indépendant de la composition isotopique et du pH du fluide présent lors de la formation de la goethite, et dépend essentiellement de la température de formation T (mesurée en kelvins) :

${\displaystyle \varepsilon ={\frac {(5{,}51\pm 0{,}26)\times 10^{6}}{T^{2}}}-(44{,}5\pm 2{,}8)}$,

ce qui fait de la goethite un paléothermomètre (en)[20].

Gîtologie

Minéral d'occurrence fréquente, la goethite se forme :

• dans les sols riches en fer, par altération d'autres minéraux. Elle est le composant principal de la limonite dans le chapeau de fer. On en trouve également sous forme de sédiments, ou directement formée par action hydrothermale. Fréquente en pseudomorphose d'autres espèces comme la pyrite, la sidérite ;
• dans des conditions hydrothermales, comme les cristaux aciculaires inclus dans des quartz (Allevard, Isère, France) ;
• dans le précipité biogénique des eaux douces, formant le minerai de fer des tourbières ;
• le rover Spirit de la NASA a également découvert des échantillons de goethite sur la planète Mars dans le cratère Goussev, apportant un indice de la présence d'eau liquide dans le passé de cette planète[27].

Minéraux associés

Hématite, lépidocrocite, manganite, pyrite, pyrolusite, sidérite.

• Angleterre

Restormel Royal Iron Mine (Trinity Mine), Lostwithiel, Lanivet Area, St Austell District, Cornouailles[28]

• Canada

Wawa, Chabanel Township, Algoma District, Ontario

• France

Mine de Mont-Roc, Montredon-Labessonnié, Tarn[29]

Mine de Chaillac, Chaillac, Indre[30]

Mine de Bruoux (Gargas) 84400 : Mine d'ocre

• Hématite

• (en) « Goethite », sur Mindat.org (consulté en juin 2021)