Polyhalite
La polyhalite est un corps minéral, un sulfate hydraté naturel de potassium, de calcium et de magnésium, de formule brute K2MgCa2(SO4)4•2H2O. Les cristaux tabulaires de maille triclinique, incolores à blancs ou gris, sont rarement observables, car le minéral apparaît le plus souvent en formation litée, massive, lamellaire ou fibreuse. Il forme ainsi une roche très souvent colorée en rouge par des traces d'hématite, ni tendre car sa dureté Mohs correspond à 3,5, ni légère avec une densité approchant 2,8.
| Polyhalite Catégorie VII : sulfates, sélénates, tellurates, chromates, molybdates, tungstates[1] | |
 Bloc de polyhalite découvert dans le Comté d'Eddy (Nouveau-Mexique). | |
| Général | |
|---|---|
| Classe de Strunz | 07.CC.65
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| Classe de Dana | 29.04.05.01
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| Formule chimique | K2MgCa2(SO4)4•2H2O |
| Identification | |
| Couleur | incolore, blanc, gris, souvent en masse grise, jaunâtre, rose chair ou saumon, rouge brique à incarnat, voire rosâtre ou rougeâtre par les traces d'hématite |
| Classe cristalline et groupe d'espace | PinacoĂŻdale ; P 1 |
| Système cristallin | triclinique |
| Réseau de Bravais | maille de base a = 6,95 Å, b = 8,88 Å, c = 6,95 Å ; α = 104,06°, β = 113,94°, γ = 101,15° ; Z=4 |
| Clivage | parfait sur {101}, parfait pinacoĂŻdal sur {001} ; distinct sur {010} |
| Cassure | conchoĂŻdale |
| Habitus | cristaux tabulaires rares et petits, masses très finement granulaires, oolithiques ou aphanitiques, fibreuses, en couches feuillées ou lamellaires |
| Jumelage | macles fréquentes, souvent polysynthétiques caractéristiques en {010}, {100} |
| Échelle de Mohs | 3-3,5 |
| Trait | blanc (parfois blanc rouge) |
| Éclat | vitreux pour le cristal ; résineux, sinon soyeux pour les masses fibreuses |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | polyaxe nα = 1,546 à 1,548, nβ = 1,558 à 1,562, nγ = 1,567 |
| Biréfringence | Biaxial (-) ; δ = 0,021 2V = 60 à 62° (mesuré) |
| Transparence | Transparent (Ă translucide pour les masses) |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 2,78 (2,8 pour la roche), parfois 2,77 |
| Solubilité | se dissout facilement dans l'eau, précipite en gypse et parfois en syngénite |
| Comportement chimique | goût amer |
| Propriétés physiques | |
| Magnétisme | aucun |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
La formule peut s'écrire de façon développée en K2SO4•MgSO4•2 CaSO4•2H2O : elle dévoile un assemblage intime de plusieurs sels de sulfates doublement hydratés, respectivement sulfate de potassium et sulfate de magnésium vis-à -vis de deux sulfates de calcium[2]. D'où le nom de polyhalite.
Caractéristiques
L'eau dissout facilement les sels de potassium et de magnésium, et laisse une structure minérale résiduelle correspondant à du gypse. Lorsqu'on chauffe ce précipité jusqu'à sec, le résidu est de l'anhydrite.
Il faut protéger les échantillons de polyhalite, hygroscopique, soluble et facilement décomposable avec l'eau, de l'humidité de l'air environnant. Elle n'est véritablement stable que sur une courte plage de température ambiante entre 0 °C et 25 °C, ainsi qu'à plus hautes températures qu'entre 255 et 343 °C.
Formation et gisement
Il s'agit essentiellement d'un minéral de formation secondaire, qui se forme dans des milieux chauds de roches évaporites marines lités, riches en sulfates. L'anion sulfate et le cation magnésium sont apportés par la kiesérite et l'epsomite, le cation potassium par la sylvite ou carnallite ou des sels de potassium remis en circulation, le cation calcium par des sulfates de calcium fortement hydratés. Les couches de gypse et surtout d'anhydrite, pénétrées et imprégnées des solutions salines riches en K et Mg, se transforment progressivement en roche polyhalite[3].
La polyhalite peut être aussi formée par précipitation primaire : elle est aussi un des derniers minéraux à précipiter dans les saumures riches en cations potassium, calcium et magnésium, et en ions sulfate et alcalins sur une gamme de température de 0 à 80 °C[4].
Elle est très souvent associée à la glaubérite Na2Ca(SO4)2, mais aussi avec la halite et la thénardite, le gypse et l'anhydrite dans les dépôts évaporites lités. Minéral rare, la syngénite K2Ca(SO4)2·H2O peut être insérée dans la roche polyhalite.
Il existe des gisements sans doute connus depuis la haute Antiquité, par exemple Varangéville en Lorraine, près de Bad Ischl dans le Salzkammergut et à Hallstatt en Autriche.
Le gisement de Stassfurt, exploité au XIXe siècle, possède un étage de polyhalite situé entre les couches de l'anhydrite et celles de la kieserite, étage important qui était estimé globalement à 7 % en volume de l'ensemble des dépôts salins. Les mines de sel de Saratov représenteraient un gisement salin à environ 85 % de polyhalite.
Aux États-Unis, il existe les dépôts de polyhalite de Carlsbad au Nouveau-Mexique ou ceux des confins du bassin permien entre le Texas et le Nouveau-Mexique.
Associations minérales
Minéraux associés (évaporites) : gypse, halite, anhydrite, sylvine, autres sels de potassium et de magnésium, glaubérite, thénardite
Quelques gisements remarquables
- Allemagne
- Gisements salins d'Allemagne du Nord
- Gisement saxon de Stassfurt
- Angleterre : Le projet Woodsmith, lancé en 2016, a pour but d'exploiter un gisement situé à 1500 mètres de profondeur[5]
- Autriche
- Mines de Bad-Ischl, Sazkammergut, druses de cristaux
- Hallstadt
- France
- Varangéville, Saulnois lorrain
- États-Unis
- Bassin Permien, Texas
- Carlsbad, Nouveau-Mexique
- Mexique
- Russie
- Saratov
Description minéralogique
La polyhalite a été décrite dans la littérature minéralogique par l'excellent chimiste allemand Friedrich Stromeyer en 1818 à partir d'échantillons de la montagne saline du Salzberg en Autriche[6]. Le nom grec scientifique signifie qu'elle contient plusieurs sels, de poly ou polus , plusieurs et hals, halos, sel. Le suffixe -ite indique le minéral.
Usage
La roche broyée est utilisée comme engrais potassique et calco-magnésien, quand elle ne contient que des quantités infimes de halite (sel gemme). Il semble que cet engrais-amendement, source de K, Mg, Ca et S, au goût amer, soit connu depuis l'Antiquité.
En association avec des sources d'azote et de phosphore assimilables, il constitue un engrais complet.
Références
- La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- D'un point de vue de verrier, elle représente en masse 15,6 % de K2, 6,6 % de MgO, 18,6 % de CaO, 53,2 % de SO3 et 6 % de H2O
- Dans la série de formation des roches sédimentaires évaporitiques, les sulfates précipitent après les carbonates de calcium et de magnésium, mais avant les chlorures. La dissolution des calcites magnésiennes instables, soumises à décarbonatation, peut aussi jouer un rôle dans cette formation minérale secondaire.
- La polyhalite est un des derniers minéraux à précipiter dans l'eau salée, selon Philippe Rossi, op. cit.
- Site uk.angloamerican.com
- F. Stromeyer, De Polyhalite, nova e salium classe fossilium specie, Göttingische gelehrte Anzeigen: unter der Aufsicht der Königlichen Gesellschaft der Wissenschaften, Stück, vol. 209 (31 December 1818) p. 2081–2084.
Voir aussi
Bibliographie
- Arthur-Clive Bishop, William-Roger Hamilton, Arthur-R. Woolley, Guide des minéraux roches et fossiles, Les guides du naturalistes, Delachaux et Niestlé, Lausanne-Paris, 2001, 336 p.,trad. Abigail Caudron et Dominique Maurel du guide Hamlyn Minerals, rocks and Fossils (ISBN 2-603-01207-X), en particulier p. 82-83.
- Philippe Rossi, « Polyhalite », Encyclopædia Universalis, 2001, article