Téphroïte
La téphroïte est un minéral caractéristique du groupe de l'olivine, c'est-à-dire un nésosilicate correspondant au corps composé chimique dénommé le silicate de manganèse de formule Mn2SiO4. L'olivine est, ici au sens commun, un terme générique qui désigne principalement les solutions solides de silicates de fer et de magnésium, représentées respectivement par leurs membres finaux en principe quasi-purs, fayalite Fe2SiO4 et forstérite Mg2SiO4[3]. Mais il existe aussi des olivines calcifères, manganésifères ou nickelées, comme la kirschsteinite CaFeSiO4, la téphroïte et la rare liebenbergite (Ni,Mg)2SiO4. Les cations interchangeables dans la même structure cristalline orthorhombique dénommée olivine, à savoir Fe2+, Mg2+, Ni2+, Mn2+, etc., sont nécessairement divalents. Il apparaît que la téphroïte, par ailleurs assez commune, est le terme ultime de la série manganésifère développée, le plus souvent, à partir de la fayalite.
| Téphroïte Catégorie IX : silicates[1] | |
 Rangée de cristaux millimétriques de téphroïte brunâtre, détail grossi d'un échantillon centimétrique de la mine de Wessel, Hotazel, Champs manganésifères du Kalahari, Province sud-africaine du Northern Cape Province | |
| Général | |
|---|---|
| Classe de Strunz | 9.AC.05
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| Classe de Dana | 51.03.01.04
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| Formule chimique | Mn2SiO4 |
| Identification | |
| Masse formulaire[2] | 201,9592 ± 0,0015 uma Mn 54,41 %, O 31,69 %, Si 13,91 %, |
| Couleur | grisée, vert olive, brune, brun sombre, grise, noire, rouge chair, bleu-vert, etc., vert pâle en faible section, parfois transparente et incolore |
| Classe cristalline et groupe d'espace | dipyramidale ; groupe ponctuel mmm (2/m 2/m 2/m) groupe d'espace P nma |
| Système cristallin | orthorhombique |
| Réseau de Bravais | a = 4,88-4,90 Å b = 10,59-10,62 Å c = 6,22-6,25 Å Z = 4 V = 323,09 Å3 densité calculée avoisinant 4,15 |
| Macle | peu commune sur {011} |
| Clivage | distinct sur {010}, parfois indistinct, et imparfait {001} |
| Cassure | conchoïdale (gris pâle), irrégulière |
| Habitus | cristaux en prismes hexagonaux aplatis et striés sur la longueur, peu fréquents ; courts cristaux prismatiques similaires à l'olivine ; en général microgranules dispersés dans une matrice, parfois atteignant 4 cm de long ; petits grains et nodules, amassés en structures parfois massives, toujours insérés dans les roches (granites, basaltes, etc.) |
| Échelle de Mohs | 6 (parfois 6,5) |
| Trait | blanc |
| Éclat | vitreux à gras, gris pâle |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | par exemple nα = 1,759 nβ = 1,797 nγ = 1,860 |
| Pléochroïsme | faible : brun rouge sur x / rougeâtre su y / vert bleu sur z |
| Biréfringence | δ = 0,101 ; biaxial négatif |
| Pouvoir rotatoire | mesuré 60° à 70°, calculé 78° |
| Dispersion | 2 vz ~ ρ > ν |
| Fluorescence ultraviolet | nulle |
| Transparence | transparente à translucide |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 3,72 à 4,33 (3,87 - 4,12) |
| Solubilité | soluble dans HNO3 |
| Propriétés physiques | |
| Magnétisme | aucun |
| Radioactivité | aucune |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
Historique, géotype, dénominations
Ce minéral a d'abord été décrit dans la mine de la colline Sterling (Sterling Hill), à Ogdensburg dans le secteur minier de Franklin et Sparta, comté Sussex dans l'état du New Jersey, aux États-Unis[4].
Le nom donné par le minéralogiste August Breiphaupt en 1823 provient du grec tephros, « gris de cendre, cendreux par sa couleur »[5]. La couleur peut aussi être en réalité vert-olive, vert-bleu, rose ou brune, brun-rouge ou rougeâtre, noir à gris noir, vert pomme, vert foncé, rougeâtre parfois jusqu'à rouge magenta. D'autres noms communs pour la téphroïte peuvent être l'olivine manganésiée, olivine manganèse ou olivine manganésifère, dans la mesure où il est distingué différentes olivines, ou plus communément le péridot manganésifère ou péridot (à) manganèse.
Notez que le péridot, variété très populaire d'olivine, est essentiellement magnésienne, en moyenne à 90 % en masse. L'olivine est très commune dans les magmas et dans la croûte terrestre. Péridots et olivines sont ainsi synonymes pour les minéralogistes, lorsqu'ils dénomment le groupe auquel appartient la téphroïte.
Cristallographie et cristallochimie
La structure cristallographique caractéristique du groupe de l'olivine est orthorhombique. Il s'agit d'un empilement hexagonale compacte d'anions oxygène O2− distendu par la présence de cations silicium Si4+ en sites tétraédriques, environnés par les cations divalents Fe2+, Mg2+, Ni2+, Mn2+ en sites octaédriques.
Les différents membres du groupe de l'olivine correspondent la formule Me2SiO4 où Me cation bivalent peut être, entièrement ou tout à la fois, le calcium, le magnésium, le manganèse, le fer, et/ou le nickel. Ainsi la fayalite et sa variété la roepperite, la forstérite, la glaucochroïte, la kirschsteinite, la laihunite, la liebenbergite, la monticellite, l'olivine, la calcio-olivine, etc.
Dans la classification de Dana, le groupe 51.03.01 dit de l'olivine comprend six minéraux présentés ici par ordre avec couple (groupe d'espace et groupe de symétrie) :
- le minéral olivine (Mg,Fe)2SiO4 (Pbnm, 2/m 2/m 2/m),
- la fayalite Fe2SiO4 (Pbnm, 2/m 2/m 2/m),
- la forstérite Mg2SiO4 (Pbnm, 2/m 2/m 2/m),
- la liebenbergite (Ni,Mg)2SiO4 (Pbnm, 2/m 2/m 2/m),
- la téphroïte Mn2SiO4 (P nma, 2/m 2/m 2/m),
- la laihunite FeFe2(SiO4)2 (P 21/b, 2/m).
La classification de Strunz propose une catégorie de nésosilicates avec anions additionnels 09.AC.05 comprenant la forstérite Mg2SiO4, la glaucochroïte CaMnSiO4 (Pbnm, 2/m 2/m 2/m), la fayalite, l'olivine, la kirschsteinite CaFeSiO4 (Pbmn, 2/m 2/m 2/m), la laihunite, la liebenbergite et la téphroïte.
Propriétés physiques et chimiques
La téphroïte translucide à transparente, d'éclat vitreux à gras a une dureté de 6 et un poids spécifique d'environ 4,1 (entre 3,7 à 4,4). Il s'agit d'un minéral non métallique lourd et relativement dur.
Analyse et détermination
Les impuretés les plus communes de la téphroïte sont le Fe, le Zn, le Ca, le Mg, etc.
L'analyse de Rammelsberg donne en pourcentage massique[6] :
- SiO2 environ 28,5 % ;
- MnO environ 68,5 % ;
- FeO environ 3 %.
La confusion à l'œil est toujours possible possible avec le chrysolite, ou certains péridots ou olivines.
Gîtologie
Ce minéral du groupe des péridots est présent dans les roches éruptives comme le basalte, les roches mafiques et ultramafiques. Il se forme avec les dépôts de minerais de fer, de manganèse, et des skarns associés. Il est le produit du métamorphisme massif ou de contact modifiant sédiments ou roches riches en manganèse.
Il existe des sites à altérations hydrothermales.
Associations minérales : zincite, willemite, franklinite, rhodonite, jacobsite, diopside, gagéite, bustamite, manganocalcite, glaucochroïte, calcite, banalsite et alleghanyite[7], éricssonite, orthoéricssonite, johnbaumite, etc.
Gisements remarquables
Il existe des gisements conséquents en Cornouailles et au Devon en Angleterre ou dans la mine Benallt, près de Rhiw au pays de Galles en Grande-Bretagne, dans le Värmland avec la mines de Langban et de Jacobsberg en Suède, mais aussi au Madagascar, au Japon, aux États-Unis, au Kazakhstan, au Japon, etc.
Ce minéral est attesté en particulier à Adervielle, département des Hautes-Pyrénées, ainsi qu'en Haute-Maurienne en France.
- Afrique du Sud
- Mines Wessels, près de Kuruman, Province du Cap
- Allemagne
- Carrières Pumice, Wingertsberg, Niedermendig, à 1 km au nord de Mendig, Complexe vocanique du lac Laach, Eifel, Rhénanie-Palatinat,
- Antarctique
- Péninsule de Clark, Terre de Wilkes
- Australie
- Broken Hills ou Tamworth, Nouvelle-Galles du Sud
- Autriche
- Brésil
- Buritirama, district de Piaui
- Canada
- Chine
- Ègypte
- États-Unis
- Bald Knob, près de Sparta, comté Alleghany, Caroline du Nord
- District minier de Sunny side, comté de San Juan, Colorado
- Secteur minier de Franklin et d'Ogdensburg, comté Sussex, état du New Jersey
- Espagne
- Finlande
- France
- Bonneval-sur-Arc, vallée de la Haute-Maurienne, Isère
- Adervielle, Hautes-Pyrénées
- Grande-Bretagne
- mine Benallt, près de Rhiw, Péninsule de Lleyn, Gwennyd, Pays-de-Galles
- carrière de Meldon, Okehampton, Devonshire
- mine treburnum, Altarnum, Cornouailles
- Inde
- Italie
- Val Malenco, Lombardie
- Japon
- Mine Kazo, préfecture Totigi et mine Noda-Tomagawa, préfecture Iwate
- Kazakhstan
- Kirghizhtan
- Madagascar
- Namibie
- Norvège
- Pérou
- Roumanie
- Royaume-Uni
- Russie
- Slovaquie
- Suisse
- Suède
- mine Jakobsberg, champ aurifère du Nordmark, Långban, Värmland
- mines Harstigen, près de Persberg, commune de Filipstad, Värmland
- mines Sjö, Grythyttan, Örebro
- Tchéquie
- Turquie
Usage
Il s'agit d'un minéral de collection. Les joailliers taillent les plus belles pierres en cabochon.
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.
- L'olivine définit également un corps minéral précis de formule approchée (Mg,Fe)2SiO4.
- http://www.mindat.org/min-3913.html Mindat.org
- http://webmineral.com/data/Tephroite.shtml Webmineral data
- Rammelsberg, C.F., Analysis of tephroite: Handbuch der Mineral-Chemie, 1843, 1re éd., 1er suppl., p. 80 (aussi dans Poggendorff's Annalen, 1844), Band 62, p. 137)
- http://rruff.geo.arizona.edu/doclib/hom/tephroite.pdf Handbook of Mineralogy
Voir aussi
Bibliographie
- Francis C.A., Ribbe P.H., The forsterite-tephroite series: I. Crystal structure refinements, Te 91, olivine in American Mineralogist, 65, 1980, p. 1263-1269.
- Henri-Jean Schubnel, avec Jean-François Poullen, Jacques Skrok, Larousse des Minéraux, sous la coordination de Gérard Germain, Éditions Larousse, Paris, 1981, 364 p. (ISBN 2-03-518201-8). Entrée téphroïte p. 320.
Articles connexes
Liens externes
- (en) Téphroite avec localisation géographique exhaustive sur Mindat.
- (en) Téphroite sur Webmineral.