Célestine

La célestine est une espèce minérale composée de sulfate de strontium SrSO4, avec des traces de Ba et Ca. Il s'agit d'un minéral relativement abondant, typique des évaporites, mais aussi des milieux hydrothermaux.

Pour l’article homonyme, voir Célestine (homonymie).

Célestine
Catégorie VII : sulfates, sélénates, tellurates, chromates, molybdates, tungstates[1]

Célestine - Sakoany, Madagascar
Général
Numéro CAS 14291-02-2
Classe de Strunz
7.AD.35
Classe de Dana
28.3.1.2
Formule chimique O4SSr Sr[SO4]
Identification
Masse formulaire[2] 183,68 ± 0,02 uma
O 34,84 %, S 17,46 %, Sr 47,7 %,
Couleur le plus souvent incolore (cristaux purs), blanc, parfois bleu blanc, bleu ciel ou pâle, bleu clair, bleu, bleu violet, vert, et souvent jaune, jaunâtre, rouge clair, rougeâtre, brun, brun rouge dans les masses évaporitiques impures.
Classe cristalline et groupe d'espace dipyramidale -
Pnma
Système cristallin orthorhombique
Réseau de Bravais primitif P
Macle sur {210}, et {110}
Clivage basal parfait sur {001}, bon sur {201}
Cassure irrégulière
Habitus cristaux prismatiques aplatis ou allongés, moins souvent tabulaires, parfois pyramidaux, fibreux, agrégats radiés ou parallèles, parfois en masse grenue (druses), en masses concrétionnées spathiques, rarement granulaire, en masse compacte, parfois fibreuse, granuleuse blanche, en nodule globulaire, géode
Échelle de Mohs 3 - 3,5
Trait blanc
Éclat vitreux, nacré, perlé sur le plan de clivage
Propriétés optiques
Indice de réfraction α=1,621-1,622
β=1,623-1,624
γ=1,630-1,632
Pléochroïsme incolore
Biréfringence Δ=0,009-0,010 ; biaxe positif
2V = 50°
Fluorescence ultraviolet fluorescence, luminescence bleuâtre ou blanc verdâtre, parfois thermoluminescence, très souvent par inclusions ou impuretés organiques
Transparence transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité 3,96 (3,9 à 4)
Fusibilité fond difficilement en colorant la flamme en rouge
Solubilité très faiblement soluble dans l'eau, et les acides
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

La célestine (pôle strontium) donne un isomorphisme complet avec la baryte (pôle baryum). Le sulfate de strontium donne en effet des solutions solides avec le sulfate de baryum, soit la baryte ou barytine, ainsi qu'avec le sulfate de calcium ou anhydrite. Elle fait partie du groupe de la Baryte. Paradoxalement la couleur bleu pâle qui semble la caractériser n'est pas la plus couramment rencontrée.

Caractéristiques physico-chimiques

Il s'agit d'un solide cristallin, de masse molaire 183,69 g/mol et de maille orthorhombique, souvent incolore, parfois blanc, de diverses nuances bleu blanc ou pâle, bien plus rarement bleu clair, bleu, bleu violet, vert. La célestine se présente sous forme de cristaux prismatiques aplatis ou allongés, moins souvent sous forme de tablettes. Les beaux cristaux tabulaires sont souvent les plus recherchés.

Ce minéral forme des masses rocheuses d'évaporites, assez denses, denses et fragiles, parfois fibreuses, très souvent colorées par des impuretés en jaune, jaunâtre, bleu-vert, rouge clair, rougeâtre, brun, brun rouge...

Les belles pièces de collections sont le plus souvent trop tendres et fragiles pour être taillées facilement afin d'être portées. Mais il n'est pas rare de trouver des pièces taillées en pierres fines et préparées en cabochons ou en facettes, par exemple à partir des gros échantillons du lac Érié[3].

Il est très faiblement soluble dans l'eau et légèrement soluble dans l'acide sulfurique dilué, ainsi que la plupart des acides forts dilués. La solubilité dans l'eau pure reste stable avec une température peu élevée, soit 0,011 3 g à 0 °C, 0,011 4 g à 20 °C, 0,011 4 g à 30 °C pour 100 g d'eau. Elle est par contre soluble dans l'acide sulfurique concentré. Elle est insoluble dans l'alcool à 95°.

Les collectionneurs préfèrent nettoyer néanmoins leurs pièces aux acides dilués.

La célestine décrépite dans la flamme du chalumeau, qu'elle colore en rouge ou rouge carmin. Par contre, elle fond difficilement et laisse une boulette blanche. Par chauffage en tube à essai, elle laisse une perle blanche. Sa décomposition thermique au-delà de 1 580 °C permet de prouver une composition pondérale massique pure correspondant à 56,54 % en masse SrO et 43,6 % de SO3. L'oxyde de strontium contient parfois des impuretés d'oxyde de baryum BaO et de chaux vive CaO. Le trioxyde de soufre, ou anhydride sulfurique, est gazeux.

Elle est facile à distinguer de la barytine par sa moindre densité et le test de flamme, ainsi que de l'anhydrite par sa densité plus élevée, sa dureté, sa solubilité dans les acides.

Inventeur et étymologie

L'étude chimique a été faite par Martin Heinrich Klaproth en 1797, mais la célestine fut seulement décrite et dénommée par Abraham Gottlob Werner l'année suivante en 1798. Le nom est inspiré du latin coelestis ou caelestis (« céleste »), c'est-à-dire bleu blanc en allusion à la couleur de ses premiers échantillons[4].

Topotype

Bell's Mill, Bellwood, Blair Co., Pennsylvanie, USA[5].

Cristallographie
  • Paramètres de la maille conventionnelle : = 8,359 Å, = 5,352 Å, = 6,866 Å, Z = 4 ; V = 307,17 Å3
  • Densité calculée = 3,97 g/cm3

Cristallochimie

Isostructurelle avec la baryte et l'anglésite, elle appartient au groupe de la baryte :

Groupe de la baryte :
Ces minéraux ont une structure orthorhombique et une formule chimique qui répond au terme général A(SO4) où A peut être le plomb, le baryum, le strontium ou le chrome.
  • Anglésite, Pb(SO4),
  • Baryte, Ba(SO4),
  • Célestine, Sr(SO4),
  • Hashemite, (Ba,Cr)(SO4).

Gîtologie

La genèse primaire semble hydrothermale. La célestine est présente dans les cavités des roches volcaniques, remplies plus tardivement par des solutions hydrothermales de sulfate de strontium. Elle forme ainsi, tout en restant parfois très pure, des associations courantes avec le soufre bien connue en Sicile, parfois même avec le soufre et le gypse. L'origine de la célestine piégée en géode, contenant divers autres minéralisations comme le soufre, la baryte, la fluorine... est la même.

La célestine se retrouve en filon en association avec la galène, la blende et autres sulfures. Elle pourrait résulter d'une facile oxydation du sulfure de strontium SrS en sulfate SrSO4.

Plus fréquemment, elle reste un minéral disséminé dans les roches sédimentaires, elle est fréquente dans les calcaires, les dolomies et les grès. Elle est alors parfois observables en cristaux sur calcite, aragonite ou dolomite. Elle apparaît aussi en géodes et en nodules, dans des formations sédimentaires, par exemple les marnes de Bristol en Angleterre.

Elle est surtout typique et abondante dans les dépôts d'évaporites, provenant de la précipitation et de l'assèchement d'eaux saumâtres ou marines concentrées. Même si ce n'est pas un constituant majeur des dépôts d'évaporites, elle peut former des lits ou bancs de 3 à 6 mètres d'épaisseur, comme par exemple dans les contées désertiques californiennes ou, à moindre puissance, dans les gisements de strates exploitables. Toutefois, elle est le plus souvent associée avec l'anhydrite, le gypse et différents chlorures alcalins comme la halite, la sylvine...

Minéraux associés : soufre, calcite, aragonite, dolomite, anhydrite, gypse, halite, fluorine.

Synonymie

Il existe pour ce minéral de nombreux synonymes[6] :

  • celestite - célestite ;
  • cliftonite (Thomson) ;
  • Coelestine (A.H. Chester 1896) ;
  • colestine ;
  • dioxynite ;
  • eschwegite (Lévy 1837)[7] ;
  • schutzite ;
  • sicilianite (D.G. Lenz 1800)[8] ;
  • strontiane sulfatée (René Just Haüy 1798).

Variétés
  • Barian Celestine (synonyme : barytocélestine, barytocélestite, célestobarite pour les francophones ; barytocölestin (Ernst Friedrich Glocker 1839) pour les Allemands[9] ; barytosulfate of Strontian (T. Thomson, 1836), pour les anglo-saxons[10]) de formule (Sr,Ba)SO4, elle est le terme intermédiaire entre la célestine et la baryte. Il existe de nombreuses occurrences dans le monde notamment en France :
  • Calciocélestine (synonyme : calciocélestite), de formule SrCa[SO4]. Décrite par Wicke en 1860[12]. Il semble n'exister qu'une seule occurrence mondiale de ce minéral : Sierra Oscura, Socorro Co., New Mexico, USA.
  • Un petit groupe de radiolaires, appelés les Acantharea, utilise la célestine comme constituant principal de leur test.

Gisements remarquables
  • Autriche
  • Allemagne
Strates cristallines des mines salines de Rudersdorf, Stassfurt, Bernburg, Waldeck
Gros cristaux de Dornburg en Saxe
  • Angleterre en strates exploitables
Nouveaux Grès rouges près Pyle-Hill, Bristol, mais aussi géode et nodules dans les marnes sédimentaires de Bristol
Yate dans le Gloucestershire
  • Canada
Cristaux de taille exceptionnelle, environ 50 à 70 cm, à Put-in-Bay au Lac Érié, et sur l'île Kelley.
  • États-unis
Californie, comté de San Bernardino : lit de célestine de 3 à 6 mètres d'épaisseur
  • France
Rémuzat (gisement « Laget »), Buis-les-Baronnies, Drôme[13]
Carrière de Gypse d'Arignac, Tarascon-sur-Ariège, Ariège[14]
  • Italie
Miniera Floristella (Miniera Florestella), Valguarnera, Enna, Sicile
Agrigente, en association avec le soufre, à Perticara, gypse et soufre avec des cristaux prismatiques incolores de célestine
cristaux bleutés dans les cavités de basaltes à Montecchio Maggiore
  • Libye
  • Madagascar
cristaux bleu-azur dans les pegmatites
  • Mexique
gisement de Matehuala
  • Tunisie en strates exploitables
Hammam-Zriba Mine, Zriba-Village, Zaghouan[15]
  • Pologne
  • Russie en strates exploitables
région de la Volga, aux confins du Turkestan
  • Slovaquie
Cristaux sur calcite à Urvölqy (ancienne Herrengrund)
  • Tchèquie
Petits cristaux bleu-clair sur aragonite, Špania Dolina

Galerie
  • Célestine dans séptarias - Rémuzat, Drôme
  • Célestine - Arignac, Tarascon-sur-Ariège (Ariège )
  • Barytocélestine - Basse Normandie
  • Célestine - Turkménistan - Muséum de Toulouse
  • Célestine - Pyle-Hill - Bristol, Angleterre (4,5×4 cm)
  • Célestine - Hammam-Zriba, Tunisie (7,8×5,5 cm)
  • Célestine sur aragonite avec soufre - Sicile, Italie (9,5×7 cm)
  • Célestine sur aragonite - Sicile, Italie (11,5×10,5 cm)

Utilisations

La célestine est le seul minéral extrait pour la production de sels de strontium, utilisés dans l'industrie sucrière pour l'enrichissement des mélasses ou le raffinage du sucre de betteraves.

Les sels de strontium servent aussi en pyrotechnie, pour la production de feux artificiels (couleur rouge), parfois à base de Sr(NaNO3)2. L'élément Sr colore en rouge carmin les feux d'artifice, les feux de signal de détresse, voire les balles traçantes en rouge carmin.

Ils entrent aussi dans la fabrication de colorants, de batteries électriques, de verres iridescents spéciaux et d'émaux et de céramiques, de divers caoutchoucs et de peintures.

La célestine et la strontianite sont les principaux minerais de l'élément chimique strontium.

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. Léopold Michel, « Sur un nouveau gisement de célestine », Bulletin de Minéralogie, vol. 13, no 8,‎ , p. 319–321 (DOI 10.3406/bulmi.1890.2186, lire en ligne, consulté le )
  4. (de) M.H. Klaproth, Beiträge zur Chemischen Kenntniss der Mineralkörper, II, 1797, p. 92-98 (as Schwefelsaurer Strontianit aus Pennsylvanien). Il ne s'agit pas de la couleur bleu céleste (ou bleu céruléen, cæruleum) comme on le croit souvent, mais d'un bleu blanc très pâle.
  5. (en) Charles Palache, Harry Berman et Clifford Frondel, The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837–1892, vol. II : Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, etc., New York (NY), John Wiley and Sons, Inc., , 7e éd., 1124 p., p. 418
  6. « Index alphabétique de nomenclature minéralogique » BRGM
  7. A. Lévy, Description d’une collection de minéraux formée par M. Henri Heuland, et appartenant à M. Ch. H. Turner, de Rooksnest, dans le comté de Surrey en Angleterre. 3 volumes et atlas de 85 plaques, London, vol. 1, 1837, p. 224
  8. (de) D.G. Lenz (1800) Versuch einer vollständigen Anleitung zur Kenntniss der Mineralien, System: 233
  9. (de) E.F. Glocker, Handbuch der Mineralogie, 2nd. edition, Nürnberg, 1839, p. 634
  10. (en) Outlines of Mineralogy, Geology, and Mineral Analysis. 2 volumes, London, vol. 1, p. 111
  11. (en) Joel Brugger, Michel Bonin, Kurt J. Schenk, Nicolas Meisser, Peter Berlepsch et Alain Ragu, « Description and crystal structure of nabiasite, BaMn9[(V,As)O4]6(OH)2, a new mineral from the Central Pyrenees (France) », European Journal of Mineralogy, vol. 11, no 5,‎ , p. 879-890
  12. Wicke, dans Arch. Pharm., vol. 152, 1860, p. 32
  13. R. Martin, « Minéralogie des septarias du gisement "Laget", Rémuzat (Drôme) », dans Le Règne Minéral, vol. 64, 2005, p. 42-47
  14. Didier Descouens, « Les Mines de gypse d'Arnave et Arignac », in Monde et minéraux, no. 62, 1984, p. 16-17
  15. S. Bouhlel, J.P. Fortuné, N. Guilhaumou et J.C. Touray, Les minéralisations stratiformes a F-Ba de Hammam Zriba-Jebel, 1988

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

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