Chrysobéryl

Le chrysobéryl est une espèce minérale formée d'oxyde de béryllium et d'aluminium de formule Be(AlO2)2 avec des traces de fer et de chrome. Les cristaux peuvent atteindre jusqu'à 22 cm[4].

Chrysobéryl[1]
Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[2]

Chrysobéryl - Brésil
Général
Numéro CAS 1304-50-3
Classe de Strunz
4.BA.05
Classe de Dana
07.02.09.01
Formule chimique Al2BeO4   [Polymorphes]Be(AlO2)2
Identification
Masse formulaire[3] 126,9729 ± 0,0012 uma
Al 42,5 %, Be 7,1 %, O 50,4 %,
Couleur allochromatique
Classe cristalline et groupe d'espace orthorhombique dipyramidal
Pnma
Système cristallin orthorhombique
Réseau de Bravais primitif P
Macle très commun sur {130}
Clivage distinct sur {110}, imparfait sur {010}, pauvre sur {001}
Cassure conchoïdale
Habitus cristaux tabulaires épais ou maclés, libres et inclus
Échelle de Mohs 8,5
Trait blanc
Éclat vitreux à subadamantin
Propriétés optiques
Indice de réfraction a=1,745,
b=1,748,
g=1,754
Biréfringence biaxial (+) ; 0,0090
2V = 72°
Fluorescence ultraviolet rouge pâle pour l'alexandrite
Transparence transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité 3,7
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie

Le chrysobéryl fut décrit en 1790 par Abraham Gottlob Werner, géologue et minéralogiste allemand, sous le nom de Krisoberil[5]. Le nom de ce minéral signifie « béryl d'or » et provient de berullos (béryl) et de khrusos (or).

Synonymes

Caractéristiques physico-chimiques

Critères de détermination

Le chrysobéryl est un minéral allochromatique, c'est-à-dire qu'il peut se trouver sous quasiment toutes les couleurs. Ses différentes couleurs sont dues à de petites quantités de fer pour le jaune ou le vert pour la variété connue sous le nom d'alexandrite, qui est verte à la lumière du jour et rouge à la lumière artificielle. L'éclat du chrysobéryl est vitreux à subadamantin et son trait est blanc. Sa fracture est conchoïdale.

Les cristaux de chrysobéryl sont souvent limpides et sont de forme prismatique ou aplatie. Ils sont pratiquement toujours maclés en V ou en macles cycliques typiques, avec une symétrie hexagonale. Les cristaux possèdent souvent des petites striures parallèles à leur surface. Les cristaux contiennent souvent de petites inclusions, formant de très fines cavités en forme de tube ou bien de nombreux cristaux aciculaires (en forme d'aiguille) parallèles entre eux. Ces inclusions sont à l'origine du phénomène de chatoiement de la variété « œil-de-chat » (ou cymophane, littéralement reflet de la vague).

Le chrysobéryl possède une grande dureté, de 8,5 sur l'échelle de Mohs, c'est-à-dire une dureté inférieure à celle des corindons (9) et supérieure à celle des béryls (7,5 - 8)[12].

Variétés et mélanges
  • Alexandrite : variété qui présente la particularité d'un changement de couleur selon que la lumière est naturelle ou artificielle (effet alexandrite).
  • Cymophane (Haüy, 1796)[13] : variété de chrysobéryl opalescente. L'exposition à la lumière bleutée (ou jaunâtre selon d'autres sources) crée une chatoyance qui est causée par des cavités microscopiques en forme de tube ou d'inclusions d'aiguilles de rutile, orientées parallèlement à l'axe c. Synonymes : Chrysobéryl « œil-de-chat ».

Cristallochimie

Le chrysobéryl est un oxyde des éléments béryllium et aluminium. Le chrysobéryl est isostructurel avec l'olivine : les cations Be2+ occupent les sites tétraédriques et les cations Al3+ les sites octaédriques. L'oxygène forme un empilement hexagonal compact.

Selon la classification de Strunz, le chrysobéryl appartient au groupe 04.BA.05 des oxydes (IV) ayant un rapport métal : oxygène de 3:4 ou similaire (4.B) avec des cations de petite et moyenne taille (4.BA). Selon la classification de Dana, le chrysobéryl appartient au groupe 07.02.09 des oxydes multiples (7) de formule de type spinelle (A+B2+)2X4 (7.02). Ces deux groupes contiennent comme seul membre le chrysobéryl.

Cristallographie

Le chrysobéryl cristallise dans le système cristallin orthorhombique, de groupe d'espace Pnma avec Z = 4 unités formulaires par maille conventionnelle et les paramètres de maille = 9,402 Å, = 5,475 Å et = 4,426 Å[14]. Le volume de la maille conventionnelle est 227,81 Å3, la masse volumique calculée 3,702 g/cm3.

Le chrysobéryl possède une structure de type olivine. Les cations Be2+ sont en coordination tétraédrique d'anions O2−, avec une longueur de liaison Be-O moyenne de 1,636 Å. Les cations Al3+ occupent deux sites non-équivalents et sont en coordination octaédrique d'O2− (longueur de liaison Al-O moyenne = 1,913 Å). Les octaèdres Al1O6 sont reliés entre eux par une arête et forment des chaînes Al1O4 parallèles à la direction b. Les tétraèdres BeO4 partagent deux arêtes et un sommet avec deux chaînes différentes, les reliant dans la direction c. Les octaèdres Al2O6 partagent deux arêtes avec les chaînes Al1O4, une arête avec les tétraèdres BeO4 et les trois sommets opposés avec deux chaînes voisines dans la direction a.

  • Projection de la structure du chrysobéryl dans le plan (a, b). Gris : Al, jaune : Be, bleu : O. Les octaèdres Al2O6 ne sont pas représentés pour plus de clarté. Le parallélépipède noir représente la maille conventionnelle.
  • Projection de la structure du chrysobéryl dans le plan (a, c). Gris : Al, jaune : Be, bleu : O. Les octaèdres Al2O6 ne sont pas représentés pour plus de clarté. Le parallélépipède noir représente la maille conventionnelle.

Gîtes et gisements
Carte des principaux pays producteurs de chrysobéryls dans le monde

Gîtologie et minéraux associés

Le chrysobéryl se forme dans les pegmatites et dans les roches métamorphiques comme les micaschistes. Les principaux gisements sont de type secondaire (les gisements secondaires proviennent de la dégradation par érosion des gisements primaires), constitués de graviers alluvionnaires où le chrysobéryl est trouvé en galets arrondis.

Le chrysobéryl peut se trouver associé à d'autres minéraux :

Gisements producteurs de spécimens remarquables
  • Algérie
Oued Berkou, El Milia, Province de Constantine[15]
  • Brésil
Itaguaçu, Espírito Santo. Ce gisement passe pour avoir donné les meilleurs exemplaires cristallisés.
Belmont mine, Itabira, Iron Quadrangle, Minas Gerais (pour l'alexandrite)[16]
  • États-Unis
Chrysoberyl locality, Haddam, comté de Middlesex, Connecticut[17]
Drew Hill Prospect, Comté de Jefferson, Colorado[18]
  • France
Pénitence 1, Cirque de Pénitence, Le Bosc, Ariège, Midi-Pyrénées[19]
  • Italie
I Mondei (Ca' Mondei), Montescheno, Val d'Ossola, Province de Verbano-Cusio-Ossola[20]
  • Madagascar
Antsofimbato, Vallée de Sahatany, Région de Vakinankaratra, Province d'Antananarivo[21]

Exploitation des gisements
  • Les formes gemmes sont accessibles à la taille. Les chrysobéryls taillés présentent souvent un pavillon (zone inférieure de la gemme) étendu et profond, et présentant de nombreuses facettes subrectangulaires placées côte à côte. La taille en cabochon est indispensable pour mettre en valeur le phénomène de chatoiement de la variété cymophane (œil-de-chat).
    • L'un des plus spectaculaires exemplaires de chrysobéryl est le Hope Chrysoberyl, un œil-de-chat jaune-vert (de couleur « péridot ») de 45 carats, parfaitement limpide, conservé au British Museum de Londres.
    • Les plus gros chrysobéryls taillés se trouvent à la Smithsonian Institution de Washington. L'un pèse 114 carats, est jaune-vert et taillé en coussin. L'autre pèse 120 carats, est verdâtre et taillé en ovale. Ces deux spécimens proviennent tous deux du Sri Lanka.
  • Le laser à alexandrite est une méthode d'épilation par lumière.

Notes et références
  1. Soviet Physics, Crystallography, vol. 30, 1985, p. 277
  2. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  3. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  4. (en) John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh et Monte C. Nichols, The Handbook of Mineralogy : Halides, Hydroxides, Oxides, vol. III, Mineral Data Publishing, .
  5. Werner, dans Bergm. Journal, vol. 373, 1789, p. 387
  6. (en) Seybert (1824), dans American Journal of Science, 105
  7. (en) Max Hutchinson Hey, An index of mineral species & varieties arranged chemically, British Museum (Natural History), Dept. of Mineralogy, 1955, p. 38
  8. (en) Bulletin - United States National Museum, Numéro 33 Smithsonian Institution Press, 1889
  9. Martin Heinrich Klaproth, Friedrich Wolff, Edme Jean Baptiste Bouillon-Lagrange et Heinrich August Vogel, Dictionnaire de chimie, vol. 2, 1810, p. 117
  10. Encyclopédie méthodique: ou par ordre de matières Volume II, 1783, p. 151
  11. Jean-Claude Delamétherie, Théorie de la terre, vol. 2, , p. 244
  12. (en) (en) « Chrysoberyl Mineral Data », sur webmineral (consulté le )
  13. René Just Haüy, Description de la Cymophane: avec quelques réflexions sur les couleurs des gemmes, Paris, 1796
  14. ICSD No. 72 416 ; (en) T. Pilati, F. Demartin, F. Cariati, S. Bruni et C. M. Gramaccioli, « Atomic thermal parameters and thermodynamic functions for chrysoberyl (BeAl2O4) from vibrational spectra and transfer of empirical force fields », Acta Cryst. B, vol. 49, no 2,‎ , p. 216-222 (DOI 10.1107/S0108768192011601)
  15. G. Tchimichkian, dans Bull. Soc. Fr. Minéral. Cristallo., vol. 97, 1974, p. 87-88
  16. (en) Emeralds of the World English extraLapis, vol. 2, 2002, p. 46-51
  17. (en) dans Rocks & Minerals, vol. 70, no  6, 1995, p. 396-409
  18. (en) H. Meeves et al, « Reconnaissance of beryllium-bearing pegmatite deposits in six western states », dans US Bur. Mines Info. Circ. 8298: 28 (Table A-1), 1966
  19. Inventaire mineralogique de l'Ariège, éditions BRGM, 1984
  20. Piémont, Rivista Mineralogica Italiana, vol. 23, no 1, p. 42-49
  21. N. Ranorosoa, Étude mineralogique des pegmatites du champ de la Sahatany, Madagascar, Thèse de Doctorat de l'Université Paul Sabatier, Toulouse, 1986

Voir aussi

Bibliographie
  • L’Encyclopédie des minéraux, éditions Delachaux et Niestlé, Paris, 2002
  • Le Grand Atlas Roches et Minéraux, Éditions Atlas, 2005
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