Copiapite

La copiapite est un corps chimique minéral cristallin, un sulfate double de fer II et III, hydroxylé basique et fortement hydraté, de formule brute Fe²⁺Fe³⁺₄[OH,(SO₄)₃]₂• 20 H₂O[3]. Ce minéral assez rare de maille triclinique, jaune d'or ou jaune soufre, jaune orangé voire jaune verdâtre à l'état massif, de goût métallique est encore nommé copiapite ferreuse.

Général
Copiapite Catégorie VII : sulfates, sélénates, tellurates, chromates, molybdates, tungstates[1]
Petits cristaux micacés de copiapite, Antofagasta
Classe de Strunz	7.DB.35 7 SULFATES (SELENATES, TELLURATES) 7.D Sulfates (selenates, etc.) with additional anions, with H2O 7.DB With only medium-sized cations; insular octahedra and finite groups 7.DB.35 Aluminocopiapite Al2/3Fe+++4(SO4)6O(OH)2•20(H2O) Space Group P1 Point Group 1 7.DB.35 Copiapite Fe++Fe+++4(SO4)6(OH)2•20(H2O) Space Group P1 Point Group 1 7.DB.35 Calciocopiapite CaFe+++4(SO4)6(OH)2•19(H2O) Space Group P1 Point Group 1 7.DB.35 Cuprocopiapite CuFe+++4(SO4)6(OH)2•20(H2O) Space Group P1 Point Group 1 7.DB.35 Ferricopiapite Fe+++2/3Fe+++4(SO4)6(OH)2•20(H2O) Space Group P1 Point Group 1 7.DB.35 Magnesiocopiapite MgFe+++4(SO4)6(OH)2•20(H2O) Space Group P1 Point Group 1 7.DB.35 Zincocopiapite ZnFe+++4(SO4)6(OH)2•18(H2O) Space Group P1 Point Group 1
Classe de Dana	31.10.05.01 Sulfates 31. Sulfates hydratés (avec hydroxyl ou halogène)
Formule chimique	H₄₂Fe₅O₄₆S₆ Fe²⁺Fe³⁺₄(SO₄)₆(OH)₂·20(H₂O)
Identification
Masse formulaire[2]	1 249,921 ± 0,057 uma H 3,39 %, Fe 22,34 %, O 58,88 %, S 15,39 %,
Couleur	jaune soufre à orangé, parfois jaune pâle, jaune verdâtre et vert olive pour les variétés massives
Classe cristalline et groupe d'espace	Pinacoïdale ; P1
Système cristallin	triclinique
Réseau de Bravais	maille : a = 7,337 Å b = 18,76 Å c = 7,379 Å α = 91,47° β = 102,18° γ = 98,95° Z = 4
Macle	oui
Clivage	micacé et très parfait sur {010} ; imparfait sur {-101}
Cassure	irrégulière, inégale
Habitus	rarement petits cristaux tabulaires, communément en agrégats pailletés, forme massive, incrustations lamellaires, parfois pulvérulentes (misy)
Jumelage	de contact
Échelle de Mohs	2,5 à 3
Trait	plus clair que la couleur
Éclat	mat ; nacré, perlé sur {010}
Propriétés optiques
Indice de réfraction	n_α = 1,506 - 1,540 n_β = 1,528 - 1,549 n_γ = 1,575 - 1,600
Pléochroïsme	sur x et y jaune pâle à incolore ; sur z = jaune soufre
Biréfringence	Biaxial (+) ; δ = 0,069 2V = 45° à 74° (mesuré) 2V = 48° à 72° (calculé)
Fluorescence ultraviolet	aucune
Transparence	Transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité	2,03 à 2,17, parfois 2,08
Fusibilité	fusible
Solubilité	se dissout facilement dans l'eau
Comportement chimique	solution acide
Propriétés physiques
Magnétisme	aucun
Radioactivité	aucune

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Elle peut très facilement contenir des ions magnésium, aluminium, zinc, cuivre ou calcium, qui prennent la place du fer II. La copiapite magnésienne se décrit aussi souvent par les formules chimiques (Mg,Fe)^II,Fe^III₄ [OH, (SO₄)₃]₂• 18 ou 20 H₂O, où le couple sigle (Mg,Fe) désigne toutes les associations intermédiaires possibles entre la composition des ions solitaires Fe²⁺ (copiapite ferreuse) et Mg²⁺[4]. La cuprocopiapite Cu^II,Fe^III₄ [OH, (SO₄)₃]₂• 20 H₂O qui contient des ions cuivre possède une couleur vert olive encore plus vive.

De densité avoisinant 2,1, tendre et légère, à clivage micacé, elle se présente sous forme d'agrégats écailleux ou grenus, dans les zones d'oxydation de la pyrite. Elle est associée à la mélantérite et à la fibroferrite. Les agrégats sont souvent pulvérulents ou subéreux. Il s'agit d'un minéral secondaire, un des termes sulfatés ultimes de la dégradation superficielle en milieu aride des minerais sulfurés, en particulier des très nombreuses variétés de sulfures de fer, notamment de la pyrite et marcassite Fe₂S polymorphes ou encore de la chalcopyrite.

Topotype

Localité de Copiapo au Chili.

Description en minéralogie

Décrite en 1845 par le minéralogiste Haidinger à partir du topotype. En réalité, Johann August Friedrich Breithaupt a décrit dès 1823 un corps minéral sous le nom de Gelbeisenerz qui présente toutes les caractéristiques des copiapites. Gustav Rose, minéralogiste prussien berlinois, la décrit en 1833 dans les Annalen der Physik, Halle, Leipzig en tant qu'oxyde de fer basique de l'acide sulfurique. Il s'agit de la copiapite ferreuse.

Il existe divers synonymes, en réalité ce sont des variétés observées : quenstedtite (sur des secteurs de Copiapo), ihléite (commune sur le charbon ou sur les plans de graphite ou de roches graphiteuses), xanthosidérite (dans les mines de fer), misy ou misylite (dénomination précise de formes exclusivement poudreuses), jänosite ou violite, etc.

Au Chili, au voisinage des mines de cuivre, elle était encore nommée copperas jaune car les mineurs croyaient qu'il s'agissait de cuivre jaune, altéré et sans valeur, à l'instar de la pyrite par rapport à l'or.

Les variétés contenant des ions calcium, c'est-à-dire des copiapites calciques, sont parfois nommées tusiites.

Cristallographie et cristallochimie

Les cristaux tabulaires sont rares. Leur clivage est parfait sur (010), l'éclat du plan de clivage est perlé. Il existe des macles.

Le groupe de la copiapite comprend 7 minéraux cristallins, soit dans l'ordre alphabétique : aluminocopiapite, calciocopiapite, copiapite, cuprocopiapite, ferricopiapite, magnésiocopiapite, zincocopiapite.

Propriétés chimiques et physiques

La composition en pourcentage massique correspond en théorie à 5,75 % de FeO, 25,5 % de Fe₂O₃ et 38,43 % SO₃, et 30,27 % de H₂O.

La composition en pourcentage massique d'une copiapite magnésienne octodécahydratée correspond à 3,4 % de MgO, 27 % de Fe₂O₃ et 40,7 % SO₃, et 28,9 % de H₂O.

La copiapite est facilement soluble dans l'eau. La solution aqueuse est jaune limpide, mais devient trouble à l'ébullition. La solution est acide, car les ions hydroxydes sont facilement neutralisés par les ions ferriques. C'est la raison pour laquelle pourquoi les eaux de drainage minier sont jaunes et souvent très acides.

Il est préférable de mettre à l'abri, dans des récipients hermétiques, les échantillons fragiles, de dureté 2,5.

Elle perd progressivement son eau de structure entre 70 °C et 300 °C.

Chauffée au chalumeau, la copiapite forme des globules aimantés.

Les copiapites ferreuses et magnésiennes sont magnétiques.

Gîtologie

Les copiapites sont des minéraux sulfates basiques de genèse secondaire, ils apparaissent conjointement avec l'halstrichite, la pickeringite, la pyrite, la marcassite, l'hydroxyde de fer, etc.

Les sulfures de fer sont plus facilement oxydés en milieu aride. La copiapite peut être le produit de l'oxydation des diverses pyrites minières, notamment issues des simples mines de charbon, lorsqu'elles sont laissées à l'air[5].

La copiapite apparaît aussi dans les produits de sublimations des fumerolles.

Minéraux associés

Epsomite, mélantérite, alunogène, fibroferrite, halotrichite, botryogène, butlerite, amarantite, etc.

Gisements

Allemagne

Rammelsberg

Harz

Chili

Copiapo, Chuquicamata, Antofagasta, dans le désert d'Atacama

Chypre (île)
Espagne
États-Unis

Arizona, Bisbee

Californie, Knoxville

Missouri

Nevada, Comstock

Italie

île d'Elbe

îles Lipari

Sienne, mine de la Cétine, en association avec l'epsomite

Iran

Sayhand, Yadz Iran

Suède

Falun

Tchèquie

Dubnik

Histoire

Les copiapites sont déjà connues par Agricola sous le nom de Gelb Atrament, c'est-à-dire le jaune de l'encre noire des Anciens[6]. Au siècle des Lumières, le chimiste suédois Johan Gottschalk Wallerius la nomme en latin lapis atramentarius flavus[7].

Il s'agit essentiellement d'un minéral de collection, à intérêt scientifique.

Notes et 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.
Soit (Fe^II,Fe^III₄) (SO₄)₆(OH)₂ • 20 H₂O. C'est un sulfate hydroxylé hydraté au même titre que la fibroferrite Fe^III(OH)(SO₄)•H₂O, minéral jaune pâle de maille orthorhombique, de dureté 2,5, de densité 1,9.
Lorsque (Fe, Mg) devient Mg, il s'agit de copiapite magnésienne pure ou magnésiocopiapite. La dénomination minérale magnésiocopiapite est réservée à Mg^II,(Fe^III₄) [OH, (SO₄)₃]₂• 20 H₂O
On la trouve dans les terrils, à Commentry, Ronchamp, etc.
Agricola, alias Georg Bauer, De natura fossilium and De veteribus et novis metallis, 1546. Il s'agit de la matière jaune qui se déposait dans les vieux pots d'encre noire.
Wallerius, J.G, Mineralogia, eller Mineralriket, Stockholm : 159, 1747

Voir aussi

Bibliographie

J. Majzlan et R. Michallik, The crystal structures, solid solutions and infrared spectra of copiapite-group minerals, Mineralogical Magazine, vol. 71, p. 553-569, octobre 2007.
A. Montana, R, Crespi, G. Liborio, Minéraux et roches, éditions Fernand Nathan, Paris, 1981, 608 p., en particulier § 127 copiapite (ISBN 2-09-284208-0). Traduction-adaptation par Jean-Louis Parmentier de l'ouvrage italien Minerali e rocce, éditions Arnaldo Mondadori, Milan, 1977.

Liens externes

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[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] Soit (Fe^II,Fe^III₄) (SO₄)₆(OH)₂ • 20 H₂O. C'est un sulfate hydroxylé hydraté au même titre que la fibroferrite Fe^III(OH)(SO₄)•H₂O, minéral jaune pâle de maille orthorhombique, de dureté 2,5, de densité 1,9.

[4] Lorsque (Fe, Mg) devient Mg, il s'agit de copiapite magnésienne pure ou magnésiocopiapite. La dénomination minérale magnésiocopiapite est réservée à Mg^II,(Fe^III₄) [OH, (SO₄)₃]₂• 20 H₂O

[5] On la trouve dans les terrils, à Commentry, Ronchamp, etc.

[6] Agricola, alias Georg Bauer, De natura fossilium and De veteribus et novis metallis, 1546. Il s'agit de la matière jaune qui se déposait dans les vieux pots d'encre noire.

[7] Wallerius, J.G, Mineralogia, eller Mineralriket, Stockholm : 159, 1747