Covellite

La covellite ou covelline est une espèce minérale composée de sulfure de cuivre de formule CuS avec des traces de fer, de sélénium, d'argent et de plomb. La covellite est le premier supraconducteur naturel découvert[3].

Covellite
Catégorie II : sulfures et sulfosels[1]

Covellite – Leonard Mine Montana (États-Unis) (7,5 × 5 cm)
Général
Nom IUPAC Sulfure de cuivre
Numéro CAS 19138-68-2
Classe de Strunz
2.CA.05a
Classe de Dana
02.08.12.01
Formule chimique CuS CuS
Identification
Masse formulaire[2] 95,611 ± 0,008 uma
Cu 66,46 %, S 33,54 %,
Couleur bleu indigo, violet, irisé, pourpré, noir, grisâtre
Classe cristalline et groupe d'espace holoédrie hexagonale,
P63/mmc
Système cristallin hexagonal
Réseau de Bravais primitif P
Macle non connu
Clivage parfait sur {0001}
Cassure irrégulière
Habitus cristaux hexagonaux tabulaires à aplatis ; massif
Échelle de Mohs de 1,50 à 2,00
Trait gris, noir, bleu foncé, gris de plomb
Éclat métallique
Propriétés optiques
Indice de réfraction nω = 1,450 ; nε = 2,620
Biréfringence uniaxial (+) ; δ = 1,170
Transparence opaque
Propriétés chimiques
Densité 4,60 à 4,76
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie

La covellite est dédiée à Niccola Covelli, minéralogiste italien (1790-1832) qui découvrit l'espèce. Sa description a été faite par François Sulpice Beudant en 1832[4].

Topotype

Le topotype se trouve au Mont Somma (Vésuve), Naples, Campanie, Italie.

Synonymes

Liste des synonymes[5] :

  • breithauptite (Chapman) ; il existe bien une espèce minérale de ce nom : la breithauptite ;
  • cantonite (Pratts). Le nom évoque le topotype : la mine de Canton, comté de Cherokee, Géorgie, États Unis. Il s'agit d'une espèce déclassée qui est en fait une pseudomorphose de galène par la covellite[6] ;
  • coveline ;
  • covellinite ;
  • covellonite.

Caractéristiques physico-chimiques

Critères de détermination

La covellite se présente sous forme de cristaux hexagonaux tabulaires à aplatis.

Elle est opaque et d'éclat métallique, sa couleur est un mélange de bleu indigo, violet, irisé, pourpré, noir et grisâtre. Son trait est gris, noir, bleu foncé ou gris de plomb.

C'est un minéral très tendre, de dureté entre 1,50 et 2,00 sur l'échelle de Mohs. Sa cassure est irrégulière.

Cristallographie

La covellite cristallise à température ambiante dans le système cristallin hexagonal, de groupe d'espace P63/mmc (Z = 6 unités formulaires par maille conventionnelle)[7].

  • Paramètres de la maille conventionnelle : = 3,793 8 Å, = 16,341 Å (volume de la maille V = 203,68 Å3)
  • Masse volumique calculée = 4,68 g/cm3

Les atomes de cuivre sont distribués sur deux sites non-équivalents, ainsi que ceux de soufre. Cu1 possède une coordination triangulaire plane avec les atomes de soufre, inhabituelle pour les composés de cuivre. Cu2 est en coordination tétraédrique. Les groupes Cu1S3 et Cu2S4 sont reliés par leurs sommets. S1 est en coordination trigonale bipyramidale au cuivre. S2 est en coordination tétragonale (3+1) au cuivre et au soufre et forme des liaisons S2 similaires à celles trouvées dans la pyrite FeS2. Les longueurs de liaison moyennes sont Cu1-S = 2,190 Å, Cu2-S = 2,312 Å, S1-Cu = 2,247 Å, S2-Cu = 2,305 Å et S2-S2 = 2,071 Å. La structure de la covellite peut être décrite comme un empilement de couches le long de la direction c, contenant alternativement les groupes plans Cu1S3 et des doubles couches formées par les tétraèdres Cu2S4.

  • Groupe Cu1S3
  • Groupe Cu2S4
  • Groupe S1Cu5
  • Groupe S2Cu3S

En dessous de 55 K, la covellite subit une transition de phase structurelle du second degré et devient orthorhombique, de groupe d'espace Cmcm (Z = 12)[8], avec les paramètres de maille = 3,760 Å, = 6,564 Å et = 16,235 Å (V = 400,69 Å3, masse volumique calculée = 4,75 g/cm3).

  • Structure de la covellite à température ambiante. Jaune : S, gris : Cu.
  • Structure de la covellite en dessous de 55 K. Jaune : S, gris : Cu.

Propriétés physiques

À partir de la température critique 1,63 K et en dessous, la covellite devient supraconductrice[3].

Gîtes et gisements

Gîtologie et minéraux associés

La covellite est un minéral de formation secondaire des gisements de cuivre associé à l’énargite, à la chalcocite, aux cuivres gris… La formation volcanique du topotype est exceptionnelle.

Gisements producteurs de spécimens remarquables
Grube Clara près d'Oberwolfach (Forêt-Noire), Bade-Wurtemberg[9]
Carrière de la Flèche, Bertrix, province de Luxembourg[10]
Mine Robb-Montbray, Rouyn-Noranda, Abitibi-Témiscamingue, Québec[11]
Galactic Open Pit, Summitville District, Comté de Rio Grande, Colorado[12]
Leonard Mine, Butte District, comté de Silver Bow, Montana[13],[14]
La Verrière, Monsols, Rhône[15]
Le Franciman Mine, Saint-Jean-de-Jeannes, Paulinet, Alban, Tarn[16]
Calabona et Alghero en Sardaigne

Utilisation

La covellite peut être utilisée pour son minerai de cuivre.

Galerie
  • Grube Clara, Oberwolfach (Forêt-Noire, Allemagne)
  • Covellite, habitus hexagonal en feuillets (avec de la pyrite)

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. (en) F. Di Benedetto, M. Borgheresi et al., « First evidence of natural superconductivity: covellite », European Journal of Mineralogy, vol. 18, no 3,‎ , p. 283-287 (ISSN 0935-1221, DOI 10.1127/0935-1221/2006/0018-0283)
  4. N. Covelli, « Sur le Bisulfure de Cuivre qui se forme actuellement dans le Vésuve », Annales de chimie et de physique, vol. XXXV,‎ , p. 105-111
  5. « Index alphabétique de nomenclature minéralogique » BRGM
  6. (en) F. A. Genth, « Cantonite (Pratt), a pseudomorph of Covelline after Galena », AJS, 2e série, vol. XXIII, no 69,‎ , p. 417-418 (ISSN 0002-9599, lire en ligne)
  7. ICSD No. 41 911 ; (en) H. T. Evans et J. A. Konnert, « Crystal structure refinement of covellite », American Mineralogist, vol. 61, nos 9-10,‎ , p. 996-1000 (ISSN 0003-004X, lire en ligne)
  8. ICSD No. 63 328 ; (en) H. Fjellvåg, F. Grønvold et al., « Low-temperature structural distortion in CuS », Zeitschrift für Kristallographie, vol. 184, nos 1-2,‎ , p. 111-121 (ISSN 0044-2968, DOI 10.1524/zkri.1988.184.1-2.111)
  9. (de) K. Walenta, Die Mineralien des Schwarzwaldes und ihre Fundstellen, Munich, Chr. Weise, , 336 p. (ISBN 978-3-921656-24-2, présentation en ligne), p. 336
  10. J. Dehove, « Les minéraux de la Carrière de la Flèche, Bertrix, province du Luxembourg, Belgique », Magazine du 4M, vol. 27, no 261,‎ , p. 7-11 (ISSN 0778-8185)
  11. (en) A. M. Afifi, W. C. Kelly et al., « Phase relations among tellurides, sulfides, and oxides; Pt. II, Applications to telluride-bearing ore deposits », Econ. Geol., vol. 83, no 2,‎ , p. 395-404 (ISSN 0361-0128, DOI 10.2113/gsecongeo.83.2.395)
  12. (en) « pas de titre », Rocks & Minerals, vol. 64, no 6,‎ , p. 500 (ISSN 0035-7529)
  13. (en) « pas de titre », Rocks & Minerals, vol. 61,‎ , p. 12 (ISSN 0035-7529)
  14. (en) « pas de titre », Rocks & Minerals, vol. 62, no 5,‎ , p. 323 (ISSN 0035-7529)
  15. G. Favreau et J.-R. Legris, « La Verrière (Rhône): Histoire et Minéralogie », Le Cahier des Micromonteurs, vol. 53, no 3,‎ , p. 3-28 (ISSN 1277-0353)
  16. Roland Pierrot, Paul Picot, Jean-Pol Fortuné et Francis Tollon, Inventaire minéralogique de la France, vol. 6 : Tarn, Éditions du BRGM, , 147 p. (présentation en ligne)
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