Datolite

La datolite est une espèce minérale appartenant au groupe des silicates sous-groupe des nésosilicates, de formule CaB(SiO4)(OH) avec des traces : Mn, Mg, Al, Fe. Il s'agit précisément d'un hydroborosilicate assez rare, transparent, à éclat vitreux, incolore à blanc, à l'état pur. La formule brute double est parfois usitée, soit Ca2B2(SiO4)2(OH)2[3].

Datolite
Catégorie IX : silicates[1]

Datolite - Connecticut
Général
Numéro CAS 12178-41-5
Classe de Strunz
9.AJ.20
Classe de Dana
54.2.1a.1
Formule chimique HBCaO5Si CaBSiO4(OH)
Identification
Masse formulaire[2] 159,979 ± 0,013 uma
H 0,63 %, B 6,76 %, Ca 25,05 %, O 50 %, Si 17,56 %,
Couleur incolore, blanc, mais aussi plus rarement blanc verdâtre, gris, grisâtre, rose clair, marron, jaune, jaune rouge, jaune miel, vert clair, vert, vert olive, rouge, améthyste, couleur variable parfois sur un même échantillon
Classe cristalline et groupe d'espace Prismatique - 2/m
groupe d'espace P21/c
Système cristallin monoclinique
Réseau de Bravais primitif P paramètres de maille a = 9,66 Å, b = 7,64 Å, c = 4,83 Å β = 90,09° Z = 4
Clivage indistinct, imparfait et difficile
Cassure irrégulière, inégale, conchoïdale à subconchoïdale (fragile)
Habitus petit cristaux prismatiques, cristaux aciculaire courts ou aplatis sur gangue (taille atteignant 4 mm), cristaux tabulaires épais ou en plaque, en prisme court équidimensionnel, lenticulaire ou colonnaire, à doubles faces (pyramidale et prismatique) ; bloc granuleux ou agrégats sphériques ou globulaires ; masses fréquemment grenues et compactes présentant à la cassure un aspect de porcelaine fine, masses compactes, masses microcristallines ou cryptocristallines radiées, masse fibreuse botryoïdale (en grappe) ou nodulaire, masse réniforme
Faciès granuleux (explication du nom grec dateisthai)
Échelle de Mohs 5,5 (parfois réduite à 5)
Trait blanc
Éclat vitreux très net, gras ou graisseux sur la cassure, subrésineux sur les fragments de la cassure
Propriétés optiques
Indice de réfraction nα = 1.626
nβ = 1.653 - 1.654
nγ = 1.670
Biréfringence Biaxial (-) ; δ = 0,0440 (biréfringence maximale)
Pouvoir rotatoire 2V = 74° (74°57 selon Alfred Lacroix, opus cité)
Dispersion 2 vz ~ r > v ou ρ > ν nette ; dispersiométrie faible
Fluorescence ultraviolet bleue sous UV courts (courtes longueurs d'onde) et luminescence
Transparence transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité 2,985 (entre 2,9 et 3, parfois 2,8 à 3 dans l'ancienne littérature)
Solubilité soluble dans les acides
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Outre les masses nodulaires à structure granulaire caractéristique, ce sont le plus souvent des petits cristaux de maille monoclinique comme à Arendal ou à Andreasberg, de l'ordre d'un millimètre, qui sont présents dans les druses de roches éruptives basiques telles que les diorites, kersantites, diabases, gabbros, serpentines, mélaphyres... Mais des cristaux remarquables peuvent atteindre 12 cm[4].

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie

La datolite a été décrite par le minéralogiste dano-norvégien Jens Esmark en 1806. Son nom vient du grec scientifique δατεῖσθαι dateisthaï ou datusthaï, « ce qui est partagé » et λίθος lithos, « pierre », en allusion à sa forme massive à structure fréquemment grenue ou granulaire, en (micro ou crypto)cristaux agglomérés, mais apparemment assez distincts par la brillance de ses nombreuses faces à contour pseudo-pentagonal[5].

Le cristal a longtemps été considéré comme orthorhombique, tant par ses propriétés géométriques, optiques ou d'habitus.

Elle a reçu le nom de humboldtite par Armand Lévy en 1823 car il avait observé un minéral monoclinique. Le minéralogiste Alfred Lacroix qui le classe définitivement comme monoclinique la nommait également datholite en 1892.

La botryolite est une variété fibreuse en grappe de raison, dite botryoïdale. Il s'agit d'un synonyme parfois usité.

Topotype

Les gisements miniers de fer d'Arendal, au voisinage de Christiansand, au sud-ouest de la Norvège, étaient très célèbres au XIXe siècle. La datolite se trouve en lit avec la magnétite, elle apparaît autant sous forme granulaire cristalline que sous forme fibreuse botryoïdale.

Caractéristiques physico-chimiques

Le minéral datolite dévoile des teintes très variables : incolore, blanc, gris, jaune, marron, vert... Sa densité se situe entre 2,9 et 3.

Grâce à sa dureté sur l'échelle de Mohs avoisinant 5,5 et surtout son faciès granulaire tranché, qui acquièrent une belle texture par polissage les plus beaux échantillons sont parfois taillés en gemme.

Nodule de datolite poli, mine Quincy de la contrée cuprifère du Michigan, échantillon de taille 4,1 × 3,3 × 1,7 cm)

La datolite est attaquée par les acides forts. Elle gonfle et forme une gelée. L'analyse chimique révèle la présence d'acide borique. Ceci permet avec l'absence d'alumine de distinguer l'échantillon des zéoltithes, qui parfois l'accompagnent.

Le minéral bouillonne au chalumeau. il fond en un verre clair. La couleur au test de flamme est verte.

Chauffé en tube fermé, CaBSiO4(OH) relargue de l'eau visible sur la paroi, puis se décompose en poussières alcalines avant calcination.

Distinctions cruciales

La datolite se distingue de son analogue minéral calcite, cette dernière étant moins dure et faisant effervescence à l'acide chlorhydrique dilué. Parmi ses autres analogues, l'apophyllite est moins dure, présente des éclats différents et surtout un clavage parfait, alors que la danburite présente d'autres clivages.

Cristallochimie

Les petits cristaux aplatis sur gangue peuvent atteindre la taille de 4 mm, quatre fois plus importante que les petits cristaux d'Arendal en Norvège ou de la montagne saint Andréas dans le Harz. Ils sont généralement transparents. Ils ont une cohésion cassante, et engendrent facilement des poussières blanches.

Les petits cristaux sont rares dans les gisements métallifères et les roches granitiques.

Les cristaux prismatiques sont généralement courts, mais ils peuvent être tabulaires et épais, équidimensionnels, lenticulaires... Les masses sont fréquemment grenues, mais aussi fibreuses, compactes, réniformes, microcristallines...

Elle sert de chef de file à un groupe de minéraux isostructuraux, le groupe de la datolite, encore nommé groupe de la gadolinite :

  • Bakerite Ca4(H5B5Si3O20)
  • Calcybeborosilite-(Y) (REE,Ca)2[](B,Be)2(SiO4)2(OH,O)2 P 21/a 2/m
  • Datolite CaBSiO4(OH) P 21/c 2/m
  • Gadolinite-(Ce) (Ce,La, Nd,Y)2Fe2+Be2Si2Si3O10
  • Gadolinite-(Y) Y2Fe2+Be2Si2Si3O10
  • Hingganite-(Ce) (Ce,Ca)2([],Fe)Be2Si2O8[(OH),O]2 P 21/a 2/m
  • Hingganite-(Y) Y2([])Be2Si2O8(OH)2 P 21/a 2/m
  • Hingganite-(Yb) (Yb,Y)2([])Be2Si2O8(OH)2 P 21/a 2/m
  • Homilite Ca2(Fe2+Mg)B2Si3O10

La datolite est aussi isomorphe de l'euclase BeAlSiO4OH P 21/a; 2/m d'un point de vue géométrique.

De larges cristaux de datolite trouvés dans la magnétite de la mine de fer de Haytor dans le Dartmoor en Devonshire, montrent une complète altération en calcédoine : ces matériaux de pseudomorphose, qui ne sont plus de la datolite, se nomment haytorite.

Cristallographie

Sur la face {001}, il est possible d'observer de fines stries plus ou moins ondulées.

  • Paramètres de la maille conventionnelle : = 9,66 Å, = 7,64 Å, = 4,83 Å ; Z = 4 ; V = 356,46 Å3
  • Densité calculée = 2,98 g cm−3

Le plan des axes optiques est {010}. Déjà, Alfred Lacroix en 1892 définissait l'ellipsoïde caractéristique des indices de réfractométrie des petits cristaux d'Andreasberg par :

α=1,626 ; β=1,655 ; γ=1,67 (jaune)
α=1,6248 ; β=1,6535 ; γ=1,667 (rouge)

Gîtes et gisements

La datolite est un minéral borosilicate de formation secondaire dans les roches basiques ignées, que l'on trouve dans les cavités ou druses, à l'instar des zéolithes qui l'accompagnent parfois.

Gîtologie et minéraux associés

Ce corps minéral se trouvent dans les veines et revêtements des cavités de roches magmatiques mafiques. La datolite est facilement observable dans les diabases de la vallée du Connecticut. Elle se trouve souvent avec la cholérite dans les diabases ou dolérites.

Il apparaît communément dans les vacuoles des roches volcaniques. Il accompagne souvent des zéolites dans le basalte. Les géodes de basaltes contiennent parfois aussi des agates en croissance libre.

Il est aussi présents dans les druses des filons métalliques ou de minerais métallifères. Il est commun dans les gisements de cuivre exploités dans la région du lac Supérieur dans l'État du Michigan. Dans cette région cuprifère, la texture rocheuse est finement granulaire et la roche est variablement colorées en bande. L'inclusion variable de l'élément cuivre explique la variation de coloration, tout comme les minéraux diversement associés au différentes étapes de la précipitation hydrothermale. Elle est moins fréquente dans les gisements de magnétite.

Il est présent dans les gneiss, tout comme dans les schistes à hornblende. C'est un minéral typique des fentes alpines. Il est enfin bien observable dans les gîtes des skarns borifères. On le retrouve dans les géodes des tuffs; dans les skarns ou les pierres à chaux.

Datolite incolore et transparente, cristaux de 6 mm du col Futa, Firenzuola, Toscane

Elle est associée aux minéraux suivants : axinite, calcite, quartz, danburite, apophyllite, babingtonite, épidote, grenats, prehnite, zéolites, cuivre natif, magnétite.

Gisements producteurs de spécimens remarquables
  • Allemagne
Kalisalzgrube, Buggingen, Müllheim, Bade-Wurtemberg[6]
Sankt Andreasberg, massif du Harz , petits cristaux des druses, analogues à ceux topotypes d'Arendal, dans les veines d'argent natif et de diabase
  • Autriche
Bleidächer, Obersulzbachtal, Hohe Tauern, Salzburg[7]
  • Canada
Daisy mine, Mulgrave-et-Derry, Papineau RCM, Outaouais, Québec[8]
  • États-Unis
dans les diabases affouillées par la rivière Connecticut, Connecticut
dépôts cuivreux du lac supérieur tels que la mine Quincy, Michigan
carrière Lane quarry, Westfield, comté de Hampden au Massachusetts (belles cristallisations)
Datolite rose, échantillon de 4 cm de hauteur des Mine Wessels, Kalahari manganese fields, Afrique du Sud
site de Bergen et Paterson au New Jersey
  • France
Raon-l'Étape, Vosges, Lorraine[9]
Ancienne carrière de la Pomme de Pin, côte Saint-Dié, col de Sainte-Marie-aux-Mines ou sur Wisembach. selon le géologue Daubrée, le minéral datolite tapisse fréquemment les druses des kersantites, très fréquentes dans ce massif (granito)gneissique.
  • Grande-Bretagne
Bishopton dans le Renfrewshire
près Édimbourg
  • Japon
mine de cuivre d'Iwato, préfecture de Miyazaki
  • Mexique
Charcas, San Luis Potosi, très gros cristaux
  • Tchéquie
Moravie
  • Cristaux centimètriques épais en amas de Dalnegorsk, Russie. taille maximale 12 cm
    Norvège
Arendal kommune, Aust-Agder fylke[10]
  • Russie
Dalnegorsk, Primorskiy Kray, cristaux exceptionnels
  • Australie
Tasmanie, fins spécimens de collection

Usage
Datolite polie blanche type porcelaine laiteuse, Copper Country, Keweenaw County, Michigan

Minéral de collection relativement dur, elle peut être utilisée comme pierre précieuse et gemme, parfois comme objet support après un polissage.

Nodule centimétrique à intérieur orangé de datolite scié en deux puis poli sur la face de coupe, Mine Delaware du Michigan’s Copper Country, comté Keweenaw, Michigan

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. La formule simple s'écrit parfois CaB[(OH)(SiO4)].
  4. (en) John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh et Monte C. Nichols, The Handbook of Mineralogy : Silica, Silicates, vol. II, Mineral Data Publishing, .
  5. Le verbe grec dateomaï ou δατεῖσμαί signifie diviser, partager.
  6. (de) Otto Braitsch, Gerhard Gunzert, Wolfhard Wimmenauer et Reinhold Thiel, « Über ein Datolithvorkommen am Basaltkontakt im Kaliwerk Buggingen (Südbaden) », Beiträge zur Mineralogie und Petrographie, vol. 10, no 1,‎ , p. 111-124 (DOI 10.1007/BF01192540).
  7. (de) Albert Strasser, Die Minerale Salzburgs, , 348 p. (ISBN 978-3-900885-00-7).
  8. (en) Ann P. Sabina, Rocks and minerals for the collector : Geological Survey of Canada, Miscellaneous Report 33: Buckingham – Mont-Laurier – Grenville, Quebec Hawkesbury – Ottawa, Ontario, (lire en ligne), p. 18-19.
  9. (de) Artur Wittern et Jean-Renaud Journée, Mineralien finden in den Vogesen : Ein Führer zu über 40 Fundstellen, Cologne, Sven Von Loga, , 160 p. (ISBN 978-3-87361-255-6), p. 27-28.
  10. (de) Martin Heinrich Klaproth, « Chemische Untersuchung des Datoliths », Neues allgemeines Journal der Chemie, vol. 6,‎ , p. 107-110 (lire en ligne).

Voir aussi

Bibliographie
  • Ronald L. Bonewitz, Margareth Carruthers, Richard Efthim, Roches et minéraux du monde, Delachaux et Niestlé, 2005, 360 pages (traduction de l'ouvrage anglo-saxon, publié par Dorling Kindersley Limited, Londres, 2005), en particulier p. 313. (ISBN 2-603-01337-8)
  • Alfred Lacroix, Minéralogie de la France et de ses anciens territoires d'Outremer, description physique et chimique des minéraux, étude des conditions géologiques et de leurs gisements, 6 volumes, Librairie du Muséum, Paris, 1977, réédition de l'ouvrage initié à Paris en 1892 en un premier tome. En particulier, pour la datholite décrit dans le premier volume, p. 
  • Rupert Hochleitner (trad. de l'allemand), 300 roches et minéraux, Paris, Delachaux et Niestlé, , 256 p. (ISBN 978-2-603-01698-5), p. 161
  • * Henri-Jean Schubnel, avec Jean-François Pollin, Jacques Skrok, Larousse des minéraux, sous la coordination de Gérard Germain, éditions Larousse, Paris, 1981, 364 p. (ISBN 2-03-518201-8). entrée datolite p. 131.

Liens externes
  • Portail des minéraux et roches
  • Portail de la chimie
Cet article est issu de Wikipedia. Le texte est sous licence Creative Commons - Attribution - Partage dans les Mêmes. Des conditions supplémentaires peuvent s'appliquer aux fichiers multimédias.