Quartz fumé

Le quartz fumé (anciennement (XVIII^e siècle) enfumé) est une variété de quartz qui doit sa teinte à une irradiation naturelle (ou artificielle) d'impuretés d'aluminium (sous formes d'aluminosilicates[4]) par des minéraux radioactifs (uranium, thorium), phénomène qui s'exagère dans le quartz morion[5]. La couleur du quartz fumé peut varier du brun au noir. Ce changement de teinte variant selon sa durée d'exposition au rayonnement dû au granite environnant, il livre des indices sur la vitesse de surrection du terrain dans lequel on le trouve. En effet, dans des environnements géologiques normaux, ce processus qui a lieu plusieurs millions d'années après la cristallisation du magma granitique, ne peut se produire qu'à des températures inférieures à 50 °C (au-dessus de cette température, le taux de formation des centres colorés reste inférieur au taux de destruction)[5].

Général
Quartz fumé Catégorie IX : silicates[1]
Quartz Fumé- Massif du Mont Blanc - Haute Savoie, France (15x10 cm)
Classe de Strunz	4.DA.05 4 OXIDES (Hydroxides, V[5,6] vanadates, arsenites, antimonites, bismuthites, sulfites, selenites, tellurites, iodates) 4.D Metal:Oxygen = 1:2 and similar 4.DA With small cations 4.DA.05 Quartz SiO2 Space Group P 3₁21,P 3₂21 Point Group 3 2
Formule chimique	O₂Si Si O₂
Identification
Masse formulaire[2]	60,0843 ± 0,0009 uma O 53,26 %, Si 46,74 %,
Couleur	Brun à noir
Classe cristalline et groupe d'espace	Trigonale-trapézoédrique P 3₁21 ou P 3₂21 suivant le sens de l'enroulement des hélices de tétraèdres SiO₄
Système cristallin	trigonal
Réseau de Bravais	hexagonal
Clivage	Rarement observable sur $[10{\bar {1}}1]$ , $[01{\bar {1}}1]$ , $[10{\bar {1}}0]$
Cassure	conchoïdale
Habitus	prisme hexagonal terminé par deux rhomboèdres
Jumelage	oui
Échelle de Mohs	7
Trait	blanc
Éclat	vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction	n_o = 1,5442 n_e = 1,5533
Pléochroïsme	faible
Biréfringence	Δ = 0,0091 ; uniaxe positif
Pouvoir rotatoire	21.73°/mm [3] à 20 °C et à 589nm
Dispersion	2 v_z ~ 0-10°
Transparence	transparent à opaque
Propriétés chimiques
Densité	2,65 constante
Température de fusion	1650 (±75) °C
Fusibilité	Ne fond pas mais crépite point d'ébullition: 2 230 °C
Solubilité	Soluble dans HF
Comportement chimique	très stable, sauf dans l'acide fluorhydrique ou la soude très concentrée
Propriétés physiques
Coefficient de couplage électromécanique	k=8,5 %
Magnétisme	aucun
Radioactivité	aucune

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Variétés

Carte des principaux pays producteurs de quartz dans le monde

Morion : du brun très foncé à noir opaque, cette variété est connue sous le nom de morion ou quartz noir. De grands cristaux naturels ont été trouvés en France notamment dans la Haute Vienne (Géologie du Limousin).
Cairngorm : variété de quartz fumé découvert dans les montagnes Cairngorms en Écosse. Il a généralement une couleur jaune-brun fumé, certains spécimens sont gris-brun.

Il est utilisé en Écosse où il est porté en broche et en décoration sur le kilt. Le plus gros spécimen connu est un cristal de 23,6 kg, conservé au Château de Braemar[6].

Terminologie en gemmologie

Diamant d'Alençon ;
Diamant Allemand ;
Diamant du Colorado ;
Topaze fumé,

Ce sont des terminologies frauduleuses qui désignent le quartz fumé de qualité gemme. Ces terminologies sont interdites par le C.I.B.J.O (World Jewellery Confederation)[7].

Galerie

Quartz Morion - Venachat, Monts d’Ambazac Haute-Vienne, France (12,5x7 cm)
Quartz Morion - Entraygues- Aveyron France (21x18 cm)
Quartz Fumé taillé - Minas Gerais - Brésil (21x17 mm)

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.
Lorsque l'ion Al³⁺ se substitue à l'ion Si⁴⁺, la charge manquante dans cette impureté est apportée par un cation (le plus souvent H⁺, parfois Na⁺). Sous l'effet de l'irradiation gamma), un électron est arraché à un oxygène lié à un atome d'aluminium en coordination tétraédrique. Cet électron peut être capté par l'ion H⁺, formant alors un atome d'hydrogène neutre qui n'est plus assujetti à rester au voisinage de Al³⁺. L'association de ce cation et du déficit en électrons de l'oxygène possède une configuration électronique qui absorbe la lumière visible, formant un centre coloré. Cf Patrick Cordier et Hugues Leroux, Ce que disent les minéraux, Éditions Belin, 2014 (lire en ligne), p. 32.
(en) E. J. Gübelin, J. Koivula, Photoatlas of inclusions in gemstones, ABC editions, 1986, p. 87.
Le plus gros cristal de Cairngorm
Site du CIBJO

Annexes

Article connexe

Glossaire de géologie

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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.

[4] Lorsque l'ion Al³⁺ se substitue à l'ion Si⁴⁺, la charge manquante dans cette impureté est apportée par un cation (le plus souvent H⁺, parfois Na⁺). Sous l'effet de l'irradiation gamma), un électron est arraché à un oxygène lié à un atome d'aluminium en coordination tétraédrique. Cet électron peut être capté par l'ion H⁺, formant alors un atome d'hydrogène neutre qui n'est plus assujetti à rester au voisinage de Al³⁺. L'association de ce cation et du déficit en électrons de l'oxygène possède une configuration électronique qui absorbe la lumière visible, formant un centre coloré. Cf Patrick Cordier et Hugues Leroux, Ce que disent les minéraux, Éditions Belin, 2014 (lire en ligne), p. 32.

[Gübelin-5] (en) E. J. Gübelin, J. Koivula, Photoatlas of inclusions in gemstones, ABC editions, 1986, p. 87.

[6] Le plus gros cristal de Cairngorm

[7] Site du CIBJO