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  SECTEUR PEDAGOGIQUE
/ Fiche minéraux du volcanisme

En mars 2023, l'IMA ( International Mineralogical Association ) a répertorié 5914 minéraux.
Ces derniers sont classés selon des critères cristallins et chimiques d'après la nature des groupes d’anions ( atomes chargés négativement du point de vue électrique ).
La première tentative de classification connue est due au chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius qui vécut au XIXeme siècle.
Elle fut revue en 1938 par l'allemand Karl Flugo Strunz. La dernière classification de Nickel-Strunz répartit désormais les minéraux en dix classes.


Classification des minéraux

Selon l'actuel modèle de Nickel-Strunz, la classification des minéraux est la suivante

Classe I : les éléments natifs

Les éléments natifs ( éléments simples, alliages, carbures, nitrures et phosphures ) sont répartis en trois groupes :

  • les métaux natifs ( or, argent, cuivre ... )
  • les semi-métaux ( arsenic, tellure... )
  • les métalloïdes ( diamant, graphite et soufre )
En ce qui concerne le volcanisme, le fer à l’état natif est connu dans certains basaltes du Groenland et le soufre sur pratiquement tous les volcans actifs.

Classe II : les sulfures et sulfosels

Les sulfures possèdent des anions de type S2-. La classe II comprend un grand nombre de minéraux que l’on peut trouver dans certaines laves ou dans les fumerolles. C'est par exemple le cas de la pyrite, de la pyrrhotite, de la covellite, de l’orpiment et du cinabre. On distingue les sulfures ( tellurures, arséniures, antimoniures, séléniures et bismuthures ) des sulfosels qui associent le soufre à un ou plusieurs semi-métaux dans le groupement anionique.

Classe III : les halogénures ( ou haloïdes )

Les halogénures possèdent en tant qu’anions des éléments dits halogènes ( chlore, fluor, iode ou brome ). On les subdivise en :

  • chlorures ( halite, sylvite... )
  • fluorures ( fluorine, cryolithe... )

Classe IV : les oxydes et hydroxydes

On distingue les oxydes ( leur anion est celui de l'oxygène O2- ) des hydroxydes ( l'anion se compose d'une combinaison oxygène-hydrogène [OH]- ). Cette classe se subdivise en :

  • oxydes simples comprenant un seul métal dans le minéral ( hématite, pechblende... )
  • oxydes multiples comprenant plusieurs métaux ( chromite, magnétite, ilménite, spinelle... )
  • hydroxydes ( bauxite, limonite, goethite... )

Diamant brut de la République Démocratique du Congo (environ 1 millimètre)
Image © Joël Boyer

Classe V : les carbonates et nitrates

Depuis la 10eme édition de la classification de Strunz, la classe V répertorie uniquement les carbonates et les nitrates. Les borates, qui en faisaient auparavant partie, sont désormais considérés comme formant une classe à part.

  • les carbonates : leur groupe anionique est de formule chimique (CO3)2-. On y trouve des minéraux comme la calcite, l’aragonite, la dolomie ou la magnésite
  • les nitrates : le groupe anionique des nitrates est de formule (NO3)-

Classe VI : les borates

Ce sont des minéraux tels que l’ulexite ou le borax. Le groupe anionique des borates est (BO3)3- ou (BO4)5-

Classe VII : les sulfates, chromates, molybdates et tungstates

Le groupe anionique des minéraux de la classe VII varie suivant la composition du minéral :

  • les sulfates ont un groupe anionique de type (SO4)2-. Il s’agit de minéraux tels que le gypse, l’anhydrite, la célestite, l’alunite ou la baryte
  • les chromates, quant à eux, possèdent un groupe anionique de type (CrO4)2-. La crocoïte, très recherchée par les collectionneurs, appartient à cette sous-classe
  • les molybdates sont composés d’un groupe anionique de type (MO4)2-. Ils comprennent des minéraux tels que la wulfénite ou la powellite
  • les tungstates, dits également wolframates ont un groupe anionique de type (WO4)2-. Parmi eux se trouvent des minéraux comme la scheelite ou la stolzite

Enclave de péridotite ( composée d'olivine ) dans un basalte du Languedoc
Image © Claude Lesclingand

Classe VIII : les phosphates, arséniates et vanadates

La classe VIII comprend trois sous-classes

  • les phosphates : leurs anions possèdent la structure (PO4)3-. Ce sont les minéraux les plus nombreux au sein de la classe VIII. On peut citer comme minéraux appartenant à ce groupe l’autunite, l’apatite, la pyromorphite, la mimétite ou encore la vivianite
  • les arséniates : ils possèdent un anion de type (AsO4)3-. Rares sont les espèces minérales entrant dans cette catégorie. Parmi les arséniates, on trouve l’adamite, l’érythrite et l’annabergite
  • les vanadates : ils disposent d'un anion de type (VO4)3-. La vanadinite et la carnotite appartiennent à cette sous-classe minéralogique qui compte peu de minéraux

Classe IX : les silicates

Il s’agit de la classe la plus importante du point de vue minéralogique et elle contient la quasi totalité des minéraux constitutifs des roches volcaniques. L’anion des silicates est (SiO4)4-. Ces minéraux contiennent des tétraèdres constitués d’un atome de silicium situé au centre avec quatre atomes d’oxygène aux sommets. La classe IX se décompose en six sous-classes selon l’agencement des tétraèdres les uns par rapport aux autres. On distingue :

  • les nésosilicates : les tétraèdres sont isolés les uns des autres et reliés par les cations ( atomes chargés positivement ). On distingue d’une part, des silicates d'alumine constitués par l’andalousite, la sillimanite et le disthène et d’autre part des silicates ferro-magnésiens comme l’olivine ( minéral essentiel des péridotites et très fréquent dans les basaltes) et le groupe des grenats
  • les sorosilicates : ils sont constitués de deux tétraèdres reliés entre eux par leurs sommets. Cette sous-classe comprend, par exemple, les minéraux du groupe de l’épidote, l’axinite et la vésuvianite
  • les cyclosilicates : ils sont constitués de trois, quatre ou six tétraèdres reliés entre eux par deux de leurs sommets. Figurent parmi les cyclosilicates le groupe de la tourmaline ainsi que les béryls
  • les inosilcates : les tétraèdres se sont regroupés en chaîne formant des cristaux allongés et fibreux. Les pyroxènes et les amphiboles, minéraux très fréquents dans les laves, sont des inosilicates
  • les phyllosilicates : les tétraèdres sont disposés en feuillets. De plus, les cations qui les composent sont de structures Al, Fe, Mg ou formés de groupements de type (OH). Parmi les phyllosilicates, on compte notamment les micas, les chlorites, le talc, les serpentines ou encore l’apophyllite
  • les tectosilicates : dans cette structure, tous les tétraèdres sont reliés entre eux par leurs sommets. Les tectosilicates comptent de nombreux minéraux présents dans les laves comme les feldspaths, les feldspathoïdes ou encore les zéolites. Le quartz (SiO2) peut être considéré comme un silicate ou comme un oxyde

Classe X: les composés organiques

Ces minéraux se sont formés par la décomposition d’êtres organiques ( animaux ou végétaux ). La whewelite, l’ambre ou la mellite font partie de cette classe minéralogique très particulière.


Exploitation d’améthyste et de quartz citrin dans les basaltes d'Irupé en Argentine
Image © Joël Boyer



Les Minéraux du volcanisme

Claude LESCLINGAND & Joël BOYER

La beauté des éruptions volcaniques vous a captivés... Mais savez-vous que cette pâte volcanique qui va se refroidir, de nouveau alertera vos sens par la féerie cristalline des minéraux qu’elle contient ?
Joël et moi-même, passionnés depuis très longtemps par cette science appelée minéralogie, allons vous faire découvrir quelques spécimens courants.
Loin de vous abreuver de formules chimiques que procurent de nombreux ouvrages, notre idée est d'attirer votre regard pour compléter votre information scientifique lorsque vous vous promenez sur un édifice volcanique.


Classe I : les éléments natifs

Le soufre
Dureté : 1,5 à 2 - Densité : 2 à 2,1

Sur les volcans, le soufre se forme par oxydation de l'hydrogène sulfuré (H2S) à des températures variant entre 95°C et 119°C.
La décomposition de l'hydrogène sulfuré par certaines sources chaudes d'origine volcanique peut également produire cet élément natif. Lorsqu'il atteint 270°C, le soufre brûle avec des flammes bleutées, en produisant du dioxyde de soufre (SO2).[NDLR : cf. le magnifique film de Régis Étienne et Olivier Grünewald : Kawah Ijen, le mystère des flammes bleues]
Le soufre que l'on trouve dans les fumerolles cristallise dans le système monoclinique (soufre β) ce qui le distingue du soufre orthorhombique (soufre α), issu de l'altération de minerais sulfureux, des champs pétrolifères ou de la décomposition de sulfates par des bactéries.
Sur les volcans actifs, on reconnaît facilement le soufre dans les fumerolles grâce à sa couleur jaune très attractive. Sa récolte est facile et il est d'ailleurs exploité comme matière première sur plusieurs volcans de la planète (Kawah Ijen en Indonésie, Sairecabur et Putana au Chili...).

Soufre de Vulcano (Iles Eoliennes)

Draperies de soufre au Kawah Ijen (Indonésie)

Classe Il : les sulfures et sulfosels

L’orpiment et le réalgar
Dureté : 1,5 à 2 (orpiment) - Densité : 3,5
Dureté : 1 à 1,5 (réalgar) - Densité : 3,5

Ces sulfures d’aspect pulvérulent cristallisent dans le système monoclinique. Ils sont étroitement associés au soufre et au cinabre sur les volcans actifs et on les rencontre notamment dans les fumerolles du Vésuve et des Champs Phlégréens. L’orpiment est également présent dans certaines sources thermales, notamment celle de Saint-Nectaire dans le Puy-de-Dôme. La couleur de ces deux minerais d’arsenic (jaune-orangé pour l’orpiment et rouge pour le réalgar) est sans équivoque. Elle permet de les repérer très facilement sur le terrain. Le réalgar est photosensible et doit être impérativement conservé à l’abri de la lumière, sinon il se transforme en orpiment.

Réalgar et orpiment (Pérou)


Le cinabre
Dureté 2 à 2,5 - Densité : 8

Le cinabre se présente généralement sous une forme terreuse ou en encroûtements. Il appartient au système cristallin rhomboédrique, mais il est très rare de trouver des cristaux de ce minéral.
Exploité comme minerai du mercure, il est étroitement associé à l’orpiment, au réalgar et au soufre dans des fumerolles comme à la Solfatare de Pozzuoli.
On peut également le rencontrer sous la forme de dépôts aux abords de certaines sources hydrothermales. Le cinabre se reconnaît à sa couleur rouge carmin. Il sublime à la température de 580°C en donnant des gouttelettes de mercure natif.

Cinabre de la Solfatare de Pozzuoli (Italie)
associé à du réalgar et à de l'orpiment

Classe IV : les oxydes et hydroxydes

L’hématite et la magnétite
Dureté : 5 à 6 (hématite) - Densité : 5,2
Dureté : 6 (magnétite) - Densité : 5,2

I’hématite, de couleur rouge sang ou noire, cristallise dans le système rhomboédrique.
De son côté, la magnétite appartient au système cristallin cubique et sa couleur varie du brun-foncé au noir.
Ces deux minerais de fer sont très fréquents dans les scories de la chaîne des Puys. On les rencontre aussi parfois dans certaines fumerolles. Comme son nom l’indique, la magnétite est magnétique et cette particularité permet de la distinguer facilement de l’hématite.

Hématite du Puy de Lemptégy (Auvergne)

Classe V: les carbonates et nitrates

L’aragonite
Dureté : 3,5 à 4 - Densité : 3

La formule chimique de l’aragonite est identique à celle de la calcite (CaCO3). Ce minéral cristallise dans le système rhomboédrique.
De couleur blanche et sous la forme de cristaux aciculaires, il est présent dans certains basaltes auvergnats.
Le plateau de Gergovie a ainsi fourni des échantillons très spectaculaires.
Laragonite est aussi répertoriée dans certaines laves du Vésuve, mais les plus recherchées sont sans doute celles qui sont extraites des leucitites de Cicov (Horenec, République Tchèque).

Aragonite du plateau de Gergovie (Auvergne)


La calcite
Dureté : 3 - Densité : 2,6 à 2,8

La formule chimique de la calcite est CaCO3, Ce minéral cristallise dans le système rhomboédrique. Il est I'un de ceux que l'on repère assez facilement dans des géodes ou des anfractuosités du basalte.
La calcite entre également dans la composition de la pâte de certaines carbonatites appelées calcio-carbonatites que l’on peut observer au Cap Vert ou sur l'Ol Doinyo Lengaï en Tanzanie *.
Le plus souvent, la calcite se présente en boules millimétriques à centimétriques. Elle est principalement blanche ou incolore avec parfois des nuances rosées, jaunes, bleues ou vertes.
On peut aussi la rencontrer en Islande, dans le Harz (Allemagne) ou, au Mexique, sous la forme de gros rhomboèdres dotés de la propriété de biréfringence (c’est-à-dire de dédoublement d'image). Cette variété est dite «spath d’Islande».
La calcite et l’aragonite peuvent être confondues avec certaines zéolites. Malheureusement, dans ce cas, un test à l’acide chlorhydrique ne sera pas suffisant pour effectuer une identification fiable. En effet, certaines zéolites réagissent également à l'acide.
* La calcio-carbonatite, présente sur des dykes de l'Ol Doinyo Lengai, ne doit pas être confondue avec la natrocarbonatite, une lave riche en sodium émise par ce même volcan.

Calcite du Cantal

Spath d’Islande (Islande et Mexique)

Classe VII : les sulfates, chromates, molybdates et tungstates

L’alun ammoniacal, l'alunite (alun potassique) et l’alun sodique
Ces minéraux très difficiles à distinguer les uns des autres sont de couleur incolore ou blanche.
Ils se rencontrent sous la forme de sublimés dans les fumerolles, notamment à la Solfatare de Pozzuoli.
L’alun ammoniacal et l’alun sodique cristallisent dans le système cubique sous la forme d’octaèdres tandis que l’aluminite donne des cristaux rhomboédriques.

Alun de la solfatare de Pozzuoli (Italie)

Classe VIII : les phosphates, arséniates et vanadates

L’apatite
Dureté : 4,5 à 5 - Densité : 3,2

Ce phosphate entre rarement dans la composition des roches volcaniques.
Néanmoins, sa présence est attestée dans d’anciennes calcio-carbonatites émises par l'Ol Doinyo Lengaï en Tanzanie.
L'apatite peut-être incolore, blanche, bleue, verte, rouge, rose, grise ou jaune.
Ce minéral cristallise dans le système hexagonal.

Apatite dans une calcio-carbonatite du Lengaï

Classe IX : les silicates

Les amphiboles

Les amphiboles forment un groupe de silicates aux formules chimiques trés complexes.
Elles cristallisent dans le système monoclinique.
Des minéraux comme la richtérite, l’arfvedsonite ou la hornblende entrent dans la composition de certaines roches volcaniques basiques. Quant à l'aenigmatite et à la riébeckite, on les retrouve plutôt dans les rhyolites et les trachytes. La plupart des amphiboles présentes dans les roches volcaniques sont de couleur brune, vert foncé ou noire.

Amphibole (1cm) du Cantal


L'apophyllite
Dureté: 4,5 a 5 - Densité : 2,3 à 2,4

L’apophyllite appartient au système cristallin quadratique. On la rencontre en association avec des zéolites dans les vacuoles de roches volcaniques. Sa couleur principale est le vert clair mais certaines apophyllites peuvent être incolores, blanches ou jaunâtres. Les plus belles apophyllites proviennent des anciennes coulées pahoehoe des trapps du Deccan, en Inde.

Apophyllite et Stilbite de Poona (Inde)


La série fayalite-forstérite
Dureté : 6,5 à 7 - Densité : 3,2 à 3,6

Les minéraux de la série fayalite-forstérite, que l’on appelle plus communément groupe de l'olivine, sont très répandus dans les péridotites et les océanites.
Ils cristallisent dans le système orthorhombique.
Les cristaux, de couleur vert olive lorsque la cassure est fraîche, s’oxydent et virent au rouge en vieillissant. En Auvergne, de très beaux échantillons provenant du puy Beaunit ont été trouvés. D’autres beaux spécimens sont issus des massifs du Languedoc et du Velay. La variété gemme, dite péridot ou olivine, est exploitée au Pakistan, en Afghanistan, en Ethiopie, au Vietnam et dans les réserves amérindiennes de l'Arizona.

Olivine dans une péridotite d'Auvergne


Les feldspaths

Ces silico-aluminates de potassium, de sodium et de calcium se retrouvent dans toutes les roches volcaniques :
- albite et andésine dans les andésites,
- orthose dans les laves de l’Eifel et d’Auvergne,
- anorthite au Vésuve et dans les basaltes de l'île d’Hokkaido.

La sanidine, une variété d’orthose, est très recherchée par les collectionneurs pour la beauté de ses macles de Carlsbad formées par l’interpénétration de cristaux.
La couleur des feldspaths varie du blanc au rouge brique en passant par des tons rosés.

Sanidine


Les feldspathoïdes

Les felspathoïdes sont des minéraux très semblables aux feldspaths mais, contrairement à ces derniers, ils sont sous-saturés en silice. La plupart de ces silico-aluminates (sodalite, noséane, haüyne, davyne, néphéline et leucite) entrent dans la composition de roches volcaniques. Parmi les feldspathoïdes les plus recherchés par les collectionneurs, il convient de décrire :

- l'haüyne
Dureté : 5,5 à 6 - Densité : 2,4 à 2,5

Ce minéral de couleur bleue cristallise dans le système cubique. Il se rencontre dans les phonolites de la Sanadoire en Auvergne et dans le massif de l’Eifel.

Haüyne de l'Eifel (cristal d'environ 1 mm)


- la leucite
Dureté : 5,5 à 6 - Densité : 2,5 à 2,6

La leucite cristallise également dans le système cubique. Elle est très recherchée pour sa forme cristalline isométrique et ses macles. On trouve de très belles leucites dans les Monts Albains et autour de la ville de Naples (Italie), au Laacher See (Allemagne) et sur l’île de Vancouver (Canada). Les laves du Nyiragongo (République Démocratique du Congo), très riches en néphéline, peuvent aussi inclure des cristaux de leucite et de melilite.

Leucite de Roccamonfina (Italie)


L’okénite
Dureté : 4,5 à 5 - Densité : 2,3

L’okénite cristallise dans le système triclinique. Elle se reconnaît facilement grâce à ses boules blanches hérissées de très fins cristaux aciculaires.
Ce minéral est très fréquemment associé à l’apophyllite, la gyrolite, la calcite et les zéolites.
Les plus beaux spécimens d’okénite proviennent d’Inde et du Québec. Ce silicate a également été décrit au Lower Geyser Basin à Yellowstone.

Okénite de Poona (Inde)


L’opale
Dureté : 5 à 6 - Densité : 2

Formé de silice hydratée, ce minéral se présente sous une forme amorphe.
Il existe plusieurs variétés d’opale dont l’opale noble utilisée en joaillerie, l’opale de feu de couleur rouge, l’hydrophane iridescente et transparente, la hyalite et la geysérite.

- la hyalite
D’aspect mamelonné, elle est transparente comme une goutte de rosée. Son examen à la binoculaire est intéressant et révèle bien des surprises. En France, quelques-uns des plus beaux spécimens trouvés à ce jour proviennent du volcanisme de l’Hérault.

Cristaux millimétriques de hyalite de l'Hérault


- la geysérite
la geysérite se dépose sous la forme de concrétions ou de stalactites. Elle est présente sur tous les geysers de la planète (Islande, Yellowstone, Nouvelle Zélande, El Tatio) ainsi qu'à la sortie de certaines sources hydrothermales, comme à Saint-Nectaire en Auvergne.

Geysérite du Tatio (Chili)


Le quartz
Dureté : 7 - Densité : 2,6

Le quartz cristallise dans le système hexagonal.
Il entre dans la composition de certaines roches volcaniques telles que les rhyolites et les dacites. Les basaltes du Brésil, d’Uruguay et du nord de l’Argentine contiennent également de nombreuses géodes remplies de quartz. On y trouve notamment de l’améthyste enrobée d’agate et, plus rarement, de la citrine, une variété de quartz jaune.
L’améthyste a une couleur violette. On peut également en collecter des échantillons sur certains sites en Auvergne.

Améthyste (Brésil)


La pectolite
Dureté : 4,5 à 5 - Densité : 2,9

Ce minéral cristallise dans le système triclinique sous la forme d’agrégats de cristaux aciculaires ou radiés. On rencontre la pectolite, généralement associée avec des zéolites, dans des cavités de basalte. Sa couleur est blanche à grisâtre avec parfois des nuances verdâtres ou roses. Les plus beaux échantillons de ce minéral proviennent du Québec et d’Ecosse. En 1974, une pectolite de couleur bleue et photosensible a été découverte dans d’anciens basaltes en République Dominicaine. Cette variété, baptisée larimar, est actuellement utilisée en joaillerie.

Larimar (République Dominicaine)


Les pyroxènes
Dans les roches volcaniques, les pyroxènes sont souvent confondus avec les amphiboles. On les différencie des amphiboles grâce grâce à l'angle de leurs plans de clivage (80 à 90° pour les pyroxènes et 120° pour les amphiboles). Le groupe des pyroxènes comprend de nombreux minéraux tels l'enstatite ou la pigeonite. Parmi les variétés les plus courantes et les plus connues figurent l’hypersthène, que l’on rencontre dans l'Eifel et l’augite présente sur la plupart des volcans (Vésuve, Stromboli...) ainsi que dans l'Eifel, notamment sur le Veitskopf. Les personnes ayant côtoyé le col de la Cima sur le Stromboli doivent d'ailleurs très certainement se souvenir de la récolte des cristaux d’augite à la lampe électrique…

Augite du Stromboli (0,8 cm)


La vésuvianite (ou idocrase)
Dureté : 6,5 - Densité : 3,4

La vésuvianite est très convoitée par les collectionneurs. Sa couleur varie du brun au vert foncé et, comme son nom l’indique, on trouve de beaux spécimens sur le Vésuve et en particulier sur la Somma. Ce minéral cristallise dans le système quadratique.

Vésuvianite du Vésuve (Italie)


Les zéolites (ou zéolithes)
Ce groupe de silicates est très diversifié dans ses formes cristallines et ses coloris. Les zéolites se caractérisent par la présence de molécules d’eau dans leur structure. La plupart des belles pièces proviennent des gisements de Poona et de Nasik (Trapps du Deccan, Inde). En France, l’analcime et la chabasite sont présentes dans certaines laves des volcans d’Auvergne. En Sicile, on retrouve l’analcime, associée à la natrolite, dans des coulées du volcanisme pré-etnéen.
- Analcime
Dureté : 5 à 5,5 - Densité : 2,2 à 2,3
Système cristallin cubique.
- Chabasite
Dureté : 4 à 5 - Densité : 2,1 à 2,2
Système cristallin rhomboédrique.
- Heulandite
Dureté : 3,5 à 4 - Densité : 2,2
Système cristallin orthorhombique.
- Mésolite
Dureté : 5 - Densité : 2,2
Système cristallin monoclinique.
- Natrolite
Dureté : 5 à 5,5 - Densité : 2,2 à 2,3
Système cristallin orthorhombique.
- Scolécite
Dureté : 5 à 5,5 - Densité: 2,2 à 2,4
Système cristallin monoclinique.
- Stilbite
Dureté : 3,5 à 4 - Densité: 2,1 à 2,2
Système cristallin monoclinique

Scolécite (Inde)

Cristal de stilbite (0,7 cm) de Poona (Inde)
sur une apophyllite







stilbite
okénite
natrolite
gyrolite
phillipsite
heulandite
scolécite
haüyne
améthyste
diamant
aragonite
olivine


Claude LESCLINGAND & Joël BOYER
Fiche scientifique - Minéraux du volcanisme
revue LAVE n°169 - juillet 2014