Mineralogie PDF

 

GEO 2563

Intr In trod oduc ucti tion on à la mi miné néra ralo logi giee Présentation du cours Évaluations

 

Coordonnées Profes Pro fesseu seurr : Pie Pierre rre-Je -Jean an Thibau Thibault lt Heures de bu bureau: à déterminer avec les étud étudia iant ntss (MCD (MCD11 113) 3) Télépho Télé phone ne : 562562-580 58000 ext. ext. 6743 6743 Courri Cou rriel el : pth pthib0 ib033@ 33@uot uottaw tawa.c a.caa

 

Plan du cours 10 se sept ptem embr bree – 15 oc octo tobr bree

Crista Cr istallo llogr graph aphie ie & Chi Chimie mie des Cri Crista staux ux Introduct Intr oduction ion à la symétr symétrie ie non-tran non-translatio slationnell nnelle, e, aux aux systèmes systèmes cristallins, crista llins, aux aux groupes groupes ponctuels, ponctuels, aux aux indices de Miller  -

Cristallisation, mâcles, Liaiso Lia isons, ns, po polyh lyhèdr èdres es deintercroissance coordi coordinat nation ion,, lois de Paulin Paulingg

octobre: re: Exame Examenn de mi-ses mi-session sion 17 octob 22 oc octo tobr bree – 3 dé déce cemb mbre re

Minéra Min éralog logie ie sys systém témati atique que Miné Mi néra ralo logi giee syst systém émat atiq ique ue/ch /chim imie ie cris cristal tallin linee des des prin princip cipau auxx grou groupe pess de minéraux minéraux (éléments (éléments natifs, natifs, halide halides, s, phosphate phosphates, s, carbonates carbonates,, sulfures, oxides and silicates). La coul couleu eurr dans dans le less miné minéra raux ux

 

Modèle proposé d’évaluation 1- Examen fi final sur la théorie 30% 2- Rapport de laboratoire/quizes/devoirs 40% 3- Examen de mi-session sur la théorie 10% 4- Examen de laboratoire (avec échantillons)10 )10% % 5- Projet de recherche individuel

(30-40%*) (30-50%*) (10-20%*) (10-20%*)

10 % (0-10%*)

(*Possi (*P ossibil bilité ité de ch chang anger er la val valeur eur rel relati ative ve de ces éva évalua luatio tions) ns)

 

GEO 2563

Intr In trod oduc ucti tion on à la mi miné néra ralo logi giee Présen Prés enta tatition on #1 #1.. Défifini Dé nitition on d’ d’un un min minér éral al Intr In trod oduc uctition on à la sy symé métr trie ie no nonn-tr tran ansl slat atio ione nellllee Lectu Lec tures res req requis uises es :

Chapi Chapitre tre 1, pag pages. es. 11-16  16 

(Pour les présentations 1&2)

C ha pittre re 5 gess.. 1 7 0-2 13  Chapi Ch apitre 6,, p page pa ages. 2 24040-27 276  6 

 

I. Qu’est-ce qu’un minéral? 

Un minéraune l estcom un so soli lide de natu na ture relmique l, homogène homogène,  possédant compos positi ition on chimiq chi ue déf défini iniee, (mai (m aiss gé géné néra rale leme ment nt pa pass fix fixe) e) et un arrangement atomiq atom iquue ha haut utem emen entt or orddon onné né (a (app ppel eléé la st stru ruct ctur uree cris cr ista tall llin ine) e).. Il es estt gé géné néra rale leme ment nt fo form rméé pa parr de dess  processus inorganiques inorganiques..

 

1. Naturel 



Les min Les minérau érauxx ne so sont nt pas sy synt nthhétiq étique uess (fab (f abri riqu quéé en labo labora rato toir ire) e) Le Les s équi éq uiva vale s yn” sy synt nthé héti tiqu ques esurdeno mi miné raux ux on ontt le qu qual alif ific ica alent tif tifnts “s “syn ” ap aprè rès s leur le nom mnéra

 

2. Homogène 



Les mi minéraux ne peuvent pas êêttre brisé en ppllus  petites composantes composantes chimiques U nnsmi min ralseth stermo comod nsdidynam éramiq é uique neue“phase” unique dans da lenésen sens ther yn Diopside (pyroxène): CaMgSi2O6

Si4+ Ca2+ O2-

X

Mg2+

 

3. Solide 



Les minéraux ne sont pas des gaz ou des liquides L’exception étant le mercure liquide (Hg)

 

Comp mposi ositi tion on ch chimi imique que déf défin inie ie 4. Co 

Les miné Les minéra raux ux sont sont com ompo posé séss d’ d’él élém émen ents ts  présents sous forme d’atomes ou d’ions

silicates: Si4+ + O2- = SiO44carbonates: C4+ + O2- = CO32 phosphates: P5+ + O2- = PO43zirconolite: Ca2+ + Zr 4+ + 2Ti4+ + 7O2-

 

5.

Arrang Arr angeme ement nt ato atomiq mique ue ord ordonn onnéé



Les miné Les minérraux aux so sont nt fo form rméés d’un d’un aarr rran anggem emen entt interne inter ne régul régulier ier d’atom d’atomes, es, la structure structure cristalline

NaCl – Halite (sel gemme)

Na+

Cl-

 

Cellule unitaire 









Le bloc bloc de ccon onstr struct uction ion de de base base d’un d’un min minéra érall est la “cell “cellule ule unitaire” Une cellule unitaire est définie comme la plus petite unité d’un d’ unee st stru ruct ctur uree qu quii pe peut ut êt être re ré répé pété téee po pour ur gé géné nére rerr la st stru ruct ctur uree  particularit  particularités comp co mplè lète te.. Elle El éslechimiques conti con tien entt to tous du usminéral less élém le élémen entier  ents ts de sym symét étri riee et les les Les m miinéraux ne peuvent pas êêttre décomposé en ddees comp co mpos osan ante tess plus plus pe peti tite tess qque ue le leur ur ce cell llul ulee uuni nita tair iree U ne rép épét étiiti tion on ré réggul uliè ièrre de la ce cell lluule uunnita taiire pro rodduit le minéral Less di Le dime mens nsio ions ns ddee la cel cellu lule le uuni nita tair iree sont sont ex expr prim imée éess en Angstrom ( Å  Å)

1 Å = 10-8 cm ou 10-10 m

 

6. Inorganique 

Les mi minéraux ne sont pas de des co composés orga or gani niqu ques es (c (com ompo possés un uniq iquuem emen ents ts de C, C,H, H,N N & O) O) et et ne ne so sont nt ha habi bittue uell lleeme ment nt pa pass d’o d’ori rigi ginne  biologique

?

 

Minéraloïde 

Ma Maté téri riau natu rels qui quti pre rese mble lent nt au miné mi néra raux ux mais ma is qui quaux i xne nena resp reture spe els cten ctent assemb un de des s 6aux crit crxitèr ères es

Ex. verre volcanique – amorphe (ordre atomique à courte cou rte dis distan tance ce seu seulem lement ent)) Ex. Minéraux métamictes : minéraux qui ont perdu leur  ordre interne à cause du du dommage causé par un une irradiation interne

 

AMI 



L’ L’As ciat atio ion neMi Miné ralo logi giqu que eion In Inte rnat iona nale leux (A (AMI MI)) esttAsso es resp resoci spon onsi sibl ble denéra l’ l’ap appr prob obat atio n tern de des s atio no nouv uvea eaux miné mi néra raux ux et ddee rév révis iser er la no nome menc ncla latu ture re eett le st stat atut ut des miné des minéra raux ux de to tous us les les ~400 ~40000 miné minéra raux ux co conn nnus us À peu près 40 nouvelles espèces sont décrites chaque année

et al Mineralogist, Nickel . (1995): Thevol. definition of a689-690. mineral. Canadian 33, pages

 

II. Cristallographie Cristal :

-

Solide géométrique régulier qui est souvent  partiellement ou entièrement bordé par des faces cristallines. Un arr arran ange geme ment nt régu réguli lier er d’ d’at atom omes es en 3 di dime mens nsio ions ns Le dév dével elop oppe peme ment nt de dess face facess cris crista tall llin ines es dé dépe pend nd de : faces) i) le te temp mpss de re refr froi oidi diss ssem emen entt (r (rap apid idee – pa pass de ii) la pression iii) ii i) l’ l’es espa pace ce di disp spon onib ible le – le less face facess cri rist staallin llines es on ontt  besoin d’espace pour grandir 

 

Types de cristaux Anhédrique

Subhédrique

Euhédrique

Pas de faces cristallines

Certaines faces cristallines

Le cristal entièrement bboordé  par des faces

 

Cristallographie 

La cristallographie est l’étude syst sy stém émat atiq ique ue de dess éléments de symétrie des cristaux

 

III. Symétrie Élém Él émen ents ts de symé sy métr trie ie - Une opération géométrique qui mène à la répéti répé titi tion on d’u d’unn obje objett - Les éléments de symétrie peuvent être translationnels ou non-translationnels - Dans ce cours, nous allons nous occuper  uniq un iquuemen ementt de dess élé éléme ment ntss de sym ymét étrrie non nontranslationnels

 

Élé ment ntss de ba base se de sy symé métr trie ie 3non-translationnelle Éléme 1.

Symé Sy métr trie ie pa parr rap rappport ort à un plan plan

2.

Symétrie par rraapport à une ligne

3.

Symé Sy métr trie ie pa parr rap rappo port rt à un poin pointt

 

1. Réflection Sy Symé métr trie ie pa par r rapp ra ppor ort t à un plan pl an : réfl ré flec ecti tion on - Implique un ppllan miroir ( miroir (dénoté : m) m4 ?

m1 !

m3 ?

m2 !

 

1. Réflection Projection stéréographique Un pl plaan mi mirroir sur une projection stéréographique est toujours représenté par uunne lign lignee sol olid idee et ép épai aiss ssee

m

 

2. Rotation Symétrie par rapport à une ligne : rotation -

Impliq Impl ique ue la ré répé péti titi tion on d’ d’un un obje objett (mot (motif if)) aaut utou our  r  d’une ligne, ap appelé un axe

-

L’angle de rotation est donné par 360 /n où n = fact fa cteu eurr de multi multipl plic icit itéé (le nombre de fois qu’un objet est répété)

°

 

2. Rotation n 1 2 3 4 6

Angle de Rotation 360 180 120 90 60

°

°

°

°

°

Symbole --

 

2. Rotation

1

2

Rota Ro tatition on d or ordr dree 1 360 360

Rota Ro tatitioon d ord rdre re 2 18 1800

 

2. Rotation

3

4

Rota Ro tatition on d or ordr dree 3 12 1200

Rotatio ionn d ord rdrre 4 90

 

2. Rotation Pourquoi n’y as-t-il pas de de rota ro tatition on d’o d’ordr rdree 5 ?

6

rotatio ionn d ord rdrre 6 60  

2. Rotation 6

6

 6 

    6

Ordre 1

6

 6

Ordre 2

       6

Ordre 3

6  6  

        6

    6

Ordre 4

6      

 6 

       6

       6

   6

Ordre 6

 

3. Inversion Symétr Symé trie ie pa parr rapp rappor ortt à un poin pointt : inve invers rsio ionn - Relie un mo motif à un mo motif éq équivalent mais inversé, eenn  passant par un point un point (dénoté i) B

 A

C

i = centre d’inversion

X  X’ 

C’   A’ 

B’   

4. Rotoinversion La ro roto toin inve vers rsio ionn es estt une une comb combin inat atio ionn d’ d’un unee ro rota tati tion on et d’ d’un unee inversion (n + i)

n

1 2 3 4

Symbole --

Équivalent

--

m --

i

-3+m = 3/m

6  

4. Rotoinversion

Symboles :

i 

i 

1

2

 

4. Rotoinversion

3

4

 

4. Rotoinversion En co comb mbin inan antt to tous us le less ttyp ypes es de réflections, rotations et inversions, on ob obtitien entt se seul ulem emen entt 32 combin com binais aisons ons uniq uniques ues.. On ap appe pellllee ce cess 32 co comb mbin inat atio ions ns pess po ponc nctu tuel elss. les Grou Groupe (À suivre au pr proochain cours…)

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