Cristobalite

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α-Cristobalite
Catégorie IX : silicates[1]
Cristobalite dans des vacuoles d'obsidienne - Californie USA

Cristobalite dans des vacuoles d'obsidienne - Californie USA
Général
Numéro CAS 14464-46-1 (α)
99493-55-7 (β)
Classe de Strunz 4.DA.15
Formule brute O2SiSiO2
Identification
Masse formulaire[2] 60,0843 ± 0,0009 uma
O 53,26 %, Si 46,74 %,
Couleur Incolore, blanc, bleu gris, brun
Classe cristalline et groupe d'espace 422 - Ditétragonale-trapézoédrique
Système cristallin Tétragonal
Réseau de Bravais Primitif P
Macle fréquent sur {111}
Clivage {0001} indistinct, {1010} imparfait
Cassure conchoïdal
Habitus Pseudo-octaèdre, dendritique, en sphérules
Échelle de Mohs de 6 à 7
Trait blanc
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction nω = 1,487 nε = 1,484
Biréfringence Uniaxe(-) δ = 0,003
Fluorescence ultraviolet Vert ou rouge
Transparence Transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité de 2,32 à 2,36
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

La cristobalite est un minéral, composé de dioxyde de silicium de formule Si O2 avec des traces : Fe, Ca, Al, K, Na, Ti, Mn, Mg, P. La cristobalite est stable seulement au-dessus de 1 470 °C, mais elle peut cristalliser et persister dans un état métastable à des températures plus basses. La persistance de la cristobalite en dehors de sa stabilité thermodynamique est rendue possible par les barrières cinétiques qui s'opposent à une transformation de phase reconstructive à travers une réorganisation atomique.

Historique de la description et appellations[modifier | modifier le code]

Inventeur et étymologie[modifier | modifier le code]

La cristobalite a été décrite en 1887 par le minéralogiste allemand Gerhard vom Rath (1830-1888). Le nom dérive de la localité type.

Topotype[modifier | modifier le code]

La localité type se trouve à Cerro San Cristóbal, Mun. de Pachuca, Hidalgo, au Mexique. C'est également le gisement type pour la tridymite.

Caractéristiques physico-chimiques[modifier | modifier le code]

Variété[modifier | modifier le code]

Il existe une variété associant étroitement la cristoblite et la tridymite : la lussatite (ou opale-CT).

Cristallographie[modifier | modifier le code]

Il faut attendre 1925 et l’application des rayons X à la cristallographie pour avoir une première approche de sa structure[3].

C'est la phase cubique de haute température de la silice. Le même type de couche qui existe dans la tridymite est présente aussi dans la cristobalite, mais la topologie des liaisons entre couches successives est différente : les tétraèdres sont ici en configuration trans au lieu de cis et par conséquent les canaux continus qui existent dans la tridymite sont remplacés dans la cristobalite par des cages.

La transition cristobalite → tridymite est reconstructive et la cristobalite peut donc subsister dans une région métastable. À basse température, elle donne un polymorphe tétragonal (α), phase entièrement métastable.

Cristallographie de la cristobalite
Nom α-Cristobalite[4]
β-Cristobalite[5]
Système cristallin tétragonal cubique
Classe cristalline 4\ 2\ 2\, 4/m\ \bar 3\ 2/m
groupe d'espace P\ 4_1 2_1 2\, F\ 4_1/d\ \bar3\ 2/m
Cellule élémentaire a = 497,8 pm
c = 694,8 pm
a = 716,6 pm
Nombre de formules chimiques par unité de cellule 4 8

Gîtes et gisements[modifier | modifier le code]

Gîtologie et minéraux associés[modifier | modifier le code]

La cristobalite se forme à haute température dans les roches ignées acides. Elle peut se former à plus basse température dans des dépôts biochimiques. Elle est également présente dans les météorites et est un des constituants des roches lunaires.

Les minéraux associés sont l'augite, la hornblende, le quartz β, l'olivine, la pseudobrookite, la sanadine et la tridymite.

Gisements producteurs de spécimens remarquables[modifier | modifier le code]

Elle est très largement répandue dans le monde.

En France

Dans le monde

  • Francon quarry, Saint-Michel District, Montréal, Jacques Cartier Co., Québec, Canada[9]
  • Morne Serpent, Grande Rivière Village, Sainte Lucie[10]

Exploitation des gisements[modifier | modifier le code]

Utilisations[modifier | modifier le code]

Cristobalite dans l'obsidienne - Californie, États-Unis - (14×8 cm).
  • Pétrographie
    • Elle renseigne sur la température de formation des roches dans lesquelles elle a été trouvée.
  • Pigment
La cristobalite se distingue par sa blancheur. Si elle n'est pas d’un blanc aussi pur que le dioxyde de titane (blanc de titane), elle est toutefois plus lumineuse. Cette particularité l’a fait utiliser comme pigment pour les couleurs, au vu de sa particulière inertie chimique elle est très utile pour les pigments de marquages en extérieur (peintures et revêtement muraux).
  • Propriétés mécaniques
    • Sa remarquable stabilité mécanique, associé à son inertie chimique en fait un des constituants des céramiques dentaires.
    • Elle entre dans la composition de substances d'étanchéité.
  • Pierre ornementale
    • L’obsidienne contenant des cristaux de cristobalite est connue sous le nom d’« obsidienne flocons de neige ». Elle sert alors de pierre ornementale pour confectionner des bijoux et de petites sculptures.

Précautions d'emploi[modifier | modifier le code]

C'est un produit qui est source de silicose quand il est inhalé de manière chronique et qui est un cancérogène reconnu chez l'homme[11].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  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. R. W. G.Wyckoff, The crystal structure of the high temperature form of cristobalite. In: American Journal of Science. Série 5, no 9, 1925, S. 448-459.
  4. W. A. Dollase, Reinvestigation of the structure of low Cristobalite. In: Zeitschrift fuer Kristallographie, Kristallgeometrie, Kristallphysik, Kristallchemie, no 121, 1965, S. 369-377
  5. D. R. Peacor, High-temperature single-crystal study of the cristobalite inversion. In: Zeitschrift fuer Kristallographie, Kristallgeometrie, Kristallphysik, Kristallchemie, no 138, 1973, S. 127-220
  6. De Ascencao Guedes, R., Médard, E. et Mergoil, J. (2005), Minéralogie des volcans du mont Denise, Espaly-Saint-Marcel, Haute Loire, Le Règne Minéral, (62), p. 9-22.
  7. Aimé Rudel, Curiosités Géologiques d'Auvergne et du Velay, Éditions Volcans, 1970
  8. F. Roulin et al., 1986, 109, p. 349-357.
  9. Tarassoff, P., Horvath, E. et Pfenninger-Horvath, E. (2006) : Francon Revisited. Mineralogical Record 37 (3) : 257-263
  10. M. Le Guen de Kerneizon et al., Bull. Minéral., 1982, 105, p. 203-211
  11. Fiche de sécurité

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]