Apatite

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Apatite
Catégorie VIII : phosphates, arséniates, vanadates[1]
Apatite Québec (Xl 32cm)

Apatite Québec (Xl 32cm)
Général
Classe de Strunz
Formule brute Ca5(PO4)3(OH,Cl,F)
Identification
Couleur incolore, jaune, bleue, verte, violette, rouge, brun-rouge
Classe cristalline et groupe d'espace Dipyramidal, 6/m\
Système cristallin hexagonal
Clivage imparfait selon {0001}
Habitus le plus souvent, prisme hexagonal avec faces du prisme plus ou moins développées
Échelle de Mohs 5
Trait blanc
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction no=1,633-1,667
ne=1,630-1,664
Biréfringence de 0,002 à 0,004 ; uniaxe négatif
Dispersion 2vz ~ δ=0,003
Propriétés chimiques
Densité 3.16-3.2
Solubilité lentement sol. dans HCl (fluorapatite)[2];
sol. dans l'HNO3
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'apatite est un nom générique désignant des phosphates hexagonaux de composition assez variable, Ca5(PO4)3(OH,Cl,F). Trois espèces sont reconnues par l'IMA, nommées selon l'anion prévalent :

  • Chlorapatite Ca5(PO4)3Cl
  • Fluorapatite Ca5(PO4)3F
  • Hydroxyapatite Ca5(PO4)3(OH)

Deux variantes monocliniques précédemment reconnues comme espèces (dont la clinohydroxyapatite) sont maintenant reconnues comme des polytypes.
Tous comportent des tétraèdres PO4 isolés, avec des ions Ca2+ en coordination 9. Les carbonate-apatites remplacent un tétraèdre PO4 par un groupe CO3OH ou CO3F.

Inventeur et étymologie[modifier | modifier le code]

Ayant des aspects et des couleurs variés l'apatite fut longtemps confondue avec des minéraux très divers, sa composition chimique ne fut déterminée que vers la fin de XVIIIe siècle. C'est pour cette raison que le minéralogiste allemand Abraham Gottlob Werner lui a donné en 1786 ce nom qui est inspiré du grec apatan (« tromper »)[3].

Cristallographie[modifier | modifier le code]

  Unité cellulaire de l’apatite
Unité cellulaire de l’apatite
  • Paramètres de la maille conventionnelle : a = 9,367, c = 6,884, Z = 2; V = 523,09
  • Densité calculée= 3,20

Cristallochimie[modifier | modifier le code]

Super-groupe de l’apatite[modifier | modifier le code]

Elle sert de chef de file à un groupe de minéraux isostructuraux de formule générale : A5(XO4)3Zq. Dans lesquels le calcium est remplacé par du strontium, cérium, manganèse, yttrium, plomb et le phosphore est remplacé par l'arsenic, le vanadium, le soufre, le silicium... (pyromorphite, vanadinite, mimétite, fluorellestadite...) Ce sont de minéraux de structure hexagonale ou pseudo hexagonale-monoclinique, contenant des arséniates, des phosphates et de vanadates. Ce groupe se scinde en deux sous-groupes : celui de l’apatite et celui de la pyromorphite[4].

  • Groupe de l’apatite
Chlorapatite Ca5(PO4)3Cl
Fluorapatite Ca5(PO4)3F
Hydroxyapatite Ca5(PO4)3(OH)
Fluorstrophite SrCaSr3(PO4)3F
  • Groupe de la pyromorphite
Mimétite Pb5(AsO4)3Cl
Pyromorphite Pb5(PO4)3Cl
Vanadinite Pb5(VO4)3Cl

Les espèces[modifier | modifier le code]

  • Chlorapatite
Inventeur : Rammelsberg en 1860 le nom reprend l'espèce initiale supposée et la composition chimique spécifique ici le chlore[5].
Topotype : Kragerø, Telemark, Norvège
Formule : Ca5 (PO4)3Cl
Gîtologie : veines dans les roches gabbroïques, et dans certaines météorites
Système cristallin : hexagonal et monoclinique
Particularité : présente dans certaines météorites
  • Fluorapatite - c'est de très loin la plus fréquente
Formule: Ca5 (PO4)3F avec des traces de : OH;Cl;TR;La;Ce;Pr;Nd;Sm;Eu;Gd;Dy;Y;Er.
Inventeur : Rammelsberg en 1860 le nom reprend l'espèce initiale supposée et la composition chimique spécifique ici le fluor.
Particularité : luminescence, fluorescence, Phosphorescence, Thermoluminescence
  • Hydroxyapatite
Système cristallin : hexagonal et monoclinique
La clinohydroxyapatite est maintenant considérée comme un polytype monoclinique de l'hydroxyapatite
Formule: Ca5 (PO4)3(OH)
masse moléculaire : 499.72gm
Système cristallin : monoclinique
Uniaxe négatif;δ = 0.008
Particularité : radioactivité détectable
Topotype : district de Thunder Bay Nord-Ouest ontarien, Canada

Synonymie[modifier | modifier le code]

  • agustite (Tromsdorff) : nommée suite à sa propriété de donner des sels sans gout[6].
  • améthiste basaltine (Sage 1777) Apatite de couleur violette décrite sur des échantillons de Saxe[7]
  • asparagolite : Apatite de couleur verte encore appelée "pierre d'asperge" d'où son nom qui dérive du grec asparagos (asperge)[8].
  • augustite (Synonymie partagée avec l'émeraude) [9]
  • beryl de Saxe[10]
  • chaux phosphatée (René Just Haüy 1801) [11]
  • chaux phosphorée (Ignaz von Born)
  • chrysolithe ordinaire (Jean-Baptiste Romé de L'Isle 1772 ) [12]
  • estramadurite (Roscoe et Schorlemmer 1877) [13] le nom rappelle le lieu de découverte l'Estrémadure en Espagne.
  • fluocollophanite
  • fluorcollophane
  • kietyogite
  • pierre d'asperge (Brochant) [14]
  • pierre phosphorique (Davila 1767) [15]
  • phosphate calcaire (Proust 1788) [16]
  • pyroguanite (Shepard 1856) [17]
  • sombrérite (Phipson 1862) [18] Espèce, supposée, initialement décrite à l'ile de Sombrero à Anguilla.

Variétés et mélange[modifier | modifier le code]

  • carbonate-apatite : Variété d'apatite riche en calcium, décrite initialement par le minéralogiste allemand Fridolin Sandberger sous le nom de colophane. Ce nom est utilisé pour les variétés cryptocristallines colloïdales (amorphes) de carbonate-fluorapatite ou carbonate-hydroxyapatite, telles que celles qui constituent la majeure partie des roches phosphatées provenant de la dégradations des dépôts fossilifères.
Synonymie pour cette variété :
collophanite (Dana, E.S. 1892) [19]
α-Dahllite, β-Dahllite et γ-Dahllite [20] Nommé en hommage aux géologues norvégiens Tellef Dahll (1825-1893) et Johan Marin Dhall (1830 - 1877).
grodnolite (Morozewicz 1924)[21] Nommée d'après le topotype Grodno (Hrodna, biélorusse)
kurskite (Chirvinsky 1911) [22].
podolite (Chirvinsky 1907)[23]
pseudo-apatite (Breithaupt 1837)[24] décrite à partir d'échantillons de la mine de Churprinz près de Freiberg en Saxe.
  • cérapatite (Fersman 1928) [25]: Variété d'apatite riche en éléments rares et notamment le cérium pour 1,33 % de Ce2O3. Décrite par Fresman en 1928 sur des échantillons de la péninsule de Kola en Russie.
  • eupyrchroïte : variété fibreuse et mamelonnée d’apatite décrite à Crown Point dans l’État de New-York par le minéralogiste américain Emmons en 1838[26].
  • lazur-apatite : variété bleu-ciel d’apatite décrite par le minéralogiste finnois Nordenskiöld en 1857 sur des échantillons de Bucharia (Turkestan oriental ou chinois (actuel Xinjiang)) [27].
  • moroxite  : variété bleu-vert d’apatite décrite par le minéralogiste norvégien Abildgaard en 1798 à Arendal, Norvège[28].
  • munkforssite : variété contestée qui serait plutôt un mélange d’apatite et de minéraux magnésiens, décrite par le minéralogiste suédois Igelström en 1897 à Dicksberg, Ransäter parish, Munkfors, Värmland, Suède, topotype qui a inspiré le nom[29].
  • phosphorite (Kirwan 1794) [30]: variété concrétionée ou fibreuse d'apatite avec de nombreuses impuretés décrite par Kirwan dès 1794.
  • Trilliumite : variété gemme d’apatite vert-jaune décrite à Bancroft District, Hastings Co., Ontario, Canada[31].

Galerie[modifier | modifier le code]

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Gîtologie[modifier | modifier le code]

  • Les apatites sont des minéraux secondaires, communs dans les roches magmatiques, mais leur concentration n'est pas suffisante pour une exploitation industrielle.
  • Les apatites hydrothermales sont plus rares. Les apatites pegmatitiques ou métamorphiques sont des minéraux d’importance économique forte pour leur contenu en éléments rares plus que pour leur teneur en phosphore.
  • Les apatites sédimentaires ont une origine chimique et/ou organique (biochimique) : la matière première « brute » pour l'industrie du phosphore est la phosphorite, une roche sédimentaire phosphoreuse dont le composant principal est la carbonato-fluorapatite (« carFap »). La partie inorganique des squelettes des vertébrés est essentiellement carbonato-hydroxyapatite (« carHap ») et ces squelettes forment des sédiments à phosphates. Le phosphate de calcium est soluble en environnement acide (rivière), mais beaucoup moins dans un environnement alcalin (mer). Le changement de pH quand une rivière se jette dans la mer produit la précipitation du phosphate, ce qui contribue aux eaux troubles des estuaires.

Gisements remarquables[modifier | modifier le code]

  • Canada
Mine Yates, Otter Lake, MRC de Pontiac, Outaouais, Québec[32]
Liscombe, canton de Cardiff, Comté d’Haliburton, Ontario (variété trilliumite)
Wilberforce, Ontario
  • France
Carrière Barbin, Nantes Loire-Atlantique [33]
  • Portugal
Mines de Panasqueira, Panasqueira, Covilhã, District de Castelo Branco[34]
  • Etats-Unis
Pulsifer Quarry, Maine
  • Pakistan
Nagar, Territoires du Nord
  • Brésil
Ipira, Bahia
Lavra de Golconda, Minas Gerais

Utilisations[modifier | modifier le code]

  • L’apatite (hydroxyapatite) est le minéral principal qui entre dans la composition des tissus osseux et dentaire.
  • Source de phosphore pour fabriquer des engrais artificiels. Ces engrais peuvent contenir des traces du polonium 210 présent naturellement dans le minerai, comme ceux utilisés pour la fertilisation du tabac par les principales majors du secteur [35],[36],[37],[38]. L'apatite est également utilisée dans l'industrie chimique.
  • Les apatites sont utilisées pour la thermochronologie basse température en géologie. En effet, elles comportent une quantité d'uranium dont l'isotope 238 se désintègre au cours du temps en entraînant une déformation du réseau cristallin (ce qu'on appelle une "trace de fission"). Ces traces sont en permanence résorbées si le minéral se situe à une température supérieure à 100 °C environ. En deçà de cette température, elles sont conservées dans le minéral. En utilisant la constante de désintégration de 238U, le comptage de ces traces permet de remonter à l'âge de refroidissement de la roche, c’est-à-dire sa remontée dans la croûte terrestre ou son exhumation.
  • Lorsque ce minéral est de qualité gemme, il peut être utilisé en bijouterie (facettes, cabochons) comme une pierre fine.

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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. (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International,‎ 1996, 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 71
  3. Werner (1786) Gerhard's Grundr.: 281.
  4. McConnell, D. (1973) Apatite, its Crystal Chemistry, Mineralogy, Utilization, and Geologic and Biologic
  5. Rammelsberg, C.F. (1860) Handbuch der Mineralchemie. First edition, Leipzig
  6. Dictionnaire des sciences naturelles par Frédéric Cuvier p.331 1816
  7. Sage, B.G. (1777) Eléméns de minéralogie docimastique, second edition, 2 volumes: 1: 231.
  8. Annales de la Société géologique du Nord, volumes 21-22 Par Société géologique du Nord (Lille, France) p.248 1893
  9. Traité de chimie, générale, analytique, industrielle et agricole, volume 2 par Jules Pelouze, Edmond Frémy p. 702
  10. Dictionnaire universel des sciences, des lettres et des arts, volume 1 Par Marie Nicolas Bouillet 1750 p.174
  11. Traité de minéralogie, volume 2 Par René Just Haüy p.234 1801
  12. Romé de Lisle, R. (1772) Essai de cristallographie. Paris
  13. Roscoe and Schorlemmer (1877) Treat. on Chem: 1: 459.
  14. Nouveau dictionnaire d'histoire naturelle Volume 17 p.477 1803
  15. Davila, M. (1767) Catalogue syst. et raisonné des curiosités de la nature et de l’art qui composent de cabinet de M. Davila. 3 volumes, Paris.
  16. Proust 1788 Le Journal de physique et le radium, Paris: 32: 241
  17. Shepard (1856) American Journal of Science: 22: 96.
  18. Phipson (1862) Journal of the Chemical Society, London: 15: 277.
  19. Dana, E.S. (1892) System of Mineralogy, 6th. Edition, New York: 808
  20. Palache, C., Berman, H., & Frondel, C. (1951), The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837-1892, Volume II. John Wiley and Sons, Inc., New York, 7th edition, revised and enlarged, 1124 pp.: 879.
  21. Morozewicz (1924) Bulletin de la Société française de Minéralogie: 47: 46.
  22. Chirvinsky (1911) Jb. Min.: II: 61, 71.
  23. Chirvinsky (1907) Centralblatt für Mineralogie, Geologie und Paleontologie, Stuttgart: 279.
  24. Breithaupt (1837) Glocker’s Min. Jahresh.: 217.
  25. Fersman (1928) Jb. Min., Beil.-Bd.: 55: 40
  26. Emmons (1838) Rep. Geol., New York: 252
  27. Nordenskiöld (1857) Moskovskoe Obshchestvo Ispytatelei Prirody (Société impériale des naturalistes de Moscou): 30: 217, 224.
  28. Abildgaard (1798) Moll’s Berg.-Hütten, Jb.: 2: 432.
  29. Bulletin de la Société française de minéralogie et de cristallographie,Société minéralogique de France,Société française de minéralogie Volume 20 pp.164-165 1897
  30. Kirwan, R. (1794) Elements of Mineralogy, second edition: 1: 129.
  31. Gems: their sources, descriptions and identification Par Michael O'Donoghue pp.386 2006
  32. Sabina, Ann P., Geological Survey of Canada paper 70-50
  33. Annales, Volumes 55-56 Par Société Académique de Nantes et du Département de la Loire-Inférieure p.433 1884
  34. Bull. Minéral., 1988, 111, 251-256
  35. Waking a Sleeping Giant: The Tobacco Industry’s Response to the Polonium-210 Issue ( le texte entier -- origine non vérifiée ), American Journal of Public Health, septembre 2008
  36. Waking a Sleeping Giant: The Tobacco Industry’s Response to the Polonium-210 Issue abstract, American Journal of Public Health, septembre 2008
  37. Le secret du polonium 210 dans la fumée de cigarette, Le Figaro, 27 août 2008
  38. Du polonium 210 dans les cigarettes: les industriels savaient, Le Nouvel Observateur, 28 août 2008