Gypse

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Page d'aide sur les redirections Cet article concerne un minéral. Pour la roche, voir gypse (roche).
Gypse
Catégorie VII : sulfates, sélénates tellurates, chromates, molybdates, tungstates[1]
Gypse et soufre - Sicile - (32×18cm)

Gypse et soufre - Sicile - (32×18cm)
Général
Numéro CAS 10101-41-4
Classe de Strunz
Classe de Dana
Formule brute H4CaO6SCaSO4·2H2O
Identification
Masse formulaire[2] 172,171 ± 0,011 uma
H 2,34 %, Ca 23,28 %, O 55,76 %, S 18,62 %,
Couleur de blanc à gris, parfois rosé
Classe cristalline et groupe d'espace prismatique ; A2/a ou I2/a
Système cristallin monoclinique
Réseau de Bravais centré A ou I selon les auteurs
Macle communes sur {100}, macles en queue d'aronde. Sur {110}, macle en papillon ou fer de lance. Rare sur {209}
Clivage parfait à {010}, net à {100} et {011}
Cassure irrégulière, micacée, esquilleuse
Échelle de Mohs 1,5-2
Trait blanc
Éclat vitreux à soyeux, nacré
Propriétés optiques
Indice de réfraction a=1,519-1,521, b=1,522-1,523, g=1,529-1,53
Pléochroïsme aucun
Biréfringence biaxial (+) ; 0,0090-0,100
Dispersion 2vz ~ 58
Fluorescence ultraviolet jaune, orangée, bleue ou verte sous U.V. longs ; phosphorescent
Transparence transparent, translucide
Propriétés chimiques
Densité 2,31 - 2,33
Température de fusion Devient de l'hémihydrate de 125 à 130 °C ;
devient anhydre à 163 °C. °C
Fusibilité Des feuillets se détachent à la calcination et fondent en libérant de l'eau.
Solubilité Se dissout dans HCl chaud,
2 g·l-1 dans l'eau à 20 °C.
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le gypse est une espèce minérale composée de sulfate dihydraté de calcium de formule CaSO4·2H2O. Le mot gypse désigne ainsi à la fois une espèce chimique et une roche.

Le gypse est le minerai qui permet de fabriquer le plâtre.

La mine de Naica permet de voir des cristaux géants de ce minéral dépassant 11 mètres de long.

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

Étymologie[modifier | modifier le code]

Le neutre gréco-latin gypsum, emprunté au grec γύψος (gypsos), désigne la pierre à plâtre, le gypse, le plâtre, mais aussi la statue et le portrait en plâtre dès l'époque de Juvénal[3].

Une fausse étymologie hellénique prétend décomposer le grec gupsos en gê (la terre) et ipson (brûler). Ce serait ainsi la « (pierre, élément terrestre) qui est grillée au feu ». Mais la racine du mot est probablement sémitique car la connaissance du gypse et l'art d'en obtenir des plâtres de diverses qualités est attestée en Égypte antique. Des plâtres mélangés avec du sable fin constituent la base du mortier employé pour la construction des pyramides et des tombeaux[4].

L'ancien français du début du XIIIe siècle connaît les termes gip, gif ou gist qui désignent autant le gypse que le plâtre[5]. Pour distinguer le gypse ou le plâtre durci de la poudre fine, il est parfois précisé mort et vif. Le latin médiéval a influencé la graphie gips, attestée en 1464 avant la réécriture humaniste qui a donné gypse en français[6]. L'anglais a gardé l'écriture savante gréco-latine gypsum. En allemand, der Gips ou le dialecte alsacien Gips entretiennent la même confusion que l'ancien français ou l'anglais entre plâtre (forme cuite réhumidifiée ou non) et le minéral ou la roche initiale.

L'hémihydrate, le dihydrate, l'anhydrite sont des espèces chimiques du sulfate de calcium qui ont été dénommées par des chimistes français œuvrant à la compréhension chimique du plâtre de Paris à la fin du XVIIIe siècle.

Synonymes[modifier | modifier le code]

Ambiguïté du terme sélénite

  • Pour les francophones, le terme « sélénite » était usité comme un simple synonyme du gypse minéral naturel[13].
  • Pour les anglo-saxons, le terme selenite est encore usité pour désigner des grands cristaux particulièrement purs, souvent soit limpides soit transparents ; il s’agit pour eux d’une variété du gypse naturel.
  • Pour les chimistes, le terme sélénite (français) ou selenite (anglais) désigne un sel du sélénium, un élément chimique sans aucun rapport avec le gypse, même si on peut en trouver des traces sous forme d’impuretés dans le minerai naturel.
  • Pour l’association internationale de minéralogie, seul le gypse est reconnu, sous le terme Gypsum[14].

Caractéristiques physico-chimiques[modifier | modifier le code]

Variétés et mélanges[modifier | modifier le code]

Le gypse cristallise selon des faciès très divers. Les trois premières variétés microcristallines ou à petits cristaux compacts ou enchevêtrés sont surtout présentes dans la roche. Ce sont principalement des variétés d'habitus :

  • albâtre : variété de gypse massif à grains fins ; elle est translucide. À noter que ce terme n'est pas propre au gypse et à sa roche mais s'étend aux calcaires ;
  • gypse fibreux : variété en couches à fibres parallèles, ou en concrétions à fibres courbées. On les trouve dans les fissures ou au contact de l'anhydrite. Elle correspond à la pierre à plâtre ou provient souvent de l'évolution de l'anhydride soluble naturelle ;
  • gypse saccharoïde : variété dont le nom dérive du latin saccharum ou du grec sakkharon, sucre, qui est un gypse en masses granulaires compactes et grossières ;
  • ordite : variété qui est en fait une pseudomorphose de gypse d'un minéral non identifié, découverte à Orda, Permskaya Oblast, Oural, Russie ;
  • gypse lenticulaire : plus rarement, le gypse se trouve sous forme de grands cristaux transparents, tabulaires ou maclés. Les variétés de gypse de grande taille dénommées autrefois « sélénite » atteignent quelques centimètres ou même quelques décimètres. On les trouve souvent dans les sables ou les argiles à proximité des bancs gypseux. Les cristaux du gypse sont bien connus des chimistes pour leur facilité à former des macles ou associations de faces cristallines. Ils peuvent être « en fer de lance », « en queue d'hirondelle » ou former des « roses des sables » :
    • le gypse en fer de lance est le résultat de la macle de deux grands cristaux lenticulaires. À la loupe ou à l'œil nu, un fer de lance est formé d'une macle ou union de deux cristaux géants suivant une ligne médiane bien visible ;
    • il existe aussi des macles simples dites pieds d'alouette, en queue d'aronde, en queue d'hirondelle... ;
    • les roses des sables sont des cristallisations lenticulaires de gypse dont la disposition rappelle les pétales de roses. Elles se forment par évaporation d'eau infiltrée sur des grains de quartz support qui peuvent en constituer parfois plus de la moitié de la masse. La rose des sables est ainsi le résultat de multiples associations maclées de gypse. Ces cristallisations se rencontrent dans des terrains tendres (sable, argile), principalement dans les déserts, mais peuvent aussi se rencontrer dans les zones tempérées, notamment en France. Les plus connues et plus belles proviennent des marges sahariennes du Maghreb (Algérie, Maroc, Tunisie) ou désertiques des États-Unis (Arizona, Nouveau-Mexique).

Cristallochimie[modifier | modifier le code]

Le clivage microscopique des grands cristaux appartenant au système cristallin monoclinique, classe prismatique, est facile. Les feuillets se courbent sans avoir l'élasticité propre au mica. La structure cristalline du gypse est très simple : les feuillets de tétraèdres SO42-, contenant le soufre au centre d'un tétraèdre et les quatre oxygènes aux quatre sommets, sont liés entre eux par des cations Ca2+. Une cohésion faible est assurée par les molécules d'eau entre les feuillets. Elle est encore plus faible si l'ion Na+ s'y installe. Cette architecture ionique explique le clivage facile du gypse, ainsi que son application industrielle majeure, la fabrication du plâtre.

Le gypse est le représentant d'un groupe isostructurel, le groupe du gypse :

Cristallographie[modifier | modifier le code]

La forme cristalline dérive d'un prisme rhomboïdale oblique.

  • Paramètres de la maille conventionnelle : a = 5,68 Å, b = 15,18 Å, c = 6,29 Å, β = 113,833° (V = 496,09 Å3), Z = 4 unités formulaires par maille
  • Densité calculée = 2,31 g/cm3

Gîtes et gisements[modifier | modifier le code]

Gîtologie et minéraux associés[modifier | modifier le code]

Le gypse est un des sulfates naturels les plus communs. Le minéral se forme principalement par sédimentation au cours de l'évaporation de lagunes d'eau de mer coupées de la mer, par la cristallisation des sels contenus dans l'eau.

Mais le gypse des mines métallifères provient de filons hydrothermaux nés au contact des plutons granitiques. Le gypse peut avoir aussi une origine volcanique.

Le gypse est également parfois présent dans certaines météorites.

Les bancs puissants de gypse font partie des roches sédimentaires salines. Leur préformation lagunaire semble évidente :

  • lorsque le niveau des océans augmente, des lagunes se remplissent ;
  • lorsque le niveau baisse, ces lagunes sont coupées de la mer, son eau s’évapore et le gypse se dépose au fond.

Les dépôts salins complexes sont recouverts ensuite par d'autres sédiments ou soumis à d'autres multiples influences géologiques. Le gypse peut perdre les molécules d'eau retenues au cours de sa cristallisation pour donner naissance à l'anhydrite, une variété cristalline non hydratée du sulfate de calcium (CaSO4), qui se retransforme lentement en gypse si elle entre à nouveau en contact avec l'eau.

Dans les gisements, selon les conditions, le gypse cristallise ou recristallise de différentes façons, formant en particulier des cristaux plus ou moins grands.

En France d'importants dépôts de gypse apparaissent entre -250 et -33 millions d'années.

Le gypse se rencontre en présence de minéraux comme l'anhydrite, l'aragonite, la calcite, la célestine, la dolomite, la halite et les sulfures.

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

  • France
Montmartre, Paris, Île-de-France[15]
Malvesi, Les Geyssières, Narbonne, Aude, Languedoc-Roussillon
Arignac, Tarascon-sur-Ariège, Ariège, Midi-Pyrénées[16]
La Verrière, Monsols, Rhône, Rhône-Alpes[17]
Caresse-Cassaber, Pyrénées-Atlantiques : Cristaux pouvant dépasser un mètre très limpide.
  • Italie
Les sites toscans près de Perticara, de Volterra ou de Romagne sont appréciés des collectionneurs pour leurs splendides cristaux limpides.
En Sicile, il existe de magnifiques associations entre gypse et soufre.
Mine Niccioleta, Massa Marittima, Province de Grosseto, Toscane[18]
  • Mexique
Mine de Naica Mun. de Saucillo, Chihuahua. Cette mine héberge des cristaux géants de gypse pouvant atteindre 10 mètres de long. Le phénomène est expliqué par des conditions particulières de cristallisation très stables à partir d'eaux ayant dissout de l'anhydrite[19].
Mines de San Marcos dans le golfe de Californie en Basse-Californie-du-Sud, représentant 85 % de la production nationale[20].

Exploitation des gisements[modifier | modifier le code]

Utilisations industrielles[modifier | modifier le code]

  • Le gypse, comme l'anhydrite, est utilisé pour la fabrication du plâtre. Par chauffage, on obtient un sulfate hémihydraté qui, après broyage, forme un liant qui se réhydrate en gypse au contact de l'eau.
  • Le gypse a servi d'amendement calcaire de sol lourd dans certaines conditions pédologiques et en climat forestier humide. À la fin du XVIIIe siècle et au début du XIXe siècle, le gypse de la Nouvelle-Écosse fut très recherché comme amendement pour les champs de blé aux États-Unis.
  • Le gypse peut être utilisé comme traitement contre le sel (chlorure de sodium) dans les champs inondés par la mer[réf. souhaitée].
  • Dans l'Antiquité, des cristaux de gypse particulièrement purs, débités en fines lames transparentes ou translucides, ont été employés dans la fabrication de vitres, en l'absence de verre[21], comme en atteste Pline l'Ancien[22].

Extraction et production[modifier | modifier le code]

Quelques spécialistes estiment à 70 % des réserves françaises exploitables le gypse qui se trouve dans les vastes assises du bassin parisien. L'extraction et la transformation du gypse y emploient 3 400 salariés et génèrent un chiffre d'affaires de 740 millions d'euros. En 2005, 3,1 millions de tonnes de gypse rocheux ont été extraits des carrières franciliennes[23] dont les principales sont actuellement à Cormeilles-en-Parisis, Villevaudé, Vaujours et sous la Forêt de Montmorency, mais l'exploitation gypsière a marqué de nombreux autres sites, tels que le plateau d'Avron, la Butte-Pinson, la butte de Romainville.

Le gypse naturel tout comme l'anhydrite sont extraits soit à ciel ouvert, soit en mines souterraines.

La production industrielle du gypse s'effectue par la banale précipitation du sulfate de calcium dans différents procédés industriels, notamment :

De nombreuses études ont été menées pour le substituer au gypse naturel, notamment dans la fabrication de carreaux de plâtre. Le séchage de ces derniers s'est avéré prohibitif. En revanche, la fabrication de la variété α de l'hémihydrate du sulfate de calcium, obtenue par autoclavage en présence d'additifs minéraux, permet d'obtenir des cristaux de taille nettement plus importante et dont le séchage est beaucoup moins cher ;

  • la désulfuration des gaz : en Allemagne, la loi de 1983 concernant la protection contre les rejets toxiques dans l'atmosphère impose aux centrales thermiques à combustibles fossiles d'être équipées d'installations de désulfuration des gaz de fumée. Il s'agit d'un procédé simple de traitement des fumées, reposant sur l'utilisation de chaux hydratée ou de lait de chaux (la production de chaux générant néanmoins de fortes émissions de dioxyde de carbone qui est un gaz à effet de serre). Les cristaux de gypse ainsi obtenus peuvent servir de matière première à l'industrie des matériaux de construction. Un procédé semblable est utilisé pour le traitement des gaz acides issus de l'incinération des ordures ménagères ;
  • la neutralisation des eaux riches en sulfates et en certains acides des industries du dioxyde de titane.

Recyclage[modifier | modifier le code]

Les déchets et résidus de plâtre et de certains produits à base de plâtre peuvent être récupérés, puis triés et recyclés (théoriquement indéfiniment). Il en va de même - en théorie - pour le polystyrène expansé qui est souvent associé aux déchets de placoplâtre[24].
A ce jour,l'essentiel des déchets de plâtre est néanmoins éliminé comme amendement agricole (suscitant des controverses) en décharge où il pose problème en raison de sa teneur en soufre. Au royaume Uni, British Gypsum a été le premier industriel a créer (en 2011) à l'intention des professionnels[25] (et non des particuliers) un programme de recyclage des plaques de plâtre, dit « Plasterboard Recycling Service »[26], il s'agit aussi d'une réponse à l'augmentation d'une écotaxe (Landfill Tax portant sur la mise en décharge des déchets[24]).

SINIAT, une usine française d'Auneuil produisant du plâtre est passé d'un taux de réemploi de 5 % en 2008 à près de 15 % en 2013, et début 2013, un projet "Gypsum to Gypsum" a été lancé par « Eurogypum » avec le soutien du député européen Jean-Paul Gauzès[27].

Galerie[modifier | modifier le code]

Galerie France[modifier | modifier le code]

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Galerie Monde[modifier | modifier le code]

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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. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. Dictionnaire latin-français de Felix Gaffiot, Hachette
  4. (en) Ben Selinger, Chemistry in the Marketplace, Fifth Edition, Harcourt Brace, Sydney, 1998, 588 pages. En particulier page 321
  5. Algirdas Julien Greimas, Dictionnaire de l'ancien français, Larousse, Paris, 1992
  6. Albert Dauzat, Jean Dubois et Henri Mitterand, Dictionnaire historique et étymologique, Larousse
  7. Valmont-Bomare, Dictionnaire raisonné, universel d'histoire naturelle, 1800, p. 16
  8. (en) Lionel H. Cole et William F. Jennison, Gypsum in Canada: its occurrence, exploitation, and technology, Canada. Mines Branch (1901-1936), no  245, 1913, p. 102
  9. J.C. Delamétherie, Leçons de minéralogie. 8 volumes, Paris, vol. 2, 1812, p. 380
  10. (en) Max Hutchinson Hey, An index of mineral species & varieties arranged chemically: with an ..., British Museum (Natural History). Dept. of Mineralogy, 1955, p. 278
  11. (en) Glossary of geology and related sciences: a cooperative project, American Geological Institute, 1957, p. 215
  12. Gabriel Delafosse, Adolphe Brongniart et Anselme-Gaëtan Desmarest, dans Bulletin des sciences naturelles et de géologie, vol. 1, p. 338
  13. « Sélénite », sur Centre National de Resources Textuelles et Lexicales (consulté le 25 avril 2011)
  14. (en) [PDF]« The official IMA-CNMNC List of Mineral Names », sur Commission on new minerals, nomenclature and classification, International Mineralogical Association,‎ 2009
  15. (en) Charles Palache, Harry Berman et Clifford Frondel, The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837-1892 : Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, Etc., vol. II, John Wiley and Sons, Inc.,‎ 1951, 1124 p., p. 485
  16. D. Descouens, « Les Mines de gypse d'Arnave et Arignac », dans Monde et Minéraux, vol. 62, 1984, p. 16-17
  17. G. Favreau, J.-R. Legris et M. Dardillac, « La Verrière (Rhône): Histoire et Minéralogie », dans Le Cahier des Micromonteurs, vol. 53, no 3, 1996, p. 3-28
  18. (it) G. Brizzi, M. Capperi et A. Masotti, « La miniera di pirite di Niccioleta, Massa Marittima (GR) », dans Rivista Mineralogica Italiana, Milano, Fasc. 4 (1989) et Fasc. 1-2 (1990)
  19. M. Garcia-Ruiz et al., dans Geology, no  35, 2007, p. 327
  20. (en) San Marcos se consolida como el principal productor del país dans El Universal du 24 février 2008
  21. Geneviève BOUILLET, « Les pierres utilitaires dans les constructions romaines : matériaux et techniques », COMITÉ FRANÇAIS D'HISTOIRE DE LA GÉOLOGIE,‎ juin 1995 (consulté le 16 mars 2010)
  22. BERNARDEZ GOMEZ Maria José ; GUISADO DI MONTI Juan Carlos, « Les références au lapis specularis dans l'Histoire Naturelle de Pline l'Ancien », Presses universitaires du Mirail, Toulouse, FRANCE,‎ 2007 (consulté le 16 mars 2010)
  23. Article de Marie Linton publié dans le supplément Économie du quotidien Le Parisien, édition du 12 mars 2007
  24. a et b valorisation des déchets à base de plâtre, Notre planète-Info, consulté 2013-09-10
  25. Ces rofessionnels sont les entrepreneurs/constructeurs du secteur du bâtiment et les artisans plaquistes, ainsi que les acteurs du négoces de matériaux
  26. Programme de recyclage des plaques de plâtre L’initiative de British Gypsum, consulté 2013-09-11
  27. Bertarnd Pucheu (2013), Le recyclage du plâtre a de l'avenir, courrier Picard du 2013-06-25

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Alfred Lacroix, Le gypse de Paris et les minéraux qui l'accompagnent (première contribution à la minéralogie du bassin de Paris), Masson et Cie, 1897, 296 p.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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