Hématite

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Hématite
Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1]
Hématite Rose de Fer - Ouro Preto, Brésil (6×3,6 cm)

Hématite Rose de Fer - Ouro Preto, Brésil (6×3,6 cm)
Général
Nom IUPAC trioxyde de difer
Numéro CAS 1309-37-1
Classe de Strunz
Classe de Dana
Formule brute Fe2O3  [Polymorphes]
Identification
Masse formulaire[2] 159,688 ± 0,005 uma
Fe 69,94 %, O 30,06 %,
Couleur gris acier, noir de fer, irisé, brunâtre, brun rouge, gris noir, bleuté, rouge.
Classe cristalline et groupe d'espace ditrigonale-scalénoédrique 32/m
Système cristallin trigonal
Réseau de Bravais rhomboédrique
Macle possibles selon {1011} et {0001}, souvent lamellaires
Clivage néant
Cassure irrégulière à subconchoïdale
Habitus Tabulaire, rhomboédrique, pyramidal, prismatique, hexagonal, pseudocubique. Faces de {0001} avec stries formant des triangles.
Échelle de Mohs 5,5 - 6,5
Trait rouge, brun
Éclat métallique, mat
Propriétés optiques
Indice de réfraction nω = 3.150 - 3.220 nε = 2.870 - 2.940
Pléochroïsme Dichroïsme
Biréfringence δ=0,28-0,21 ; biaxe négatif
Fluorescence ultraviolet Aucune
Transparence Translucide à opaque
Propriétés chimiques
Masse volumique 5.24 g/cm³
Densité 4,9 - 5,3
Température de fusion 1565 °C
Solubilité lentement soluble dans l’HCl[3];
insoluble dans l'eau
Propriétés physiques
Magnétisme faible et paramagnétique
Radioactivité aucune
Précautions
Directive 67/548/EEC



Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L’hématite, est une espèce minérale composée d’oxyde de fer(III) de formule Fe2O3 avec des traces de titane Ti, d'aluminium Al, de manganèse Mn et d'eau H2O. C'est le polymorphe α de Fe2O3, le polymorphe γ étant la maghémite.

C’est un minéral très courant, de couleur noire à gris argenté, brun à rouge, ou rouge, avec de nombreuses formes cristallines. Les cristaux peuvent atteindre 13 cm[4].


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

Inventeur et étymologie[modifier | modifier le code]

Son existence est rapportée par Pline l'Ancien dès 77. Le nom de l’hématite est emprunté au latin haematites, lui-même emprunté du grec αίματίτης, dérivé de αίμα qui signifie « sang ». La poudre d’hématite était d’ailleurs utilisée comme pigment rouge.

Topotype[modifier | modifier le code]

Non défini pour cette espèce.

Synonymes[modifier | modifier le code]

  • anhydroferrite[5]
  • fer micacé (Brochant)[6]
  • fer oxydé rouge (Haüy 1801)[7]
  • hematitogelite (Tućan 1913)[8], forme colloïdale présente souvent dans la bauxite
  • oligiste (fer) (Haüy 1801) : du grec oligos = peu nombreux, pour le faible nombre de faces du cristal

Caractéristiques physico-chimiques[modifier | modifier le code]

Critères de détermination[modifier | modifier le code]

Sa légère solubilité dans l'acide chlorhydrique permet de la distinguer de l'ilménite.

Composition chimique[modifier | modifier le code]

Variétés[modifier | modifier le code]

  • alumohématite : variété riche en aluminium de formule idéale : (Fe,Al)2O3
  • crucilite ou crucite (Thompson) : pseudomorphose d'arsénopyrite en hématite ou en goethite décrite d'après des échantillons de Clonmel, Co. Waterford, Ireland ; l'aspect cruciforme des cristaux a inspiré le nom
  • mine de fer spéculaire ou fer spéculaire ou spécularite : variété d'habitus tabulaires à faces lisses, utilisables comme miroirs ; dérivant d'un mot grec signifiant « je regarde attentivement », le latin specere « regarder » a donné speculum (miroir)[9]
  • martite (Breithaupt) : pseudomorphoses de magnétite en hématite[10]
  • rose de fer : variété d'habitus qui désigne l'assemblage de plusieurs cristaux tabulaires qui rappelle l'aspect d'une rose[11].

Cristallochimie[modifier | modifier le code]

L’hématite est le chef de file d’un groupe avec le corindon, le groupe du corindon-hématite, contenant des matériaux ayant tous la même structure cristalline et une formule générale du type A2O3 où A peut être un cation tel que le fer, le titane, l'aluminium, le chrome, le vanadium, la magnésium, l'antimoine, le sodium, le zinc et/ou le manganèse.

Groupe corindon-hématite[modifier | modifier le code]

Cristallographie[modifier | modifier le code]

L'hématite a une structure notée D51 en notation Strukturbericht. C'est une structure rhomboédrique, de groupe d'espace R3c (no 167). Un motif est composé de deux pentaèdres Fe2O3 inversés qui se répètent aux nœuds du rhomboèdre. Ses paramètres de maille sont :

  • a = 5,43 Å ;
  • α = 55,26° = 55°16’.

Les ions O2- forment un réseau hexagonal compact, avec donc une alternance de plans A-B ; les ions Fe3+ occupent les deux-tiers des sites interstitiels octaédriques, avec trois types de plans a, b et c en alternance. On a donc une alternance A-a-b-B-c-a-A-b-c-B-a-b-A-c-a-B-b-c-A-a… Les paramètres de maille dans cette description hexagonale sont :

  • a = 5,04 Å ;
  • c = 13,78 Å.

Par rapport à la description précédente, la distance entre les plans de O2- des pentaèdres est c/2.


Gîtes et gisements[modifier | modifier le code]

Gîtolologie et minéraux associés[modifier | modifier le code]

Minéral très commun dans des contextes géologiques très variés. D'origine primaire, formé à haute température. Produit de fumerolles, il peut donner des concentrations dans des gîtes de contact. Il peut être un élément des roches éruptives. Parfois en dépôt important avec limonite et sidérite dans les roches sédimentaires.

Les minéraux qui lui sont souvent associés sont :

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

  • Brésil
Miguel Burnier (São Julião), Ouro Preto, Minas Gerais; Variété Rose de fer[12]
  • France
Mines de Batère (Corsavy, Arles-sur-Tech), Pyrénées-Orientales, Languedoc-Roussillon[13]
Faucogney-Saphoz, Haute-Saône, Franche-Comté[14]
  • Italie
Bacino, Miniera di Rio (Miniera di Rio Marina), Rio Marina, île d'Elbe, Toscane, Italie[15]

Hématite sur Mars[modifier | modifier le code]

On a trouvé, sur la planète Mars, en 2004, des sphères qui pourraient être intégralement ou en partie composées d'hématite. L'hématite se forme habituellement par l'action érosive de l'eau, ce qui suppose la présence, à une époque, d'eau sur Mars.

Exploitation des gisements[modifier | modifier le code]

Utilisations
Hématite - intaille, travail du XIXe siècle
  • L'hématite est le minerai de fer le plus abondant.
  • L'hématite fait partie des minéraux pouvant être utilisés pour fabriquer du Tamahagane.
  • L'hématite peut être utilisée comme granulats (taille comprise entre 0 et 25 mm) dans les bétons dits lourds, destinés à la fabrication de contrepoids et d'écrans de protection anti-radiations.
  • Broyée finement, elle peut servir de pigment et entre dans la composition d'émaux et d'engobes pour la céramique.
  • Certaines pierres peuvent être taillées comme pierres fines.
On le trouve notamment – sous forme de fines particules – dans le déchet métallurgique de l'industrie aluminière (boue rouge).

Histoire, usages de l'hématite[modifier | modifier le code]

Altamira, Hématite ayant servi de pigment. Muséum de Toulouse

L'hématite fut utilisée comme pigment (rouge) au paléolithique supérieur par nos ancêtres Homo sapiens. Pulvérisée puis mélangée à l'eau ou (plus rarement) aux huiles végétales et animales, elle s'apposait sur la roche des murs, ce qui permettait à nos ancêtres de dessiner et de peindre les grottes et cavités qu'ils habitaient[16].

Dans l'Égypte ancienne, l'hématite était considérée comme ayant le pouvoir de guérir les maladies du sang (ce minéral composé principalement de fer a la particularité de teinter l'eau en rouge. C'est pourquoi les Égyptiens pensaient qu'elle favorisait la production de sang).

Elle a été utilisée dans l'Antiquité - comme le plomb (sous forme de céruse, également toxique - dans certains cosmétiques (« fards, de « bâton à lèvres » (ancêtre du rouge à lèvre) enduits de peinture à base d’hématite »[17], dont en Afrique du Nord[18] et dans l'Égypte antique prédynastique[19]

L'hématite est devenue le plus important minerai de fer (pour la production de fontes, aciers, alliages).

Plus récemment, elle est utilisée dans les fluides de forage (boues lourdes, pour forer, colmater ou « tuer » les puits HP/HT (haute température, haute pression) notamment[20].


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Articles connexes[modifier | modifier le code]

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. (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, West Conshohocken, ASTM International,‎ 1996, 251 p. (ISBN 978-0-8031-2066-2 et 0803120664, lire en ligne), p. 71
  4. The Handbook of Mineralogy. John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, et Monte C. Nichols, published by Mineral Data Publishing Volume III, 1997.
  5. Cours de minéralogie. Par Albert Auguste Cochon de Lapparent, 1908
  6. Tableau méthodique des espèces minérales, volume 2 par Jean André Henri Lucas, René Just Haüy, p. 376
  7. Traité de minéralogie, volume 4 par René Just Haüy, France. Conseil général des mines 1801
  8. Tućan (1913), Centralblatt für Mineralogie, 65.
  9. Histoire naturelle, générale et particulière. Par Georges Louis Leclerc Buffon, p. 132, 1799
  10. Nouveau cours de minéralogie, volume 3. Par Gabriel Delafosse, p. 34, 1862
  11. Précis de minéralogie. Par Guy Aubert, Claude Guillemin, Roland Pierrot, 1978
  12. Palache, C., Berman, H. & Frondel, C. (1944), The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837-1892, 7e édition, volume I: 531.
  13. Berbain, C., Favreau, G. & Aymar, J. (2005) : Mines et Minéraux des Pyrénées-Orientales et des Corbières. Association française de microminéralogie éd., 39-44.
  14. Cario, P. et Perinet, F. (1976). « Les gisements métalliques de Saphoz (Hte Saône) », Minéraux et fossiles, 23, 29-37.
  15. Orlandi, P., & Pezzotta, A., 1997. I minerali dell'Isola d'Elba. I minerali dei Giacimenti metalliferi dell'Elba orientale e delle Pegmatiti del Monte Capanne, éd. Novecento Grafico, Bergame, 245 p.
  16. Marcel Otte, La Préhistoire 3e édition, p. 195-198
  17. Académie de Nice, L’Hématite, la goethite, ingrédients utilisés dans la réalisation de cosmétiques sous l’Antiquité, FICHE no 13
  18. Alatrache, A., Mahjoub, H., Ayed, N. et Ben Younes, H. (2001), Les fards rouges cosmétiques et rituels a base de cinabre et d'ocre de l'époque punique en Tunisie : analyse, identification et caractérisation. International Journal of Cosmetic Science, 23: 281–297. doi:0.1046/j.1467-2494.2001.00095.x (Résumé)
  19. BADUEL Nathalie (doctorante à la Maison de l'Orient, université Louis-Lumières Lyon-II, ), La collection des palettes prédynastiques égyptiennes du muséum (Lyon) = The Collection of Egyptian Predynastic Palettes of the Museum (Lyon) ; Cahiers scientifiques - Muséum d'histoire naturelle de Lyon ; ISSN:1627-3516 ; 2005, n°9, p. 5-12 [8 page(s) Fiche Inist/CNRS
  20. Henry C. H. Darley, George Robert Gray, Composition and Properties of Drilling and Completion Fluids ; 5e édition, (fundamental principles of geology, chemistry, and physics that provide the scientific basis for drilling fluids technology) ; ISBN 0-87201-147-X, voir chap I, Introduction to Drilling fluids, 1 Composition of drilling fluids

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Liens externes[modifier | modifier le code]