Pyrite

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Pyrite
Catégorie II : sulfures et sulfosels[1]
Pyrite Octaèdre - Mines de Huaron, Pérou (8×8 cm)

Pyrite Octaèdre - Mines de Huaron, Pérou (8×8 cm)
Général
Nom IUPAC disulfure de fer(II)
Numéro CAS 1309-36-0
Classe de Strunz
Classe de Dana
Formule brute FeS2  [Polymorphes]FeS2
Identification
Masse formulaire[2] 119,975 ± 0,012 uma
Fe 46,55 %, S 53,45 %,
Couleur doré pâle, terne
Classe cristalline et groupe d'espace diploïdal - Pa3
Système cristallin cubique
Réseau de Bravais primitif P
Macle sur [110], interpénétration (croix de fer), et sur [001]
Clivage faible à {100} et {110}
Cassure irrégulière, parfois conchoïdale
Habitus cubique, les faces peuvent être striées, mais aussi souvent octaèdre ou pyritoèdre
Échelle de Mohs 6 - 6,5
Trait vert-noir à marron avec une odeur de soufre
Éclat métallique, brillant
Propriétés optiques
Transparence opaque
Propriétés chimiques
Densité 4,95 - 5,10
Température de fusion 1 177 - 1 188 °C
Fusibilité fond et donne une boulette magnétique
Solubilité faiblement soluble dans HNO3
Propriétés physiques
Magnétisme magnétique après chauffage
Radioactivité aucune
Précautions
SIMDUT[3]

Produit non contrôlé
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

La pyrite est une espèce minérale composée de disulfure de fer, de formule FeS2, pouvant contenir des traces de Ni, Co, As, Cu, Zn, Ag, Au, Tl, Se et V.

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

Inventeur et étymologie[modifier | modifier le code]

Le terme pyrite est attribué à Dioscoride en l'an 50 qui en fait le premier mention. La pyrite fut remarquée des anciens pour les étincelles qu'elle produit sous les chocs. Le terme provient du grec πυρίτης (λίθος) – pyrítēs (líthos) – littéralement « pierre à feu ».

Topotype[modifier | modifier le code]

Le topotype de cette espèce minérale n'est pas référencé.

Synonymes[modifier | modifier le code]

Il existe de très nombreux synonymes pour cette espèce[4] :

  • fer sulfuré (Haüy) ;
  • hépatopyrite ;
  • or des fous (terme commun avec la chalcopyrite)[5] ; durant la ruée vers l'or, la méconnaissance et le désespoir de bien des mineurs les menèrent à confondre la pyrite et la chalcopyrite avec l'or à cause de leur éclat et leur couleur ; paradoxalement, la pyrite contient des traces d'or (l'arsenic et l'or sont des éléments qui entrent dans la structure de la pyrite via une substitution couplée), le métal précieux prospecté dans les sédiments provenant notamment de la diffusion de son élément chimique hors du minéral de pyrite pendant des millions d'années[6] ;
  • Pyrit (Haidenger) ;
  • pyrites ;
  • Schwefelkies (Werner) ;
  • sidéropyrite ;
  • tombazite ;
  • xanthopyrite.

Caractéristiques physico-chimiques[modifier | modifier le code]

Critères de détermination[modifier | modifier le code]

Du point de vue macroscopique, les cristaux de pyrite prennent souvent des formes dodécaédriques aux faces pentagonales appelé pyritoèdres. De façon générale, la pyrite forme des cristaux d'habitus cubique, octaédrique ou pyritoédrique, dont les faces peuvent être striées.

D'éclat métallique brillant et opaque, la pyrite a une couleur dorée pâle. Son trait est vert-noir à marron et dégage une odeur de soufre.

Sa dureté est entre 6 et 6,5 sur l'échelle de Mohs. Sa cassure est irrégulière et parfois conchoïdale.

Les macles des pyritoèdres sont dites en « croix de fer ». La pyrite est souvent maclée sur [110], par interpénétration (croix de fer) et sur [001].

La pyrite est faiblement soluble dans l'acide nitrique. Elle devient magnétique lorsqu'elle est chauffée ; lors de la fusion entre 1 177 °C et 1 188 °C, elle forme une boulette magnétique.

Variétés[modifier | modifier le code]

  • Arsenian pyrite : pyrite contenant 3 % d’arsenic. Les cristaux de cette variété ont la particularité d’avoir des faces incurvées ou mal formées. Elle s’est rencontrée en France dans la mine de Salsigne dans l’Aude (gisement épuisé) et dans de nombreuses autres localités dans le monde.
  • Ballesterosite : variété riche en zinc et en étain trouvée à Riego Rubio, Ribadeo, Lugo, Galice, Espagne. Cette seule occurrence mondiale suggère que cette « variété » soit en fait un simple synonyme de la pyrite.
  • Bravoïte (synonyme de mechernichite) : espèce décrite par Hillebrand en 1907[7] et dédiée au minéralogiste péruvien Jose J. Bravo (1874-1928). Cette espèce est déclassée au rang de variété par l’IMA. Il s'agit d'une pyrite nickélifère de formule (Fe,Ni)S2. Il existe une sous variété : l’hengleinite, de formule (Ni,Fe,Co)S2, connue à Müsen (Allemagne). La bravoïte possède plusieurs occurrences dans le monde. En France elle est connue dans la vallée d'Aure, Beyrède-Jumet, Hautes-Pyrénées[8], à Malepeyre, Lubilhac, Haute-Loire[9] et dans plus de cinquante autres gisements.
  • Cayeuxite : variété de pyrite riche en As, Sb, Ge, Mo, Ni et autres métaux, se présentant sous forme de nodules polymétaliques du crétacé inférieur. Elle est dédiée au minéralogiste français Lucien Cayeux[10].
  • Cobalt-nickel-pyrite : variété contenant de 2 à 3 % de cobalt et 2 à 6 % de nickel, de formule 4[(Fe,Ni,Co)S2].
  • Cobaltoan pyrite : variété cobaltifère de pyrite de formule (Fe,Co)S2. Il existe de nombreuses occurrences à travers le monde.

Cristallochimie[modifier | modifier le code]

Groupe de la pyrite
Minéral Formule Groupe ponctuel Groupe d'espace
Pyrite FeS2 m3 Pa3
Vaesite NiS2 m3 Pa3
Cattiérite CoS2 m3 Pa3
Penroseite (Ni,Co,Cu)Se2 m3 Pa3
Trogtalite CoSe2 m3 Pa3
Villamaninite (Cu,Ni, Co,Fe)S2 m3 Pa3
Fukuchilite Cu3FeS8 m3 Pa3
Krutaite CuSe2 m3 Pa3
Hauerite MnS2 m3 Pa3
Laurite RuS2 m3 Pa3
Aurostibite AuSb2 m3 Pa3
Krutovite NiAs2 m3 Pa3
Sperrylite PtAs2 m3 Pa3
Geversite Pt(Sb,Bi)2 m3 Pa3
Insizwaite Pt(Bi,Sb)2 m3 Pa3
Erlichmanite OsS2 m3 Pa3
Dzharkenite FeSe2 m3 Pa3
Gaotaiite Ir3Te8 m3 Pa3
Mayingite IrBiTe m3 Pa3

Cristallographie[modifier | modifier le code]

La pyrite cristallise dans le système cristallin cubique, de groupe d'espace Pa3 (Z = 4 unités formulaires par maille), avec le paramètre de maille a = 5,416 Å (volume de la maille V = 158,87 Å3, masse volumique calculée = 5,02 g⋅cm-3)[11].

Elle est constituée d'ions fer(II) Fe2+ et d'ions disulfure S22−, autrement notés S-S. La structure de la pyrite est apparentée à celle de la halite NaCl. Les ions Fe2+ forment un réseau cubique à faces centrées, comme les ions Na+ de la structure NaCl. Les ions disulfure constituent des bâtonnets S-S dont le centre est en position intermédiaire de la maille cubique face-centrée, c'est-à-dire dans la position des ions Cl de NaCl.

Coordonnées des ions dans la structure de la pyrite
Ion Position
de Wyckoff
Symétrie
ponctuelle
Dans l'unité
asymétrique
Par l'application des opérations
de symétrie du groupe d'espace
Fe2+ 4a .3. 0 0 0 0 1/2 1/2 1/2 0 1/2 1/2 1/2 0
S-S 4b .3. 1/2 1/2 1/2 1/2 0 0 0 1/2 0 0 0 1/2
S 8c .3. 0,38 0,38 0,38
(coordonnées
arrondies)
0,12 -0,38 0,88 -0,38 0,88 0,12 0,88 0,12 -0,38
-0,38 -0,38 -0,38 0,88 0,38 0,12 0,38 0,12 0,88
0,12 0,88 0,38

Les bâtonnets S-S sont inclinés de 54,74° par rapport aux axes du cube, de telle sorte que :

  • les cations Fe2+ sont en coordination octaédrique, entourés d'anions S, avec une longueur de liaison Fe-S de 2,263 Å ;
  • les ions S (extrémité des bâtonnets d'ions disulfure S-S) sont en coordination tétraédrique, chaque S étant entouré de trois ions Fe2+ à distance 2,263 Å et de l'autre ions S du pont disulfure à distance 2,160 Å ;
  • la longueur des liaisons S-S est 217 pm[12]. La variabilité de cette longueur dans la famille des pyrites est interprétée comme un écart à une structure purement ionique.

Gîtes et gisements[modifier | modifier le code]

Gîtologie et minéraux associés[modifier | modifier le code]

La pyrite peut être d’origine sédimentaire, magmatique métamorphique mais aussi dans les dépôts hydrothermaux. On trouve également de la pyrite dans certaines météorites.

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

  • Espagne
Mina Ampliación a Victoria, Navajún, La Rioja[13]
  • France
Mines de Batère, Corsavy, Arles-sur-Tech, Pyrénées-Orientales[14]
Carrière de talc de Trimouns près Luzenac dans l’Ariège[15]
  • Italie
Cantiere Vigneria, Miniera di Rio (Miniera di Rio Marina), Rio Marina, Île d'Elbe, Toscane[16]
  • Pérou
Mines de Huaron, San Jose de Huayllay District, Cerro de Pasco, Daniel Alcides Carrión Province, Pasco Department
  • Slovaquie
Banská Štiavnica baňa (ex Schemmittz), Banská Štiavnica, Banská Štiavnické rudné pole, Štiavnické vrchy, Banskobystrický Kraj[17]

Exploitation des gisements[modifier | modifier le code]

Utilisation[modifier | modifier le code]

  • La pyrite fut plus exploitée comme source de soufre que de fer. Cette industrie très polluante tend cependant à être remplacée par d'autres procédés. En 1985, 18 % du soufre était obtenu à partir de ce minerai. La quantité extraite est de moins de 8 % actuellement, soit 6,6 millions de tonnes extraites par an, dont 6 millions rien qu'en Chine[18]. Elle n'est pas utilisée comme source de fer pour la fabrication de l'acier car le coût d'extraction est supérieur par rapport à l'hématite (Fe2O3) ou à la magnétite (Fe3O4). L'extraction du fer à partir de la pyrite permet également l'obtention d'une fonte, qui doit cependant être soufflée à l'oxygène pour éliminer le soufre en solution. Les derniers procédés de biolixiviation ont permis l'extraction du chrome à partir de la pyrite.
  • Elle reste le minerai de base de la fabrication de l’acide sulfurique par le procédé des chambres au plomb. Elle est exploitée dans beaucoup de gisements pour le traitement métallurgique des poudres (pelletisation) dans la production de l'or, du cuivre, du cobalt, du nickel…
  • La pyrite servit aussi comme pierre à feu.
  • Son utilisation dans le remblai autour des fondations de diverses constructions, notamment au Québec et accidentellement comme composant pour le béton à Trois-Rivières , a été à l'origine de critiques en raison de l'affaiblissement des fondations dû aux fissures provoquées par gonflement. Ce gonflement est produit par la réaction de la pyrite avec l'eau, l'air et la chaux (Ca(OH)2) du béton. Les solides produits, hydroxyde ferrique (Fe(OH)3) et gypse (CaSO4(H2O)2), sont plus volumineux que les réactifs solides car ils incorporent les atomes des fluides réactifs; eau (H2O) et dioxygène (O2) .
4 FeS2 + 15 O2 + 14 H2O + 8 Ca(OH)2 → 4 Fe(OH)3 + 8 CaSO4(H2O)2.


Galerie[modifier | modifier le code]

France[modifier | modifier le code]

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Monde[modifier | modifier le code]

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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. « Pyrite » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009
  4. « Index alphabétique de nomenclature minéralogique » BRGM
  5. F. Pernot, L'or, Éditions Artémis,‎ 2004, 221 p. (ISBN 9782844162823, présentation en ligne), p. 22
  6. (en) P Andráš, Martin Chovan, « Gold incorporation into sulphide minerals from the Tatric Unit, the Western Carpathians, with respect to their chemical composition », Journal of the Czech Geological Society, vol. 50, no 3-4,‎ 2005, p. 143-156 (DOI 10.3190/JCGS.984)
  7. (en) W.F. Hillebrand, « Vanadium sulphide, patronite, and its mineral associates from Minasragra, Peru », American Journal of Science, vol. 24, no 140,‎ 1907, p. 141-151 (DOI 10.2475/ajs.s4-24.140.141)
  8. C. Gourault, « Indice de Beyrède-Jumet (Hautes-Pyrénées) », dans Le Cahier des Micromonteurs, vol. 2, 1998, p. 5-9
  9. P.G. Pélisson, « Étude Minéralogique et Métallogénique du District Filonien Polytype de Paulhaguet (Haute-Loire, Massif Central Français) », thèse de doctorat, Orléans, France, 1989
  10. (en) Zbigniew Sujkowsrki, « The nickel bearing shales in Carpathian Flysch », dans Arch. Mineral. Warsaw, vol. 12, 1936, p. 118-138
  11. ICSD No. 109 377 ; (en) Milan Rieder, John C. Crelling, Ondřej Šustai, Milan Drábek, Zdeněk Weiss et Mariana Klementová, « Arsenic in iron disulfides in a brown coal from the north bohemian basin, Czech Republic », International Journal of Coal Geology, vol. 71, no 2-3,‎ 2007, p. 115-121 (DOI 10.1016/j.coal.2006.07.003)
  12. (en) N. N. Greenwood et A. Earnshaw, Chemistry of the elements, Elsevier,‎ 2003, 2e éd.
  13. (es) Miguel Calvo Rebollar, Minerales y Minas de España. Volumen II. Sulfuros y sulfosales, Museo de Ciencias Naturales de Álava, 2003, 703 p.
  14. C. Berbain, G. Favreau et J. Aymar, Mines et Minéraux des Pyrénées-Orientales et des Corbières, Association Française de Microminéralogie, 2005, p. 39-44
  15. D. Descouens et P. Gatel, « Le Gisement de Talc de Trimouns », dans Monde & Mineraux, no 78, Avril 1987
  16. (it) P. Orlandi et A. Pezzotta, I minerali dell'Isola d'Elba. I minerali dei Giacimenti metalliferi dell'Elba orientale e delle Pegmatiti del Monte Capanne, Novecento Grafico, Bergamo, 1997, 245 p.
  17. (en) M. Haber, S. Jelen, E.L. Shkolnik, A.A. Gorshkov et E.A. Zhegallo, « The participation of micro-organisms in the formation of todorokite from oxidation zone (Terézia Vein, Banskà Stiavnica deposit, Slovak Republic) », dans Acta Miner. Petr., vol. 1, 2003
  18. J.-L. Vignes, G. André et al., Données industrielles, économiques, géographiques sur les principaux produits chimiques, métaux et matériaux, Société chimique de France,‎ 2009, 8e éd. (présentation en ligne)

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