Tschermakite
| Tschermakite Catégorie IX : silicates[1] | |
 Anyolite, une roche métamorphique : chrome-zoisite (vert vif), tschermakite (noir), rubis (rouge) | |
| Général | |
|---|---|
| Symbole IMA | Tsr |
| Classe de Strunz | 9.DE.10 9 Unclassified Strunz SILICATES (Germanates) |
| Classe de Dana | 16.11.4. Carbonates
|
| Formule chimique | ◻(Ca2)(Mg3Al2)(Al2Si6O22)(OH)2 |
| Identification | |
| Couleur | vert moyen à vert foncé à vert-noir à noir, brun (rare) |
| Système cristallin | monoclinique |
| Classe cristalline et groupe d'espace | 2/m - prismatique B2/m |
| Clivage | parfait sur {110} |
| Cassure | Fragile - Conchoïdal - Fracture très fragile produisant de petits fragments conchoïdaux |
| Habitus | cristaux prismatiques, bords de réaction sur d'autres minéraux |
| Jumelage | simple ou multiple parallèle à {100} |
| Échelle de Mohs | 5 - 6 |
| Trait | gris-vert pâle |
| Éclat | vitreux |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | nα = 1,623 - 1,660, nβ = 1,630 - 1,680, nγ = 1,638 - 1,688 2V = 60° à 90° (mesuré) |
| Biréfringence | δ = 0,015 - 0,028 – biaxe (-) |
| Pléochroïsme | visible dans les bruns et les verts |
| Dispersion optique | r > v fort |
| Transparence | oui |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 3,15 g/cm3 (mesurée), 3,25 g/cm3 (calculée) |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
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La tschermakite est un minéral, membre final des hornblendes, de formule ☐Ca2(Mg3Al2)(Si6Al2)O22(OH)2, de la famille des amphiboles, monoclinique et riche en calcium[2]. Elle est fréquemment synthétisée avec ses membres de la série de solutions solides ternaires, la trémolite et la cummingtonite, de sorte que les propriétés thermodynamiques de son assemblage peuvent être appliquées à la résolution d'autres séries de solutions solides à partir d'une variété de minéraux amphiboles. Assez répandue sur terre, elle a été décrite à partir d'un échantillon venant de Bamle en Norvège[3].
Composition minérale
La tschermakite est un membre terminal du sous-groupe de la hornblende dans le groupe des amphiboles calciques[3]. Les amphiboles riches en calcium ont la formule générale X 2–3 Y5 Z8 O22 (OH)2 où X = Ca, Na, K, Mn ; Y = Mg, Fe+2, Fe+3, Al, Ti, Mn, Cr, Li, Zn ; Z = Si, Al[4]. La structure de la trémolite (Ca2Mg5(Si8O22)(OH,F)2), une autre amphibole calcique, est couramment utilisée comme norme pour les amphiboles calciques à partir desquelles les formules de leurs substitutions sont dérivées. La grande variété de minéraux classés dans le groupe des amphiboles est due à leur grande capacité de remplacement ionique, ce qui donne lieu à une composition chimique très variable[5]. Les amphiboles peuvent être classés sur la base de la substitution d'ions sur le site X ainsi que de la substitution de AlAl pour Si(Mg, Fe+2). Dans les amphiboles calciques comme la tschermakite Ca2(Mg, Fe2+)3Al2(Si6Al2)O22(OH)2, l'ion prédominant en position X est occupé par Ca comme dans la trémolite, tandis que la substitution MgSi ↔ AlAl se produit sur le site Y et le site Z tétraédrique.
Occurrence géologique
Les hornblendes sont les plus courantes des amphiboles et se forment dans de nombreux environnements de pression et de température. La tschermakite, pour sa part, se trouve dans les éclogites et les roches ignées ultramafiques ainsi que dans les roches métamorphiques de degré moyen à élevé. Elle est répandu dans le monde entier, mais a été particulièrement étudié au Groenland, en Écosse, en Finlande, en France et en Ukraine[6]. Du fait que les amphiboles comme la tschermakite sont hydratés (contenant un groupe OH), elles peuvent se décomposer en minéraux anhydres plus denses comme le pyroxène ou le grenat à haute température. Elles peuvent être recomposées dans une réaction inverse à partir de pyroxènes à la suite de la cristallisation de roches ignées ainsi que lors du métamorphisme[7]. En raison de cette réversibilité, les conditions de pression et de température (P-T) ont été calculées à plusieurs reprises pour la cristallisation des hornblendes dans les magmas calco-alcalins[8]. En plus d'étudier le contenu tschermakitique d'origine naturelle, les géologues l'ont fréquemment synthétisé afin de calculer plus précisément sa place en tant que membre final de la hornblende.
Structure minérale
Le groupe des amphiboles est constitué de séries orthorhombiques et monocliniques. Les hornblendes et la tschermakite ont toutes une structure cristalline monoclinique. Le classe cristalline de la tschermakite est 2/m[6].
La tschermakite, ainsi que toutes les variétés de hornblende, sont des inosilicates et, comme les autres amphiboles constituant des roches, ce sont des silicates à double chaîne[9]. La structure de l'amphibole est caractérisée par la présence de deux doubles chaînes de tétraèdres SiO4 (T1 et T2), encadrées par une bande de cations occupant les sites octaédriques M1, M2 et M3. Une grande partie des recherches et discussions concernant la tschermakite et la trémolite s'est concentrée sur la résolution des différents placements des cations et des substitutions d'aluminium, qui semblent se produire sur tous les sites T et M[10].
La composition des extrémités de la tschermakite est instable et la plupart des échantillons analysés sont proches d'une ou plusieurs des jonctions tschermakite/hastingsite/pargasite/sadanagaïte. Tout échantillon de tschermakite doit donc être analysé par analyse chimique qualitative (idéalement en combinaison avec la spectroscopie Mössbauer)[2].
Propriétés physiques
La tschermakite se présente sous une couleur allant du vert au noir, avec une strie blanc verdâtre. Ce minéral peut être transparent à translucide et possède un éclat vitreux. Il exhibe un clivage parfait caractéristique des amphiboles sur le plan [110]. Sa densité moyenne est de 3,24, et sa dureté varie entre 5 et 6. Sa fracture est cassante à conchoïdale. En lame mince, le signe optique et son angle 2V varient considérablement, ce qui les rend peu fiables pour l'identification. Le minéral présente également un pléochroïsme distinct dans les teintes brunes et vertes[2].
| Gustav Tschermak | |
 La tschermakite a été nommée en l'honneur du minéralogiste autrichien, le professeur Gustav Tschermak von Seysenegg (1836-1927), dont le manuel de minéraux Lehrbuch der Mineralogie (publication originale 1883) a été décrit comme l'équivalent allemand des travaux d'Edward Salisbury Dana (Mineralogy, 1885). En 1872, le professeur Tschermak a fondé l'une des plus anciennes revues de géosciences d'Europe, Mineralogische Mitteilungen[11]. Dans le premier volume de cette publication, Tschermak a établi certaines des premières classifications du groupe des amphiboles par rapport au groupe des pyroxènes (Tschermak 1871), ce qui a sans doute conduit à la formule Ca2Mg3Al4Si6O22(OH)2 connue sous le nom de molécule de Tschermak, cette formule minérale a ensuite reçu le nom de tschermakite, proposée pour la première fois par Winchell (1945). Le professeur Tschermak a travaillé pendant de nombreuses années comme conservateur du Cabinet minéralogique impérial. Le département minéralogique du Musée impérial d'histoire naturelle de Vienne – une impressionnante collection de minéraux, de météorites et de fossiles – doit son système d'inventaire détaillé au professeur Tschermak, qui a contribué à sa préservation jusqu'à aujourd'hui ainsi qu'à l'agrandissement de sa collection de météorites. Il était professeur titulaire de minéralogie et de pétrographie à l'Université de Vienne ainsi que membre à part entière de l'Académie impériale des sciences de Vienne. Il fut également le premier président de la Société minéralogique viennoise (aujourd'hui autrichienne), fondée en 1901. Une nécrologie du « Hofrat Professor Dr Gustav Tschermak » écrite par Edward S. Dana (1927) peut être trouvée dans le 12e volume d'American Mineralogist où Dana rappelle les premiers travaux communs des deux jeunes scientifiques au sein du Cabinet minéralogique de Vienne et remarque la vigueur et la clarté d'esprit du professeur Tschermak maintenues jusqu'à ses derniers jours[12]. |
Caractéristiques spéciales
De nombreuses discussions et expérimentations ont été menées sur la tschermakite, notamment sur sa synthèse avec d'autres amphiboles calciques, afin de déterminer les contraintes stœchiométriques et barométriques des différentes séries de solutions solides d'amphiboles. L'échange de cations (Mg, Fe, Ca) et les substitutions Si ↔ Al, Al-Tschermak, qui sont essentiels non seulement pour le groupe des amphiboles, mais aussi pour les pyroxènes, les micas et les chlorites, ont été au centre de ces études[10],[13]. La tschermakite a été synthétisée au cours de nombreuses expériences, en association avec ses pôles terminaux dans une solution solide ternaire, la trémolite et la cummingtonite, pour relier ses diverses compositions à des conditions spécifiques de pression et de température. Les données thermodynamiques obtenues à partir de ces tests contribuent à la formulation d'équations géothermobarométriques applicables tant aux formes synthétiques que naturelles d'une variété de minéraux.
Notes et références
- ↑ La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- ↑ a b et c (en) « Tschermakite », sur Mindat.org (consulté le )
- ↑ a et b (en) « Tschermakite Mineral Data », sur www.webmineral.com (consulté le )
- ↑ (en) W. A. Deer, R. A. Howie et J. Zussman, Rock-forming minerals, vol. 4A : Framework silicates: Feldspars, Londres, The Geological Society, , 2e éd., 972 p. (ISBN 1-86239-081-9)
- ↑ (en) S. Bhadra et A. Bhattacharya, « The barometer tremolite + tschermakite + 2 albite = 2 pargasite + 8 quartz: Constraints from experimental data at unit silica activity, with application to garnet-free natural assemblages », American Mineralogist, vol. 92, no 4, , p. 491–502 (ISSN 0003-004X, DOI 10.2138/am.2007.2067, lire en ligne, consulté le )
- ↑ a et b (en) « Tschermakite », dans J. W. Anthony, R. Bideaux, K. Bladh et al., Handbook of mineralogy, (lire en ligne [PDF]) (consulté le )
- ↑ (en) Albert Léger et John M. Ferry, « Highly aluminous hornblende from low-pressure metacarbonates and a preliminary thermodynamic model for the Al content of calcic amphibole », American Mineralogist, vol. 76, , p. 1002–1017. (ISSN 0003-004X, lire en ligne [PDF])
- ↑ (en) Olivier Féménias, Jean-Claude C. Mercier, Collin Nkono et Hervé Diot, « Calcic amphibole growth and compositions in calc-alkaline magmas: Evidence from the Motru Dike Swarm (Southern Carpathians, Romania) », American Mineralogist, vol. 91, no 1, , p. 73–81 (ISSN 0003-004X, DOI 10.2138/am.2006.1869, lire en ligne, consulté le )
- ↑ (en) Cornelis Klein et C. S. Hurlbut, Manual of Mineralogy, New York, John Wiley & Sons, Inc, , 20e éd. (ISBN 0471805807, lire en ligne
), p. 474–496 - ↑ a et b (en) J. Najorka et M. Gottschalk, « Crystal chemistry of tremolite-tschermakite solid solutions », Physics and Chemistry of Minerals, vol. 30, no 2, , p. 108–124 (ISSN 0342-1791 et 1432-2021, DOI 10.1007/s00269-002-0291-1, lire en ligne, consulté le )
- ↑ « Mineralogy and Petrology »
- ↑ (en) Edward S. Dana, « Notes and News », American Mineralogist, vol. 12, no 7, , p. 293 (lire en ligne)
- ↑ (en) K. Ishida et F. C. Hawthorne, « Assignment of infrared OH-stretching bands in calcic amphiboles through deuteration and heat treatment », American Mineralogist, vol. 91, , p. 871–879.
Bibliographie
- « Mineralogy and Petrography », The American Naturalist, vol. 19, no 4, , p. 392–396 (ISSN 0003-0147 et 1537-5323, DOI 10.1086/273934, lire en ligne, consulté le )
- Roger Powell et Tim Holland, « Relating formulations of the thermodynamics of mineral solid solutions; activity modeling of pyroxenes, amphiboles, and micas », American Mineralogist, vol. 84, nos 1-2, , p. 1–14 (ISSN 0003-004X, DOI 10.2138/am-1999-1-201, lire en ligne, consulté le )
- (de) University of California, Tschermaks mineralogische und petrographische Mitteilungen, Wien, New York, Springer Verlag, (lire en ligne)
- Gustav New York Public Library, Lehrbuch der Mineralogie, Wien : A. Hölder, (lire en ligne)
- A. Winchell, « Variations in Composition and Properties of the Calciferous Amphiboles », American Mineralogist, vol. 30, , p. 27 (lire en ligne, consulté le )
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