Classification des minéraux - Définition

Introduction

La classification des minéraux est la répartition systématique des espèces minérales en classes et catégories, suivant des caractères communs propres à en faciliter l'étude, et tout particulièrement l'identification des minéraux provenant de roches prélevées sur le terrain.

Classification générale

La classification utilisée est celle de Berzélius améliorée par Strunz (2001). Celle-ci s'appuie sur la cristallochimie. Elle considère les groupements d'atomes qui composent le minéral  : des groupements à charge positive, les cations et les groupements à charge négative, les anions. Dans la formule chimique d'un minéral, les cations sont placés à gauche, et les anions à droite. Ainsi, la calcite s'écrit CaCO₃ : [Ca]²⁺ [CO₃]^2-. Grâce à la formule, on peut savoir à quelle classe appartient le minéral.

Les minéraux sont rangés en 10 classes, notées en chiffres romains.

Classe I : les éléments natifs

Les élément natifs sont des corps chimiques qui ne peuvent se décomposer en corps plus simples. Ils représentent 3 à 4 % des espèces. Les métaux existent sous forme d'éléments natifs (consituant pur) ou, plus généralement, d'alliages.

On les divise en trois sous-classes :

• métaux natifs : or (Au), argent (Ag), cuivre (Cu), platine (Pt), ...
• semi-métaux : le bismuth (Bi), l’antimoine (Sb), l’arsenic (As), …
• métalloïdes : carbone (C), soufre (S), …

Classe II : les sulfures et dérivés

Ils représentent 15 à 20 % des minéraux, soit 350 espèces. De nombreux minerais sont des sulfures.

Ils sont répartis en deux groupes :

• le groupement anionique ne contient qu'un métalloïde,

le soufre pour les sulfures, le sélénium pour les séléniures, le tellure pour les tellurures, l'arsenic pour les arséniures, l'antimoine pour les antimoniures, les plus courants étant la pyrite (FeS₂) et la galène (PbS)

• les sulfosels : le groupement anionique est composé de soufre et d'un autre métalloïde.

Ex: Zinkénite Pb₆Sb₁₄S₂₇, Tennantite (Cu,Fe)₁₂As₄S₁₃

Classe III : les oxydes et hydroxydes

La quatrième classe regroupe les minéraux dont le groupe anionique est constitué d’oxygène ou d’hydroxyle ([OH]^-). 14 % des minéraux sont des oxydes.

On les divise en trois sous-classes :

• les oxydes simples : l'hématite (Fe₂O₃), minerai de fer ;
• les oxydes multiples : le spinelle (MgAl₂O₄) utilisé en joallerie en substitution du rubis ;
• les hydroxydes.

Classe IV : les halogénures

Le groupe anionique des halogénures est formé par les halogènes. Cette classe représente 5 à 6 % des espèces minérales. Le plus connu est sans doute la halite (NaCl), ou sel gemme. Les halogénures sont fragiles, légers et souvent solubles dans l'eau.

Classe V : carbonates et nitrates

Ces minéraux se caractérisent par leur fragilité et une faible dureté.

On distingue deux sous-classes.

• Carbonates :

Le groupement anionique est le groupe carbonate [CO₃]^2-. Ils représentent 9 % des espèces connues, soit 200 espèces environ. Parmi elles, des espèces importantes, comme la calcite (CaCO₃), qui est le consituant principal du calcaire.

• Nitrates :

Le groupement anionique est l'ion nitrate [NO₃]^-. Exemple: la Nitratine (NaNO₃)

Classe VI : borates

• Borates :

Le groupement anionique est soit l'ion borate [BO3]3- soit l'ion [BO4]5-. Cette petite famille représente 2 % des minéraux

Classe VII : sulfates et dérivés

Cette classe regroupe environ 230 espèces soit 10 % du total et se définit par le groupement anionique de forme [XO₄]^2-.

• Sulfates : [SO₄]^2-. Le sulfate le plus connu est sans aucun doute le gypse, la pierre à plâtre (CaSO₄.2H₂O).
• Chromates : [CrO₄]^2-.
• Tungstates : [WO₄]^2-.
• Molybdates : [MoO₄]^2-.

Classe VIII : phosphates et dérivés

Cette classe regroupe 16%, soit environ 250 espèces mais beaucoup ne sont observables qu'en petits cristaux. Le groupe anionique est de forme [XO₄]^3-.

• Phosphates : [PO₄]^3-.
• Arséniates : [AsO₄]^3-.
• Vanadates : [VO₄]^3-.

Classe IX : silicates

L'unité de base du minéral est l'ion silicate [SiO₄]^4-. L'atome silicium est au centre d'une pyramide à base triangulaire. Ce volume géométrique formé par 4 triangles équilatéraux est un tétraèdre.

Les silicates représentent plus d'un quart des minéraux à la surface du globe. Cette abondance a amené à une classification spécifique. Celle-ci fait intervenir des notions structurales, c'est-à-dire fonction de l'enchaînement des tétraèdres [SiO₄]. L'arrangement des liaisons entre les tétraèdres est modifiée par la présence d'autres ions.

Les silicates sont divisés en 6 sous-classes.

• Les nésosilicates

Le préfixe néso- vient du grec, signifie île. Les tétraèdres n'ont aucune liaison entre eux. Un atome au moins les isole, et la formule le traduit. Le groupe [SiO₄] y apparaît.

Les nésosilicates représentent 5% environ des espèces minérales. On y retrouve l'olivine (Mg,Fe)₂SiO₄, les grenats et les topazes.

• Les sorosilicates

Le préfixe soro- veut dire amas en grec. Les tétraèdres SiO4 se lient par deux par un sommet, formant un groupements Si₂O₇. Chaque unité de deux tétraèdres est séparée des autres par des anions intermédiaires.

Les sorosilicates représente 3% environ des espèces minérales. Parmi elles, l’épidote.

• Les cyclosilicates

Cyclo- signifie en grec anneaux. Les tétraèdres se réunissent par groupes cycliques, contenant 3, 4 ou 6 tétraèdres, voire plus. Des formules chimiques indiquant [Si₃O₉], [Si₄O₁₂] ou [Si₆O₁₈] concernent des cyclosilicates.

S'ils ne représentent que 2 % des espèces minérales, celles-ci sont très connues comme pierres gemmes. Il y a d'abord tous les béryls : aigue-marine, émeraude, et toutes les tourmalines.

• Les inosilicates

Le préfixe ino- signifie fibres en grec. Les tétraèdres forment des chaînes SiO₃. Les rubans peuvent aussi être la condensation de plusieurs chaînes, la plus fréquente étant Si₄O₁₁.

Les inosilicates représentent 4,5 % environ des espèces minérales. Les deux grandes familles sont les pyroxènes (chaînes simples) et les amphiboles (chaînes doubles). Les amphiboles cristallisées de façon fibreuses sont des amiantes.

• Les phyllosilicates

Le préfixe grec phyllo- veut dire feuille. Le groupe anionique de cette famille est [Si₄O₁₀]. Les tétraèdres s'arrangent en feuillets épais d'un ou deux épaisseurs de tétraèdres. On distingue donc plusieurs familles : les micas, les argiles et les serpentines.

Les phyllosilicates représentent 6,5 % environ des espèces.

• tectosilicates

Le préfixe tecto- vient du grec, charpente. Tous les tétraèdres sont reliés entre eux par un oxygène commun, et constituent une charpente silicatée. La formule chimique de base est donc SiO₂ comme pour le quartz. Dans certains tétraèdres, le silicium peut être remplacé par un atome d'aluminium. La silice SiO₂ devient donc (Si,Al)O₂. Le nombre et la nature des substitutions déterminent les familles des feldspaths, des feldspathoïdes et des zéolites.

Les tectosilicates représentent 4 % des minéraux. On y trouve le lapis lazuli (ou lazurite pour les minéralogistes) et l'amazonite .

Classe X : minéraux organiques

Cette classe renferme environ 30 d'espèces à structure cristallographique bien définie. C'est le cas de la whewellite, minéral constitutif des calculs rénaux.