Minerau

Lo mot « minerau » sembla de venir dau latin minera que significava « mina » ò « miniera ». Durant l'Edat Mejana, designèt pauc a cha pauc lo monde sosterranh e minier. Prenguèt son sens durant lo periòde de transicion entre l'alquimia e la quimia. D'efiech, per lei sabents dau periòde, existiá una diferéncia fondamentala entre lei substàncias eissidas dau vivent e de l'inèrt. Per exemple, i aviá un « carbon minerau » e un « carbon animau » qu'èran respectivament eissit de l'esplecha miniera e de la calcinacion dei carns. Lo tèrme minerau foguèt ansin associat a l'inorganic e leis expressions quimia inorganica e quimia minerala designan la meteissa branca de la quimia.

I a ges de definicion consensuala de la nocion de minerau^[2]. Pasmens, lei règlas definidas per l'Associacion Internacionala de Mineralogia an una influéncia importanta au sen de la comunautat scientifica^[2] :

• un minerau es una substància que se forma segon de procès geologics naturaus
• un minerau es una substància solida dins lei condicions normalament observadas dins la natura. Lo mercuri natiu es una excepcion a aquela règla car son ponch de fusion se situa a −38,842 °C^[3]. Segon aquela règla, l'aiga liquida e lo dioxid de carbòni gasós presents a la superficia terrèstra son pas de mineraus. En revènge, es lo cas de l'aiga solida.
• un minerau a una estructura cristallina ben definida ò, au mens, un agençament ordenada d'atòms. Segon aquela règla, un compausat amòrf coma l'obsidiana es pas un minerau.
• un minerau a una composicion quimica ben definida. Pasmens, aquò permet de variacions se son previsiblas. Per exemple, la mackinawita es un sulfur de fèrre e de niquèl qu'es considerat coma un minerau. Sa formula quimica es (Fe, Ni)₉S₈. Es a dire que se l'estructura demòra la meteissa, la plaça dau metau pòu èsser ocupada per un atòm de fèrre ò un atòm de niquèl.

Lei contestacions principalas regardant aquelei linhas directritz son nombrosas e divèrsas. I a tanben de diferéncias dins lor aplicacion. Per exemple, lei compausats artificiaus, compres aquelei que presentan totei lei caracteristicas d'un minerau, son excluchs d'aquela definicion. Mai i a de cas pauc clars coma aqueu de la chornobilita que se formèt durant la catastròfa de Chornobil a partir dau còri. Un autre ponch problematic pertoca la soliditat de l'estructura dins lei condicions presentas dins la natura. Per exemple, i aguèt un lòng debat per reconéisser la natura de minerau de la meridianiita que son ponch de fusion se situa a 2 °C.

 

Un interès per lei mineraus presents dins la natura es atestat tre la Preïstòria. Per exemple, durant lo Calcolitic, lo coire natiu èra utilizat per renforçar d'otís de pèire. Pus tard, lo desvolopament de la metallurgia necessitèt de basas en mineralogia per identificar lei mineraus metallics destinats a la produccion de bronze e de fèrre. De mineraus, coma l'aur natiu e lo lapislazuli, èran tanben utilizats coma moneda^[4][5]. Aquò menèt a l'aparicion d'un saber dedicat que foguèt en partida formalizat per de filosòfs e de sabents grècs que prepausèron de classificacions dei mineraus coneguts a aquela epòca. La pus importanta es probablament aquela de Teofrast (vèrs 372-288 avC) que definiguèt lei ròcas, lei tèrras e lei metaus^[6].

Durant lo periòde medievau, la geologia se desvolopèt principalament gràcias ai progrès realizats en China e dins lo monde arabomusulman. Leis Arabis traduguèron leis obratges grècoromans e desvolopèron lei conoissenças geologicas generalas en prepausant de mecanismes, sovent erronèus, de formacion dei relèus. Lei Chinés inventèron la sismologia e comprenguèron lei principis de l'erosion e de la sedimentacion. Pasmens, dins lei doas regions, l'estudi dei mineraus elei meteissei foguèt mai que mai laissat ai metallurgistas.

La mineralogia modèrna se formèt en Euròpa a la fin de l'Edat Mejana ò durant la Renaissença amb Albertus Magnus (1193-1280) e Georgius Agricola (1494-1555). Albertus Magnus critiquèt lei tèxtes grècs e prepausèt de descripcions novèlas dei mineraus dins son tractat De mineralibus. Agricola, considerat coma lo paire de la mineralogia, prepausèt una sintèsi dei sabers metallurgics de son periòde, una descripcion de certanei mecanismes de formacion dei mineraus e un sistèma de classificacion^[6]. Son trabalh demorèt una referéncia fins a la Revolucion Industriala. Foguèt completat per la classificacion scientifica dau vivent e de la matèria inèrta prepausada en 1735 per Carl von Linné (1707-1778)^[7].

Lei classificacions modèrnas apareguèron durant lo sègle XIX. Son una consequéncia dei progrès de la quimia durant aquela epòca car permetèron de descubrir la composicion quimica dei mineraus. Ansin, de familhas foguèron pauc a cha pauc identificadas. Venguèron la basa dei classificacions que gropèron desenant lei mineraus en foncion de sei caracteristicas quimicas. James Dwight Dana (1813-1895) e Karl Hugo Strunz (1910-2006) foguèron lei doas figuras principalas dau desvolopament d'aqueu trabalh^[8]. Regularament modernizadas, lei classificacions de Dana e de Strunz son encara fòrça utilizadas au començament dau sègle XXI^[9][10]. Pasmens, d'autrei sistèmas son tanben ben difusats en certanei país coma la classificacion de Kostov. Aquelei metòdes partejan de ponchs comuns, mai an tanben de diferéncias.

La teoria de l'evolucion minerala es una teoria prepausada en 2008 per lo mineralogista estatsunidenc Robert Hazen (nascut en 1948) e sa còla^[11]. A per objectiu de definir un contèxte istoric per la mineralogia. Segon ela, lei mineraus dei planetas e, pus generalament deis objèctes dau Sistèma Solar, son venguts mai e mai complèxs dempuei sa creacion. Aquò seriá lo resultat de l'evolucion dei condicions fisicoquimicas que permetriá l'aparicion de mineraus novèus.

Dins lo cas de la Tèrra, la teoria de l'evolucion minerala prepausa tres temps principaus. Au començament dau Sistèma Solar, après la formacion dei planetas e deis asteroïdes, lo nombre de mineraus seriá estat d'aperaquí 250. Puei, lei movements tectonics e lei remanejaments au sen de la crosta permetèron l'aparicion de mineraus novèus. Ansin, a la fin d'aqueu segond periòde, 1 500 mineraus serián estats presents a la superficia de la Tèrra. Enfin, durant la tresena fasa, lei mecanismes dau vivent aurián favorizat l'aparicion de 4 000 compausats suplementaris.

Aquela teoria obtenguèt rapidament un certan succès e foguèt represa per d'autrei scientifics. Es tanben sovent presentada dins de musèus. Pasmens, en despiech d'aqueu costat prometeire, la validitat dau concèpte d'evolucion minerala es pas encara confiermada.

La formacion dei mineraus despend dei condicions fisicoquimicas de lor environament de cristallizacion. Dins un premier temps, lei mineraus se forman a partir dau refrejament dau magma ò de lavas emesas durant d'erupcions volcanicas. La temperatura, la pression e la preséncia de gas e d'aiga principaus que dictan la cristallizacion dei mineraus. Entre 800 e 1 500 °C, la fasa ortomagmatica de la cristallizacion mena a la formacion de mineraus a basa de fèrre e de magnèsi coma l'olivina, lei piroxèns, lei plagioclasis e leis amfibòls. Entre 600 e 800 °C, a luòc la fasa pegmatitia qu'es sovent associada a la formacion de granit. Lo qüars e lei feldspats son lei mineraus principaus d'aquela partida dau refrejament magmatic. Puei, entre 374 e 600 °C, vèn la fasa pneumotolitica. Lo qüars contunia de se formar durant aquela fasa, mai se tròban pereu de mineraus coma la cassiterita. Enfin, a de temperaturas inferioras a 374 °C, comença la fasa idrotermala qu'es caracterizada per la formacion dei sulfurs metallics, de la baritina ò de la fluorina.

Aquelei mineraus son somés a l'erosion. Sei compausants son alora susceptibles de participar a la formacion de mineraus sedimentaris. Au mens dos mecanismes permèton de lei formar. Dins lo premier cas, de compausats solubles dins l'aiga se concentran dins un volum d'aiga. L'evaporacion d'aquela aiga entraïna la precipitacion de saus que pòdon intrar dins la composicion de mineraus. La calcita, lo gip ò la silvita son de mineraus d'aquela categoria. Lo segond mecanisme regarda lei compausats insolubles dins l'aiga. La destructuracion de la ròca onte se tròban inicialament pòu entraïnar son transpòrt vèrs de zònas de sedimentation. I forman alora de concentracions que son dichas « placers ». Aquò necessita un pes volumic important e una bòna resisténcia a l'abrasion. Per aquela rason, lei placers concentran generalament de mineraus metallics ò de mineraus durs.

Enfin, lei mineraus pòdon subir de transformacions metamorficas. Aquò se debana generalament a proximitat d'una intrusion de magma ò dins de zònas de subduccion. Lei variacions de temperatura e de pression engendra alora de transformacions dins l'estructura dei mineraus. Una partida importanta dei mineraus actualament coneguts fan partida d'aqueu grop coma lei granats, la muscovita ò lo grafit.

En 2023, l'Associacion Internacionala de Mineralogia aviá reconegut la descripcion de 5 955 mineraus^[12][13]. La màger part pòrtan lo nom d'una persona, lo nom d'un luòc ò un nom liat a sa composicion quimica^[14]. Son caracterizats per divèrsei proprietats. Lei pus visiblas son la forma cristallina, la duretat, la densitat, lei proprietats opticas (esclat, indici de refraccion, etc.), la linha laissada sus un supòrt e la color. De proprietats fisicoquimicas simplas (ponch de fusion particular, fluorescéncia, reaccion ò abséncia de reaccion en preséncia d'acids fòrts, etc.) e leis associacions amb d'autrei mineraus, aguent de condicions de formacion similaras, son tanben frequentament mencionadas dins lei descripcions per levar d'ambigüitats.

 

L'exfoliacion es la proprietat caracteristica d'un minerau de se rompre segon de plans e de direccions privilegiats. L'existéncia d'aquelei plans d'exfoliacion depend de la simetria e de l'estructura cristallina dau minerau. Existisson de tipes generics d'exfoliacion:

• ges d'exfoliacion se, après èsser estat espeçat, lo minerau presenta solament de superficias irregularas e ordinàrias. Aquelei mineraus son rars.
• exfoliacion amb una direccion privilegiada (ò clivatge basau), se lo minerau se romp per formar de pampalhetas ò de fuelhs parallèls.
• exfoliacion amb doas direccions privilegiadas (ò clivatge prismatic), se lo minerau s'espèça en rompent lei prismas dau cristau iniciau dins lo sens de la longor.
• exfoliacion amb tres direccions privilegiadas se lo minerau se romp per formar de cristaus compactes, sensa alongament marcat.

La color es una caracteristica importanta dei mineraus per lor identificacion o seis aplicacions. D'efiech, certanei mineraus tènon divèrsei varietats amb de colors diferentas. Per exemple, es lo cas dau qüars que sa varietat violeta es dicha ametista e sa varietat incolòra es dicha cristau de ròca. En revenge, de mineraus an de còps una color fòrça caracteristica coma la malaquita qu'es verd viu.

La color dei mineraus es causada per l'absorcion ò lo rebat deis ondas que compausan la lutz. Ansin, la color blanca es la consequéncia d'un rebat de totei lei radiacions fasent la lutz solara. La preséncia d'impuretats permet egalament d'explicar una color determinada. Per exemple, la preséncia d'oxids de cròme dins l'estructura dau corindon es a l'origina de la color roja dau robin.

En foncion de sa coloracion, lei mineraus son dichs :

• Acromatics per lei mineraus sensa color. I a pas d'absorcion de la lutz solara e lo minerau es vist transparent. Per exemple, es lo cas dau qüars cristau de ròca e dei diamants transparents.
• Idiocromatics per lei mineraus que tènon una color en causa de l'estructura dau minerau e non de la preséncia d'una impuretat. Per exemple, es lo cas de l'azurita o de la malaquita.
• Alocromatics per lei mineraus que tènon divèrsei colors en foncion deis impuretats presentas dins lo cristau. Es lo cas, per exemple, dau corindon o de divèrsei varietats de qüars.
• Pseudocromatics per lei mineraus amb de colors que son la consequéncia de fenomèns optics coma la difraccion. Un exemple es la labradorita.

•  
  Lo cristau de ròca, varietat acromatica dau qüars
•  
  L'ametista, una varietat alocromatica dau qüars
•  
  Lo qüars fumat, una autra varietat alocromatica dau qüars
•  
  L'azurita, un exemple de minerau idiocromatic
•  
  La labradorita, un exemple de minerau pseudocromatic

La duretat es la resisténcia d'un còrs fàcia a l'abrasion, la penetracion o la raiadura. L'escala de Mohs es lo metòde principau per determinar una duretat. Es un sistèma simple onte cada minerau raia lo precedent o es raiat per lo seguent. Lei mineraus de l'escala son ^[15]:

Duretat	Nom	Fòto	Estructura quimica
1	Talc		Mg3Si4O10(OH)2
2	Gip		CaSO4, 2H2O
3	Calcita		CaCO3
4	Fluorina		CaF2
5	Apatita		Ca5(PO4)3(HO-, Cl-, F-)
6	Feldspat		KAlSi3O8
7	Qüars		SiO2
8	Topazi		Al2SiO4(HO-, F-)2
9	Corindon		Al2O3
10	Diamant		C

L'esclat indica la natura dau rebat de la lutz a la superficia dau minerau. Depend subretot de l'indici de refraccion dau minerau. I a tres tipes principaus d'esclat :

• metallic : es caracterizat per un indici de reflexion fòrça important, entre 0,4 e 0,6, e una absorcion de la lutz per lo minerau. Es lo cas deis elements natius coma l'aur ò lei sulfurs. L'indici de refraccion es generalament superior a 3.
• submetallic : es caracterizat per un indici de refraccion situat entre 2,6 e 3 e una reflexion pas totala de la lutz. Un exemple es la cuprita.
• non metallic : es l'esclat dei mineraus transparents. Tèn divèrsei tipes segondaris :
  • veirenc : es l'esclat dau veire e dei mineraus amb un indici de refraccion entre 1,3 e 1,9. 70 % dei mineraus fan partida d'aqueu grop coma lei silicats, lei carbonats, lei fosfats, leis alogenurs e certaneis oxids e idroxids.
  • adamantin : es caracteristic dei mineraus amb un indici de refraccion entre 1,9 e 2,6 e un indici de reflexion entre 0,1 e 0,2. Per exemple, es lo cas dau diamant.
  • nacrat : es caracterizat per una estructura de fibras finas.
  • perlejat : es caracteristic dei mineraus dau tipe dau mica.
  • cierós : lo minerau pareis cubèrt per un jaç de ciera.

Dins fòrça cas, un minerau pòu aver d'esclats diferents segon la qualitat de sa cristallizacion.

•  
  Esclat metallic de la pirita
•  
  Esclat submetallic de la cuprita
•  
  Esclat veirenc dau qüars
•  
  Esclat adamantin dau diamant
•  
  Esclat nacrat dau talc
•  
  Esclat perlejat dau mica
•  
  Esclat cierós de la zairita

La color de la linha es obtenguda per fretament dau minerau a la superficia d'una porcelana non esmautada. Coma la linha es gaire sensibla ais impuretats, aquela tecnica permet d'aver d'entresenhas sus la color dau minerau, especialament dins lo cas de varietats diferentas per la color. Per exemple, lei varietats roja (robin) e blava (safir) dau corindon an una linha blanca identica.

La macla es l'associacion orientada d'unei cristaus identics liats per una operacion de simetria. La classificacion d'aquelei simetrias es relativament complèxa, mai pòu permetre l'identificacion de mineraus susceptibles de presentar de formas caracteristicas.

Lei rais luminós permèton d'observar mai d'una proprietat caracteristica de certaneis espècias mineralas. Au mens tres fenomèns son frequentament presentats dins lei descripcions :

• la refraccion dobla s'obsèrva dins lei materiaus que son capables de devesir un rai luminós en dos rais distints. S'obsèrva aisament amb de cristaus de calcita ò de gip de quauquei centimètres d'espessor.
• l'indici de refraccion es una proprietat caracteristica dau materiau transparent qu'intra en jòc dins lei fenomèns de refraccion. Existís d'aparelhs per o calcular d'un biais precís a partir dei lèis de Snell-Descartes.
• lei fenomèns de luminescéncia comprènon l'ensemble deis emissions luminosas entraïnadas per una sollicitacion especiala dau minerau. Per exemple, de mineraus emeton una lutz après un fretament (triboluminescéncia), après un caufatge (termoluminescéncia), après un tractament quimic (quimiluminescéncia) ò après una exposicion a un raionament electromagnetic. Lo pus important d'aquelei fenomèns es probablament la fluorescéncia que s'obsèrva après una exposicion a un raionament ultraviolet car permet de caracterizar un certan nombre de mineraus.

Lo magnetisme e la radioactivitat son de proprietats pus raras que pòdon s'observar per certanei mineraus. Leis espècias magneticas son generalament d'oxids de fèrre coma la magnetita e l'ematita que pòdon formar d'asimants naturaus. Lo camp magnetic produch es feble, mai observable amb una bossòla ò amb d'agulhas finas de fèrre. Lei mineraus radioactius son sovent d'oxids d'urani. La radioactivitat engendrada varia segon la concentracion dei materiaus radioactius, mai es aisament detectabla amb un comptaire Geiger.

Lei mineraus pòdon èsser classats en foncion de lor origina volcanica, plutonica, sedimentària ò metamorfica. Aqueu sistèma es practic per estudiar lei ròcas, mai es limitat quand un nombre important de mineraus son presents.

La classificacion de Strunz es basada sus la composicion quimica dei mineraus e permet lor classament entre dètz classas ^[16]:

1. Lei elements natius fachs d'un element quimic unic coma lo diamant, lo sofre, l'argent, l'aur o lo coire.
2. Lei sulfurs amb l'ion S^2-
3. Leis oxids e leis idroxids amb leis ions O^2- o HO^-. Aquela classa tèn de mineraus coma lo corindon.
4. Leis alogenurs coma lei clorurs e lei fluorurs.
5. Lei nitrats e lei carbonats amb leis ions NO₃^- o CO₃^2-.
6. Lei borats amb l'ion BO₃^3-
7. Lei sulfats (SO₄^2-), lei cromats (Cr₄^2-), lei molibdenats (MO₄^2-) e lei wolframats (WO₄^2-).
8. Lei fosfats (PO₄^3-), lei vanadats (VO₄^3-), leis arsenats (AsO₄^3-).
9. Lei silicats (SiO_x).
10. Lei mineraus organics.

La classificacion de Kostov utiliza dotze classas egalament basada sus la composicion quimica dei mineraus :

1. Leis elements natius.
2. Lei sulfurs e sulfosals
3. Lei alogenurs.
4. Leis oxids e idroxids
5. Lei silicats
6. Lei borats
7. Lei fosfats, arseniats e vanadats
8. Lei wolframats
9. Lei sulfats, seleniurs e tellururs
10. Lei cromats
11. Lei carbonats
12. Lei nitrats e iodats.

 

Lei mineraus tènon una gamma importanta d'aplicacions dirèctas o indirèctas dins la societat modèrna. Son ansin lo còr de l'industria miniera que s'ocupa de recercar e d'esplechar lei concentracions mineralas economicament interessentas. Après son extraccion, un minerau pòu èsser utilizat dins mai d'un domeni. D'exemples importants son :

• la joielariá qu'utiliza certanei mineraus preciós ò semipreciós, dichs gemmas, per la fabricacion d'objèctes coma d'anèus o de braçalets. Lei varietats transparentas dau diamant son un exemple de minerau preciós mai de desenaus de gemmas existisson^[17].
• l'agricultura qu'utiliza lei nitrats e lei fosfats coma engrais.
• l'industria metallurgica qu'utiliza lei mineraus metallics tenent un percentatge important d'atòms metallics per produrre de lingòts de metau pur. Per exemple, es lo cas de la galena que pòu permetre de produrre de plomb^[18].
• la construccion amb lo gip^[19].
• la fabricacion de monedas. Per exemple, es lo cas de l'aur^[20].
• l'industria dau veire per de mineraus coma lo qüars^[21].

L'astronomineralogia es l'estudi dei mineraus formats en defòra de la Tèrra. S'interèssa donc ai meteorits e ai descubèrtas realizadas durant lei missions d'exploracion dau Sistèma Solar. Dins una mendra mesura, la disciplina estúdia tanben lei signes de mineraus identificats dins d'autrei sistèmas estellars, mai aquò es fòrça limitat per lei dificultats tecnicas de l'exercici. Aqueleis estudis permèton d'obtenir d'informacions sus l'istòria dau Sistèma Solar e sus lo foncionament geologic deis objèctes en orbita a l'entorn dau Soleu. Permèton tanben de cercar de traças de vida extraterrèstra car la formacion de certanei mineraus pòu èsser lo resultat de procès biologics.

• Deer, W. A., Howie, R. A. i Zussman, J.: Orthosilicates, volum 1 de: Rock-forming minerals. Longman, Londres, 2a edició, 1982.
• Florence Mégemont: Dictionnaire des pierres et minéraux, Edicions Exclusif, ISBN 978-2-84891-004-8
• Kleber, W.: Einführung in die Kristallographie, Oldenbourg, 18^a edicion. 1998, ISBN 3-486-27319-1
• Rösler, H. J.: Lehrbuch der Mineralogie, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1991 ISBN 3-342-00288-3
• Edition Dörfler: Mineralien Enzyklopädie, Nebel Verlag, ISBN 3-89555-076-0
• Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. 4^a edicion. Christian Weise Verlag, Munic 2002, ISBN 3-921656-17-6
• Landmann, Dr. Andreas: Edelsteine und Mineralien, Verlag EDITION XXL, edicion de 2004. ISBN 3-89736-705-X
• Schumann, Prof. Dr. Walter: Edelsteine und Schmucksteine, BLV Verlags GmbH (11^a edicion, 1999), ISBN 3-405-15808-7
• Nicola Cipriani, Minéraux et Roches, Edicions Gründ, 1996.