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Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates
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Deux grandes familles
I) Les pyroxènes: les tétraèdres SiO4 sont joints Par sommets et forment des chaînes simples
II) Les amphiboles: les chaînes simples sont jointesEntre elles: chaînes doubles
Les deux familles présentent de grandes similaritésAu niveau de leur propriétés physiques et chimiques
Les pyroxènes peuvent réagir avec un fluide du métamorphisme pour donner des amphiboles
Les amphiboles sont des minéraux hydroxylés
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Les pyroxènes: chaînes simples
Diopside CaMgSi2O6
Les pyroxènesdes cristaux trapus
Coloration faible, très peu de Fe2+
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Chaque tétraèdre partage deux de ses quatreOxygènes avec ses voisins dansLa chaîne - Unité Si2O6 ou SiO3
Diopside bleu = Si Diopside bleu = Si pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca)pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca)
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Quatre types de sites pour les cations
a) Gros sites M2 qui sont soit octaédriques (6) soitCubiques (8) qui accueillent de gros cations(Ca2+, Na+) ou des cations de tailles moyennes (Fe2+
Mg2+,Mn2+)
b) Des petits sites M1 qui sont octaédriques qui accueillent les cations de tailles moyennes et desCations de petites tailles (Al3+, Fe3+, Ti4+)
Les substitutions Al, Si dans les tétraèdres sontPeu fréquentes
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Les orthopyroxènes (OPX)
Sites M2 octaédriques avec des cationsde tailles moyennes (Fe2+, Mg2+, Mn2+)Structure cristallographique orthorhombique
Les clinopyroxènes (CPX)
Sites M2 cubiques accueillent des grosCations (Ca2+, Na+) Structure cristallographique monoclinique
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bb
a si
na
sin
Diopside bleu = Si pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca)Diopside bleu = Si pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca)
Mode d’enchaînement des polyèdres
Les sites M2 sontEntre les bases des Tétaèdres et les sitesM1 entre les oxygènesapicaux
Sites M1
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Clivage: plan de cassure autour des unités I, sites M2 fragiles - Cassures peu nettes
90°
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cc
aa
(+) M1
(+) M2
(+) M2
La chaine La chaine tétraédrique tétraédrique
au-dessus des au-dessus des sites M1 est sites M1 est décalée par décalée par
rapport à celle rapport à celle située dessoussituée dessous
maillemaille monoclinique monoclinique
= = clinopyroxèneclinopyroxène
ss
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cc
aa
(+) M1
(-) M1
(-) M2
(+) M2I alternésI alternés
maillemaille orthorhombique orthorhombique
==
OrthopyroxenesOrthopyroxenes
![Page 11: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/11.jpg)
DiopsideDiopside HedenbergiteHedenbergite
WollastoniteWollastonite
EnstatiteEnstatite FerrosiliteFerrosilite
orthopyroxenes
clinopyroxenes
pigeonite
Mg2Si2O6 Fe2Si2O6Fe en M2 (6) plus grosque M1
CaMgSi2O6 CaFeSi2O6
Les sites M2 (8)ContiennentLe Ca
CaSiO3
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Le clinopyroxène calcique le plus répandu estL’AUGITE: Ca (Mg, Fe)Si2O6
Il peut contenir un peu d’Al en substitution de Si
Les clinopyroxènes sodiques font des solutionssolides Jadéite NaAlSi2O6 - Aegyrine NaFeSi2O6
Un pyroxène contient du Li:Le spodumène : LiAlSi2O6
Les cpx calciques font également des solutionssolides avec les cpx sodiques
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JadeiteJadeite
NaAlSiNaAlSi22OO66
Ca(Mg,Fe)SiCa(Mg,Fe)Si22OO66
AegirineAegirine
NaFeNaFe3+3+SiSi22OO66
Diopside-HedenbergiteDiopside-Hedenbergite
CaAlCaAl22SiOSiO66
Ca / (Ca + Na)Ca / (Ca + Na)
0.20.2
0.80.8
Omphaciteaegirine- augite
AugiteAugite
Spodumene: Spodumene: LiAlSiLiAlSi22OO66
(Ca, Na)(Mg, Fe2+, Fe3+,Al)Si2O6
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Dans les roches magmatiquesPlus commun = augite, pigeonite et opx associésaux plagioclases, aux olivines et aux hornblendes
Gisements
Dans les roches métamorphiquesLe diopside est présent dans les roches carbonatéesDans les roches volcaniques métamorphiséesessentiellement augite et diopsideLes px sont peu stables et se transformentrapidement en argile à la surface
![Page 15: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/15.jpg)
Les amphiboles: chaines doubles
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Enchaînements de chaînes doubles // à l’axe cUnité Si4O11
Les sites s’empilent comme dans les pyroxènes
Cette géométrie produit 5 types de sites différents
3 sites octaédriques M1, M2, M3 entre les oxygènes apicaux des tétraèdres2 sites de grandes tailles (6 ou 8) M4 et un site de coordinence 10 A entre les bases des tétraèdres
![Page 17: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/17.jpg)
bb
a si
na
sin
Hornblende:Hornblende:(Ca, Na)(Ca, Na)2-3 2-3 (Mg, Fe, (Mg, Fe,
Al)Al)55 [(Si,Al) [(Si,Al)88OO2222] ] (OH)(OH)22
Hornblende bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Hornblende bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na)Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na)
boules turquoise = Hboules turquoise = H
Exemple de la hornblende
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Même architecture Même architecture I plus larges I plus larges
(double chaines)(double chaines)
Hornblende bleu foncé = Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Hornblende bleu foncé = Si, Al pourpre = M1 rose = M2 bleu = M3 (tout Mg, Fe)bleu = M3 (tout Mg, Fe)
Sites octaédriques M1, M2, M3
![Page 19: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/19.jpg)
bb
(+)(+) (+)(+)
(+)(+)
(+)(+)
(+)(+)
a si
na
sin
Même Même orientation = orientation =
clinoamphiboleclinoamphiboles alternance = s alternance = orthoamphibolorthoamphibol
eses
Hornblende vue (001) bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Hornblende vue (001) bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na)Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na)
boules turquoise = Hboules turquoise = H
![Page 20: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/20.jpg)
Hornblende vue (001) bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Hornblende vue (001) bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na)Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na)
boules turquoise = Hboules turquoise = H
M4 est cubique = clinoamphibole (Ca et Na)M4 est octaédrique = orthoamphibole (Fe, Mg)
![Page 21: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/21.jpg)
OHLa présence des OH diminue la stabilité thermiqueA HT décomposition en px
![Page 22: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/22.jpg)
Clivages à 120°
![Page 23: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/23.jpg)
Les clinoamphiboles sont les plus répanduesCa2Mg5Si8O22(OH)2 - Ca2Fe5Si8O22(OH)2 Trémolite Actinote
La grunérite Fe7Si8O22(OH)2 donne une amphibole fibreuse : l’amiante brun ouamosite
La hornblende est une amphibole sodiqueNa2Fe3Fe2Si8O22 qui peut être asbestiformeAmiante bleu ou crocidolite
Quelques exemples d’amphiboles
![Page 24: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/24.jpg)
•Ca-Mg-Fe Amphibole “quadrilatère” (analogie avec pyroxènes)
TremoliteTremolite
CaCa22MgMg55SiSi88OO2222(OH)(OH)22
FerroactinoteFerroactinoteCaCa22FeFe55SiSi88OO2222(OH)(OH)22
AnthophylliteAnthophyllite
MgMg77SiSi88OO2222(OH)(OH)22FeFe77SiSi88OO2222(OH)(OH)22
Actinote
Cummingtonite-grunerite
OrthoamphibolesOrthoamphiboles
ClinoamphibolesClinoamphiboles
![Page 25: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/25.jpg)
Gisements
Roches magmatiques basiques et U-basiquesPeu présentes car faible proportion d’eau dans cesmagmas
Roches métamorphiquesCe sont des minéraux de ce types de rochesOn trouve un faciès amphibolite dans le métamorphisme régional
![Page 26: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/26.jpg)
•Récapitulatif inosilicates
•Pyroxenes et amphiboles sont très similaires:– chaines de tétraèdres SiO4
– chaines connectées sous forme de I-beams par les octaèdres M– Formes calciques=monocliniques avec décalages T-O-T dans la même
direction– Pauvres en Ca = formes orthorhombiques avec décalages alternants
++++ ++
++++++
++++++ --
-- --
----
--
++++++
aa
aa
++++ ++
++++ ++
++++ ++
++++ ++
----
--
----
--
ClinopyroxeneClinopyroxene
OrthopyroxeneOrthopyroxene OrthoamphiboleOrthoamphibole
ClinoamphiboleClinoamphibole
![Page 27: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/27.jpg)
Les silicates à tétraèdres en feuilletsLes phyllosilicatesMicas et argiles
![Page 28: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/28.jpg)
SiO4 tétrahèdres polymérisés en feuillets 2-D : [Si2O5]
Oxygènes apicaux liés aux autres constituents
![Page 29: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/29.jpg)
Couches octaédriques analogues à celles des hydroxydes
Brucite: Mg(OH)Brucite: Mg(OH)22
Couches avec Mg Couches avec Mg octaédrique entouré octaédrique entouré de (OH)de (OH)
Grand espacement le Grand espacement le long de long de cc avec avec liaisons H faiblesliaisons H faibles
cc
![Page 30: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/30.jpg)
Gibbsite: Al(OH)Gibbsite: Al(OH)33
Couches avec Al octaédrique entouré de (OH) Couches avec Al octaédrique entouré de (OH) Charge de AlCharge de Al3+3+ : : seuls les 2/3 des sites sont occupésseuls les 2/3 des sites sont occupés
(équilibre des charges)(équilibre des charges)
Couches brucitiques=Couches brucitiques=trioctaédriquestrioctaédriques
couches gibbsitiques=couches gibbsitiques=dioctaédriquesdioctaédriques
aa11
![Page 31: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/31.jpg)
Couches tétraédriques liées aux couches octaédriques
Groupes (OH) localisés au centre des anneaux T (pas de O apical)
![Page 32: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/32.jpg)
Kaolinite (minéral argileux):Kaolinite (minéral argileux): AlAl22 [Si [Si22OO55] ] (OH)(OH)44
Couches T et Couches T et didioctaédriques octaédriques (Al(Al3+3+))
(OH) au centre des anneaux à 6T et à la base des couches (OH) au centre des anneaux à 6T et à la base des couches octaédriquesoctaédriques
Jaune = (OH)Jaune = (OH)T T O O -- T T O O -- T T OO
Liaisons H entre les groupes T-OLiaisons H entre les groupes T-O
![Page 33: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/33.jpg)
Serpentine (Serpentine (variété fibreuse = amiante variété fibreuse = amiante
chrysotilechrysotile)):: MgMg33 [Si [Si22OO55] (OH)] (OH)44
Couches T et Couches T et tritrioctaédriques octaédriques (Mg(Mg2+2+))
(OH) au centre des anneaux T et à la base des couches (OH) au centre des anneaux T et à la base des couches octaédriquesoctaédriques
T T O O -- T T O O -- T T OO
Liaisons H entre les groupes T-OLiaisons H entre les groupes T-O
Jaune = (OH)Jaune = (OH)
![Page 34: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/34.jpg)
Serpentine
Couches octaédriques un peu Couches octaédriques un peu plus grandes que les couches plus grandes que les couches tétraédriques = enroulement tétraédriques = enroulement autour des couches T-Oautour des couches T-O
Antigorite = feuillets Antigorite = feuillets maintenus par des maintenus par des
segments alternés de segments alternés de courbure opposéecourbure opposée
Chrysotile = tubesChrysotile = tubes
![Page 35: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/35.jpg)
Serpentine
Les tubes de chrysotile montrent l’origine Les tubes de chrysotile montrent l’origine des phyllosilicates asbestiformesdes phyllosilicates asbestiformes
S = serpentine T = talcS = serpentine T = talc
![Page 36: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/36.jpg)
Le chrysotile
![Page 37: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/37.jpg)
PyrophyllitePyrophyllite:: AlAl22 [Si [Si44OO1010] (OH)] (OH)22
Couche T – Couche Couche T – Couche didioctaédrique octaédrique (Al(Al3+3+)) - - Couche T Couche T
(OH) au centre des anneaux T (OH) au centre des anneaux T
T T O O T T -- T T O O T T -- T T O O TT
HH
HH
Liaisons H entre les groupes T-OLiaisons H entre les groupes T-O
Jaune = (OH)Jaune = (OH)
![Page 38: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/38.jpg)
TalcTalc:: MgMg33 [Si [Si44OO1010] (OH)] (OH)22
Couche T – couche Couche T – couche tritrioctaédrique (Mgoctaédrique (Mg2+2+) - ) - Couche T Couche T
(OH) au centre des anneaux T(OH) au centre des anneaux T
T T O O T T -- T T O O T T -- T T O O TT
HH
HH
Liaisons H entre les groupes T-OLiaisons H entre les groupes T-O
Jaune = (OH)Jaune = (OH)
![Page 39: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/39.jpg)
Comme les amphiboles, les micas sont hydroxylésKAl3Si3O10 (OH) 2
AlSi3O10(OH) 2K(Mg, Fe)3
Muscovite
Biotite
![Page 40: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/40.jpg)
MuscoviteMuscovite:: KK Al Al22 [Si [Si33AlAlOO1010] (OH)] (OH)2 2 (subst couplée K - Al(subst couplée K - AlIVIV))
Couche T – Couche Couche T – Couche didioctaédrique (Aloctaédrique (Al3+3+) - Couche T ) - Couche T
(OH) au centre des anneaux T (OH) au centre des anneaux T K entre T - O – T: liaison plus forteK entre T - O – T: liaison plus forte
T T O O T T K K T T O O T T K K T T O O TT
![Page 41: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/41.jpg)
Phlogopite:Phlogopite: K K MgMg33 [Si [Si33AlOAlO1010] (OH)] (OH)22
Couche T - couche Couche T - couche tritriocaédrique ocaédrique (Mg(Mg2+2+)) - couche T- - couche T- couche couche KK
T T O O T T KK T T O O T T KK T T O O TT
K entre T - O – T: liaison plus forteK entre T - O – T: liaison plus forte(OH) au centre des anneaux T (OH) au centre des anneaux T
![Page 42: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/42.jpg)
Complexe sphère externe
Complexe sphère interne
Modes d’enchaînementsEntre les couches T-O-T
![Page 43: Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062312/551d9d7e497959293b8b6b6f/html5/thumbnails/43.jpg)
•Les Structures
Phyllosilicates