Transcript I) Les pyroxènes

Les minéraux silicatés en chaînes
Les inosilicates
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 jointes
Entre elles: chaînes doubles
Les deux familles présentent de grandes similarités
Au 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
Les pyroxènes: chaînes simples
Diopside CaMgSi2O6
Les pyroxènes
des cristaux trapus
Coloration faible, très peu de Fe2+
Chaque tétraèdre partage deux de ses quatre
Oxygènes avec ses voisins dans
La chaîne - Unité Si2O6 ou SiO3
Diopside bleu = Si
pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca)
Quatre types de sites pour les cations
a) Gros sites M2 qui sont soit octaédriques (6) soit
Cubiques (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 des
Cations de petites tailles (Al3+, Fe3+, Ti4+)
Les substitutions Al, Si dans les tétraèdres sont
Peu fréquentes
Les orthopyroxènes (OPX)
Sites M2 octaédriques avec des cations
de tailles moyennes (Fe2+, Mg2+, Mn2+)
Structure cristallographique orthorhombique
Les clinopyroxènes (CPX)
Sites M2 cubiques accueillent des gros
Cations (Ca2+, Na+)
Structure cristallographique monoclinique
Mode d’enchaînement des polyèdres
a sin
Les sites M2 sont
Entre les bases des
Tétaèdres et les sites
M1 entre les oxygènes
apicaux
Sites M1
b
Diopside bleu = Si pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca)
90°
Clivage: plan de cassure autour des unités I, sites M2
fragiles - Cassures peu nettes
(+) M2
c
a
(+) M1
(+) M2
La chaine
tétraédrique
au-dessus des
sites M1 est
décalée par
rapport à celle
située dessous
maille
monoclinique =
clinopyroxènes
c
(-) M1
I alternés
(+) M2
a
(+) M1
(-) M2
maille
orthorhombique =
Orthopyroxenes
Wollastonite
CaSiO3
Diopside
CaMgSi2O6
Les sites M2 (8)
Contiennent
Le Ca
Enstatite
clinopyroxenes
Hedenbergite
CaFeSi2O6
pigeonite
orthopyroxenes
Mg2Si2O6 Fe en M2 (6) plus gros
que M1
Ferrosilite
Fe2Si2O6
Le clinopyroxène calcique le plus répandu est
L’AUGITE: Ca (Mg, Fe)Si2O6
Il peut contenir un peu d’Al en substitution de Si
Les clinopyroxènes sodiques font des solutions
solides Jadéite NaAlSi2O6 - Aegyrine NaFeSi2O6
Un pyroxène contient du Li:
Le spodumène : LiAlSi2O6
Les cpx calciques font également des solutions
solides avec les cpx sodiques
Jadeite
Aegirine
NaAlSi2O6
NaFe3+Si2O6
0.8
Ca / (Ca + Na)
Omphacite
aegirineaugite
Spodumene:
LiAlSi2O6
(Ca, Na)(Mg, Fe2+, Fe3+,Al)Si2O6
CaAl2SiO6
0.2
Augite
Diopside-Hedenbergite Ca(Mg,Fe)Si2O6
Gisements
Dans les roches magmatiques
Plus commun = augite, pigeonite et opx associés
aux plagioclases, aux olivines et aux hornblendes
Dans les roches métamorphiques
Le diopside est présent dans les roches
carbonatées
Dans les roches volcaniques métamorphisées
essentiellement augite et diopside
Les px sont peu stables et se transforment
rapidement en argile à la surface
Les amphiboles: chaines doubles
Enchaînements de chaînes doubles // à l’axe c
Unité 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 tétraèdres
2 sites de grandes tailles (6 ou 8) M4 et un site
de coordinence 10 A entre les bases des
tétraèdres
Exemple de la hornblende
b
a sin
Hornblende:
(Ca, Na)2-3 (Mg, Fe,
Al)5 [(Si,Al)8O22]
(OH)2
Hornblende bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2
Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na)
boules turquoise = H
Sites octaédriques M1, M2, M3
Même architecture
I plus larges
(double chaines)
Hornblende bleu foncé = Si, Al pourpre = M1 rose = M2
bleu = M3 (tout Mg, Fe)
b
(+)
a sin
(+)
(+)
(+)
Même
orientation =
clinoamphiboles
alternance =
orthoamphiboles
(+)
Hornblende vue (001) bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2
Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na)
boules turquoise = H
Hornblende vue (001) bleu foncé= Si, Al pourpre = M1 rose = M2
Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na)
boules turquoise = H
M4 est cubique = clinoamphibole (Ca et Na)
M4 est octaédrique = orthoamphibole (Fe, Mg)
OH
La présence des OH diminue la stabilité thermique
A HT décomposition en px
Clivages à 120°
Quelques exemples d’amphiboles
Les clinoamphiboles sont les plus répandues
Ca2Mg5Si8O22(OH)2 - Ca2Fe5Si8O22(OH)2
Trémolite
Actinote
La grunérite Fe7Si8O22(OH)2 donne une
amphibole fibreuse : l’amiante brun ou
amosite
La hornblende est une amphibole sodique
Na2Fe3Fe2Si8O22 qui peut être asbestiforme
Amiante bleu ou crocidolite
•Ca-Mg-Fe Amphibole “quadrilatère” (analogie avec pyroxènes)
Tremolite
Ca2Mg5Si8O22(OH)2
Anthophyllite
Mg7Si8O22(OH)2
Actinote
Ferroactinote
Ca2Fe5Si8O22(OH)2
Cummingtonite-grunerite
Orthoamphiboles
Clinoamphiboles
Fe7Si8O22(OH)2
Gisements
Roches magmatiques basiques et U-basiques
Peu présentes car faible proportion d’eau dans ces
magmas
Roches métamorphiques
Ce sont des minéraux de ce types de roches
On trouve un faciès amphibolite dans le
métamorphisme régional
•Récapitulatif inosilicates
+
a
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Clinopyroxene
a
+
-
+
-
-
+
+
+
+
+
+
Clinoamphibole
-
+
+
-
-
Orthopyroxene
+
-
+
-
Orthoamphibole
•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
Les silicates à tétraèdres en feuillets
Les phyllosilicates
Micas et argiles
SiO4 tétrahèdres polymérisés en feuillets 2-D : [Si2O5]
Oxygènes apicaux liés aux autres constituents
Couches octaédriques analogues à celles des hydroxydes
Brucite: Mg(OH)2
c
Couches avec Mg
octaédrique entouré
de (OH)
Grand espacement le
long de c avec liaisons
H faibles
a1
Gibbsite: Al(OH)3
Couches avec Al octaédrique entouré de (OH)
Charge de Al3+ : seuls les 2/3 des sites sont occupés (équilibre
des charges)
Couches brucitiques=trioctaédriques
couches gibbsitiques=dioctaédriques
Couches tétraédriques liées aux couches octaédriques
Groupes (OH) localisés au centre des anneaux T (pas de
O apical)
Jaune = (OH)
Kaolinite (minéral argileux): Al2 [Si2O5] (OH)4
Couches T et dioctaédriques (Al3+)
(OH) au centre des anneaux à 6T et à la base des couches
octaédriques
Liaisons H entre les groupes T-O
T
O
T
O
T
O
Jaune = (OH)
Serpentine (variété fibreuse = amiante chrysotile):
Mg3 [Si2O5] (OH)4
Couches T et trioctaédriques (Mg2+)
(OH) au centre des anneaux T et à la base des couches
octaédriques
Liaisons H entre les groupes T-O
T
O
T
O
T
O
Serpentine
Antigorite = feuillets
maintenus par des
segments alternés de
courbure opposée
Chrysotile = tubes
Couches octaédriques un peu plus
grandes que les couches
tétraédriques = enroulement autour
des couches T-O
Serpentine
S = serpentine T = talc
Les tubes de chrysotile montrent l’origine des
phyllosilicates asbestiformes
Le chrysotile
Jaune = (OH)
Pyrophyllite: Al2 [Si4O10] (OH)2
T
O
T
- H
T
O
T
- H
T
O
T
Couche T – Couche dioctaédrique (Al3+) - Couche T
(OH) au centre des anneaux T 
Liaisons H entre les groupes T-O
Jaune = (OH)
Talc: Mg3 [Si4O10] (OH)2
Couche T – couche trioctaédrique (Mg2+) - Couche T
(OH) au centre des anneaux T
Liaisons H entre les groupes T-O
T
O
T
- H
T
O
T
- H
T
O
T
Comme les amphiboles, les
micas sont hydroxylés
KAl3Si3O10 (OH)
2
Muscovite
K(Mg, Fe)3AlSi3O10(OH) 2 Biotite
T
O
T
K
T
O
T
K
T
O
T
Muscovite: K Al2 [Si3AlO10] (OH)2
(subst couplée K - AlIV)
Couche T – Couche dioctaédrique (Al3+) - Couche T
(OH) au centre des anneaux T 
K entre T - O – T: liaison plus forte
T
O
T
K
T
O
T
K
T
O
T
Phlogopite: K Mg3 [Si3AlO10] (OH)2
Couche T - couche triocaédrique (Mg2+) - couche T- couche K
(OH) au centre des anneaux T 
K entre T - O – T: liaison plus forte
Modes d’enchaînements
Entre les couches T-O-T
Complexe sphère externe
Complexe sphère interne
Phyllosilicates
•Les Structures