Copiapite

La copiapite est un corps chimique minéral cristallin, un sulfate double de fer II et III, hydroxylé basique et fortement hydraté, de formule brute Fe2[OH,(SO4)3]2• 20 H2O[3]. Ce minéral assez rare de maille triclinique, jaune d'or ou jaune soufre, jaune orangé voire jaune verdâtre à l'état massif, de goût métallique est encore nommé copiapite ferreuse.

Copiapite
Catégorie VII : sulfates, sélénates, tellurates, chromates, molybdates, tungstates[1]

Petits cristaux micacés de copiapite, Antofagasta
Général
Classe de Strunz 7.DB.35
Formule chimique H42Fe5O46S6 Fe2+Fe3+4(SO4)6(OH)2·20(H2O)
Identification
Masse formulaire[2] 1 249,921 ± 0,057 uma
H 3,39 %, Fe 22,34 %, O 58,88 %, S 15,39 %,
Couleur jaune soufre à orangé, parfois jaune pâle, jaune verdâtre et vert olive pour les variétés massives
Classe cristalline et groupe d'espace disphénoïdale ; P 212121
Système cristallin triclinique
Réseau de Bravais P 1 sous barre - Pinacoïdale, maille ː
a = 7,337 Å
b = 18,76 Å
c = 7,379 Å
α = 91,47°
β = 102,18°
γ = 98,95°
Z = 4
Macle oui
Clivage micacé et très parfait sur {010} ; imparfait sur {-101}
Cassure irrégulière, inégale
Habitus rarement petits cristaux tabulaires, communément en agrégats pailletés, forme massive, incrustations lamellaires, parfois pulvérulentes (misy)
Jumelage de contact
Échelle de Mohs 2,5 à 3
Trait plus clair que la couleur
Éclat mat ; nacré, perlé sur {010}
Propriétés optiques
Indice de réfraction nα = 1,506 - 1,540
nβ = 1,528 - 1,549
nγ = 1,575 - 1,600
Pléochroïsme sur x et y jaune pâle à incolore ; sur z = jaune soufre
Biréfringence Biaxial (+) ; δ = 0,069
Pouvoir rotatoire 45° à 74°, le calcul donne 48° à 72°
Fluorescence ultraviolet aucune
Transparence Transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité 2,03 à 2,17, parfois 2,08
Fusibilité fusible
Solubilité se dissout facilement dans l'eau
Comportement chimique solution acide
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Elle peut très facilement contenir des ions magnésium, aluminium, zinc, cuivre ou calcium, qui prennent la place du fer II. La copiapite magnésienne se décrit aussi souvent par les formules chimiques (Mg,Fe)II,FeIII4 [OH, (SO4)3]2• 18 ou 20 H2O, où le couple sigle (Mg,Fe) désigne toutes les associations intermédiaires possibles entre la composition des ions solitaires Fe2+ (copiapite ferreuse) et Mg2+[4]. La cuprocopiapite CuII,FeIII4 [OH, (SO4)3]2• 20 H2O qui contient des ions cuivre possède une couleur vert olive encore plus vive.

De densité avoisinant 2,1, tendre et légère, à clivage micacé, elle se présente sous forme d'agrégats écailleux ou grenus, dans les zones d'oxydation de la pyrite. Elle est associée à la mélantérite et à la fibroferrite. Les agrégats sont souvent pulvérulents ou subéreux. Il s'agit d'un minéral secondaire, un des termes sulfatés ultimes de la dégradation superficielle en milieu aride des minerais sulfurés, en particulier des très nombreuses variétés de sulfures de fer, notamment de la pyrite et marcassite Fe2S polymorphes ou encore de la chalcopyrite.

Topotype

Localité de Copiapo au Chili.

Description en minéralogie

Décrite en 1845 par le minéralogiste Haidinger à partir du topotype. En réalité, Johann August Friedrich Breithaupt a décrit dès 1823 un corps minéral sous le nom de Gelbeisenerz qui présente toutes les caractéristiques des copiapites. Gustav Rose, minéralogiste prussien berlinois, la décrit en 1833 dans les Annalen der Physik, Halle, Leipzig en tant qu'oxyde de fer basique de l'acide sulfurique. Il s'agit de la copiapite ferreuse.

Il existe divers synonymes, en réalité ce sont des variétés observées : quenstedtite (sur des secteurs de Copiapo), ihléite (commune sur le charbon ou sur les plans de graphite ou de roches graphiteuses), xanthosidérite (dans les mines de fer), misy ou misylite (dénomination précise de formes exclusivement poudreuses), jänosite ou violite, etc.

Au Chili, au voisinage des mines de cuivre, elle était encore nommée copperas jaune car les mineurs croyaient qu'il s'agissait de cuivre jaune, altéré et sans valeur, à l'instar de la pyrite par rapport à l'or.

Les variétés contenant des ions calcium, c'est-à-dire des copiapites calciques, sont parfois nommées tusiites.

Cristallographie et cristallochimie

Les cristaux tabulaires sont rares. Leur clivage est parfait sur (010), l'éclat du plan de clivage est perlé. Il existe des macles.

Le groupe de la copiapite comprend 7 minéraux cristallins, soit dans l'ordre alphabétique : aluminocopiapite, calciocopiapite, copiapite, cuprocopiapite, ferricopiapite, magnésiocopiapite, zincocopiapite.

Propriétés chimiques et physiques

La composition en pourcentage massique correspond en théorie à 5,75 % de FeO, 25,5 % de Fe2O3 et 38,43 % SO3, et 30,27 % de H20.

La composition en pourcentage massique d'une copiapite magnésienne octodécahydratée correspond à 3,4 % de MgO, 27 % de Fe2O3 et 40,7 % SO3, et 28,9 % de H20.

La copiapite est facilement soluble dans l'eau. La solution aqueuse est jaune limpide, mais devient trouble à l'ébullition. La solution est acide, car les ions hydroxydes sont facilement neutralisés par les ions ferriques. C'est la raison pour laquelle pourquoi les eaux de drainage minier sont jaunes et souvent très acides.

Il est préférable de mettre à l'abri, dans des récipients hermétiques, les échantillons fragiles, de dureté 2,5.

Elle perd progressivement son eau de structure entre 70 °C et 300 °C.

Chauffée au chalumeau, la copiapite forme des globules aimantés.

Les copiapites ferreuses et magnésiennes sont magnétiques.

Gîtologie

Les copiapites sont des minéraux sulfates basiques de genèse secondaire, ils apparaissent conjointement avec l'halstrichite, la pickeringite, la pyrite, la marcassite, l'hydroxyde de fer, etc.

Les sulfures de fer sont plus facilement oxydés en milieu aride. La copiapite peut être le produit de l'oxydation des diverses pyrites minières, notamment issues des simples mines de charbon, lorsqu'elles sont laissées à l'air[5].

La copiapite apparaît aussi dans les produits de sublimations des fumerolles.

Minéraux associés

  • Epsomite, mélantérite, alunogène, fibroferrite, halotrichite, botryogène, butlerite, amarantite, etc.

Gisements

  • Allemagne
Rammelsberg
Harz
  • Chili
Copiapo, Chuquicamata, Antofagasta, dans le désert d'Atacama
  • Chypre (île)
  • Espagne
  • États-Unis
Arizona, Bisbee
Californie, Knoxville
Missouri
Nevada, Comstock
  • Italie
île d'Elbe
îles Lipari
Sienne, mine de la Cétine, en association avec l'epsomite
  • Iran
Sayhand, Yadz Iran
  • Suède
Falun
  • Tchèquie
Dubnik

Histoire

Les copiapites sont déjà connues par Agricola sous le nom de Gelb Atrament, c'est-à-dire le jaune de l'encre noire des Anciens[6]. Au siècle des Lumières, le chimiste suédois Johan Gottschalk Wallerius la nomme en latin lapis atramentarius flavus[7].

Il s'agit essentiellement d'un minéral de collection, à intérêt scientifique.

Notes et références

  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. Soit (FeII,FeIII4) (SO4)6(OH)2 • 20 H2O. C'est un sulfate hydroxylé hydraté au même titre que la fibroferrite FeIII(OH)(SO4)•H2O, minéral jaune pâle de maille orthorhombique, de dureté 2,5, de densité 1,9.
  4. Lorsque (Fe, Mg) devient Mg, il s'agit de copiapite magnésienne pure ou magnésiocopiapite. La dénomination minérale magnésiocopiapite est réservée à MgII,(FeIII4) [OH, (SO4)3]2• 20 H2O
  5. On la trouve dans les terrils, à Commentry, Ronchamp, etc.
  6. Agricola, alias Georg Bauer, De natura fossilium and De veteribus et novis metallis, 1546. Il s'agit de la matière jaune qui se déposait dans les vieux pots d'encre noire.
  7. Wallerius, J.G, Mineralogia, eller Mineralriket, Stockholm : 159, 1747

Bibliographie

  • J. Majzlan et R. Michallik, The crystal structures, solid solutions and infrared spectra of copiapite-group minerals, Mineralogical Magazine, vol. 71, p. 553-569, .
  • A. Montana, R, Crespi, G. Liborio, Minéraux et roches, éditions Fernand Nathan, Paris, 1981, 608 p., en particulier § 127 copiapite (ISBN 2-09-284208-0). Traduction-adaptation par Jean-Louis Parmentier de l'ouvrage italien Minerali e rocce, éditions Arnaldo Mondadori, Milan, 1977.

Liens externes

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