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2.5 : Formation des Minéraux - Géosciences

2.5 : Formation des Minéraux - Géosciences


Pour qu'un cristal minéral se développe, les éléments nécessaires à sa fabrication doivent être présents dans les proportions appropriées, les conditions physiques et chimiques doivent être favorables et il doit y avoir suffisamment de temps pour que les atomes s'arrangent.

Les conditions physiques et chimiques comprennent des facteurs tels que la température, la pression, la présence d'eau, le pH et la quantité d'oxygène disponible. Le temps est l'un des facteurs les plus importants car il faut du temps aux atomes pour s'ordonner. Si le temps est limité, les grains minéraux resteront très petits. La présence d'eau améliore la mobilité des ions et peut conduire à la formation de cristaux plus gros sur des périodes de temps plus courtes.

La plupart des minéraux qui composent les roches qui nous entourent se sont formés par le refroidissement de la roche en fusion, connue sous le nom de magma. Aux températures élevées qui existent au plus profond de la Terre, certains matériaux géologiques sont liquides. Au fur et à mesure que le magma monte à travers la croûte, soit par une éruption volcanique, soit par des processus plus progressifs, il se refroidit et les minéraux se cristallisent. Si le processus de refroidissement est rapide (minutes, heures, jours ou années), les composants des minéraux n'auront pas le temps de s'ordonner et seuls de petits cristaux peuvent se former avant que la roche ne devienne solide. La roche résultante sera à grain fin (c'est-à-dire avec des cristaux de moins de 1 mm). Si le refroidissement est lent (de plusieurs décennies à plusieurs millions d'années), le degré d'ordre sera plus élevé et des cristaux relativement gros se formeront. Dans certains cas, le refroidissement sera si rapide (en secondes) que la texture sera vitreuse, ce qui signifie qu'aucun cristal ne se forme. Verre volcanique n'est pas composé de minéraux parce que le magma s'est refroidi trop rapidement pour que les cristaux se développent, bien qu'avec le temps (des millions d'années), le verre volcanique puisse se cristalliser en divers minéraux de silicate.

Les minéraux peuvent également se former de plusieurs autres manières :

  • Précipitations provenant d'une solution aqueuse (c'est-à-dire de l'eau chaude s'écoulant sous terre, de l'évaporation d'un lac ou d'une mer intérieure, ou dans certains cas, directement de l'eau de mer) (voir l'exercice 2.7 ci-dessous),
  • Précipitations d'émanations gazeuses,
  • Métamorphisme : formation de nouveaux minéraux directement à partir des éléments contenus dans les minéraux existants dans des conditions de température et de pression élevées,
  • Altération : au cours de laquelle les minéraux instables à la surface de la Terre peuvent être altérés en d'autres minéraux,
  • Formation organique : formation de minéraux à l'intérieur des coquilles (principalement de la calcite) et des dents et des os (principalement de l'apatite) par des organismes (ces minéraux formés organiquement sont encore appelés minéraux car ils peuvent également se former de manière inorganique).

L'opale est un minéraloïde (c'est-à-dire pas un minéral réel) car bien qu'elle possède toutes les autres propriétés d'un minéral, elle n'a pas de structure spécifique. La perle n'est pas un minéral car elle peut seulement être produit par des procédés biologiques.

Exercice 2.7 Faire des cristaux à partir d'une solution

Placer environ ½ cuillère à café (~2,5 cm3) de tout type de sel de table dans un petit bol. Ajoutez environ 2 cuillères à café (~10 ml) d'eau très chaude et remuez pendant quelques minutes jusqu'à ce que tout ou presque tout le sel soit dissous. (Attention à ne pas vous éclabousser avec l'eau chaude.)

Placez le bol dans un endroit sûr (rebord de fenêtre, étagère) et vérifiez toutes les 24 heures pour voir ce qui s'est passé. Selon le niveau d'humidité dans la pièce, vous devriez voir des cristaux se former dans les 24 heures, et toute l'eau devrait avoir disparu, avec des cristaux raisonnablement gros formés, dans environ 3 jours. Ils devraient ressembler un peu à ceux montrés ici. En d'autres termes, ils devraient être des cubes.

Maintenant, essayez à nouveau la même expérience, mais cette fois, mettez le sel et l'eau dans une petite casserole sur la cuisinière à la chaleur la plus basse possible. En 10 à 20 minutes, toute l'eau devrait avoir disparu et vous devriez vous retrouver avec de très petits cristaux de sel, trop petits pour même voir leurs formes. Il faut du temps pour que les cristaux minéraux se forment.

D'où vient le lithium ?

La demande mondiale de lithium a considérablement augmenté au cours de la dernière décennie et augmentera encore plus à l'avenir tant qu'il y aura une demande croissante de batteries lithium-ion dans les appareils électroniques, les véhicules électriques et pour le stockage de l'énergie solaire et éolienne. . La majeure partie de l'approvisionnement mondial en lithium provient des lacs salés (salars en espagnol) comme celui illustré ci-dessous dans le sud-ouest de la Bolivie.

L'eau salée de ce lac et d'autres lacs de la région contient suffisamment de lithium pour en faire une source viable de métal, en particulier parce que, dans le climat sec, cette concentration peut être augmentée par plus d'évaporation. Lorsque cette eau est évaporée, le lithium cristallise sous forme de carbonate de lithium minéral (Li2CO3). Pour être utilisé dans les batteries, le lithium est converti en d'autres formes minérales, telles que l'oxyde de cobalt et de lithium ou le phosphate de fer et de lithium.

Attributions aux médias

  • Figure (PageIndex{1}) : © Steven Earle. CC PAR.
  • Figure (PageIndex{2}) : © Isaac Earle. CC PAR.