Les minéraux silicatés en chaînes Les inosilicates

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    03-Apr-2015

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  • Les minraux silicats en chanes Les inosilicates
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  • Deux grandes familles I) Les pyroxnes: les ttradres SiO 4 sont joints Par sommets et forment des chanes simples II) Les amphiboles: les chanes simples sont jointes Entre elles: chanes doubles Les deux familles prsentent de grandes similarits Au niveau de leur proprits physiques et chimiques Les pyroxnes peuvent ragir avec un fluide du mtamorphisme pour donner des amphiboles Les amphiboles sont des minraux hydroxyls
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  • Les pyroxnes: chanes simples Diopside CaMgSi 2 O 6 Les pyroxnes des cristaux trapus Coloration faible, trs peu de Fe 2+
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  • Chaque ttradre partage deux de ses quatre Oxygnes avec ses voisins dans La chane - Unit Si 2 O 6 ou SiO 3 Diopside bleu = Si pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca)
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  • Quatre types de sites pour les cations a)Gros sites M2 qui sont soit octadriques (6) soit Cubiques (8) qui accueillent de gros cations (Ca 2+, Na + ) ou des cations de tailles moyennes (Fe 2+ Mg 2+,Mn 2+ ) b) Des petits sites M1 qui sont octadriques qui accueillent les cations de tailles moyennes et des Cations de petites tailles (Al 3+, Fe 3+, Ti 4+ ) Les substitutions Al, Si dans les ttradres sont Peu frquentes
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  • Les orthopyroxnes (OPX) Sites M2 octadriques avec des cations de tailles moyennes (Fe 2+, Mg 2+, Mn 2+ ) Structure cristallographique orthorhombique Les clinopyroxnes (CPX) Sites M2 cubiques accueillent des gros Cations (Ca 2+, Na + ) Structure cristallographique monoclinique
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  • b a sin a sin Diopside bleu = Si pourpre = M1 (Mg) jaune = M2 (Ca) Mode denchanement des polydres Les sites M2 sont Entre les bases des Ttadres et les sites M1 entre les oxygnes apicaux Sites M1
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  • Clivage: plan de cassure autour des units I, sites M2 fragiles - Cassures peu nettes 90
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  • c a (+) M1 (+) M2 La chaine ttradrique au-dessus des sites M1 est dcale par rapport celle situe dessous maille monoclinique = clinopyroxnes
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  • c a (+) M1 (-) M1 (-) M2 (+) M2 I alterns maille orthorhombique = Orthopyroxenes
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  • Diopside HedenbergiteWollastoniteEnstatite Ferrosilite orthopyroxenes clinopyroxenes pigeonite Mg 2 Si 2 O 6 Fe 2 Si 2 O 6 Fe en M2 (6) plus gros que M1 CaMgSi 2 O 6 CaFeSi 2 O 6 Les sites M2 (8) Contiennent Le Ca CaSiO 3
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  • Le clinopyroxne calcique le plus rpandu est LAUGITE: Ca (Mg, Fe)Si 2 O 6 Il peut contenir un peu dAl en substitution de Si Les clinopyroxnes sodiques font des solutions solides Jadite NaAlSi 2 O 6 - Aegyrine NaFeSi 2 O 6 Un pyroxne contient du Li: Le spodumne : LiAlSi 2 O 6 Les cpx calciques font galement des solutions solides avec les cpx sodiques
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  • Jadeite NaAlSi 2 O 6 Ca(Mg,Fe)Si 2 O 6 Aegirine NaFe 3+ Si 2 O 6 Diopside-Hedenbergite CaAl 2 SiO 6 Ca / (Ca + Na) 0.2 0.8 Omphacite aegirine- augite Augite Spodumene: LiAlSi 2 O 6 (Ca, Na)(Mg, Fe 2+, Fe 3+,Al)Si 2 O 6
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  • Dans les roches magmatiques Plus commun = augite, pigeonite et opx associs aux plagioclases, aux olivines et aux hornblendes Gisements Dans les roches mtamorphiques Le diopside est prsent dans les roches carbonates Dans les roches volcaniques mtamorphises essentiellement augite et diopside Les px sont peu stables et se transforment rapidement en argile la surface
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  • Les amphiboles: chaines doubles
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  • Enchanements de chanes doubles // laxe c Unit Si 4 O 11 Les sites sempilent comme dans les pyroxnes Cette gomtrie produit 5 types de sites diffrents 3 sites octadriques M1, M2, M3 entre les oxygnes apicaux des ttradres 2 sites de grandes tailles (6 ou 8) M4 et un site de coordinence 10 A entre les bases des ttradres
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  • b a sin a sin Hornblende: (Ca, Na) 2-3 (Mg, Fe, Al) 5 [(Si,Al) 8 O 22 ] (OH) 2 Hornblende bleu fonc= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na) boules turquoise = H Exemple de la hornblende
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  • Mme architecture I plus larges (double chaines) Hornblende bleu fonc = Si, Al pourpre = M1 rose = M2 bleu = M3 (tout Mg, Fe) Sites octadriques M1, M2, M3
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  • b (+) (+) (+) (+) (+) a sin a sin Mme orientation = clinoamphiboles alternance = orthoamphiboles Hornblende vue (001) bleu fonc= Si, Al pourpre = M1 rose = M2 Bleu clair = M3 (tout Mg, Fe) jaune = M4 (Ca) boule pourpre = A (Na) boules turquoise = H
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  • Hornblende vue (001) bleu fonc= 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 octadrique = orthoamphibole (Fe, Mg)
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  • OH La prsence des OH diminue la stabilit thermique A HT dcomposition en px
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  • Clivages 120
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  • Les clinoamphiboles sont les plus rpandues Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 - Ca 2 Fe 5 Si 8 O 22 (OH) 2 TrmoliteActinote La grunrite Fe 7 Si 8 O 22 (OH) 2 donne une amphibole fibreuse : lamiante brun ou amosite La hornblende est une amphibole sodique Na 2 Fe 3 Fe 2 Si 8 O 22 qui peut tre asbestiforme Amiante bleu ou crocidolite Quelques exemples damphiboles
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  • Ca-Mg-Fe Amphibole quadrilatre (analogie avec pyroxnes) Tremolite Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Ferroactinote Ca 2 Fe 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Anthophyllite Mg 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Fe 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Actinote Cummingtonite-grunerite Orthoamphiboles Clinoamphiboles
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  • Gisements Roches magmatiques basiques et U-basiques Peu prsentes car faible proportion deau dans ces magmas Roches mtamorphiques Ce sont des minraux de ce types de roches On trouve un facis amphibolite dans le mtamorphisme rgional
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  • Rcapitulatif inosilicates Pyroxenes et amphiboles sont trs similaires: chaines de ttradres SiO 4 chaines connectes sous forme de I-beams par les octadres M Formes calciques=monocliniques avec dcalages T-O-T dans la mme direction Pauvres en Ca = formes orthorhombiques avec dcalages alternants + + + + + + + ++ - - - - - - + + + a a + + + + + + + + + + + + - - - - - - Clinopyroxene Orthopyroxene Orthoamphibole Clinoamphibole
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  • Les silicates ttradres en feuillets Les phyllosilicates Micas et argiles
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  • SiO 4 ttrahdres polymriss en feuillets 2-D : [Si 2 O 5 ] Oxygnes apicaux lis aux autres constituents
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  • Couches octadriques analogues celles des hydroxydes Brucite: Mg(OH) 2 Couches avec Mg octadrique entour de (OH) Grand espacement le long de c avec liaisons H faibles c
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  • Gibbsite: Al(OH) 3 Couches avec Al octadrique entour de (OH) Charge de Al 3+ : seuls les 2/3 des sites sont occups (quilibre des charges) Couches brucitiques=trioctadriques couches gibbsitiques=dioctadriques couches gibbsitiques=dioctadriques a1a1a1a1
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  • Couches ttradriques lies aux couches octadriques Groupes (OH) localiss au centre des anneaux T (pas de O apical)
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  • Kaolinite (minral argileux): Al 2 [Si 2 O 5 ] (OH) 4 Couches T et dioctadriques (Al 3+ ) (OH) au centre des anneaux 6T et la base des couches octadriques (OH) au centre des anneaux 6T et la base des couches octadriques Jaune = (OH) TO-TO-TOTO-TO-TOTO-TO-TOTO-TO-TO Liaisons H entre les groupes T-O
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  • Serpentine ( varit fibreuse = amiante chrysotile ): Mg 3 [Si 2 O 5 ] (OH) 4 Couches T et trioctadriques (Mg 2+ ) (OH) au centre des anneaux T et la base des couches octadriques (OH) au centre des anneaux T et la base des couches octadriques TO-TO-TOTO-TO-TOTO-TO-TOTO-TO-TO Liaisons H entre les groupes T-O Jaune = (OH)
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  • Serpentine Couches octadriques un peu plus grandes que les couches ttradriques = enroulement autour des couches T-O Antigorite = feuillets maintenus par des segments alterns de courbure oppose Chrysotile = tubes
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  • Serpentine Les tubes de chrysotile montrent lorigine des phyllosilicates asbestiformes S = serpentine T = talc
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  • Le chrysotile
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  • Pyrophyllite: Al 2 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 Couche T Couche dioctadrique (Al 3+ ) - Couche T (OH) au centre des anneaux T (OH) au centre des anneaux T TOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTH H Liaisons H entre les groupes T-O Jaune = (OH)
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  • Talc: Mg 3 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 Couche T couche trioctadrique (Mg 2+ ) - Couche T (OH) au centre des anneaux T TOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOTTOT-TOT-TOT H H Liaisons H entre les groupes T-O Jaune = (OH)
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  • Comme les amphiboles, les micas sont hydroxyls KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 AlSi 3 O 10 (OH) 2 K (Mg, Fe) 3 Muscovite Biotite
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  • Muscovite: K Al 2 [Si 3 AlO 10 ] (OH) 2 (subst couple K - Al IV ) Couche T Couche dioctadrique (Al 3+ ) - Couche T (OH) au centre des anneaux T (OH) au centre des anneaux T K entre T - O T: liaison plus forte TOTKTOTKTOTTOTKTOTKTOTTOTKTOTKTOTTOTKTOTKTOT
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  • Phlogopite: K Mg 3 [Si 3 AlO 10 ] (OH) 2 Couche T - cou