Que sont les minéraux?

Toutes les roches sont composées de substances individuelles appelées minéraux. La majorité des minéraux sont d'origine inorganique. Les minéraux les plus communs sont composés d'oxygène et de silice. Quelques roches ne sont composées que d'un minéral -- par exemple, le quartz pur -- mais la plupart contiennent plus d'un minéral.

Les minéraux ont une structure cristalline régulière d'éléments chimiques et se forment d'une de trois façons: 1) la lave fondue refroidit et ses minéraux se cristallisent à différentes vitesses; 2) une substance gazeuse change d'état et devient une substance solide; 3) un minéral ou une solution d'eau s'évapore précipitant ainsi des cristaux.

Tous les cristaux sont composés d'atomes assemblés en une séquence spécifique. Les faces plates de cristaux se rencontrent habituellement à des angles déterminés. Bien que plusieurs minéraux puissent avoir la même formule chimique, ils possèdent des réseaux cristallins différents. Par exemple, le diamant et le graphite sont tous deux composés de carbone pur, mais ils ont des structures cristallines différentes. Les diamants sont très durs, alors que le graphite est mou. Même si aucun des cristaux ne puissent être pareils, tous les cristaux appartiennent à un des six systèmes cristallins suivants: isométrique, tétragonal, hexagonal, orthorhombique, monoclinique ou triclinique. Les systèmes diffèrent quant à leur taille et la disposition des axes imaginaires qui les coupent.

Les minéraux peuvent être classifiés selon leur composition chimique en neuf groupes (ou familles): les éléments natifs (incluant les alliages, les carbures, les nitrures, et les phosphures); les sulfures (incluant les séléniures, les tellurures, les arséniures, les antimoniures, et les bismuthures); les halogénures; les oxydes et les hydroxydes; les nitrates, les carbonates et les borates; les sulfates (incluant les chromates, les molybdates et les wolframites); les phosphates, les arseniates et les vanadates; les silicates; et finalement les substances organiques.

Les sept propriétés physiques suivantes sont très utiles à l'identification des minéraux: l'éclat, la dureté, la couleur, le trait, le clivage, la cassure et la densité.

La lumière est réfléchie de différentes façons sur les faces des minéraux, produisant ainsi plusieurs types d'éclat.Tous les minéraux peuvent être classés en deux groupes distincts: ceux à éclat métallique et ceux à éclat non-métallique. Les minéraux à éclat métallique sont opaques et ont un trait plus sombre que la couleur du minéral lui-même. Les minéraux non-métalliques, quant à eux, deviennent transparents lorsque tranchés minces et ils produisent un trait plus pâle que la couleur du minéral lui-même.

Une des plus importantes propriétés d'un minéral est sa dureté (sa résistance à être rayé). Bien que deux minéraux ne puissent pas avoir exactement la même dureté, cette dernière peut-être très similaire. C'est pourquoi Friedrich Mohs (un minéralogiste et surintendant du Cabinet Impérial à Vienne) ressentit le besoin d'élaborer une échelle de dureté. L'échelle de dureté de Mohs place les minéraux communs le long d'une échelle allant de un à dix. L'échelle n'indique pas la dureté réelle du minéral mais permet de déterminer si un minéral peut en égratigner un autre.

La majorité des minéraux sont colorés par des éléments chimiques qui représentent des impuretés mineures. Ces impuretés produisent différentes couleurs sans changer pour autant la composition chimique du minéral. Puisque plusieurs minéraux se ternissent, une surface fraîche doit être exposée pour en révéler la vraie couleur.

Le trait est la couleur de la ligne produite lorsqu'un minéral est frotté sur de la porcelaine non vernie ou sur une plaque de trait; c'est la poudre d'un minéral. La couleur de la trace peut être différente du minéral lui-même.

Tous les minéraux cristallins se clivent ou ont un clivage quand ils se brisent. La clivage suit des plans spécifiques car certains atomes sont liés par des forces de différentes "grosseur" selon la direction. Le type de clivage se distingue par son orientation et la facilité par laquelle on peut l'obtenir.

La cassure est la rupture irrégulière d'un minéral. Le type de cassure depend de l'apparence de la nouvelle surface. Par exemple, une série d'arcs comme ceux d'un coquillage représente une fracture conchoïdale. La cassure peut aussi être fibreuse, égale ou inégale.

La densité d'une substance est sa masse par rapport à la masse de son volume en eau. Quelques minéraux pèsent moins que l'eau mais la plupart sont plus lourds; leur poids moyen est 2,6 fois celui de l'eau. Ceci veut dire que leur densité est 2,6.

En plus de ces propriétés physiques, plusieurs autres indices peuvent nous aider à identifier les minéraux. Par exemple, plusieurs minéraux appartenant à la classe des carbonates deviennent effervescents au contact de l'acide chloridrique, une réaction qui relâche du dioxyde de carbone. L'azurite, la calcite, la magnésite, la malachite et la rhodochrosite sont des carbonates.

Certains minéraux sont flexibles. Ils peuvent être pliés avec les doigts et maintiennent cette forme jusqu'à ce qu'il soient maniés à nouveau. La chlorite est un minéral flexible. Par contraste, les minéraux élastiques retournent à leur forme originale à moins d'avoir été brisés. Les micas possèdent cette propriété.

Les minéraux malléables sont ceux qui peuvent être martelés plats sans se désintégrer. Certains minéraux natifs comme l'or, l'argent et le cuivre sont malléables. Les minéraux sectiles se brisent lorsqu'ils sont martelés mais ne forment pas une poudre lorsqu'ils sont coupés avec un couteau. Le gypse est un minéral sectile.

Des aimants attirent des minéraux magnétiques. Après avoir été chauffés ou testés avec un électroaimant, des centaines de minéraux deviennent magnétiques. Seuls deux minéraux communs, la magnétite et la pyrrhotite, sont naturellement magnétiques.

Quelques minéraux deviennent fluorescents lorsqu'ils sont placés sous une lumière ultraviolette. En recevant une radiation électromagnétique, ces minéraux émettent une autre radiation électromagnétique ayant une longueur d'onde plus grande. Une lampe ultraviolette, à ondes courtes ou longues, est une source pratique de radiation électromagnétique. Même après que la lampe ne soit éteinte, certains minéraux continuent d'émettrent de la lumière. Ces derniers sont dits phosphorescents. Cette luminescence peut aussi être causée en frappant ou en chauffant des minéraux.

Les substances radioactives se désintègrent spontanément à un taux régulier. Ce faisant, elles émettent de l'énergie sous forme de rayons ou de particules et se changent en d'autres éléments avant de devenir stable. La majorité des minéraux radioactifs sont de couleurs vives et peuvent être détectés avec divers types d'équipement. L'instrument le plus communément utilisé est le compteur Geiger. Un son, une lumière ou une aiguille signale cette radiation qui est invisible. Les matériaux radioactifs doivent être manipulés avec soin. Un bouclier en plomb et une décontamination sont nécessaires lorsque des niveaux élevés de radiation sont présents.