TPE Naïca

[invite5663f4a5]

Bonjour, je travaille actuellement sur mon TPE qui traite de la taille exceptionnelle des cristaux de gypse sélénites de la grotte aux cristaux de Naïca. Néanmoins certains points restent sombres et j'aurai besoin d'un peu d'aide. Premièrement, quelqu'un saurait m'expliquer clairement comment se forment les cristaux de gypse dans notre grotte ? Pourquoi leur croissance se fait de manière prismatique ? Et nous savons que les changements de températures entraînent une multiplication des nucléations mais pourquoi précisément ? Merci d'avance on a vraiment besoin d'un coup de pouce!
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[Tawahi-Kiwi]

bonjour et bienvenue sur les forums Futura-Sciences,

Premièrement, quelqu'un saurait m'expliquer clairement comment se forment les cristaux de gypse dans notre grotte ?

A partir de solution aqueuse riche en Ca⁺⁺ et SO₄^--. C'est une precipitation classique, comme les cristaux de sel dans l'eau saturee etc.
L'origine du fluide et des ions en solutions est magmatique. Il a quelques articles sur le sujet, scientifiques et grand public.

Pourquoi leur croissance se fait de manière prismatique ?

Il s'agit de croissance cristalline. La distribution des ions precipitant hors d'un milieu se fait de maniere preferentielle suivant certains axes cristallographiques.
Dans le cas du gypse, il appartient au systeme monoclinique et la variete de morphologie cristalline depend des conditions dans lesquelles cette croissance ce fait. A nouveau, il y a quelques papiers generalistes sur le sujet.

Et nous savons que les changements de températures entraînent une multiplication des nucléations mais pourquoi précisément ?

La croissance cristalline est liee a la sursaturation du milieu. La saturation est fortement dependante de la temperature. Si la temperature varie (en particulier, si elle baisse), le systeme peut etre rapidement hors equilibre et fortement sursature. Le systeme n'a pas d'autre choix que de precipite tout les ions en trop rapidement, et de ce fait, cree de nombreux cristaux.
Si le systeme est constamment proche des conditions de saturation (refroidissement tres lent; sursaturation tres tres legere, etc.), les ions se deposent un a un tres lentement, et peuvent donc migrer la ou il est le plus facile pour eux de se mettre sous forme solide, sur la surface d'un cristal deja present, limitant ainsi la nucleation.

Exemple: Pour l'eau + sel, a haute temperature, tu peux dissoudre beaucoup de sel dans l'eau. Si tu refroidis cette eau rapidement, tout ce sel dissouds precipite rapidement => nucleation importante de nombreux petits cristaux.
Si tu as une solution d'eau + sel a temperature ambiante et la laisse doucement s'evaporer, tu ne formeras que quelques cristaux de taille plus grande.


Figure typique de la nucleation vs croissance, Credit: http://blog.autochem.mt.com/2011/03/...eation-growth/

Pour une supersaturation tres legere, le taux de croissance est bien plus grand que le taux de nucleation => quelques cristaux de grande taille
Pour une supersaturation forte, le taux de nucleation est plus eleve => nombreux cristaux de petite taille.

T-K

[invite5663f4a5]

Merci pour cette aide qui nous est vraiment très précieuse ! Je me permet de vous déranger de nouveau mais pourriez vous nous expliquer comment la pression influe-t-elle sur nos cristaux ?

[invite5663f4a5]

"A partir de solution aqueuse riche en Ca⁺⁺ et SO₄^--. C'est une precipitation classique, comme les cristaux de sel dans l'eau saturee etc.
L'origine du fluide et des ions en solutions est magmatique. Il a quelques articles sur le sujet, scientifiques et grand public."

Mais n'y a t-il pas une histoire d'évaporation ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Almandin]

Mais n'y a t-il pas une histoire d'évaporation ?

Pas dans ton cas, les évaporites sont généralement classées en deux catégories génétiques. Tu as les évaporites dites marines, dont la formation est grosso-modo due à l'évaporation d'une eau saline sursaturée dans un contexte lagunaire ou apparenté. Il s'agit des plus courantes et des plus connues, ce sont elles qui forment les grands ensembles évaporitiques qui caractérisent la série du Trias en France.

Tu as en parallèle les évaporites dites hydrothermales, qui se forment à partir d'eaux saumâtres d'origine hydrothermale, liées à un volcanisme sous-jacent. C'est ce type de formation qui concerne la grotte de Naïca.

[Tawahi-Kiwi]

Merci pour cette aide qui nous est vraiment très précieuse ! Je me permet de vous déranger de nouveau mais pourriez vous nous expliquer comment la pression influe-t-elle sur nos cristaux ?

Une pression plus elevee permet une solubilite plus elevee dans un fluide aqueux mais l'effet, a des pressions de seulement quelques kilobars, est negligable (particulierement vis-a-vis de la temperature).
Ce qui peut jouer un role, c'est qu'a pression elevee, l'eau est sous forme liquide pour des temperatures beaucoup plus elevees (en theorie, jusqu'a 374ºC pour 218 bar). Il est donc possible d'avoir des concentrations plus elevees dans l'eau liquide alors qu'a pression ambiante, l'eau ne serait plus liquide. C'est de cette maniere que les cheminees hydrothermales des fonds marins se forment.


Exemple de la solubilite de la silice dans l'eau, mais c'est valable pour tout les composes chimiques. http://talkrational.org/showthread.php?t=8038&page=3

Mais n'y a t-il pas une histoire d'évaporation ?

Comme Almandin le fait remarquer, cela est surtout important pour les evaporites, ou l'eau de mer ou lac s'evapore, devient une saumure, progressivement saturee en sel, sylvite, calcite, gypse et une multitude d'autres mineraux. Le gypse du mahgreb (rose des sables) est indirectement de cette origine.

Ici, on est plutot dans un systeme hydrothermal, le principe de formation est similaire a la formation des veines de quartz, de calcite, de sulfures. Les modalites de formation sont neanmoins suffisamment differentes (particulierement au niveau de la stabilite) pour permettre la croissance libre de cristaux geants.

L'evaporation consiste a atteindre la sursaturation en diminuant le volume de fluide disponible.
Mais la sursaturation peut etre atteinte par d'autres moyens (changement des conditions environmentales, P, T, fO₂, fS₂ et processus plus complexes) ou le volume de fluide n'est pas modifie mais sa capacite a contenir une certaine quantite en solution est diminuee.

T-K

[Geocroiseur63]

Bonsoir,

Le 08/12/2012 , j'ouvrais une discussion dans la rubrique Géologie et catastrophes naturelles sur Futura sciences.

Discussion intitulée : " Naïca , la grotte aux cristaux géants ." et ce pour annoncer la diffusion sur ARTE d'un documentaire de 1 heure et trentes minutes.
Documentaire TV. Sciences. France - Italie . Réalisateur Ruben Karenfield ...

En 2002 , au hasard de l'exploitation d'une mine de plomb et d'argent , d'étonnantes grottes tapissées de gigantesques cristaux de gypse ( plus de 10 m de hauteur , et 14 m pour le plus grand , tapissent cette Géode géante, où ils continuent de croitre dans un air irrespirable. Les explorations et études ayant besoin de scaphandres spatiaux..

La cavité a été découverte à 300 mètres sous terre...

Un documentaire à voir.

Bonne lecture et surtout des images hors du commun.

Géocroiseur63.

[invite5663f4a5]

Nous l'avons vu merci quand même !

[invite5663f4a5]

Je me permet d'user une nouvelle fois de vos connaissance mais nous n'avons trouver aucun document ou site précisant si les cristaux de Naïca sont de forme monoclinique P ou C, seriez vous au courant de cette information ?

[Tawahi-Kiwi]

Le gypse n'est jamais une maille primitive, a Naica ou ailleurs.

Le groupe spatial est A 2/a (ou C 2/c suivant la projection)

http://webmineral.com/data/Gypsum.shtml
http://www.mindat.org/min-1784.html

T-K

[Geocroiseur63]

Bonjour,

Pour les cristallisations exceptionnelles de Gypse de Naica , voir sur le net :

Les plus gros cristaux de gypse du monde , par Pierre Thomas :

à l'adresse : planet-terre.ens.lyon.fr/article/cristaux-Naica-decouverte.xml

et y voir les sites : www.naica.com.mx

et www.laventa.it/images/stories/naica

Bonne lecture.

Géocroiseur.

PS en complément des explications de Tawahi-kiwi .