Cristallogénèse : comment expliquer la variation de couleur des cristaux de tourmaline ?

[jacovador]

Bonjour,

Je sais que les cristaux "poussent" à partir de "germes". Je sais aussi que les faces cristallines n'ont pas toutes la même vitesse de croissance et que ces vitesses dépendent des conditions physicochimiques (température, pression, saturation, ...).
Mon expérience me dit que les "proportions" des cristaux d'un minéral donné sont souvent voisines ; par exemple un cristal d'aiguemarine est en général un prisme dont la longueur est de 2 à 3 fois plus longue que le diamètre. De même, les cristaux de fluorite ou de halite sont en général de beaux cubes. J'en déduis (peut-être abusivement) que la croissance de ces cristaux et en quelque sorte "homothétique".
Enfin, je crois savoir que la couleur d'un minéral est reliée à des impuretés qui se sont glissées dans le réseau cristallin au moment de sa formation, ce qui explique que l'on peut (par exemple) voir des cristaux de fluorite "zonés" (des cubes emboités) car le "colorant" à changé au cours de la "pousse" du cristal.

Maintenant, mon interrogation : J'ai souvent vu (sur des images) que les prismes de tourmaline changeaient de couleur le long de leur axe (voir la photo jointe). Mais cette modification de couleur, n'est pas homothétique : la section du prisme semble monochrome. Du coup, je ne comprends plus : on a l'impression que le cristal de tourmaline pousse au début sous la forme d'une "galette" (tranche de prisme) puis, qu'il ne se développe que dans la direction axiale. Et je ne vois pas de raison pour que cela se passe ainsi de façon fréquente.

Merci par avance à ceux qui pourront m'éclairer sur la croissance de ces cristaux.

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[Tawahi-Kiwi]

Salut,

De même, les cristaux de fluorite ou de halite sont en général de beaux cubes. J'en déduis (peut-être abusivement) que la croissance de ces cristaux et en quelque sorte "homothétique".

Oui, c'est vrai dans beaucoup de cas, mais les cristaux fortement stries sont souvent une exception. Les fibres (souvent courbes) de gypse par exemple, ont une croissance differente.

Gypse fibreux courbe; bonjour pour trouver une croissance homothetique la dedans

Enfin, je crois savoir que la couleur d'un minéral est reliée à des impuretés qui se sont glissées dans le réseau cristallin au moment de sa formation, ce qui explique que l'on peut (par exemple) voir des cristaux de fluorite "zonés" (des cubes emboités) car le "colorant" à changé au cours de la "pousse" du cristal.

Le plus souvent, oui, il s'agit soit d'elements en traces/mineurs qui se substituent dans la matrice cristalline, ou des impuretes sous forme d'inclusions, ou des degats au niveau du reseau cristallin (en autre la radioactivite). Dans le cas des tourmalines, il s'agit de la composition majeure (les grandes differences entres les differentes especes de tourmalines (schorlite, dravite, elbaite, etc.)) et des variations en elements mineurs (notamment parmi les elbaites ou cela est tres visible). La radioactivite peut jouer un role dans certaines elbaites, leur donnant une couleur rose (transition Mn²⁺ vers Mn³⁺).

Maintenant, mon interrogation : J'ai souvent vu (sur des images) que les prismes de tourmaline changeaient de couleur le long de leur axe (voir la photo jointe). Mais cette modification de couleur, n'est pas homothétique : la section du prisme semble monochrome. Du coup, je ne comprends plus : on a l'impression que le cristal de tourmaline pousse au début sous la forme d'une "galette" (tranche de prisme) puis, qu'il ne se développe que dans la direction axiale. Et je ne vois pas de raison pour que cela se passe ainsi de façon fréquente.

On trouve de tout parmi les tourmalines. Certaines ont une variation chromatique radiale, d'autres selon l'axe 'c'. On trouve egalement de tout dans les faces [00X] (=parallele a l'axe 'c'). Parfois la section est triangulaire, parfois, elle contient des faces supplementaires (6 ou 9 ou plus),


Schorl avec une section triangulaire


Buergerite avec une 3x3 faces

En section, les couleurs peuvent varier selon l'axe 'c', ou selon les axes rhomboedriques (ou les deux)


Liddicoatite avec une croissance (et des changements de couleurs) manifestement triangulaire

Bien frequemment cependant, la surface parallele a l'axe 'c' de la tourmaline est faite de stries, qui ne sont pas des faces a proprement parle (meme si au microscope, chacune de ces stries a des faces orientees selon les lois cristallographique du cristal). La section generale est triangulaire arrondie.

Comme tu le dis dans ton message, la presence ou absence de faces, et leur vitesse de croissance depend des conditions physico-chimiques lors de la formation du cristal. Dans le cas des tourmalines striees, la croissance selon l'axe 'c' est beaucoup plus rapide que selon les 3(2) autres axes du rhomboedre. On voit donc relativement rarement des tourmalines striees ou les propportions a:b:c sont de la meme valeur. Le plus souvent, 'c' est beaucoup plus important.

La terminaison de la tourmaline etant faite de faces avec des angles relativement grands, lorsque des changements chimiques ont lieu, changeant la couleur de la tourmaline, cela apparait comme une surface perpendiculaire a l'axe 'c', relativement plane.


Section d'une liddicoatite ou la structure interne est en partie due a la morphologie des surfaces non paralleles a 'c'


Elbaite montrant un changement de couleur qui correspond aux faces de la terminaison


Conclusion a ta question, oui, elles poussent un peu comme des galettes, la croissance selon l'axe etant beaucoup plus importante que selon 'a' et 'b'. Pour une "bande" de couleur qui ferait 1cm sur un cristal selon l'axe 'c', cette bande ne fait peut etre que 100 microns selon les autres axes.

T-K

[jacovador]

T.K.,

Un grand merci pour toutes ces explications (et leurs belles illustrations). Je pense que cela va me prendre du temps pour assimiler tout cela car la variété et la complexité des cristaux (pas seulement ceux d'elbaïte) est fascinante et aussi très intrigante, d'où mes multiples questionnements ...

J'ai bien aimé ta remarque à propos des cristaux de gypse courbes ("où est l'homothétie ?").
Les faces striées des tourmalines m'intriguent aussi. Sont-elles de même nature (ou origine) que celles de la pyrite ? Peux-tu me conseiller la lecture de livres ou de sites web sur tous ces sujets liés à la formation des cristaux ?

Merci encore pour le temps passé à partager tes (très grandes) connaissances.
Amicalement,

[Tawahi-Kiwi]

Les faces striées des tourmalines m'intriguent aussi. Sont-elles de même nature (ou origine) que celles de la pyrite ?

Oui, bien souvent, les stries sont le resultats de deux (ou plus) faces en competition dont aucune ne prend l'avant sur l'autre. Pour la pyrite, ce sont les faces (210) et (210) (les faces du pyritoedre) qui sont tellement bien en competition que la resultante donne la face (010) du cube. L'inverse existe aussi avec des stries sur les faces (210) ou (100) et (010) sont en competition.


Forme du pyritoedre

Pour le quartz, je ne sais pas exactement qu'elles sont les faces qui sont la cause des stries (stries perpendiculaires a l'axe 'c'), mais vraisemblablement des faces de la terminaison avec les faces prismatiques

Quartz avec les stries prismatiques typiques

Pour l'apophyllite et la tourmaline, les stries sont paralleles a l'elongation prismatique, ce qui indique que les faces en competitions sont des faces prismatiques du type parallele a l'axe principal.


Apophyllites
[IMG]https://cdn-images-1.medium.com/max/1600/0*CujML5Ky6ZeuDnF2.jpg[/IMG]
Schorl ou l'on peut deviner les differentes faces qui forment les stries

Les feldspaths (surtout les plagioclases) ont des stries qui sont le resultats des macles polysynthetiques.

Albite avec macles polysynthetiques

Dans certains cas, les stries peuvent etre le resultats de plus de deux intersections, notamment sur les faces rhomboedriques ou hexagonales (hematite, corindon, rutile,...), cela donne souvent la formation de petits triangles


Striation sur la face 0001 de l'hematite

Striation sur hematite ou epitaxie de rutile

Peux-tu me conseiller la lecture de livres ou de sites web sur tous ces sujets liés à la formation des cristaux ?

Difficile de trouver quelque chose de concis, c'est plutot des informations ici et la sur le web.
T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[jacovador]

Tawahi-Kiwi,

Je n'ai pas répondu tout de suite à ton message explicatif des stries apparaissant sur les faces des cristaux.
Avant de répondre, je voulais m'assurer que j'avais un peu compris ces explications ...
Du coup, je me suis replongé dans les "délices" de la cristallographie géométrique, pour mieux "visualiser" les faces (100) et (010) qui pourraient strier des faces (210) (je ne vois pas grand chose dans l'espace !). Et de fil en aiguille, je change de sujet d'intérêt et je me retrouve à me poser plein de questions sur les groupes d'espace et groupes ponctuels !
Bref, je me disperse (et en plus très lentement) et j'ai oublié de te remercier ...

Donc, encore un grand merci pour tes diverses explications concernant les différentes "stries". Je n'ai pas encore tout compris, mais ça me motive à me cultiver sur ces sujets et j'en suis très heureux.
Amicalement,
sodalite56

[Tawahi-Kiwi]

je me retrouve à me poser plein de questions sur les groupes d'espace et groupes ponctuels !

Ah!.... bonne chance , tu n'es pas le seul

T-K