La couleur des minéraux

La couleur est une propriété utile pour identifier un minéral

La couleur des minéraux est certainement la propriété la plus évidente à observer. Pourtant, elle est certainement une des plus complexes à comprendre. Cet article a pour but de faire le tour de la compréhension sur la couleur des minéraux de manière simple et abordable. En effet, elle résulte de propriétés liées à la chimique et à la physique. Réduit en poudre, un minéral n’a peut être pas la même couleur que lorsqu’il était encore intact (notion de trait).

Deux groupes de couleurs

Les minéraux peuvent être classés en deux groupes distincts. Le premier regroupe tous les minéraux ne possédant qu’une seule couleur propre à l’espèce minérale. Ce sont les minéraux idiochromatiques. L’autre groupe concentre les minéraux pouvant avoir plusieurs couleurs. Ce sont les minéraux allochromatiques.

Minéraux idiochromatiques

Les minéraux idiochromatiques présentent toujours la même couleur. Par exemple la lazurite est toujours bleue, la pyrite est toujours de couleur jaune/laiton. Leurs couleurs est due à des quantité importants d’ions métalliques. Ces ions font souvent partie de leur formule chimique car ils sont présents en grande quantité.

Prenons l’exemple de la malachite dont la formule chimique est la suivante: Cu2(CO3)(OH)2. La malachite doit sa couleur à la présence de cuivre (Cu). Le cuivre produit la couleur verte. La malachite est verte car elle contient beaucoup de cuivre.

La plupart du temps les minéraux idiochromatiques sont des métaux natifs, des sulfures, des sulfosels et des oxydes.

Minéraux allochromatiques

Les minéraux allochromatiques présentent de multiples couleurs. Lorsqu’ils sont purs, les minéraux allochromatiques sont généralement incolores. Ce sont des « impuretés » qui produisent généralement la couleur de ces minéraux.

Comme pour les minéraux idiochromatiques, ce sont sont souvent les ions métalliques qui sont responsables de la couleur du minéral. Ces impuretés ne font pas partie de la formule chimique car elles sont présente en très petites quantités.

Prenons l’exemple de l’améthyste. L’améthyste est une variété de quartz. Les deux ont la même formule chimique: SiO2. Cependant le quartz est souvent incolore, tandis que l’améthyste est violette. La différence réside dans la présence d’ions fer (Fe3+) en petite quantité dans l’améthyste lui donnant ainsi sa couleur violette.

Couleur et chimie

La couleur des minéraux est donc un indice sur sa composition chimique. Ce peut être une indication. Cependant la couleur des minéraux est un aspect trop complexe pour être aussi réducteur. Malgré tout l’expérience montre des tendances de couleur en fonction de la présence d’ions métalliques entrant dans la composition chimique ou en tant qu’impuretés contenus dans le minéral. C’est d’autant plus vrai pour les minéraux allochromatiques.

Ions issus des métaux de transitions

Les ions métalliques issus des métaux de transitions souvent responsables de la couleurs des minéraux. Chacun de ces ions produits des couleurs différentes. Les ions des différents métaux de transition peuvent donner leur couleurs aux minéraux. Voici quelques exemples:

Le manganèse (Mn)

Les ions du manganèse peuvent produire les couleurs suivantes: Rouge/Rose, Violette 

Le chrome (Cr)

Les ions du chrome peuvent produire les couleurs suivantes: Orange, Jaune, Verte.

Le Molybdène (Mo)

Les ions du Molybdène peuvent produire les couleurs suivantes: Orange, Bleue.

Le fer (Fe)

Les ions du fer peuvent produire les couleurs suivantes: Rouge/Rose, Orange, Jaune, Verte, Bleue, Violette.

Le nickel (Ni)

Les ions du nickel peuvent produire les couleurs suivantes: Bleue, Violette.

Le mercure (Hg)

Les ions du mercure peuvent produire la couleur suivante: Rouge/Rose.

L'argent (Ag)

Les ions de l’argent peuvent produire la couleur suivante: Rouge/Rose.

Le vanadium (V)

Les ions de vanadium peuvent produire les couleurs suivantes: Rouge/Rose, Orange, Jaune, Verte, Bleue.

Le cobalt (Co)

Les ions du cobalt peuvent produire les couleurs suivantes: Rouge/Rose, Bleue, Violette.

Le cuivre (Cu)

Les ions du cuivre peuvent produire les couleurs suivantes: Verte, Bleue, Violette.

D'autres façons de donner de la couleur...

La couleur des minéraux est complexe. Si la présence d’un élément chimique ou d’ions donnent souvent leurs couleurs aux minéraux, d’autres phénomènes entre en compte. Qu’il soient chimiques ou physique il n’y a pas de règles absolue.

Coloration pseudochromatique

La coloration pseudochromatique est principalement causée par des phénomènes optiques. En effet la lumière va interagir avec des caractéristiques physiques comme par exemple la structure.

Un des exemple les plus frappant est celui de l’opale. Ce minéral offre des couleurs qui sont une pure illusion d’optique. C’est un des rares minéral à pouvoir s’afficher de plusieurs couleurs différentes en même temps.

La "VRAIE" couleurs des minéraux

Les apparences sont souvent trompeuses. En effet, nous percevons parfois la couleur d’un minéral. Mais lorsque celui-ci est réduit en poudre il a une tout autre couleur. L’exemple le plus frappant est celui de l’hématite. Cet oxyde de fer nous apparaît bien souvent revêtu d’un couleur rappelant l’acier. Or, en réalité sa couleur serait plutôt rouge. Mais comment peut-on affirmer cela ? Une abrasion suffit à démontrer la couleur réelle du minéral. C’est ce qu’on appelle la couleur du trait.

La couleur du trait

Reprenons notre exemple de l’hématite. L’hématite est un minéral composée d’oxyde de fer (Fe3+) dont la formule chimique est la suivante: Fe2O3. Son nom fait référence au « sang » (tout comme hémoglobine, cette protéine contenu dans nos globules rouges). Le sang est rouge. L’hématite était également utilisée comme pigment rouge…

Comment ce fait-il que notre perception visuelle nous donne un minéral à la couleur acier et qu’en réalité il soit rouge ?

La réponse est simple: l’hématite EST rouge… En effet, lorsqu’on le réduit en poudre, ce minéral n’apparaît plus de couleur acier, mais de couleur rouge.

On peut tester cette propriété en faisant un test de couleur du trait. Pour cela, il suffit de prendre une plaque de porcelaine non émaillée et de frotter l’hématite sur ce support comme si il s’agissait d’une craie sur un tableau. Ainsi, on va créer une abrasion et de la poudre d’hématite va alors se déposer sur notre plaque et laisser apparaître la couleur du minéral. Lorsque l’on effectue ce test avec l’hématite, le trait nous apparaît comme étant rouge.

Couleur du trait de la pyrite et de la rhodochrosite
Couleur du trait de la pyrite et de la rhodochrosite

De nombreux minéraux ont une caractéristique bien précise sur la couleur de leur trait. Voici deux autres exemples également notables où la couleur du minéral est différente de celle de son trait.

La rhodocrosite est rose, mais son trait est blanc.

La pyrite est dorée alors que son trait est brun/verdâtre (et il dégage même une odeur de souffre).

Pour conclure

La couleur est une perception. Nous n’en voyons qu’une partie. Cependant cette gamme de couleur est très large et offre une multitude de couleurs aux minéraux. Les propriétés colorimétriques des minéraux sont variées. Elles peuvent être chimique, physique. Les couleurs dépendent de la lumière, de phénomènes optiques, de la chimie, de notions physiques, etc.

C’est un sujet complexe qui mérite bien plus qu’un article de blog. Evidemment cet article se veut être un résumé donnant des explications simples sur les couleurs des minéraux. Le phénomène est complexe. Cependant quelques indicateurs nous donnent des explications plausibles aux couleurs des minéraux.

La couleur est au même titre que la dureté, un indicateur d’identification. Mais il ne se suffit pas à lui même. C’est un élément faisant d’un vaste ensemble dont traite la minéralogie. 

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