Qu’est-ce qu’un minéral ?

Cet article à pour but d'apporter des précisions dans la définition de ce qu'est un minéral.

Table des matières

Donner une définition d’un minéral n’est pas si simple. La minéralogie est une science relativement jeune, même si elle était présente au sein des sciences antiques. En effet, elle débute son histoire au 17éme siècle avec un essor particulier à la fin du 18éme siècle en tant que science exacte.

Une définition officielle

La définition officielle et faisant autorité d’un minéral est faite par la CNMNC (Commission on New Minerals, Names and Classification), un organe de travail de l’IMA (International Mineralogical Association). L’IMA est fondée en 1958.

La CNMNC fait autorité sur la définition, l’approbation, le nom et la classification d’un minéral, qu’il soit ancien ou nouveau. Les minéraux et leurs noms qui ont été rapportés dans la littérature et généralement acceptés par les scientifiques professionnels avant 1959 ont été acceptés par le CNMNC, sans examen ni modification. En d’autres termes, en 1959, le CNMNC a « acquis » tous les minéraux bien acceptés et bien décrits à cette date. À partir de 1959, tous les nouveaux minéraux doivent être approuvés par la Commission.

En 1995, la CNMMN a besoin de fournir une ligne directrice dans ses travaux en interne. La commission prend donc l’initiative de donner une nouvelle définition d’un minéral.  En effet, avec les récentes avancées technologiques et en réponses aux suggestions de la communauté minéralogique il était nécessaire de fournir cette nouvelle définition.

De manière générale, un minéral est un élément ou un composé chimique qui est normalement cristallin et qui s'est formé à la suite de processus géologiques.

Ernest H. Nickel

La définition n’est pas destinée être rétroactive. C’est-à-dire que les substances qui n’entrent pas dans le champ d’application de la définition mais qui ont été acceptées comme minéraux par le passé ne doivent pas être automatiquement discréditées par cette publication.

Analyse de la définition

Cette définition semble simple, claire et précise. Cependant elle n’est pas si simple. En effet, il convient d’analyser ce que les mots veulent dire. Pendant longtemps, des minéraux et leurs variétés étaient considérés comme tels.

Un minéral est un élément ou un composé chimique

Le minéral peut être un seul élément chimique. Par exemple le Carbone (C) est un élément chimique et peut produire des minéraux tels que le diamant ou le graphite.

Un minéral peut être également composé de plusieurs éléments chimiques.

Un alliage naturel de métal peut être considéré comme minéral comme par exemple, la nielsenite (PdCu3).

Cependant un minéral est également un composé chimique pouvant avoir une formule chimique complexe possédant des ions. Des impuretés peuvent apparaître pour former des variétés.

Mais n’allons pas trop loin. Une formule chimique seule ne permet pas de définir un minéral.

On parle de mélanges lorsque que plusieurs minéraux avec une formule chimique données se retrouvent associés ensemble. Un minéral n’est donc pas un mélange. Une roche n’est pas un minéral. Mais une roche est composée de minéraux…

Un minéral est normalement cristallin

Un cristal est un empilement ordonné d’atomes, d’ions ou de molécules.

En minéralogie, le terme « cristallin » signifie: l’ordre atomique à une échelle qui peut produire un diagramme de diffraction « indexable » (avec des indices de Miller) lorsque la substance est traversée par une onde de longueur d’onde appropriée (rayons X , électrons, neutrons).

La CNMNC exige la soumission de ces données dans le cadre du processus d’approbation des nouveaux minéraux.

Cependant, certaines substances naturelles ne sont pas cristallines. Elles sont divisées en deux catégories:

  1. les substances amorphes, qui n’ont jamais été cristallines et qui ne diffractent pas les rayons X ou les électrons.
  2. les métamictes qui étaient cristallines à un moment donné, mais dont la cristallinité a été détruite par rayonnement ionisant.

Les substances amorphes

Il existe un petit nombre de minéraux amorphes. Lorsque la composition est définie avec précision par une analyse minutieuse, la substance se révèle unique et monophasée, et lorsqu’il est démontré qu’un schéma de diffraction est impossible, une substance amorphe peut être considérée par la CNMNC. Cela se fait au cas par cas.

Prenons l’exemple de l’opale. En effet celle-ci est classée en tant que minéral. Elle fait partie des minéraux de forme amorphe. Elle reste cependant une « exceptions historiques ». De nos jours, elle ne seraient jamais approuvées en tant que minéral.

Cependant, certaines substances amorphes été acceptées comme minéraux par la CNMMN. Les substances excluent sont communément appelée « minéraloïdes ». En effet, un minéraloïde possède toutes les caractéristiques d’un minéral sauf la structure atomique ordonnée.

Les métamictes

Dans certaines roches, la radioactivité a détruit la structure cristalline d’un ou plusieurs minéraux. On les appelle les métamictes.

Il est donc difficile de déduire des minéraux de ces substances sauf si on est certain que la substance d’origine était cristalline. Dans les autres cas, une métamicte ne pourra être considérée comme un minéral.

Les exceptions

Le mercure est actuellement le seul minéral approuvé qui est un liquide à des températures normales. Il n’a donc pas de structure cristalline et ne peut pas produire de diagramme de diffraction. Le mercure cristallise à -39°c dans des conditions normales de température et de pression.

L’eau n’est pas une espèce minérale, mais sa forme solide (la glace) en est un.

Il s’agit de deux exemples notables.

Un minéral s'est formé à la suite de processus géologiques

C’est l’essence même qui distingue les minéraux et en fait leur beauté et notre fascination pour eux. Il a fallu du temps et l’action de la nature. De nombreux minéraux se sont formés dans des conditions de température ou de pression élevées (ou les deux) et sont métastables dans des conditions ambiantes. D’autres peuvent avoir tendance à s’hydrater ou à se déshydrater lorsqu’ils sont retirés de leur lieu d’origine. Ce qui fait un minéral sont des caractéristiques et des critères évoqués tout au long de cet article.

Cependant, l’homme, avec sa technologie arrive à reproduire cette nature. Il faut aussi considérer l’espace et les roches extraterrestres. Il existes des substances biogéniques. Lesquelles peut-on considérer comme espèces minérales ?

Substances anthropiques

Les substances anthropiques sont celles produites par l’homme et ne sont pas considérées comme des minéraux. Si ces substances sont identiques aux minéraux, elles peuvent être appelées « équivalents synthétiques » des minéraux en question.

Substances anthropogènes géologiquement modifiées

Les composés chimiques formés par l’action des processus géologiques sur les substances anthropiques ont, à l’occasion, été acceptés comme minéraux (par exemple, les « minéraux » de Laurium formés par la réaction de l’eau de mer avec d’anciens scories métallurgiques).

Cependant, à l’ère moderne, lorsque de nombreux matériaux exotiques sont produits, il est possible que ces substances puissent être placées dans un environnement géologique pour produire des produits de réaction qui pourraient autrement être qualifiés de nouveaux minéraux.

La CNMMN a donc jugé qu’à l’avenir, les composés chimiques formés par l’action des processus géologiques sur les substances anthropiques ne pourraient pas être considérés comme des minéraux.

Certains composés chimiques formés par l’action de processus géologiques sur des roches ou des minéraux qui ont été exposés à de tels processus par les activités de l’homme (par exemple, les ouvertures de mines, les dépôts de minerai, les coupures de routes, etc.) ont été acceptés comme minéraux dans le passé et, si l’exposition a été accidentelle, c’est-à-dire qu’elle n’a pas été faite dans le but de créer de nouveaux minéraux, ces produits peuvent être acceptés comme minéraux.

Les composés chimiques causés par les incendies de mines sont considérés comme un cas spécial, car il n’est pas toujours clair s’il y a eu une implication humaine dans le déclenchement de l’incendie, et ces substances ne sont donc pas acceptées comme minéraux.

Substances extraterrestres

Les substances extraterrestres (météorites, roches lunaires, etc.) semblent être produites par des processus similaires à ceux sur Terre.

Par conséquent ces processus sont maintenant appelés géologiques, même si le terme « géologie », à l’origine, correspond à l’étude des roches de notre planète.

Par conséquent, les composants naturels des roches extraterrestres et des poussières cosmiques sont considérés comme des minéraux.

Substances biogéniques

Les substances biogéniques sont des composés chimiques produits entièrement par des processus biologiques sans composante géologique et ne sont pas considérés comme des minéraux. Exemples: calculs urinaires, cristaux d’oxalate dans les tissus végétaux, coquilles de mollusques marins.

Cependant, si des processus géologiques ont été impliqués dans la genèse du composé, le produit peut alors être accepté comme minéral.

Des exemples de minéraux acceptables de ce type peuvent être des substances cristallisées à partir de matière organique. Par exemple: les constituants des calcaires ou des phosphorites dérivés d’organismes marins.

Une définition simple

Comme nous l’avons vu dans cet article, la définition fournie par Ernest H. Nickel se veut simple dans les mots. Mais définir un minéral ne l’est pas forcément. Il convient que les minéraux doivent avoir une nomenclature et suivre une phase de validation stricte pour éviter les « doublons » ou « erreurs ».

On peut toutefois synthétiser cette définitions par 4 points essentiels qui font un minéral.

Un minéral est un élément ou composé chimique qui:

  1. A une composition plus ou moins constante.
  2. N’est pas un mélange de plusieurs substances.
  3. Est généralement un solide avec une matrice ordonnée tridimensionnelle d’ions et de molécules dans sa structure cristalline.
  4. Est formé par des processus géologiques naturels et sans intervention humaine ou biologique.
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