Caldérite

La caldérite est une espèce minérale du groupe des silicates et du sous-groupe des nésosilicates. Il s'agit du pôle manganésien des grenats pyralspites. Ce grenat ferrifère est relativement rare. Sa formule se présente sous la forme de (Mn2+,Ca)3(Fe3+,Al)2(SiO4)3. Constituée essentiellement des éléments Fe, Mn, Si, O, avec des touches d'Al, et de Ca, la caldérite peut avoir, comme impuretés, du magnésium et du titane.

Caldérite
Catégorie IX : silicates[1]

Cristaux de caldérite sur matrice, de Sunndal (Norvège).
Général
Classe de Strunz
9.AD.25
Classe de Dana
51.04.03a.06
Formule chimique Fe2Mn3O12Si3 Mn3Fe2(SiO4)3
Identification
Masse formulaire[2] 552,753 ± 0,009 uma
Fe 20,21 %, Mn 29,82 %, O 34,73 %, Si 15,24 %,
Couleur rouge sombre - brun - jaune foncé - jaune rougeâtre - brun rougeâtre foncé
Classe cristalline et groupe d'espace hexakisoctaédrique ;
Ia3d
Système cristallin cubique (isométrique)
Réseau de Bravais centré I
Clivage aucun
Échelle de Mohs 7
Trait blanc
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction de 1,87 à 1,93
Pléochroïsme non
Transparence transparente à translucide
Propriétés chimiques
Densité 4,08
Propriétés physiques
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie

Le nom caldérite a tout d'abord été donné à un minéral nésosilicaté dans une roche manganésienne de l'ouest de l'Inde par Henry Piddington en 1851. Son analyse fut faite en 1857 par Blandford et Siichting. En 1909, Fermor[3] officialisa le nom de caldérite pour les membres ferreux manganésiens[4]. Le nom caldérite provient de James Calder, écrivain en géologie indienne.

Topotype

Le topotype moderne faisant référence est le gisement de Otjosondu, Namibie[5].

Caractéristiques physico-chimiques

Critères de détermination

Les inclusions de Fe3+ donnent au grenat caldéritique une variation de couleur allant du jaune foncé au rouge et brun rougeâtre, avec un éclat vitreux. Le trait de la caldérite est blanc.

Son système cristallin est cubique, la maille conventionnelle du réseau de Bravais est centrée I.

D'après ses propriétés optiques, son indice de réfraction va de 1,87 à 1,93, avec un net caractère transparent voire translucide.

Ce minéral, plutôt dur (7 sur l'échelle de Mohs), est massif et grenu; il ne présente pas de clivage.

Cristallochimie

Selon la classification de Strunz, elle fait partie de la classe des silicates (IX), plus précisément des nésosilicates (9.A) sans anion supplémentaire (9.AD).

Membres du groupe 9.AD.25 selon la classification de Strunz
Minéral Formule Groupe ponctuel Groupe d'espace
AlmandinFe3Al2(SiO4)3m3mIa3d
AndraditeCa3Fe2(SiO4)3m3mIa3d
CaldériteMn3Fe2(SiO4)3m3mIa3d
Goldmanite (en)Ca3(V,Al,Fe)2(SiO4)3m3mIa3d
GrossulaireCa3Al2(SiO4)3m3mIa3d
Henritermierite (de)Ca3(Mn,Al)2(SiO4)2(OH)44/mmmI41/acd
Hibschite (it)Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x (0,2 < x < 1,5)m3mIa3d
Holtstamite (it)Ca3(Al,Mn)2(SiO4)2(OH)44/mmmI41/acd
Katoïte (it)Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x (1,5 < x < 3)m3mIa3d
Kimzeyite (it)Ca3(Zr,Ti)2(Si,Al,Fe)3O12m3mIa3d
Knorringite (en)Mg3Cr2(SiO4)3m3mIa3d
MajoriteMg3(Fe,Al,Si)2(SiO4)3m3mIa3d
Morimotoite (it)Ca3TiFeSi3O12m3mIa3d
PyropeMg3Al2(SiO4)3m3mIa3d
SchorlomiteCa3(Ti,Fe,Al)2[(Si,Fe,Fe)O43m3mIa3d
SpessartineMn3Al2(SiO4)3m3mIa3d
UvaroviteCa3Cr2(SiO4)3m3mIa3d
Wadalite (it)Ca6Al5Si2O16Cl343mI43d

La caldérite est un nésosilicate du groupe des grenats, 51.04.03a, selon la classification de Dana : elle fait partie des nésosilicates ne contenant que des groupes isolés SiO4 (51), dont les autres cations sont en coordination au moins égale à 6 (51.04). Ce groupe contient les minéraux almandin, caldérite, knorringite, majorite, pyrope et spessartine.

Cristallographie
Structure de la caldérite, projetée sur le plan (a, b). Octaèdres marron : Fe, dodécaèdres blancs : Mn, tétraèdres jaunes : Si, atomes en rouge : O.

La caldérite cristallise dans le système cristallin cubique, de groupe d'espace Ia3d. Son paramètre de maille est = 11,84 Å[6], avec Z = 8 unités formulaires par maille, donc un volume de 1 660 Å3 et une masse volumique d'environ 4,08 g/cm3.

Les cations Mn2+ sont en coordination (8) d'anions O2–, avec une longueur de liaison Mn-O moyenne de 2,42 Å. Le polyèdre de coordination du Mn est un dodécaèdre triangulaire. Les cations Fe3+, placés sur l'élément de roto-inversion 3, sont en coordination (6) octaédrique d'O2–, avec une longueur de liaison Fe-O de 2 Å. Les atomes de silicium sont en coordination (4) tétraédrique d'oxygène, avec une longueur de liaison Si-O de 1,64 Å.

Les octaèdres FeO6 sont isolés les uns des autres dans la structure de la caldérite, ainsi que les tétraèdres SiO4. Ces deux groupes forment un réseau tridimensionnel en partageant tous leurs sommets. Les groupes MnO8 sont situés dans les sites antiprismatiques de ce réseau et partagent leurs arêtes avec les groupes FeO6 et SiO4.

Gîtes et gisements

Gîtologie et minéraux associés

Ce minéral plutôt rare peut se retrouver dans les dépôts manganésiens ou ferreux, issus soit de zone métamorphique, soit de zone mantellique, magmatique voire hydrothermale, soit donc à de fortes pressions et des températures plutôt moyennes.

La caldérite peut être trouvée associée aux minéraux suivants :

Gisements producteurs de spécimens remarquables
  • Afrique du Sud
providence northern cap, aggeneys
  • Canada
Labrador, Wabush Iron Formation
  • Inde
Bihar, Kathamsand, Madhya Pradesh, netra
  • Italie
Val d'Aoste, Saint marcel, mine Prabornaz[7]
  • Namibie
région d'otjozondjupa, otjosondu
  • Suède
Mine harstigen, Varmland, filipstad, pajsberg
  • Suisse
Mine fianel, grischum, Vallée d'hinterrhein, Ausserferrera

Notes et références
  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. Lewis Leigh Fermor (en)
  4. (en) L.L. Fermor. « The manganese-ore deposits of India. I. Introduction and mineralogy », dans Geol. Sum. Indio Mem., vol. 87, 1909, p. 182-186
  5. (en) L. von Bezing, R. Bode et S. Jahn, Namibia. Minerals and Localities, édition Schloss Freudenstein, Bode Verlag, Haltern, 2007, 367 pp.
  6. ICSD No. 27 381 ; (en) G.A. Novak et G.V. Gibbs, « The crystal chemistry of the silicate garnets », American Mineralogist, vol. 56, nos 5-6,‎ , p. 791 (lire en ligne)
  7. (en) B. Cenki-Tok et C. Chopin, « Coexisting calderite and spessartine garnets in eclogite-facies metacherts of the Western Alps », Mineralogy and Petrology, vol. 88,‎ , p. 47-68

Voir aussi

Bibliographie
  • (en) G. Ottonello, M. Borketa et P.F. Sciuto, « Parameterization of energy and interactions in garnets: End-member properties », American Mineralogist, vol. 81,‎ , p. 429-447 (lire en ligne)
  • (it) G.C. Piccoli, G. Maletto, P. Bosio et B. Lombardo, Minerali del Piemonte e della Valle d'Aosta, 2007, Associazione Amici del Museo "F. Eusebio" Alba, Ed., Alba (Cuneo), 607 pp.
  • (en) Michael Fleischer et Luis J. Cabri, « New Mineral Names », American Mineralogist, vol. 66, nos 11-12,‎ , p. 1280 (lire en ligne)
  • (en) Edward Salisbury Dana (1892) The System of Mineralogy of James Dwight Dana, 1837–1868, John Wiley & Sons, New York (NY), 6e éd., 1134 p., p. 443
  • (en) F. H. S. Vermaas, Manganese-iron garnet from Otjosondu, South-West Africa, 1952
  • (en) C. Klein Jr., « Mineralogy and petrology of the metamorphosed Wabush Iron Formation, southwestern Labrador », dans J. Petrol., vol. 7, 1966, p. 246{305}
  • (de) M. Blandfordm et E. Söchting (1857) Verhandlungen der Gesellschafl. Deut. Geol. Gesz. g, 4.
  • (en) J. E. De Villiers, "The manganese ores of Otjosondu, Southwest Africa", dans Geol. Soc. S. Afr. Trans., vol. 54, 1951, p. 89-98
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