Dioptase

Le terme dioptase désigne un minéral de la classe des silicates, sous-classe des cyclosilicates. Sa formule chimique est Cu6Si6O18 • 6H2O.

Dioptase
Catégorie IX : silicates[1]

Dioptase du Congo
Général
Classe de Strunz
9.CJ.30
Classe de Dana
61.01.03.01
Formule chimique H2CuO4Si Cu6Si6O18 • 6H2O
Identification
Masse formulaire[2] 157,645 ± 0,005 uma
H 1,28 %, Cu 40,31 %, O 40,6 %, Si 17,82 %,
Couleur vert émeraude,
bleu-vert foncé
Classe cristalline et groupe d'espace rhomboédrique, R 3
Système cristallin trigonal
Réseau de Bravais rhomboédrique
Clivage parfait sur {1011}
Cassure conchoïdale
Habitus cristaux prismatiques {110}, {201}
Échelle de Mohs 5
Trait vert
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction ω = 1,644-1,658,
ε = 1,697-1,709
Biréfringence Δ = 0,051-0,053 ;
uniaxe positif
Fluorescence ultraviolet aucune
Transparence transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité 3,28 - 3,35
Fusibilité ne fond pas mais noircit
Solubilité soluble dans HCl et HNO3
Comportement chimique colore la flamme en vert
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Genre du terme

Le nom dioptase forgé par Haüy est initialement féminin[3]. Le minéral fut ensuite appelé cuivre dioptase (au masculin)[4], abrégé en dioptase au masculin[5] ou au féminin[6]. Aujourd’hui les deux genres perdurent mais la Société française de minéralogie et de cristallographie[7] et le MNHN emploient le masculin[8], et c’est aussi le choix que fait la banque de données terminologiques et linguistiques du gouvernement du Canada[9].

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie

C'est le minéralogiste allemand Moritz Rudolph Ferber qui, à la fin du XVIIIe siècle, s'intéressa le premier à ce minéral. Mais il le définit de façon erronée comme une émeraude, et c'est le minéralogiste français René Just Haüy qui en 1797 démontra qu'il s'agissait d'un minéral à part[3] et lui donna le nom de dioptase[3], du grec dia (« à travers ») et optazo (« je vois »), en référence au fait qu'on peut voir à travers ses cristaux les traces des plans de clivage[10]. Il donnera à ce terme le genre féminin.

Topotype

Le topotype se trouve dans la mine de cuivre d'Altyn-Tyube, dans les steppes de Kirghese (Oblys de Karaganda, Kazakhstan).

Synonymes

Il existe plusieurs synonymes pour cette espèce minérale[11] :

  • achirite ;
  • achrite ;
  • aschirite ;
  • dioptasite ;
  • émeraudine  ;
  • kirghisite ;
  • rhombohedral emerald malachite (Comstock, 1821) ;
  • smaragdo-chalcite Mohs.

Caractéristiques physico-chimiques

Critères de détermination

Le dioptase forme des cristaux prismatiques transparents à translucides, d'éclat vitreux. Elle est de couleur vert émeraude à bleu-vert foncé. Son trait est vert et sa cassure est conchoïdale. Sa dureté, de 5 sur l'échelle de Mohs, est moyenne.

Au chalumeau, le dioptase ne fond pas mais noircit en colorant la flamme en vert. Il est soluble dans l'acide nitrique et l'acide chlorhydrique.

Cristallographie

Le dioptase cristallise dans le système cristallin trigonal, de groupe d'espace R 3 (Z = 18 unités formulaires par maille conventionnelle)[12].

  • Paramètres de la maille conventionnelle (réseau hexagonal) : a = 14,57 Å, c = 7,78 Å (volume de la maille V = 1 429,93 Å3) ;
  • Masse volumique calculée= 3,29 g/cm3.

Les cations Si4+ sont en coordination tétraédrique d'anions O2–, avec une longueur de liaison Si-O moyenne de 1,627 Å. Les tétraèdres SiO4 sont reliés par leurs sommets et forment des anneaux Si6O18.

Les cations Cu2+ sont en coordination (4+2) octaédrique déformée d'anions O2– et de molécules H2O, avec les longueurs de liaison moyennes Cu-O = 1,960 Å et Cu-H2O = 2,592 Å. La distribution des longueurs de liaison dans les octaèdres CuO4(H2O)2 est typique de l'effet Jahn-Teller rencontré dans les composés de Cu(II) et permet une description alternative de la structure en termes de groupes carrés CuO4. Dans cette description, les groupes CuO4 sont reliés deux à deux par une arête et forment des dimères Cu2O6 ; ces dimères sont reliés par un sommet et forment des chaînes hélicoïdales le long de la direction c.

  • Structure du dioptase, projetée sur le plan (a, b). Rouge : Cu, jaune : Si, bleu : O, gris : H.
  • Structure du dioptase, projetée sur le plan (a, c). Rouge : Cu, jaune : Si, bleu : O, gris : H.

Propriétés physiques

Le dioptase est pyroélectrique.

Chauffé, il subit plusieurs transformations[13] :

  • entre 350 °C et 400 °C, le dioptase vert devient bleu. Une diminution des paramètres de maille est observée mais la composition chimique reste inchangée. Cette transformation n'est pas réversible ;
  • entre 400 °C et 800 °C, le dioptase devient noir et perd son eau ;
  • au-dessus de 800 °C, CuSiO3 se décompose en Cu5Si6O17 + CuO, puis en CuO + SiO2.

Les cations Cu2+ portent un spin 1/2 et sont soumis à des interactions magnétiques. À température ambiante le dioptase est paramagnétique, au-dessous de 50 K il devient antiferromagnétique[14].

Gîtes et gisements

Gîtologie et minéraux associés

Le dioptase est un minéral plutôt rare, que l'on trouve dans les zones d'oxydation des gisements cuprifères.
On le trouve associé aux minéraux suivants : calcite, cérusite, chrysocolle, fluorite, fornacite (en), hémimorphite, malachite, mimétite, planchéite, quartz, wulfénite.

Gisements producteurs de spécimens remarquables

France

Reste du monde

Exploitation des gisements

La dureté du dioptase, de 5 sur l'échelle de Mohs, est la même que celle de l'émail dentaire. Malgré son éclat, il est donc trop tendre et présente un clivage trop facile pour être aisément monté en joaillerie. On trouve cependant quelques bijoux portant de petits dioptases taillés comme des émeraudes. L’ambigüité avec l'émeraude est souvent entretenue pour des raisons frauduleuses. Le dioptase est surtout apprécié des collectionneurs pour sa couleur.

Galerie

Galerie Tsumeb

Galerie Renéville
  • Dioptase - Renéville, République du Congo (4,3 × 4,3 cm)
  • Dioptase - Renéville, République du Congo (13 × 12 cm)
  • Dioptase - Cérusite Fornacite- Renéville, République du Congo (13 × 12 cm)

Notes et références

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. Hauy1797.
  4. Biot1817.
  5. Cuvier1835.
  6. Brongniart1807.
  7. Site de la Société française de minéralogie et de cristallographie
  8. MNHN.
  9. banque de données terminologiques et linguistiques du gouvernement du Canada
  10. Hauy1822.
  11. « Index alphabétique de nomenclature minéralogique » BRGM
  12. ICSD No. 20 199 ; (en) N.V. Belov, B.A. Maksimov, Yu.Z. Nozik et L.A. Muradyan, « Refining the crystal structure of dioptase Cu6(Si6O18)•(H2O)6 by X-Ray and neutron-diffraction methods », Doklady Akademii Nauk, vol. 239,‎ , p. 842-845
  13. (en) K.-H. Breuer et W. Eysel, « Structural and chemical varieties of dioptase, Cu6[Si6O18]•6H2O », Zeitschrift für Kristallographie, vol. 184, nos 1-2,‎ , p. 1-11 (DOI 10.1524/zkri.1988.184.1-2.1)
  14. (en) M. Wintenberger, G. André et M.F. Gardette, « Magnetic properties of green dioptase CuSiO3H2O and of black dioptase CuSiO3, and magnetic structure of black dioptase », Solid State Communications, vol. 87, no 4,‎ , p. 309-312 (DOI 10.1016/0038-1098(93)90649-8)
  15. A. Caubel, « Minéralogie du gisement d'uranium de Rabejac (Hérault) », Le Règne Minéral, no 13,‎ , p. 5-18
  16. (en) The Mineralogical Record, vol. 23, p. 495
  17. (en) Mineral. Rec. 19:117, 19:337, 8:Tsumeb 23/49/71, 7:133
  18. (en) Charles Palache, Harry Berman et Clifford Frondel, The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837–1892, vol. II : Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, etc., New York (NY), John Wiley and Sons, Inc., , 7e éd., 1124 p., p. 652
  19. (en) The Mineralogical Record, vol. 10, p. 180 ; The Mineralogical Record, vol. 16, p. 303

Bibliographie
  • [Hauy1797] R. J. Haüy, « Extrait du Traité élémentaire de minéralogie que le C.en Haüy s’occupe de rédiger : 28. DIOPTASE (N. N.), c’est-à-dire, visible au travers.  », Journal des mines, no XXVIII,‎ an v (1797), p. 274-275 (lire en ligne, consulté le ).
  • [Hauy1822] René Just Haüy, Traité de minéralogie, t. 3, Paris, Bachelier et Huzard, , 2e éd., 592 p. (lire en ligne), p. 477-483.
  • [Brongniart1807] Alexandre Brongniart, Traité élémentaire de minéralogie, avec des applications aux arts, t. 2, Paris, Deterville, , 444 p. (lire en ligne), p. 225.
  • [Biot1817] Biot et al., Nouveau dictionnaire d'histoire naturelle, appliquée aux arts, à l'agriculture, à l'économie rurale et domestique, à la médecine, etc : Cor - Cun, t. 8, Paris, Deterville, , 602 p. (lire en ligne), p. 568-569.
  • [Cuvier1835] Georges Cuvier, A. Richard, Pierre Auguste Eugène Drapiez et al., Cours complet d'histoire naturelle, médicale et pharmaceutique, t. 2, Bruxelles, H. Dumont, , 499 p. (lire en ligne), p. 265.
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