Gibbsite

La gibbsite est une espèce minérale de formule chimique Al(OH)3 avec des traces de Fe et Ga. C'est un important minerai d'aluminium et l'un des trois minéraux qui constituent la bauxite avec la boehmite AlO(OH) et le diaspore AlO(OH). Les rares cristaux pseudohexagonaux peuvent atteindre 3 cm[4].

Gibbsite[1]
Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[2]

Gibbsite - Chine
Général
Numéro CAS 14762-49-3
Classe de Strunz
4.FE.10
Classe de Dana
6.3.1.1
Formule chimique H3AlO3 Al(OH)3
Identification
Masse formulaire[3] 78,0036 ± 0,0011 uma
H 3,88 %, Al 34,59 %, O 61,53 %,
Couleur blanc, gris blanc, grisâtre, verdâtre, blanc verdâtre, rougeâtre, blanc crème
Classe cristalline et groupe d'espace prismatique
Système cristallin monoclinique
Réseau de Bravais primitif P
Macle Commun sur {001}
Clivage parfait sur {001}
Cassure écailleuse
Habitus massif, stalactitique, terreux, concrétionnaire, croute, fibreux, écaille, radie, sphéroïdal, enduit, compact.
Faciès Tabulaire, pseudohexagonal.
Échelle de Mohs de 2,50 à 3,00
Trait blanc
Éclat vitreux; nacré
Propriétés optiques
Indice de réfraction α=1,568-1,570
β=1,568-1,570
γ=1,586-1,587
Biréfringence Δ=0,018 ; biaxe négatif
Fluorescence ultraviolet Luminescent, fluorescent
Transparence translucide - transparent
Propriétés chimiques
Densité 2,420
Solubilité insoluble dans l'eau
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Inventeur et étymologie

Initialement décrite par Dewey en 1820 sous le nom de wavellite, c'est la description faite par le minéralogiste américain Torrey en 1822 qui fait référence ; il l'a dédiée à George Gibbs (1776-1833), collectionneur américain de minéraux, dont la collection a été rachetée au cours du XIXe siècle par l'université Yale[5].

Topotype

Richmond, Comté de Berkshire, Massachusetts, États-Unis.

Cristallographie

La gibbsite est le plus commun des quatre polymorphes connus de l'hydroxyde d'aluminium, les trois autres étant la bayérite, la doyleite et la nordstrandite. La gibbsite et la bayérite sont monocliniques (groupe d'espace P 2/m), tandis que la doyleite et la nordstrandite sont tricliniques.

  • Paramètres de la maille conventionnelle : = 8,641 Å, = 507 Å, = 9,719 Å ; Z = 8 ; V = 424,44 Å3
  • Densité calculée = 2,44 g cm−3
Structure moléculaire de la gibbsite

La structure de la gibbsite est analogue à la structure de base des micas. Elle est formée d'empilements de feuillets d'octaèdres d'hydroxyde d'aluminium. Les octaèdres sont constitués d'un ion central aluminium au degré d'oxydation +III lié en coordination octaédrique à six ions hydroxydes de charge formelle -I. Chaque hydroxyde n'est lié qu'à deux ions aluminium et un tiers des octaèdres ne possède pas d'ion aluminium en leur centre. Le feuillet qui en résulte est neutre électriquement +3/6 + -1/2 = 0 (charge +III pour les atomes d'aluminium qui se répartissent sur trois liaisons avec les hydroxydes, charge -I pour les hydroxydes liés à deux aluminium). L'absence de charge sur les feuillets fait qu'il n'y a pas d'ions entre eux pour faire office de « glu » et les maintenir liés par des liaisons ioniques. Ils ne sont liés que par des liaisons faibles ce qui fait que la gibbsite est un minéral très facilement clivable.

La structure de la gibbsite est proche de celle de la brucite Mg(OH)2. Cependant, les ions magnésium sont dans un état d'oxydation +II, plus faible que celui des ions aluminium dans la gibbsite, et l'électroneutralité des feuillets n'implique plus la présence de sites vacants au centre des octaèdres. La différence de structure et de symétrie entre la gibbsite et la brucite provient de différences dans l'empilement des feuillets.

La couche de type gibbsite constitue également le « plan de base » de la structure du corindon Al2O3. La structure de base est la même, les ions hydroxydes étant remplacés par des oxygènes. L'oxygène portant une charge +II, les feuillets ne remplissent plus la condition d'électroneutralité, ce qui induit la présence d'ions aluminium entre eux comme compensateurs de charge.

Enfin, la gibbsite est intéressante parce qu'elle est souvent rencontrée comme sous-partie de la structure d'autres minéraux. Ainsi les feuillets neutres d'hydroxyde d'aluminium se rencontrent entre des feuillets de silice dans des minéraux argileux comme l'illite, la kaolinite, la montmorillonite. Ils sont identiques aux feuillets rencontrés dans la gibbsite.

Synonymie
  • beta-kliachite
  • claussénite (Dufrénoy 1845[6]) probablement en l’honneur du collectionneur et naturaliste danois Peter Claussen [7].
  • gibbsitogelite (Tučan 1913 [8])
  • hydrargyllite (G. Rose 1839 [9])
  • wavellite (Dewey 1820 [10]) : il existe bien une espèce minérale à ce nom qui est un phosphate.
  • zirlite (Pichler 1871 [11]) : le nom provient du gisement topotype Zirl, dans le Tyrol autrichien.

Gîtologie
  • En altération des minéraux alumineux, commun dans les sols latéritiques et de la bauxite.
  • Formée à basse température dans les environnements hydrothermaux et métamorphiques.

Minéraux associés

boehmite, corindon, diaspore, goethite, kaolinite.

Gisements remarquables
  • Autriche
Zirler Klamm, Zirl, Innsbruck, Inntal, Nord Tyrol[12].
  • Canada
Carrière Francon, Montréal, Québec[13].
  • France
Mas Rouge, Les Baux-de-Provence, Bouches-du-Rhône, Provence-Alpes-Côte d'Azur [14].

Notes et références
  1. Zeitschrift für Kristallographie, volume 139, pp. 129(1974)
  2. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  3. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  4. (en) John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh et Monte C. Nichols, The Handbook of Mineralogy : Halides, Hydroxides, Oxides, vol. III, Mineral Data Publishing, .
  5. Torrey (1822), New York. Med. Phys. Journal: 1, no. 1: 68.
  6. Armand Dufrénoy, Traité de minéralogie, tome ii, 1845, p. 349
  7. Albert Huntington Chester, A Dictionary of the Names of Minerals, John Wiley and Sons, New York (NY), 1896, p. 60
  8. Fran Tučan, Centralblatt für Mineralogie, Geologie und Paleontologie, Stuttgart, 1913, p. 768
  9. Gustav Rose, Annalen der Physik, vol. 48, Halle, Leipzig, 1839, p. 564
  10. Chester Dewey, American Journal of Science, vol. 2, 1820, p. 249
  11. Adolf Pichler, "Beiträge zur Mineralogie Tirols", in Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Paläontologie, Stuttgart, 1871, p. 52–57
  12. R. Exel: Die Mineralien und Erzlagerstätten Österreichs (1993)
  13. Mineralogical Record (2006): 37: 5-60.
  14. Simone Caillère and Th. Pobeguin : "Quelques Aspects Microscopiques de la Gibbsite dans les Bauxites du Mas Rouge (Région des Baux)", Bull. Soc. Fr. Minéral. Cristallogr., 1967, XC, No 3, 414-416
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