Stishovite

La stishovite est une espèce minérale du groupe des silicates, sous groupe des tectosilicates. C'est un polymorphe tétragonal de la silice de formule chimique SiO₂, à groupe d'espace P4₂/mnm, ayant la structure cristalline du rutile TiO₂.

Général
Stishovite Catégorie IX : silicates[1]
Structure cristalline de la stishovite.
Numéro CAS	13778-37-5
Classe de Strunz	4.DA.40 4 OXIDES (Hydroxides, V[5,6] vanadates, arsenites, antimonites, bismuthites, sulfites, selenites, tellurites, iodates) 4.D Metal:Oxygen = 1:2 and similar 4.DA With small cations 4.DA.40 Stishovite SiO2 Space Group P 4/mnm Point Group 4/m 2/m 2/m
Classe de Dana	04.04.01.09 Oxydes 4. Oxydes simples 4.4.1/ Groupe du rutile
Formule chimique	O₂Si SiO₂
Identification
Masse formulaire[2]	60,0843 ± 0,0009 uma O 53,26 %, Si 46,74 %,
Classe cristalline et groupe d'espace	ditétragonale-dipyramidale P4₂/mnm
Système cristallin	tétragonal
Réseau de Bravais	primitif P
Habitus	agrégat micro-cristallin
Échelle de Mohs	8,5-9
Trait	blanc
Éclat	vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction	ω=1,799 ε=1,826
Biréfringence	Δ=0,027 ; uniaxe positif
Propriétés chimiques
Densité	4,29-4,35
Propriétés physiques
Magnétisme	aucun
Radioactivité	aucune

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Découverte, étymologie et topotype

La stishovite a d'abord été synthétisée en 1961 par Sergey M. Stishov (ru), un physicien des hautes pressions russe[3].

Elle a ensuite été découverte à l'état naturel — ce qui lui conférait le statut de minéral — par Edward C. T. Chao (en) en 1962, dans le cratère d'impact Meteor Crater (Arizona, États-Unis)[4], et nommée en hommage à Sergey M. Stishov[3].

Gîtologie

Depuis sa découverte dans le Meteor Crater, la présence de stishovite dans des roches terrestres est considérée comme une preuve d'impact météoritique quand des cratères d'origine inconnue sont examinés. La stishovite découverte dans les années 2000-2011 dans des échantillons de météorites d'origine astéroïdale (chondrites[5] et sidérites[6]) ou planétaire (martienne[7] et lunaire[8]) est de même interprétée comme due à des chocs subis quand ces roches étaient encore dans leur corps parent. En 2015 un grain de stishovite a été identifié dans l'un des échantillons ramenés par la mission Apollo 15[9].

Bien que théorisé depuis longtemps, ce n'est qu'en 2007 que deux études distinctes ont prouvé l'existence de stishovite dans le manteau terrestre profond (plus de 350 km, ce qui correspond à une pression de plus de 9 GPa), dans des diamants[10] et dans des gneiss[11].

Cristallographie, cristallochimie

La stishovite cristallise dans le groupe d'espace quadratique P4₂/mnm (Z = 2)[12].

Paramètres de la maille conventionnelle : $a$ = 4,179 Å, $c$ = 2,664 9 Å ; V = 46,54 Å³
Densité calculée = 4,29 g cm⁻³

L'unité structurale de base de stishovite est un octaèdre SiO₆. C'est un arrangement beaucoup plus compact que le tétraèdre SiO₄ des autres polymorphes de la silice. En raison de cette compacité, la stishovite est le polymorphe le plus dense de la silice (densité 4,29 g cm⁻³ contre 2,65 g cm⁻³ pour le quartz) et possède l'indice de réfraction le plus élevé (1,81 contre 1,55 pour le quartz).

La stishovite est fréquemment classée avec les oxydes au lieu des silicates, car sa structure cristalline est identique à celle d'autres minéraux oxydés.

La stishovite est métastable aux pressions ambiantes ; toutefois, sa transformation en quartz est de type reconstructif et donc très lente, prenant des milliers d'années pour se produire.

Groupe du rutile

La stishovite appartient au groupe du rutile, qui rassemble des espèces dont la formule générique est M⁴⁺O₂. Toutes cristallisent dans le système tétragonal, de classe ditétragonale dipyramidale et de groupe d'espace P4₂/mnm. Toutes présentent un habitus similaire allongé sur {001} et strié, avec des macles sur {101} et {301}. Les cristaux bien formés sont très rares car la stishovite se forme rapidement à très hautes pressions, sans avoir le temps de développer des formes typiques.

Groupe du rutile
Minéral	Formule	Groupe ponctuel	Groupe d'espace
Argutite	GeO₂	4/mmm	P4₂/mnm
Cassitérite	SnO₂	4/mmm	P4₂/mnm
Ilménorutile	(Ti,Nb,Fe)O₂	4/mmm	P4₂/mnm
Strüverite	(Ti,Ta,Fe)O₂	4/mmm	P4₂/mnm
Paratellurite	TeO₂	4/mmm	P4₂/mnm
Pyrolusite	MnO₂	4/mmm	P4₂/mnm
Plattnérite	PbO₂	4/mmm	P4₂/mnm
Rutile	TiO₂	4/mmm	P4₂/mnm
Stishovite	SiO₂	4/mmm	P4₂/mnm

Notes et références

La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) Michael Fleischer, « New mineral names », Mineralogical Society of America, vol. 47, n^o 2,‎ 1962, p. 172–174 (lire en ligne [PDF]).
(en) E.C.T. Chao, J.J. Fahey, Janet Littler et D.J. Milton, « Stishovite, SiO₂, a Very High Pressure New Mineral from Meteor Crater, Arizona », Journal of Geophysical Research, vol. 67, n^o 1,‎ 1962, p. 419-421 (DOI 10.1029/JZ067i001p00419)
(en) Zhidong Xie, Naotaka Tomioka et Thomas G. Sharp, « Natural occurrence of Fe₂SiO₄-spinel in the shocked Umbarger L6 chondrite », American Mineralogist, vol. 87, n^os 8-9,‎ 2002, p. 1257-1260.
(en) Dan Holtstam, Curt Broman, Johan Söderhielm et Anders Zetterqvist, « First discovery of stishovite in an iron meteorite », Meteoritics & Planetary Science, vol. 38, n^o 11,‎ 2003, p. 1579-1583 (lire en ligne).
(en) Falko Langenhorst et Jean-Paul Poirier, « 'Eclogitic' minerals in a shocked basaltic meteorite », Earth and Planetary Science Letters, vol. 176,‎ 2000, p. 1308-1311.
(en) E. Ohtani, S. Ozawa, M. Miyahara, Y. Ito, T. Mikouchi, M. Kimura, T. Arai, K. Sato et K. Hiraga, « Coesite and stishovite in a shocked lunar meteorite, Asuka-881757, and impact events in lunar surface », Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 108,‎ 2011, p. 463–466.
(en) Shohei Kaneko, Masaaki Miyahara, Eiji Ohtani, Tomoko Arai, Naohisa Hirao et Kazuhisa Sato, « Discovery of stishovite in Apollo 15299 sample », American Mineralogist, vol. 100,‎ 2015, p. 1308-1311.
(en) Wirth et al., « Inclusions of nanocrystalline hydrous aluminium silicate “Phase Egg” in superdeep diamonds from Juina (Mato Grosso State, Brazil) », Earth and Planetary Science Letters,‎ 2007, p. 384-399 (lire en ligne)
(en) Liu et al., « Evidence of former stishovite in metamorphosed sediments, implying subduction to >350 km », Earth and Planetary Science Letters,‎ 2007, p. 180–191 (lire en ligne)
ICSD No. 9 160 ; (en) W.H. Baur et A.A. Khan, « Rutile-type compounds. VI. SiO₂, GeO₂ and a comparison with other rutile-type structures », Acta Cryst. B, vol. 27, n^o 11,‎ 1971, p. 2133-2139 (DOI 10.1107/S0567740871005466)

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

(en) « Stishovite », sur mindat.org (consulté le 5 octobre 2018)

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[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.

[Fleischer1962-3] (en) Michael Fleischer, « New mineral names », Mineralogical Society of America, vol. 47, n^o 2,‎ 1962, p. 172–174 (lire en ligne [PDF]).

[4] (en) E.C.T. Chao, J.J. Fahey, Janet Littler et D.J. Milton, « Stishovite, SiO₂, a Very High Pressure New Mineral from Meteor Crater, Arizona », Journal of Geophysical Research, vol. 67, n^o 1,‎ 1962, p. 419-421 (DOI 10.1029/JZ067i001p00419)

[5] (en) Zhidong Xie, Naotaka Tomioka et Thomas G. Sharp, « Natural occurrence of Fe₂SiO₄-spinel in the shocked Umbarger L6 chondrite », American Mineralogist, vol. 87, n^os 8-9,‎ 2002, p. 1257-1260.

[6] (en) Dan Holtstam, Curt Broman, Johan Söderhielm et Anders Zetterqvist, « First discovery of stishovite in an iron meteorite », Meteoritics & Planetary Science, vol. 38, n^o 11,‎ 2003, p. 1579-1583 (lire en ligne).

[7] (en) Falko Langenhorst et Jean-Paul Poirier, « 'Eclogitic' minerals in a shocked basaltic meteorite », Earth and Planetary Science Letters, vol. 176,‎ 2000, p. 1308-1311.

[8] (en) E. Ohtani, S. Ozawa, M. Miyahara, Y. Ito, T. Mikouchi, M. Kimura, T. Arai, K. Sato et K. Hiraga, « Coesite and stishovite in a shocked lunar meteorite, Asuka-881757, and impact events in lunar surface », Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 108,‎ 2011, p. 463–466.

[9] (en) Shohei Kaneko, Masaaki Miyahara, Eiji Ohtani, Tomoko Arai, Naohisa Hirao et Kazuhisa Sato, « Discovery of stishovite in Apollo 15299 sample », American Mineralogist, vol. 100,‎ 2015, p. 1308-1311.

[10] (en) Wirth et al., « Inclusions of nanocrystalline hydrous aluminium silicate “Phase Egg” in superdeep diamonds from Juina (Mato Grosso State, Brazil) », Earth and Planetary Science Letters,‎ 2007, p. 384-399 (lire en ligne)

[11] (en) Liu et al., « Evidence of former stishovite in metamorphosed sediments, implying subduction to >350 km », Earth and Planetary Science Letters,‎ 2007, p. 180–191 (lire en ligne)

[12] ICSD No. 9 160 ; (en) W.H. Baur et A.A. Khan, « Rutile-type compounds. VI. SiO₂, GeO₂ and a comparison with other rutile-type structures », Acta Cryst. B, vol. 27, n^o 11,‎ 1971, p. 2133-2139 (DOI 10.1107/S0567740871005466)