Aragonite

L’aragonite est un minéral composé de carbonate de calcium CaCO3 (avec des traces de Sr, Pb et Zn), c'est donc un polymorphe de la calcite et de la vatérite. Ses cristaux peuvent atteindre 30 cm de long[4].

Aragonite[1]
Catégorie V : carbonates et nitrates[2]

Aragonite, Espagne
Général
Numéro CAS 14791-73-2
Classe de Strunz
5.AB.15
Classe de Dana
14.1.3.1
Formule chimique CCaO3 CaCO3
Identification
Masse formulaire[3] 100,087 ± 0,006 uma
C 12 %, Ca 40,04 %, O 47,96 %,
Couleur incolore, blanc-gris à jaune pâle ou nuancé de bleu, vert, violet ou rouge
Classe cristalline et groupe d'espace orthorhombique dipyramidal ;
Pmcn
Système cristallin orthorhombique
Réseau de Bravais Primitif P
Macle fréquent sur [110]
Clivage distinct sur {010} ; imparfait sur {110} et {011}
Cassure conchoïdale
Habitus prismatique
Échelle de Mohs 3,5 - 4
Trait blanc
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction α=1,530 β=1,682 γ=1,686
Pléochroïsme aucun
Biréfringence 0,156 ; biaxe négatif
Dispersion 2 vz ~ 18° 11'
Fluorescence ultraviolet oui et luminescence, phosphorescence
Transparence Transparente à translucide
Propriétés chimiques
Densité 2,9 - 3
Fusibilité infusible
Solubilité dilué par l’HCl
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Inventeur et étymologie

L'aragonite a été décrite dès 1609 par Anselmus Boëtius de Boodt sous le nom de stillatitius lapis, mais sa description moderne de référence est celle d'Abraham Gottlob Werner en 1797.

Le mot aragonite dérive de son topotype, proche de Molina de Aragón, en Espagne[5].

Topotype

Molina de Aragón, dans la province de Guadalajara (région de Castille-La Manche, Espagne)[6].

Cristallographie
Structure cristalline de l'aragonite
  • L'aragonite est le polymorphe stable à haute température et haute pression du carbonate de calcium, de formule CaCO3 ; le polymorphe stable en conditions ambiantes est la calcite. En conditions ambiantes, l'aragonite se transforme très lentement en calcite (en plusieurs dizaines voire centaines de millions d’années).
  • Les trois formes principales cristallines du carbonate de calcium sont l'aragonite, la vatérite et la calcite.
  • Paramètres de la maille conventionnelle : a = 4,959 Å ; b = 7,968 Å ; c = 5,741 Å ; Z = 4 ; V = 226,85 Å3.
  • Densité calculée = 2,93.

Cristallochimie

L’aragonite sert de chef de file à un groupe de minéraux isostructurels qui porte son nom :

Groupe de l’aragonite :

Habitus

Elle donne des cristaux en prismes allongés, très souvent maclés parallèlement à (110) formant alors des macles simples à deux cristaux ou des lamelles traversant le cristal, simulant un prisme hexagonal, ou des groupes de trois cristaux simulant un prisme hexagonal (macle mimétique). Aussi en masses fibreuses, oolithiques, columnaires, coralloïdes. Clivage (010) plus ou moins distinct. L'aragonite est souvent transparente à translucide.

Synonymie
  • arragonite : orthographe initiale donnée par Werner[7] et reprise par Haüy [8] ;
  • chimborazite (Clarke, 1821)[9] : l'étymologie dérive du topotype, le volcan Chimborazo en Équateur ;
  • conchite (Agnes Kelly, 1900)[10] ;
  • ktypéite (Lacroix, 1898), plus tard ctypéite (1900)[11] ;
  • iglite ou igloïte (Esmark, 1798) : décrite en Hongrie dans la localité d'Igol (Spišská Nová Ves en Slovaquie) qui a inspiré le nom[12],[13] ;
  • oserskite (Breithaupt) : aragonite trouvée à Nertschinski en Sibérie[14] ;
  • stillatitius lapis (Anselmus Boëtius de Boodt, 1609) ;
  • winnieite.

Variétés
  • Aragonite coralloïde : variété d'habitus essentiellement d'origine karstique qui rappelle les coraux. Elle est présente dans de très nombreuses grottes dans le monde.
  • Mossottite (Luca 1858) : variété strontifère d'aragonite[16] de formule idéale (Ca, Sr)CO3 connue dans une seule occurrence à Kraubath, Leoben, Styrie, Autriche.
    • Synonymie :
      • strontioaragonite.
  • Nicholsonite (Butler, 1913)[17] : variété zincifère d'aragonite, de formule idéale (Ca, Zn)CO3 connue surtout à Tsmeb Namibie.
  • Tarnovizite (Breithaupt, 1841) : variété d'aragonite plombifère[18].
    • Synonymie :
      • tarnovicite, tarnowizite, tarnowitzite (variantes orthographiques pour la tarnovizite : dérive du topotype de cette variété, la localité de Tarnowitz (Haute-Silésie, Pologne)) ;
      • plumbo-aragonite (Collie, 1889)[19].

Gîtologie

L’aragonite apparaît comme minéral primaire dans les roches métamorphiques de haute pression, mais la plupart des carbonates orthorhombiques apparaissent sous forme de minéraux de remplacement dans les roches sédimentaires, volcaniques et métamorphiques et de gisements, formés à basse température et pression de solutions aqueuses. On la retrouve aussi dans les stalactites.

Minéraux associés

Galerie
  • Aragonite mine de Salsigne, Aude, France ; 30 x 30 x 20 cm
  • Aragonite forme karstique
  • Tarnovitzite Maroc
  • Tarnovitzite Namibie
  • Argonite

Gisements remarquables

Bahamas
  • Des dépôts massifs d'aragonite, de grande pureté et faciles à exploiter, ont été découverts sur les fonds marins de l'archipel[20].

Espagne

France

Maroc
  • Mine de Zelidja, Touissit, district de Touissit, préfecture d'Oujda-Angad pour la Tarnovizite.

Namibie
  • Mine de Tsumeb (Tsumcorp Mine), Tsumeb, région d’Otjikoto (Oshikoto). Pour la variété Tarnovizite[23].

Biologie

À basse température l'aragonite est légèrement moins stable que la calcite, et hors des organismes vivants elle ne se forme généralement pas. Elle est par contre fréquemment biosynthétisée, constituant notamment la nacre et les perles des huîtres, la coquille des moules et d'autres coquillages, ainsi qu'une partie du squelette de la plupart des coraux durs et donc des récifs coralliens.

Environ la moitié des coquillages est formée d'aragonite (l'autre moitié étant constituée de calcite), certains coquillages comprenant les deux formes, comme les ormeaux. La coquille du lambi, gastéropode des Antilles, est formée exclusivement de microcristaux d'aragonite sur une matrice protéique[24]. Le chiton possède un œil dont la lentille est constituée de cristaux d'aragonite.

Pour expliquer la biominéralisation de l'aragonite on invoque généralement la présence de protéines et d'autres molécules organiques qui modifieraient les processus de nucléation. En fait l'aragonite nuclée spontanément, sans aucun additif, dans les pores de diamètre inférieur au micron (indépendamment de leur longueur), dans des proportions qui ne dépendent que de ce diamètre[25],[26].

Aragonite, climat et acidification des océans

Diverses formes d'aragonites jouent un rôle majeur dans le cycle biogéochimique du carbone et dans les puits de carbone océaniques.

L'aragonite devient soluble dans l'océan au-delà d'une certaine acidité de l'eau (légèrement variable selon la température), c'est pourquoi elle est considérée comme un des traceurs et indicateurs de l'acidification des océans induite par les émissions anthropiques de CO2 notamment. Elle est à ce titre choisie comme variable de contrôle de l'acidification des océans par les auteurs du concept des limites planétaires en 2009[27].

Selon les espèces, la coquille ou l’exosquelette de nombreux organismes marins est fait d'aragonite ou de calcite ou d'une superposition ou mélange de ces deux formes cristallines.

Plus l'eau est acide, plus il y aura compétition entre la construction biochimique du calcaire et sa dissolution chimique dans l’eau de mer ambiante. Dans une eau trop acide, des coquilles déjà formées peuvent se déliter en tuant les animaux qu'elles protégeaient [28].

Selon les scénarios prospectifs retenus en 2013 et ayant fait consensus lors du 3e symposium de 2012 sur l'acidification des océans, la situation est déjà critique localement pour quelques espèces vulnérables, mais elle le sera dans une grande partie des océans en 2100 [29].

Références
  1. American Mineralogist, volume 56, 1971, p. 758
  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. Kenneth W. Bladh, Richard A. Bideaux, Elizabeth Anthony-Morton, Barbara G. Nichols, The Handbook of Mineralogy, volume IV, Mineralogical Society of America, 2000
  5. « Museum-mineral.fr - Bons plans shopping sur le web », sur museum-mineral.fr (consulté le ).
  6. (es) Miguel Calvo Rebollar, Minerales y Minas de España. Vol. V. Carbonatos y Nitratos. Boratos., Madrid, Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Madrid. Fundación Gómez Pardo, , 711 p. (ISBN 978-84-95063-98-4), p. 314-398
  7. Franz Joseph Anton Estner, Versuch einer Mineralogie für Anfänger und Liebhaber, etc., vol. 2, tome 2, Vienne, 1797, p. 1048
  8. René Just Haüy, Traité de minéralogie, vol. 2, Paris, 1801, première édition en 4 volumes avec atlas (1re distinction de la calcite)
  9. Edward Daniel Clarke, "On the Chemical Examination, Characters, and Natural History, of Arragonite, explaining also the Causes of the different Specific Gravity of its different Sub-Varieties", art. x in The Annals of Philosophy, vol. 2, nouvelle série, no. 1, juillet 1821, p. 57–62 : "The specific gravity also of this mineral from Chimboraço is 2.7. As it differs from all the other sub-varieties of the hard carbonate of lime in the change of colour which it sustains by the action of heat, we may venture to give it a name, founded on its locality, and call it Chimboraçite, although, perhaps, it may be some time before any additional specimens of it can be procured."
  10. Agnes Kelly, "Conchite, a New Form of Calcium Carbonate", in The Mineralogical Magazine and Journal of the Mineralogical Society, volume XII, 1900, p. 363–370
  11. Alfred Lacroix, « Sur la ktypéite, nouvelle forme de carbonate de calcium, différente de la calcite et de l’aragonite », in Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences, tome 126, 1898, p. 602–605
  12. Dictionnaire des sciences naturelles, volume 8, 1840, p. 261
  13. Jens Esmark, « Extrait d’Un voyage minéralogique en Hongrie, Transylvanie, et dans le Bannat, par M. Jens Esmark, publié à Freyberg, en l’an VI » in Journal des mines, N° XLVII, Thermidor, quatrième trimestre, Imprimerie de la République, Paris, an VI (1798), p. 805–830 : De là [Poratsch, aujourd’hui Poráč, en Slovaquie] l’auteur se rend à Iglo ou Neudorf [Spišská Nová Ves en Slovaquie] […] Dans la vallée d’Iglo, l’auteur a trouvé un fossile qui lui paraît ne pouvoir être rapporté ni au spath calcaire, ni à la zéolithe, ni même à la tremolithe […] L’auteur voudrait qu’on lui donnât le nom d’Iglite.
  14. Alfred Louis Olivier Legrand Des Cloizeaux, Manuel de minéralogie, 1874, p. 97
  15. Johann Gottschalk Wallerius, Systema mineralogicum, vol. 2, Vienne, 1778, p. 388
  16. Sebastiano de Luca, « Ricerche chimiche sull’arragonite di gerfalco (mossottite) », in Il Nuovo Cimento, no. 7, Pise, 1858, p. 453
  17. Gurdon Montague Butler, "Some Recent Developments at Leadville. The Oxidized Zinc Ores", in Economic Geology, vol. 8, 1913, p. 1–18, nommée en l’honneur de S. D. Nicholson de la Western Mining Company
  18. Johann August Friedrich Breithaupt, Vollständige Handbuch der Mineralogie, vol. 2, 1841, p. 252
  19. Collie, Journal of the Chemical Society, no. 55, London, 1889, p. 95
  20. Webcrat, « Caribbean Blog International: Aragonite worth billions is being mined in the Bahamas ...Sometimes on a clear day you can't see the bottom », sur Caribbean Blog International, (consulté le )
  21. Didier Descouens, « Les Minéraux de Salsigne (Aude) », in Monde et minéraux, no. 72, 1986, p. 20-22
  22. G. Favreau, N. Meisser, P. J. Chiappero, « Saint-Maime (Alpes-de-Haute-Provence) : un exemple de pyrométamorphisme en région provençale », in Le Cahier des micromonteurs, no. 85, 2004, p. 59-92
  23. (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. 190
  24. R. Ballarini, A. Heuer, « Des secrets dans la coquille », in Pour la Science, octobre 2008, p. 86-92
  25. (en) R. Mark Wilson, « Aragonite crystals grow in tight spaces », Physics Today, vol. 71, no 9,‎ , p. 21 (DOI 10.1063/PT.3.4016).
  26. (en) Muling Zeng, Yi-Yeoun Kim, Clara Anduix-Canto, Carlos Frontera, David Laundy et al., « Confinement generates single-crystal aragonite rods at room temperature », PNAS,‎ (DOI 10.1073/pnas.1718926115).
  27. Aurélien Boutaud et Natacha Gondran, Les Limites planétaires, La Découverte, coll. « Repères », (ISBN 9782348046230), p. 19-34.
  28. J. C. Orr, V. J. Fabry, O. Aumont, Laurent Bopp, S. C. Doney, R. A. Feely, A. Gnanadesikan, N. Gruber, A. Ishida, F. Joos, R. M. Key, K. Lindsay, E. Maier-Reimer, R. Matear, P. Monfray, A. Mouchet, R. G. Najjar, G.-K. Plattner, K. B. Rodgers, C. L. Sabine, J. L. Sarmiento, R. Schlitzer, R. D. Slater, I. J. Totterdell, M.-F. Weirig, Y. Yamanaka, A. Yool, "Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms", Nature, vol. 437, 29 septembre 2005, p. 681–686, doi:10.1038/nature04095
  29. IGBP ; international Geosphere Biosphere Program (2013), Présentation de [Ocean Acidification Summary for Policymakers] ; résumé pour les décideurs (IGBP, IOC, SCOR (2013). Ocean Acidification Summary for Policymakers – Third Symposium on the Ocean in a High-CO2 World. International Geosphere-Biosphere Programme, Stockholm, Sweden) (PDF, 26 pages, 2013, en anglais), et Infographie haute définition sur l'évolution du pH marin (JPG, 4.7mb) et de l'Aragonite (JPG, 4.4mb)

Annexes

Articles connexes

Bibliographie
  • Jean-Paul Loreau, Sédiments aragonitiques et leur genèse, Paris, Editions du Muséum, coll. « Mémoires du Muséum national d'histoire naturelle / Sciences de la terre » (no 47), , 312 p. (ISBN 978-2-85653-118-1, OCLC 21625698)
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