Le trona, encore nommé urao en espagnol, tronite dans les répertoires minéralogiques ou sesquicarbonate de sodium dihydraté pour les anciens chimistesLe Larousse du de Claude Augé le désigne comme un carbonate hydraté naturel de sodium ou de soude, et urao est un synonyme accepté en français. Le sesquicarbonate de sodium est le sel double de carbonate de sodium et de bicarbonate de sodium., est une espèce minérale très rare en Europe, mais assez fréquente dans les déserts et régions autrefois désertiques, correspondant à une combinaison naturelle de carbonate de sodium, de bicarbonate de sodium et d'eau de constitution, de formule chimique , abrégée en . Ce minéral carbonate du groupe de la malachite monoclinique, composant de la roche évaporite carbonatée homonyme, qui possède un clivage parfait à éclat vitreux et ne s'altère pas à l'air sec, est très soluble dans l'eau.
Il est aussi présent dans les gaz d'émanation et les dépôts de fumerolles.
Minéral et roche minerai de la soude et du sodium, tendres, fragiles et légers, ont un goût alcalin ou une saveur alcaline prononcée. Ils représentent une source de carbonate de sodium et de bicarbonate de sodium, pour l'industrie. En effet, le trona peut apparaître comme un mélange stœchiométrique de ces composés monohydratés Na2CO3 • H2O et de NaHCO3 • H2O.
Dénomination et géotype Le minéral trona a été décrit à partir d'échantillons collectés au Fezzan et dénommé en 1773 par le consul suédois Bagge résidant à TripoliBagge, Svenska Vetenskapsakademien, Stockholm, Handlingar 35, 1773, page 140. Notons que la matière avait été décrite en minéralogie avec l'expression latine alkali orientale impurum terrestre (alcali terrestre impur et oriental) par Wallerius dès 1747J.G Wallerius, Mineralogia, eller Mineralriket. Stockholm, 1747, page 174.. La dénomination proviendrait de l'arabe dialectal, désignant par abréviation de natriïn un sel d'évaporite et en particulier le natron alcalinAvant la tradition arabe, il existait le monde grec hellénisé, héritier partiel de l'Égypte ancienne, avant d'être en partie romanisé. Le vocable gréco-romain nitrum couvre les acceptions du nēter copte, c'est-à-dire du natron ou alcali minéral des Anciens. Le minéralogiste Rupert Hochleitner le lie au verbe grec nipto "laver" pour mettre en évidence un usage principal de poudre de lessive ou nettoyage purificateur basique.. thumb|left|Échantillon de trona de la vallée de Searles, près de la bourgade de Trona, comté de San Bernardino, en Californie. Au-delà d'une altération de l'arabe natriin signifiant "sel", il peut s'agir de l'adaptation du terme natron(a), de l'égyptien arabisé natron désignant l'alcali soude, c'est-à-dire le natron, terme qui a servi également à dénommer la contrée désertique, ainsi que le comté et la ville américaine de Trona en Californie, où il est bien observable. Notez que les centaines de formations proéminentes en tuf calcaire, dénommées the Trona pinnacles, font d'abord référence à cette contrée désertique, en particulier les anciens fonds asséchés du lac Searles. Mais Natrona est un toponyme, nom générique de localités américaines, fondé sur la contrée égyptienne Natrona, connue dès l'Antiquité pour cette ressource minérale.
Johan Gottschalk Wallerius, qui avait décrit en 1747 le natron et le trona en minéralogie, avait proposé en 1759 une classe d'alcalis terrestres, sous l'appellation précise alkali orientale impurum terrestre. Outre le natron et le trona, Wilhelm Ritter von Haidinger ajoute la thermonatrite en 1845. Entretemps, Boussingault constate avant 1826 que le minéral correspond à l'urao commercial, exploité dans les terres sèches américainesBoussingault, Annales des mines: 12: 278 (1826). Il préfère nommer le minéral urao car le terme trona est beaucoup plus récent..
Alfred Lacroix, dans la Revue coloniale, opus cité, précise encore que l'immense majorité des échantillons qui lui ont été rapportés des multiples lacs natrons du désert africain, en particulier du Soudan et des voisinage du lac Tchad, n'étaient que des cristaux ou des masses de trona, bien que les appellations vulgaires ou commerciales les rangeaient dans la catégorie du natron.
Cristallochimie et cristallographie Les formes observées sont (001), (100), (101), (02), (111), (11), (211). Elles peuvent former des pyramides aiguës. Les cristaux allongés sur (010), et accessoirement sur (201), (01), (211), (11), (411), striés suivant l'arête de zone [(001),(100)] aplati sur le plan (001), peuvent être parfois rapprochés d'un morphologie "épidote". Les cristaux néogènes sont aplatis suivant le plan (001), mais aussi terminés en pyramides aiguës à faces courbes.
Le clivage (100) est parfait, l'éclat vitreux est très vif suivant le plan de clivage.
Les cristaux aciculaires très fragiles, allongés et souvent aplatis, peuvent atteindre une longueur de 2 cm à 10 cm, ils sont groupés en amas, en tapis ou divergent d'une centre. Ils pointent dans les géodes. Ils forment des masses granulaires compactes ou friables, fibro-lamellaires ou columnaires, qui enserrées dans les cavités peuvent pointer en rosettes. thumb|left|Structure cristalline du trona à température ambiante, dévoilée sous l'axe b, la maille unitaire étant délimitée par la ligne grise continue. Il participe à un groupe minéral descriptif de carbonates solubles dans l'eau sans anion étranger, dont les autres membres sont la baylissite, la chalchonatronite ou natronite de cuivre, la gaylussite, la pirssonite, le natron et la thermonatrite. On le dénomme souvent suivant les deux derniers termes, groupe natron-thermonatrite.
Propriétés physico-chimiques caractéristiques du minéral Le minéral naturel est fixe et stable à l'air sec. L'analyse chimique pondérale donne en masse NaO, CO et HO. Notons que les analyses de trona, minéral commercial même le plus pur et sec, montre souvent des traces de sable, de sel de cuisine ou de thénardite. Par exemple, Alfred Lacroix donne une composition globale massique de NaO, CO et HO et d'impuretés dont de sable (silice impure), de NaCl ou halite, de NaSO ou thénardite, de CaCO, de FeO. Les cristaux sont transparents à translucides. Leur cassure à éclat vitreux luisant est irrégulière à sub-conchoïdale. La densité est supérieure à 2,1, le trait reste blanc si la poussière est incolore.
Le minéral fond facilement. Mis en tube fermé et chauffé, un dégagement d'eau issu de la structure minérale se produit, avant un dégagement de gaz carbonique CO. Chauffé au chalumeau, le minéral très fusible colore la flamme en jaune intense, fait caractéristique indicateur d'ion sodium.
Le minéral est très soluble dans l'eau. Il rend l'eau alcaline. Il est attaqué par les acides forts qui le solubilisent facilement avec effervescenceLe trona bouillonne dans les acides.. Une de ces banales propriétés intrinsèques, c'est-à-dire qu'il ne s'altère pas l'air sec, explique son omniprésence dans les déserts, en particulier neutres ou alcalins. Il faut toutefois conserver ses échantillons en milieu fermé.
Le goût est alcalin ou de lessive, tout comme pour le natron ou la thermonatrite.
Le trona se distingue des autres carbonates alcalins solubles dans l'eau, non seulement par ses propriétés optiques et cristallographiques, mais encore par sa fixité à l'air sec alors que le natron s'effleurit à l'air sec.
Roche évaporitique typique La roche, incolore à grise, parfois blanc jaunâtre, présente un faciès massif et une structure litée, caractéristiques des roches évaporites, formées dans les gisements salins lacustresElle est ainsi associée à la halite, au gypse, au borax, à la dolomite, à la glaubérite ou à la sylvite. Les morceaux massifs ont généralement aussi un aspect fibreux, peu compact avec des vides.. Elle doit en principe contenir une grande proportion de minéral trona, au moins la moitié en masseElle peut parfois se confondre avec la roche natron dont la simple définition s'arrête à l'efflorescence natronée. Notez que les appellations sont autant d'essence géologique que culturelle. Le trona ou l'urao l'emportent pour les Amériques respectivement nordique et latine, alors que le natron demeure souvent africain. Le minéral trona, plus stable, est toutefois bien plus abondant que le minéral natron sur un plan concret..
La roche se forme dans des grands dépôts apparus après évaporation des bords des grands lacs salés, sous climats désertiques, par exemple en Afrique du Nord ou en Égypte, en Afrique orientale, en Asie centrale désertique, en Iran, en Mongolie, au centre ou aux marges désertiques de l'Amérique du Nord, par exemple dans le Wyoming, le Nevada, la Californie, mais aussi au Mexique, en Amérique du Sud par exemple au Venezuela. Elle est aussi présente sous forme de couches poudreuses sur les parois des mines ou en efflorescence à la surface du sol désertique. Dans ce cas, les cristaux en prismes allongés et tabulaires sont rares. Elle peut former des efflorescences continues sur les sols des régions arides.
Le minéral et la roche sont déjà connus des Européens, mais sous le nom chimique de sesquicarbonate de sodium doublement hydraté, par les chimistes français de l'école lavoisienne, participant à la mission scientifique accompagnant l'expédition d'Égypte en 1799. Les chimistes Nicolas Conté et Claude Berthollet, observateurs méticuleux des lacs salés ou des captures endoréiques d'eaux saumâtres, postulent que cette matière minérale chymique provient d'une légère altération en milieu acide, précédée ou suivie d'un dessèchement, du natron.
Elle a été découverte en 1863 dans le comté de San Bernardino en Californie du Sud par les frères Searles, John et Dennis, précisément dans la Panamint valley, qui constitue un réseau de drainage englobant le "désert des bancs de boue"Ce réseau hydraulique, temporaire, est actif au Pléistocène, depuis 1,8 million d'années jusqu'à - 10 000 ans.. L'ensemble fait partie de la contrée du , toujours périodiquement inondée de façon plus ou moins précaire et qui continue à former des roches salines ou évaporites par évaporation des eaux. Trona est la ville de cette contrée. Le minéral et la roche sont désormais dénommés de ce nom car les frères, après avoir inventorié les ressources minières à partir de 1862, ont commencé l'exploitation du borax dès 1873.
Au lac Searles, elle y est parfois associée intimement à la halite ou cristal de chlorure de sodium, la gaylussite, au borax...
Gîtologie et association du trona Le trona est un minéral caractéristique des produits d'évaporation des lacs, souvent à eaux saumâtres, des régions désertiques.
Monsieur Courtet, participant à la mission Chari-Tchad a étudié l'ordre de cristallisation des sels lors de l'asséchement des lagunes. Par exemple, dans la lagune Kanem au Grand Baissé, la première croûte accessible sur les bords est constituée de trona, puis d'un mélange trona-thénardite, cette dernière prédominant rapidement avec le chlorure de sodium. Monsieur Chataud a montré au lac Owens en Californie la première précipitation massive du trona, puis d'un mélange de thénardite et de halite. Dans les deux cas américain et africain, l'eau mère cristallise difficilement. Elle peut contenir suivant les saisons du carbonate de sodium, divers sels de potassium ou de magnésium, de l'acide borique ou des borates.
La couche de trona, assez souvent abondante et épaisse, parfois affleurante ou encore intercalée entre des boues salées, permet la récolte de beaux échantillons appréciés des collectionneurs. Mais le plus souvent, il s'agit de sels en efflorescence au-dessus de mares salées. C'est d'ailleurs le résultat de la technique ancienne de récupération par évaporation contrôlée.
Dans les lacs alcalins, le trona est généralement associé au natron, à la thermonatrite, à la halite, à la glaubérite, à la thénardite, à la mirabilite, au gypse. Il est associé à la shortite, la northupite, la bradleyite, la pirssonite dans les formations géologiques de la Green River au Wyoming.