La cristobalite est un minéral composé de dioxyde de silicium, de formule SiO2 et qui contient des traces de Fe, Ca, Al, K, Na, Ti, Mn, Mg et P. Il est stable seulement au-dessus de , mais il peut cristalliser et persister dans un état métastable à des températures plus basses. La persistance de la cristobalite en dehors de son domaine de stabilité thermodynamique est possible, grâce à des barrières cinétiques qui empêchent la transformation de phase reconstructive par réorganisation atomique.
Historique de la description et appellations
Inventeur et étymologie La cristobalite a été décrite en 1887 par le minéralogiste allemand Gerhard vom Rath (1830-1888).
Topotype La localité type se trouve à Cerro San Cristóbal, Mun. de Pachuca, Hidalgo, au Mexique. Ce site est également le gisement type de la tridymite.
Caractéristiques physico-chimiques
Variété Il existe une variété associant étroitement la cristobalite et la tridymite : la lussatite (ou opale-CT).
Cristallographie À partir de 1925, l’application des rayons X à la cristallographie permet d'avoir une première idée de sa structureR. W. G.Wyckoff, The crystal structure of the high temperature form of cristobalite. In: American Journal of Science. Série 5, 9, 1925, S. 448-459..
La cristobalite est la phase cubique à haute température de la silice. Le même type de couche qui existe dans la tridymite est présente aussi dans la cristobalite, mais la topologie des liaisons entre couches successives est différente : les tétraèdres sont ici en configuration trans au lieu de cis, et par conséquent les canaux continus qui existent dans la tridymite sont remplacés par des cages dans la cristobalite.
La transition cristobalite → tridymite est reconstructive ; la cristobalite peut donc subsister dans une région métastable. À basse température, elle donne un polymorphe tétragonal (α), une phase entièrement métastable.
Cristallographie de la cristobalite Nom α-CristobaliteW. A. Dollase, Reinvestigation of the structure of low Cristobalite. In: Zeitschrift fuer Kristallographie, Kristallgeometrie, Kristallphysik, Kristallchemie, 121, 1965, S. 369-377 β-CristobaliteD. R. Peacor, High-temperature single-crystal study of the cristobalite inversion. In: Zeitschrift fuer Kristallographie, Kristallgeometrie, Kristallphysik, Kristallchemie, 138, 1973, S. 127-220 Système cristallin tétragonal cubique Classe cristalline groupe d'espace Cellule élémentaire a = c = a = Nombre de formules chimiques par unité de cellule 4 8
Gîtes et gisements Gîtologie et minéraux associés La cristobalite se forme à haute température dans les roches ignées acides. Elle peut se former à plus basse température dans des dépôts biochimiques. Elle est également présente dans les météorites et est l'un des constituants des roches lunaires.
Les minéraux associés sont l'augite, la hornblende, le quartz β, l'olivine, la pseudobrookite, la sanidine et la tridymite.
Gisements producteurs de spécimens remarquables Elle est très répandue dans le monde.
En France Mont Denise, Espaly-Saint-Marcel, Le Puy-en-Velay, Haute-Loire, AuvergneRoger , E. , J. , « Minéralogie des volcans du mont Denise, Espaly-Saint-Marcel, Haute Loire » in Le Règne minéral, no. 62, 2005, p. 9-22 Sarliève, Cournon-d'Auvergne, Clermont-Ferrand, Puy-de-Dôme, AuvergneAimé Rudel, Curiosités Géologiques d'Auvergne et du Velay, Éditions Volcans, 1970 Lussat, Pont-du-Château, Puy-de-Dôme, Auvergne Courgas ravine, Apt, Vaucluse, Provence-Alpes-Côte d'AzurF. Roulin et al., 1986, Bulletin de Minéralogie, vol. 109, 349-357.
Dans le monde Francon quarry, Saint-Michel District, Montréal, Jacques Cartier Co., Québec, CanadaTarassoff, P., Horvath, E. et Pfenninger-Horvath, E. (2006) : Francon Revisited. Mineralogical Record 37 (3) : 257-263 Morne Serpent, Grande Rivière Village, Sainte LucieM. Le Guen de Kerneizon et al., Bull. Minéral., 1982, 105, 203-211
Exploitation des gisements Utilisation
En pétrographie Elle renseigne sur la température de formation des roches dans lesquelles elle a été trouvée. Comme pigment La cristobalite se distingue par sa blancheur. Elle n'est pas d’un blanc aussi pur que le dioxyde de titane (blanc de titane), mais elle est toutefois plus lumineuse. Cette particularité l’a fait utiliser comme pigment pour les couleurs. Au vu de sa particulière inertie chimique, elle est très utile pour les pigments de marquages en extérieur (peintures et revêtement muraux). Elle peut donc se retrouver dans les poussières issues d'opérations de décapage des peintures par grenaillage ou sablage. C'est alors une cause potentielle de silicose et fait l'objet de normes de valeurs limites de moyenne d'exposition INRS Fiche de sécurité sur le grenaillage : ref ED121 Propriétés mécaniques Sa remarquable stabilité mécanique, associée à son inertie chimique, en fait l'un des constituants des céramiques dentaires. Elle entre dans la composition de produits d'étanchéité. Pierre ornementale L’obsidienne, qui contient des cristaux de cristobalite, est connue sous le nom d’« obsidienne flocons de neige ». Elle sert alors de pierre ornementale pour confectionner des bijoux et de petites sculptures.
Précautions d'emploi Ce produit peut provoquer des silicoses quand il est inhalé de manière chronique, et c'est un cancérogène reconnu pour l'hommeFiche de sécurité.
Synthèse On peut synthétiser de l'α-cristobalite (métastable) en portant du gel de silice à , ou à en présence d'un flux d'oxyde de vanadium(V).
Notes et références
Voir aussi
Articles connexes Silicate, silice Silicose, mésothéliome, cancer du poumon caractère auxétique de la cristobalite
Liens externes
Catégorie:Polymorphisme du dioxyde de silicium Catégorie:Dioxyde de silicium Catégorie:Minéral tétragonal Catégorie:Minéral nommé d'après un lieu