Les minéraux de feldspath constituent plus de 50% de la croûte terrestre.

Contenu

• Qu'est-ce que le feldspath?
• Chimie minérale du feldspath
• Les feldspaths du plagioclase
• Les feldspaths alcalins
• Feldspath dans les sédiments et les roches sédimentaires
• Propriétés des minéraux de feldspath
• Feldspaths Au-delà du plagioclase et des alcalis
• Feldspath extraterrestre
• Utilisations des minéraux de feldspath
• Feldspath Phénoménaux
• Autres feldspaths Gem

Labradorite est un minéral feldspathique phénoménal. Le mot "labradorescence" fait référence aux couleurs irisées que l'on peut voir sur des spécimens comme celui-ci. Ce brouillon mesure environ quatre pouces et a été collecté près de Nain, Labrador, Canada.

Feldspath dans les roches: Ce tableau résume les compositions minérales des roches ignées communes. Il montre clairement que les minéraux de feldspath sont des composants importants du granite, de la diorite et du gabbro - ces types de roches constituent la majorité de la croûte terrestre.

Qu'est-ce que le feldspath?

Le «feldspath» est le nom d’un grand groupe de minéraux silicatés formant la roche qui composent plus de 50% de la croûte terrestre. On les trouve dans les roches ignées, métamorphiques et sédimentaires du monde entier. Les minéraux de feldspath ont des structures, des compositions chimiques et des propriétés physiques très similaires. Les feldspaths communs incluent l'orthoclase (KAlSi₃O₈), albite (NaAlSi₃O₈) et l’anorthite (CaAl₂Si₂O₈).

Pour apprécier l’importance du feldspath en tant que minéral rocheux, considérons son abondance dans la croûte terrestre. La majeure partie de la croûte continentale terrestre est constituée de roches ignées telles que le granite, la diorite et la granodiorite. Les feldspaths sont également des constituants importants du gabbro et du basalte, qui sont les principaux types de roches de la croûte océanique de la Terre. Le tableau ci-joint montre comment ces roches sont composées principalement de minéraux de feldspath. À mesure que ces roches ignées sont altérées et métamorphosées, leurs minéraux de feldspath deviennent des composants de sédiments, de roches sédimentaires et de roches métamorphiques.

Les minéraux feldspathiques ont de nombreuses utilisations dans l'industrie. Ils sont utilisés pour fabriquer une grande variété de produits en verre et en céramique. Ils sont également largement utilisés comme charges dans les peintures, les plastiques et le caoutchouc. Plusieurs pierres précieuses populaires sont des minéraux de feldspath. Ceux-ci incluent la pierre de lune, la pierre de soleil, la labradorite, l’amazonite et la spectrolite.

Classification des minéraux feldspathiques: Ce diagramme ternaire montre comment les minéraux de feldspath sont classés sur la base de leur composition chimique. La séquence de minéraux sur le côté gauche du triangle représente la série de solutions solides des feldspaths alcalins. La séquence le long de la base est la série de solutions solides des feldspaths de plagioclase. Le papier graphique triangulaire peut être obtenu à l'adresse waterproofpaper.com, un site Web de GeoShops.com.

Chimie minérale du feldspath

Tous les minéraux du groupe des feldspaths correspondent à la composition chimique généralisée ci-dessous:

X (Al, Si)₄O₈

Dans cette composition généralisée, X peut être l'un quelconque des sept ions suivants: K +, Na +, Ca ++, Ba ++, Rb +, Sr ++ et Fe ++. Les feldspaths contenant des ions potassium, sodium et calcium sont très courants. Les feldspaths au baryum, au rubidium, au strontium et au fer sont très rares.

Le diagramme triangulaire ci-joint illustre deux systèmes de solution solide comprenant le groupe des feldspaths. Les feldspaths du plagioclase forment une série de solutions solides entre les extrémités de l’albite pure (NaAlSi₃O₈) et de l'anorthite pure (CaAl₂Si₂O₈). Les feldspaths alcalins forment une série de solutions solides entre de l’albite pure et de la sanidine potassique (KAlSi₃O₈).

Une liste des minéraux de feldspath avec leurs compositions chimiques est présentée dans le tableau 1.

La meilleure façon d'apprendre sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer pour en connaître les propriétés. Des collections de minéraux peu coûteux sont disponibles dans le magasin.

Les feldspaths du plagioclase

Albite et Anorthite ont une relation intéressante. L'albite est un feldspath de sodium et l'anorthite est un feldspath de calcium. Les deux se forment par cristallisation à partir d'un bain fondu. Dans la nature, de nombreux matériaux fondus contiennent une quantité importante de sodium ou de calcium, ainsi que d’aluminium, de silicium et d’oxygène. En conséquence, la plupart des albites contiendront du calcium dans la structure cristalline, en substitution du calcium, et la plupart des anorthites contiendront une substitution du sodium au calcium dans la structure cristalline. Si un ion sodium avec une charge 1+ remplace un ion calcium avec une charge 2+, une substitution équilibrée d'un ion aluminium avec une charge 3- pour un ion silicium avec une charge 4- se produira également.

L'abondance relative de sodium et de calcium dans les masses fondues varie considérablement, et la série complète de compositions minérales entre le plagioclase de sodium pur et le plagioclase de calcium pur se produit. Ce continuum de compositions est connu sous le nom de série de solutions solides car il est analogue à un fondu avec des ions dissous de sodium et de calcium en suspension à différentes positions dans la solution que nous appelons fondu.

Bien que la gamme de compositions minérales entre l'albite pur et l'anorthite pure soit composée de minéraux très similaires, il existe des différences dans leurs propriétés chimiques et physiques. Pour faciliter la communication, des noms sont attribués aux minéraux de feldspath à différentes positions de la solution solide de plagioclase. Ces noms sont arbitraires et basés sur les quantités relatives d'albite et d'anorthite dans leur composition. Les noms de ces minéraux de plagioclase avec des compositions intermédiaires sont résumés dans le tableau ci-joint. On peut également les voir former la série de feldspaths plagioclase le long du diagramme triangulaire décrit ci-dessus.

Les feldspaths alcalins

Minéraux de feldspath avec des compositions comprises entre NaAlSi₃O₈ et KAlSi₃O₈ sont connus comme les feldspaths alcalins. Ils comprennent l’albite (NaAlSi₃O₈), anorthoclase ((Na, K) AlSi₃O₈), sanidine ((K, Na) AlSi₃O₈), orthoclase (KAlSi₃O₈) et le microcline (KAlSi₃O₈).

L'albite et la sanidine forment une série de solutions solides entre NaAlSi₃O₈ et KAlSi₃O₈. Anorthoclase, avec une composition de (Na, K) AlSi₃O₈, occupe la position intermédiaire entre eux.

Orthoclase et microcline ont généralement des compositions très proches de KAlSi₃O₈. Sanidine peut également avoir une composition très proche de KAlSi₃O₈. Ces trois KAlSi₃O₈ les minéraux sont polymorphes, ce qui signifie qu'ils ont la même composition chimique mais des structures cristallines différentes. Sanidine a une structure monoclinique, l'orthoclase est monoclinique et la sanidine est triclinique. Le facteur déterminant pour la formation de ces trois minéraux avec un KAlSi₃O₈ la composition est la température. Sanidine est la forme à haute température, l'orthoclase est la forme à température intermédiaire et la microcline est la forme à basse température.

Arkose est une roche sédimentaire qui se forme à partir de l'altération de roches ignées et métamorphiques riches en feldspath. C'est un grès contenant au moins 25% de feldspath.

Feldspath dans les sédiments et les roches sédimentaires

Dans les dépôts sédimentaires produits par l'altération des roches ignées et métamorphiques contenant du feldspath, les feldspaths sont généralement les plus abondants près de la région source. L'abondance des feldspaths décroît généralement avec l'éloignement de la source, car pendant le transport, ils peuvent être attaqués par les intempéries et transformés en minéraux argileux. De plus, leurs deux directions de clivage parfait les rendent vulnérables aux intempéries, ce qui diminue leur taille de particules et expose une plus grande surface aux intempéries.

Arkose est une roche sédimentaire qui se forme à partir de l'altération de roches ignées et métamorphiques riches en feldspath. Cette origine est évidente car l'arkose est un grès contenant au moins 25% de feldspath, généralement sous forme de grains facilement identifiables. On trouve généralement Arkose immédiatement en aval et à proximité des affleurements par lesquels les grains de feldspath ont été altérés. Les longues distances de transport détruisent les grains de feldspath et l'exposition prolongée aux intempéries transforme les feldspaths en minéraux argileux. Les minéraux argileux constituent l’autre contribution du feldspath au dépôt sédimentaire. Ils s'accumulent sous forme de boue ou de terre et forment souvent des sédiments qui deviennent des schistes et des mudrocks.

Clivage à angle droit: L'une des propriétés les plus diagnostiques du feldspath réside dans ses deux directions de clivage qui se coupent généralement à environ quatre-vingt-dix degrés.

Propriétés des minéraux de feldspath

Bien qu'il existe de nombreux minéraux de feldspath, ils partagent tous une gamme étroite de propriétés physiques étonnamment cohérentes. La plupart d'entre eux présentent deux directions de clivage parfait qui se croisent à quatre-vingt-dix degrés ou presque. Un exemple de ce type de clivage est visible sur la photo ci-jointe.

La plupart des minéraux de feldspath ont une dureté de Mohs d'environ 6 à 6,5 et une densité comprise entre 2,5 et 2,8. Ils ont tous un lustre vitreux souvent perlé sur les visages du décolleté. Le tableau ci-joint montre les propriétés physiques généralisées du groupe minéral de feldspath.

Ces propriétés consistantes du feldspath sont extrêmement utiles même lorsque les cristaux de feldspath sont très petits. Les personnes familiarisées avec le clivage du feldspath peuvent prendre une roche ignée contenant des cristaux de quelques millimètres, l'examiner avec une loupe et différencier facilement les feldspath des autres minéraux contenus dans la roche. Avec un minimum de pratique, ils peuvent également utiliser un ensemble de pics de dureté minérale et une loupe pour déterminer la dureté de Mohs de ces minuscules grains.

Feldspaths Au-delà du plagioclase et des alcalis

Il existe de nombreux minéraux de feldspath au-delà des séries des plagioclases et des alcalins. Une liste est donnée dans le tableau 1. Certains minéraux de feldspath sont inhabituels et extrêmement rares. Voici quelques exemples:

• La Buddingtonite est un feldspath d’ammonium de composition chimique (NH₄) (AlSi₃) O₈. On a découvert que les activités minérales de feldspath étaient altérées par l’activité hydrothermale.
• Banalsite (Na₂BaAl₄Si₄O₁₆) est un feldspath de baryum rare. Il forme une série complète de solutions solides avec de la stronalsite (Na₂SrAl₄Si₄O₁₆), dans lesquels le baryum et le strontium se substituent.
• Celsian, paracelsian et hexacelsian sont des feldspaths et des polymorphes de baryum rares qui partagent la composition chimique de BaAl₂Si₂O₈. Ils se forment dans des environnements hydrothermaux à basse température.
• La filatovite est un feldspath d'arséniate extrêmement rare qui n'a été trouvé que sous forme de petits cristaux près de quelques fumerolles dans l'est de la Russie.
• Le rubicline est un feldspath rare contenant du rubidium et dont la composition chimique est de (Rb, K) (AlSi₃O₈). Il ressemble au microcline mais n'a jamais été trouvé sans que le potassium et le rubidium se substituent l'un à l'autre.

Feldspath de la lune: La "Genesis Rock" est l'une des roches les plus célèbres jamais collectées. Les astronautes d'Apollo 15 James Irwin et David Scott l'ont recueilli sur la Lune en 1971. Les analyses ont révélé qu'il est presque entièrement constitué d'anorthite, un feldspath plagioclase, et qu'il date d'environ 4 milliards d'années. Les reporters couvrant la mission Apollo ont commencé à appeler le spécimen «Genesis Rock» et le nom est resté. Image de la NASA.

Feldspath extraterrestre

Le feldspath a été découvert dans d'autres parties de notre système solaire. Les astronautes qui ont visité la Lune lors des missions Apollo ont rapporté de nombreux échantillons de roches riches en feldspath. Quelques dizaines de météorites supposées provenir de Mars ont été examinées et la plupart d'entre elles contiennent des minéraux de feldspath. Environ 5% des météorites trouvées sur Terre proviendraient de l'astéroïde Vesta, et beaucoup d'entre elles contiennent du feldspath.

Météorite Vesta: Photomicrographie en lumière transmise d'une météorite eucrite attribuée à l'astéroïde Vesta. Ce spécimen est un eucrite basaltique riche en plagioclase riche en calcium. Image de Harry McSween, Université du Tennessee.

Feldspath dans une météorite martienne: La météorite "Black Beauty" (NWA 7034) a été analysée par la NASA et devrait devenir un morceau de Mars libéré par un impact astéroïde.La NWA 7034 est composée de fragments cimentés de basalte, une roche formée à partir de lave rapidement refroidie. Les fragments de la météorite sont principalement du feldspath et du pyroxène. Image de la NASA.

Feldspaths dans les sols: Cette carte montre la répartition des minéraux du groupe des feldspaths dans les sols de l’horizon des États-Unis. Les abondances sont les plus élevées dans les régions où des roches ignées affleurent à la surface, telles que la Nouvelle-Angleterre, la région des Rocheuses et la côte ouest. Cliquez sur l'image pour l'agrandir.

Utilisations des minéraux de feldspath

Environ 600 000 tonnes de feldspath sont produites chaque année aux États-Unis. La majeure partie de ce feldspath est broyée en fines particules ou en poudres puis consommée dans des usines de production de verre plat, de carreaux de céramique, d’isolants en fibre de verre, de peintures, de plastiques, de poteries, de verres en verre et autres. La plupart de ces produits jouent un rôle important dans la construction commerciale et résidentielle, et la demande en feldspath est soutenue par la santé du secteur de la construction.

La quasi-totalité de la production de feldspath aux États-Unis provient de carrières situées en Caroline du Nord, en Idaho, en Californie, en Virginie, en Oklahoma et dans le Dakota du Sud. Ces sites produisent suffisamment de feldspath pour satisfaire la quasi-totalité de la consommation du pays. La ressource disponible pour la production future est énorme. Le seul problème est que la ressource en feldspath peut ne pas être située à une distance convenable des points de consommation. Néanmoins, la dépendance annuelle nette des États-Unis vis-à-vis des importations exprimée en pourcentage de la consommation apparente de feldspath est faible - généralement pas plus de 10 à 20%.

Sunstone Aventurescent: Photo en gros plan d'un cabochon de pierre de soleil, montrant de beaux éclairs d'aventures causés par la lumière réfléchie par les inclusions de plaquettes de cuivre dans la pierre.

Labradorite bleue: Photographie d'un cabochon en labradorite avec un jeu de couleurs bleu électrique. Photographie du copyright iStockphoto / Joanna-Palys.

Star Moonstone: Un cabochon en pierre de lune présentant une rare étoile à quatre rayons.

Feldspath Phénoménaux

Plusieurs variétés de minéraux de feldspath sont utilisées comme pierres précieuses. Trois d'entre eux, la pierre de lune, la pierre de soleil et la labradorite, sont connus pour leurs phénomènes optiques uniques.

Moonstone est une pierre précieuse constituée de couches minces et alternantes de minéraux de feldspath de différentes compositions. Lorsque la lumière pénètre dans une pierre précieuse polie et rencontre ces couches, elle est dispersée dans de nombreuses directions. Cela produit une lueur dans la pierre précieuse appelée adularescence. La lueur semble flotter légèrement sous la surface de la pierre précieuse et se déplace à mesure que la source d'éclairage se déplace, à mesure que l'angle d'observation est modifié ou lorsque la pierre précieuse est déplacée sous la lumière. Les gens apprécient cette douce lueur, surtout quand elle a une couleur frappante ou que la couleur de la carrosserie de la pierre de lune est agréable. L'orthoclase est le minéral le plus commun du feldspath pour héberger les phénomènes adularescent; cependant, il est également connu dans l'albite, l'oligoclase et la labradorite.

Sunstone est une pierre précieuse qui contient de minuscules particules très réfléchissantes en forme de plaque avec une orientation commune. Lorsque la lumière pénètre dans la pierre précieuse, elle frappe ces particules et les réfléchit avec un éclair scintillant appelé aventurescence. Les particules peuvent être de minuscules flocons de cuivre, d'hématite, de mica ou d'un autre minéral réfléchissant. La labradorite et l'oligoclase sont les minéraux de feldspath qui ont le plus souvent une aventurescence. Dans certaines localités, la labradorite colorée mais non aventureuse est également appelée «pierre de soleil», mais le matériau aventureux est généralement extrait à proximité.

La labradorite est parfois intégrée dans des couches microscopiques avec de l’albite ou d’autres minéraux de plagioclase. Lorsque la lumière pénètre dans une pierre précieuse polie et frappe ces couches à l’angle exact, elle se diffuse, ses longueurs d’onde sont modifiées et une réflexion irisée est produite. Cela peut entraîner des éclairs spectaculaires de couleurs irisées fortes en bleu électrique, vert, jaune, orange et rose. Ce phénomène est appelé «labradorescence» et tire son nom du minéral le plus connu pour le produire.

Les propriétés phénoménales de la pierre de lune, de la pierre de soleil et de la labradorite sont presque toujours découpées en cabochons en forme de dôme. Leurs propriétés phénoménales dépendent de la lumière frappant des structures microscopiques dans une pierre polie à l’angle exact. Pour que cela se produise, les artisans expérimentés qui comprennent les phénomènes optiques de ces pierres précieuses doivent étudier les pierres brutes et taillées de manière à ce que les plans dans lesquels les phénomènes optiques sont produits soient parallèles au fond de la pierre précieuse taillée.

Les coupeurs avertis pourraient remarquer une rare chatoyance ou un astérisme dans les pierres brutes. Avec une planification, une orientation et une coupe habiles, ce brut peut être utilisé pour produire des cabochons présentant un oeil de chat ou une étoile à quatre rayons.

Moonstone est le plus connu des feldspaths phénoménaux, mais on ne le trouve pas dans beaucoup de bijouteries populaires. Ces trois joyaux se retrouvent mieux dans les salons de gemmes et de lapidaires ou dans les magasins spécialisés dans les bijoux et gemmes uniques et intéressants. Ils peuvent être facilement trouvés en ligne; Cependant, il est préférable d'acheter ces pierres ou ces parures de bijoux avec lesquelles vous pouvez les prendre, les jouer à la lumière et examiner la force, la couleur et le motif de l'effet optique. Si vous avez le choix parmi plusieurs pièces, examinez-en plusieurs, car l'une ou plusieurs d'entre elles vous plairont beaucoup plus que les autres - et différentes pierres séduiront différentes personnes. Il est préférable de ne pas laisser cela à une sélection aléatoire du vendeur ou d'un ami. Vous serez plus heureux si vous choisissez celui qui plaît à vos yeux.

Cabochons Amazonite: L’Amazonite est une marque commerciale désignant une variété de feldspath microcline vert à bleu-vert, souvent taillée en cabochons, en perles et en pierres taillées.

Feldspath à facettes: Deux spécimens de feldspath de labradorite coupés en pierres à facettes. Les spécimens de l'Oregon sont souvent appelés "sunstone" - même les spécimens non phénoménaux sans l'aventurescence qui, de l'avis de nombreuses personnes, est nécessaire pour mériter le nom de "sunstone".

Autres feldspaths Gem

Bien qu'il soit difficile de rivaliser avec les feldspaths phénoménaux, il existe quelques autres feldspaths qui constituent des pierres précieuses remarquables. Ceux-ci sont également mieux trouvés dans les salons de gemmes et lapidaires ou dans les magasins spécialisés dans différents types de bijoux et de gemmes.

L’Amazonite est une marque commerciale désignant une variété de feldspath microcline vert à bleu-vert, souvent taillée en cabochons, en perles et en pierres taillées. La couleur verte est causée par des traces de plomb dans le minéral. Une localité de renommée mondiale pour les cristaux d'amazonite se trouve dans les comtés de Freemont, d'El Paso et de Teller, dans le Colorado, où elle croît avec du quartz fumé dans des cavités de roches ignées et métamorphiques. Bien que le nom "amazonite" suggère que le Brésil soit une source majeure de ce matériau, il ne se trouve pas dans le bassin amazonien.

Les minéraux de feldspath se trouvent souvent dans des cristaux transparents de qualité gemme. Orthoclase, labradorite et oligoclase sont des exemples de minéraux feldspathiques facettés. Les pierres précieuses taillées dans ces minéraux peuvent être belles; Cependant, ils sont rarement vus dans les bijoux car ils ne sont pas bien connus et demandés par les clients des bijoux. De plus, les feldspaths à facettes ont des problèmes de durabilité en raison de leur dureté de Mohs de 6 à 6,5 et de leurs deux directions de clivage parfait. La plupart des feldspaths à facettes sont destinés au marché des "pierres précieuses de collection".