Contenu
- Qu'est-ce que le grenat?
- Grenat Propriétés physiques et chimiques
- Comment se forme le grenat?
- Utilisations du grenat
- Le grenat comme minéral industriel
- Le grenat comme minéral indicateur géologique
- Les grenats comme pierres précieuses
Grenat: La plupart des gens pensent que le grenat est une pierre précieuse rouge. Cependant, le grenat est disponible dans une grande variété de couleurs. Dans le sens des aiguilles d'une montre en partant du haut à gauche: almandin rouge (Madagascar), tsavorite vert (Tanzanie), mali jaune (Mali), spessartite orange (Mozambique), malaya rose (Tanzanie), menthe merelani verte (Tanzanie), pyrope rouge (Côte d'Ivoire), démantoïde vert (Namibie), rhodolite pourpre (Mozambique) et hessonite orange (Sri Lanka). Sur les sept grenats ci-dessus, sept proviennent d'Afrique, source relativement nouvelle de grenats spectaculaires.
Qu'est-ce que le grenat?
Le grenat est le nom utilisé pour un grand groupe de minéraux formant des roches. Ces minéraux partagent une structure cristalline commune et une composition chimique généralisée de X3Y2(SiO4)3. Dans cette composition, "X" peut être Ca, Mg, Fe2+ ou Mn2+et "Y" peut être Al, Fe3+, Mn3+, V3+ ou Cr3+.
Ces minéraux se trouvent partout dans le monde dans les roches métamorphiques, ignées et sédimentaires. La plupart des grenats trouvés à la surface de la Terre se forment lorsqu'une roche sédimentaire riche en aluminium, telle que le schiste, est soumise à une chaleur et à une pression suffisamment intenses pour produire du schiste ou du gneiss. Le grenat est également présent dans les roches de métamorphisme de contact, de chambres magmatiques souterraines, de coulées de lave, d'éruptions volcaniques profondes, ainsi que dans les sols et les sédiments formés lors de l'altération et de l'érosion des roches à grenat.
La plupart des gens associent le mot "grenat" à une pierre précieuse rouge; Cependant, ils sont souvent surpris d'apprendre que le grenat existe dans de nombreuses autres couleurs et a de nombreuses autres utilisations. Aux États-Unis, les principales utilisations industrielles du grenat en 2012 étaient la découpe au jet d'eau (35%), les abrasifs (30%), les granules de filtration d'eau (20%) et les poudres abrasives (10%).
Le groupe Garnet: Ce tableau résume les membres du groupe de grenat les plus importants en tant que pierres précieuses. Les grenats en aluminium sont normalement de couleur rouge avec une densité et une dureté supérieures. Les membres de calcium sont généralement de couleur verte et ont une dureté inférieure.
Grenat Propriétés physiques et chimiques
Les minéraux les plus couramment rencontrés dans le groupe des grenats comprennent l'almandine, le pyrope, la spessartine, l'andradite, le grossulaire et l'uvarovite. Ils ont tous un lustre vitreux, une diaphanéité transparente à translucide, une ténacité fragile et un manque de clivage. Ils peuvent être trouvés sous forme de cristaux individuels, de cailloux usés par le ruisseau, d'agrégats granulaires et d'occurrences massives. Leur composition chimique, leur densité, leur dureté et leurs couleurs sont énumérés ci-dessous.
Comme nous l'avons vu plus haut, il existe une variété de types de grenat, chacun ayant une composition chimique différente. Il existe également des séries de solutions solides entre la plupart des minéraux de grenat. Cette large variation de la chimie détermine nombre de leurs propriétés physiques. Par exemple, les grenats de calcium ont généralement une densité inférieure, une dureté inférieure et sont généralement de couleur verte. En revanche, les grenats de fer et de manganèse ont une densité plus élevée, une plus grande dureté et sont généralement de couleur rouge.
Grenat Almandin: Excellents cristaux cubiques de grenat almandin dans un schiste de mica à grain fin de la montagne Granatenkogel, en Autriche. Spécimen et photo par Arkenstone / www.iRocks.com.
Grenat Andradite: Grenat d'andradite vert de la variété démantoïde sur une matrice de marbre. Ce spécimen mesure environ 8,9 x 6,5 x 4,8 centimètres et a été collecté dans la province d'Antsiranana, à Madagascar. Les grenats formés dans le marbre ont souvent une excellente forme cristalline et sont de très haute qualité. Spécimen et photo par Arkenstone / www.iRocks.com.
Grenat gneiss: Gneiss à grains grossiers composé principalement de hornblende (noir), de plagioclase (blanc) et de grenat (rouge) de Norvège. Photo du domaine public de Woudloper.
Cristaux de grenat alluviaux: Ces grenats almandine-spessartine proviennent d'un gisement alluvial de l'Idaho. Ils ont été transportés à une courte distance de leur roche mère et certains conservent encore des traces de leur forme cristalline dodécaédrique. Ils mesurent environ quatre à cinq millimètres et pèsent chacun entre 0,6 et 0,8 carats.
Comment se forme le grenat?
Grenat dans les roches métamorphiques
La plupart des grenats se forment aux limites des plaques convergentes où le métamorphisme régional agit sur le schiste. La chaleur et la pression du métamorphisme brisent les liaisons chimiques et entraînent la recristallisation des minéraux dans des structures stables dans le nouvel environnement température-pression. Le grenat d'aluminium, l'almandine, se forme généralement dans cet environnement.
À mesure que ces roches se métamorphosent, les grenats commencent sous forme de minuscules grains et grossissent lentement avec le temps, à mesure que le métamorphisme progresse. Au fur et à mesure qu'ils grandissent, ils déplacent, remplacent et incluent les matériaux rocheux environnants. La photo ci-dessous montre une vue microscopique d'un grain de grenat qui s'est développé dans une matrice de schiste. Il comprenait un certain nombre de grains minéraux de la roche hôte à mesure de sa croissance. Ceci explique pourquoi tant de grenats formés par métamorphisme régional sont fortement inclus.
Grenat mica schiste à section mince: Ceci est une vue microscopique d'un grain de grenat qui s'est développé dans le schiste. Le gros grain noir est le grenat, les grains rouges allongés sont des flocons de mica. Les grains noirs, gris et blancs sont principalement des grains de quartz et de feldspath de silt ou de plus petite taille. Le grenat a grandi en remplaçant, en déplaçant et en incorporant les grains minéraux de la roche environnante. Vous pouvez voir beaucoup de ces grains comme des inclusions dans le grenat. À partir de cette photo, il est facile de comprendre pourquoi il est très difficile de trouver des grenats de qualité gemme, sans inclusions. Il est également difficile de comprendre comment le grenat peut devenir de beaux cristaux euhédraux dans ces conditions. Photo de Jackdann88, utilisée ici sous une licence Creative Commons.
Les grenats de calcium se forment généralement lorsque le calcaire argileux est transformé en marbre par métamorphisme de contact le long des bords d’intrusions ignées. Ce sont les andradites, grossulaires et uvarovites, les grenats légèrement plus doux, généralement verts, de densité inférieure. Deux grenats de calcium sont très appréciés dans le commerce des pierres précieuses; ce sont la tsavorite (un grossulaire vert clair) et le démantoïde (un andradite vert doré).
Grenat dans les roches ignées
Le grenat est souvent un minéral accessoire dans les roches ignées telles que le granite. Beaucoup de gens sont familiers avec le grenat almandin, car il est parfois perçu comme un cristal rouge foncé dans les roches ignées utilisées comme plans de travail en granit. La spessartine est un grenat orange trouvé sous forme de cristaux dans des pegmatites de granite. Pyrope est un grenat rouge qui est amené à la surface de la Terre sous forme de morceaux de péridotite qui ont été arrachés au manteau lors d'éruptions volcaniques à sources profondes. Le grenat est également présent dans les coulées de lave basaltique.
Grenat dans les roches et les sédiments sédimentaires
Les grenats sont des minéraux relativement durables. On les trouve souvent concentrés dans les sols et les sédiments qui se forment lorsque les roches contenant des grenats sont altérées et érodées. Ces grenats alluviaux sont souvent la cible d'opérations minières car ils sont faciles à extraire et à extraire des sédiments / du sol par un traitement mécanique.
Utilisations du grenat: Ce graphique montre les utilisations industrielles les plus courantes des minéraux de grenat. L'Almandine est la variété de grenat la plus utilisée dans l'industrie.
Utilisations du grenat
Le grenat a été utilisé comme pierre précieuse pendant des milliers d'années. Au cours des 150 dernières années, il a été utilisé à de nombreuses reprises en tant que minéral industriel. Le graphique ci-dessous montre les utilisations industrielles récentes du grenat aux États-Unis. Le grenat est également utilisé comme minéral indicateur lors de l'exploration minérale et des évaluations géologiques.
Grenat abrasif: Cette photo montre des granules de grenat qui ont été broyés et calibrés pour être utilisés comme abrasifs, matériaux de coupe et filtres. Ils sont utilisés dans la découpe au jet d'eau, le sablage, le papier sablé, la filtration de l'eau et plusieurs autres utilisations. Almandine est le grenat le plus dur et aussi le plus abondant. C'est le grenat de choix pour la plupart des applications abrasives. Photo de la United States Geological Survey.
Le grenat comme minéral industriel
Grenat Abrasifs
La première utilisation industrielle du grenat a été utilisée comme abrasif. Le grenat est un minéral relativement dur dont la dureté varie entre 6,5 et 7,5 sur l'échelle de Mohs. Cela lui permet d'être utilisé comme abrasif efficace dans de nombreux types de fabrication. Une fois écrasé, il se brise en morceaux angulaires qui fournissent des arêtes vives pour la coupe et le ponçage. De petits granules de taille uniforme sont collés sur le papier pour produire un papier de verre de couleur rougeâtre qui est largement utilisé dans les ateliers de menuiserie. Le grenat est également broyé, tamisé à des tailles spécifiques et vendu sous forme de granulés et de poudres abrasives. Aux États-Unis, New York et l'Idaho ont été d'importantes sources de grenat industriel pour les abrasifs.
Papier de verre grenat: Des granulés de grenat broyés sont utilisés pour fabriquer du papier de verre grenat. Le grenat est un excellent abrasif, en particulier pour le ponçage du bois. Les granulés de grenat broyés sont très tranchants et, lors de l'utilisation du papier, ils se fracturent pour exposer de nouvelles surfaces tranchantes. Si vous voyez du papier de verre recouvert de granules brun rougeâtre, regardez à l'arrière pour voir s'il s'agit de papier grenat.
Cristal de grenat: Almandine, une variété de grenat de River Valley, Ontario, Canada. Ce spécimen est un joli cristal euhédral d'environ 5 centimètres de diamètre. Ces types de cristaux sont souvent altérés par un schiste de mica à grenat et sont transportés par des cours d'eau.
Découpe au jet d'eauAux États-Unis, la plus grande utilisation industrielle du grenat est la découpe au jet d'eau. Une machine connue sous le nom de découpeuse à jet d'eau produit un jet d'eau à haute pression avec des granules abrasives entraînées. Lorsque ceux-ci sont dirigés sur une pièce de métal, de céramique ou de pierre, il peut se produire une action de coupe produisant très peu de poussière et des coupures à basse température. Les coupeuses à jet d'eau sont utilisées dans la fabrication et l'exploitation minière.
Grenat Almandin: Almandine, une variété de grenat du canton de Lount, Ontario, Canada. Il s’agit d’un spécimen granulaire d’environ 11,4 centimètres de diamètre.
Sablage abrasifLes granulés de grenat sont également utilisés dans le sablage à l'abrasif (communément appelé "sablage"). Dans ces processus, un outil propulse un flux de granulés abrasifs (également appelé «média») contre une surface en utilisant un fluide sous pression élevée (généralement de l’air ou de l’eau) comme agent propulseur. Le sablage à l'abrasif est utilisé pour lisser, nettoyer ou éliminer les produits d'oxydation des métaux, briques, pierres et autres matériaux. Il est généralement beaucoup plus rapide que le ponçage à la main ou avec une ponceuse. Il peut nettoyer des surfaces petites et complexes qui manqueraient à d’autres méthodes de nettoyage. Des abrasifs de différentes duretés peuvent être utilisés pour nettoyer une surface de dureté supérieure sans endommager la surface.
FiltrationLes granulés de grenat sont souvent utilisés comme média filtrant. De petites particules de grenat sont utilisées pour remplir un récipient dans lequel un liquide s'écoule. Les espaces de pores du grenat sont suffisamment petits pour permettre le passage du liquide, mais trop petits pour permettre le passage de certaines particules contaminantes, qui sont filtrées du flux. Le grenat convient à cet usage car il est relativement inerte et a une densité relative relativement élevée. Des granulés de grenat, broyés et calibrés à une taille d'environ 0,3 millimètre, peuvent être utilisés pour filtrer les particules contaminantes d'un diamètre aussi petit que quelques microns. Les grenats de densité élevée et de dureté élevée réduisent la dilatation du lit et l’abrasion des particules lors du rétrolavage.
Grenat péridotite: Péridotite de grenat de l'Alpe Arami, près de Bellinzona, en Suisse. Les matériaux contenus dans cette roche proviennent du manteau terrestre et ont été acheminés à la surface par un tuyau volcanique lors d'une éruption volcanique à la source profonde. Les grenats sont les grains pourpre rougeâtre dans la roche. Les grenets érodés par ces tuyaux servent souvent de minéraux indicateurs lors de la recherche de pipes volcaniques pouvant contenir du diamant. Photo du domaine public de Woudloper.
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.
Le grenat comme minéral indicateur géologique
Bien que la plupart des grenats trouvés à la surface de la Terre se soient formés dans la croûte, certains grenats proviennent du manteau lors d'éruptions volcaniques de sources profondes. Ces éruptions entraînent des morceaux de rocher du manteau appelés "xénolithes" et les transmettent à la surface dans une structure appelée "pipe". Ces xénolithes sont la source de la plupart des diamants trouvés à la surface de la Terre ou à proximité.
Pipe de diamant: Coupe simplifiée d'une conduite en diamant et dépôt de sol résiduel montrant les relations entre xénolites et diamants avec la conduite et le sol résiduel.
Bien que les xénolithes contiennent des diamants, ils contiennent souvent un nombre considérable de grenats pour chaque diamant, et ces grenats sont généralement de taille plus grande. Ces grenats de source profonde sont très différents des grenats qui se forment dans la croûte à faible profondeur. Un bon moyen de rechercher des diamants est donc de rechercher ces grenats uniques. Les grenats servent de "minéraux indicateurs" aux géologues qui explorent des gisements de diamants. Au fur et à mesure que les xénolithes se réchauffent, leurs grenats sont libérés en grand nombre. Ces grenats inhabituels descendent ensuite dans les sols et les ruisseaux. Les géologues qui les trouvent peuvent suivre la piste de grenat jusqu'au gisement source. Certaines des pipes de diamants au Canada ont été découvertes en suivant un sentier de grenat produit par la glace en mouvement.
Grenats d'Afrique: Grenats africains de différentes couleurs: spessartine orange (Mozambique), mali jaune (Mali), almandine rouge (Madagascar), tsavorite vert (Tanzanie) et rhodolite pourpre (Mozambique). Au cours des deux dernières décennies, l’Afrique est devenue une source majeure d'excellents grenats, aux couleurs et à la netteté remarquables.
Grenat mélanite: La mélanite est un grenat noir opaque que l’on trouve rarement dans les bijoux de nos jours. Avec le jet, la calcédoine noire et d'autres gemmes noires, la mélanite était souvent utilisée dans les bijoux à l'époque victorienne. Ces deux ronds en mélanite taille rose ont environ 9 millimètres de diamètre.
Les grenats comme pierres précieuses
Le grenat est utilisé comme pierre précieuse depuis plus de 5000 ans. Il a été trouvé dans les bijoux de nombreuses sépultures égyptiennes et était la pierre précieuse la plus populaire de la Rome antique. C'est un beau bijou qui est généralement vendu sans traitement d'aucune sorte. Il est également assez durable et commun pour pouvoir être utilisé dans des bijoux à un coût relativement bas.
Le grenat reste aujourd'hui une pierre précieuse populaire. Il sert de pierre de naissance pour le mois de janvier et est un joyau traditionnel donné à un deuxième anniversaire. La plupart des gens pensent à une pierre précieuse rouge quand ils entendent le nom de "grenat", car ils ne sont pas conscients que le grenat se présente sous diverses couleurs. Cependant, les grenats de qualité gemme existent dans toutes les couleurs, le rouge étant le plus répandu et le bleu étant particulièrement rare.
L'almandine rouge est le grenat rouge le plus souvent trouvé dans les bijoux car il est abondant et bon marché. Pyrope et spessartine sont des grenats rougeâtres que l’on rencontre couramment dans les bijoux pour la même raison. Au cours des dernières décennies, le grenat démantoïde vert est devenu populaire. Sa dispersion de 0,057 lui donne un "feu" supérieur à celui des diamants à 0,044. La tsavorite verte a une couleur vive et riche qui ressemble beaucoup à l'émeraude. Il est couramment utilisé comme pierre de substitution à l'émeraude. Ces deux grenats verts gagnent en popularité, mais leur prix est beaucoup plus élevé que l'almandine.