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Bourse aux minéraux et fossiles de Beauvais.
Bourse aux minéraux et fossiles de Beauvais les 30 et 31 mars

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Quartz ! ! ! Vous avez dit Quartz...


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Quartz ! ! !

Vous avez dit Quartz... Oui mais quelle couleur ? ? ?

"Les cristaux ouvrent une correspondance avec le ciel ; ce sont des étoiles terrestres, des cristaux de neige enfouis" (Gaston BACHELARD)

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Pou... pou... pi... doooooouuuu !

Quelques mots à propos de la diversité et de la structure des quartzs cristallins...

Les différentes espèces du monde minéral se présentent dans la nature sous des formes et des couleurs les plus variées... Toutefois les minéraux appartenant à ces familles, aussi diversifiés soient-ils, ont tous un point commun : une structure géométrique rigoureuse...

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Groupe de quartz avec mâcle de La Gardette, Valorcine Haute-Savoie, France ; ces cristaux

montrent un angle proche de 90° (macle de La Gardette ou du Japon).

Le quartz, puisque c'est de lui qu'il s'agit, n'échappe pas à la règle... Ce minéral, un des plus fréquent de l'environnement humain (environ 13% de la croûte terrestre), se trouve et se forme dans toutes les catégories de roches et dans toutes les conditions de milieu.

Il revêt souvent une teinte blanche ou incolore, toutefois son éventail de couleurs ne s'arrête pas là ! On le trouve également dans d'autres nuances : brunes, violettes, vertes, rouges, bleues, jaunes...

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Améthyste Véra Cruz (Mexique).

Cette large gamme de coloris est la résultante de plusieurs facteurs fondamentaux : tout d'abord notre perception de la couleur (annexe 1) l'environnement... les différents éléments chimiques métalliques se trouvant dans le quartz : Fe, Mn, Al, Ti... mais aussi à des fines inclusions de minéraux étrangers ou bien encore à une perturbation du réseau cristallin dûe à une radio activité naturelle...

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Quartzs fumés avec un gwindel (quartz tordu) Aiguille de Talèfre Mont-Blanc, France.

Toutes ces variétés se composent de silicium et d'oxygène (dioxide de silicium), deux des éléments chimiques les plus fréquents de l'écorce terrestre...

Si bien que l'on retrouve le quartz partout et dans toutes les tailles : depuis la particule aussi fine que la poussière (quartz microcristallin) jusqu'au cristal de plus d'un mètre (quartz macrocristallin) découverts généralement dans des filons à températures elevées...

Les plus connus, sont les magnifiques cristaux incolores des Alpes ou "cristal de roche" se développant dans les solutions hydrothermales à haute température.

A l'origine de la désignation de "cristal", ils étaient autrefois considérés comme de la glace qui ne fondait pas => "Krystallos" "cristal" en grec...

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Cristaux de quartz en forme de flûte, typiques du Dauphiné - Mine de La Gardette Isère France,

Cristaux de quartz maclés du Népal, Massif du Makalu cristaux orientés selon un angle de 83°33.

A contrario, ceux découverts dans les roches sédimentaires à basse température, sont généralement plutôt constitués de variété de quartz finement grenu... d'encroûtement de calcédoine... de silice ou d'opale...

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Opale, Queensland Australie... Oxyde de silicium hydraté (SiO2 + n H2O amorphe),

incolore, blanche souvent irisée...

- Remontons le temps l'espace d'un instant ...

Il y a environ 50 millions d'années, le continent Africain dériva vers le nord et se heurta au continent Européen, produisant un phénomène de collision continentale, à l'origine de la formation des Alpes et au cours de laquelle les cristaux virent le jour !

Le temps passant la tectonique des plaques se mit en place. Ca et là, des fractures provoquant des abaissements de pression permirent à la roche mantellique plastique de se liquéfier puis, de se transformer en magma et, de remonter par ces fractures (fentes alpines). Ainsi se formèrent les premières concentrations de gisements de minéraux...

Sans oublier le rôle fontamental de l'eau dans la formation des critaux... Lorsqu'elle est fortement chauffée (300°) et sous haute pression, l'eau est un agent dissolvant d'une efficacité exceptionnelle : en remplissant les failles de la roche primitive, elle dissous le quartz présent dans la roche ainsi que les autres minéraux...

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Géologues et Minéralogistes ont toujours manifesté un vif intérêt pour le massif du Planggenstock,

Canton d'Uri, Suisse et celui du Mont-Blanc, Haute-Savoie, France... Lieux mythiques, qui furent le théâtre

d'extraordinaires trouvailles et, où se perpétue la tradition cristallière de haute montagne...

Puis en remontant des profondeurs, lorsque la température et la pression diminuent de concert, l'eau redépose les éléments dissous dans les fractures... futurs fours à cristaux ou fentes alpines, permettant ainsi la formation d'autres gisements de minéraux et de cristaux.

Certains d'entre-eux pouvent atteindre de tailles spectaculaires... notamment les cristaux géants découverts dans le Planggenstock (Alpes Suisses)... le Mont-Blanc (Alpes Françaises)...

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Cristaux de quartz géants du Planggenstock, quartzs blancs, fumés, citrine...

Canton d'Uri, Suisse ; découverts par Frantz von Arx et Paul von Känel...

La croissance extrêmement lente des cristaux dans les fentes alpines durant plusieurs millions d'années, alliée à un élément incontournable : les atomes du cristal de roche, c'est à dire ses différents éléments se réunissant selon un schéma régulier (atomes molécules ou ions), conjugués à une organisation, interne des plus rigoureuse, constituent sans doute, les principales raisons de leur transparence exceptionnelle et le leurs formes régulières.

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Cristal de roche bidéterminé, Gerental, E. Oberwald, Oberwallis, Canton

du Valais, Suisse.

Mais revenons aux mécanismes responsables occasionnellement de la couleur du quartz... de formule chimique SIO2... Quels sont-ils ?

Ils proviennent comme nous l'avons précédemment souligné des irradiations naturelles conjuguées essentiellement aux inclusions d'autres minéraux ou bien encore à la présence d'éléments chimiques métalliques : oxydes de fer (Fe), manganèse (Mn), aluminium (Al), titane (Ti) sodium (Na)... ( Annexe 2)

- Les quartzs enfumés :

Arborent une teinte plus ou moins foncée... Cette coloration résulte d'un rayonnement radio actif conjugué aux éléments chromophores... En effet le granite massif des fours (fentes alpines) contient de l'uranium (U), du thorium (Th) et du potassium (K), toutefois tous les cristaux, n'étant pas forcément en étroit contact avec le granite entourant le four, présentent de ce fait des colorations d'intensitées plus ou moins nuancées... leur teinte allant du gris fumé au brun foncé ; le Morion, est une variété de quartz enfumé de couleur noire et presque opaque...

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Groupe de quartz fumé clair sur granite, les Courtes Haute-Savoie - France... Leur coloration

varie entre-autre en fonction de leur l'exposition à la radio activitée, ici granite du Mont-Blanc.

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Grosse pièce de "quartz morion" ou quartz noir, Galenstock, Ronegletscher, Canton du Valais Suisse,

cette nuance est due à une irradiation radio active naturelle et aux sels d'aluminium (traces).

- Le cristal de roche :
N'ayant pas d'absorption sélective (allochromatic Annexe 2) il est, en l'absence d'éléments chromophores, pur et transparent et se forme dans les fissures de roches siliceuses par un processus dit “hydrothermal” qui, sous pression et à haute température à la faculté de dissoudre en partie la silice...
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Quartz variété cristal de roche, Mine de la Gardette, Isère France.
Les cristaux issus de ce gisement comptent parmi les meilleurs connus.
- Le quartz laiteux :
C'est un quartz incolore mais trouble en raison de sa formation en moyenne température... le quartz ne cristallise en cristaux transparents que dans solutions hydrothermales à température assez élevée...
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Cristal de quartz laiteux, Saint-Gothard, Suisse ; Cristaux de quartz courbés, Val Blaua,

Thusis, Canton des Grisons, Suisse ; ces cristaux se sont développés simultanément à l'ouverture

d'une fissure, tout en cicatrisant partiellement.

A suivre...
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- Le quartz bleu :
Il doit sa couleur aux inclusions de fibres crocidolites (amiante bleue)... de tourmaline etc.
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Quartz Bleu, sa coloration est dûe à des inclusions microscopiques de tourmaline

fibreuse,Calanda Felsberg, Canton des Grisons, Suisse.

- Le quartz Citrin :
Ou "fausse Topaze", jaune à brun ; sa couleur est issue de traces d'aluminium (Al) et d'hydrogène (H)... très rare à l'état naturel, il est produit artificiellement par le chauffage de l'améthyste...
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Groupe de quartzs citrine et blanc sur gangue, Grimsel, Canton du Valais, Suisse.

- L'Améthyste :
Variété la plus précieuse du quartz en raison de sa couleur lila à violet foncé ; ses nuances sont souvent influencées par la présence d'oxydes de fer (Fe) en inclusions macroscopiques...
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Septres d'Améthyste sur quartz fumé foncé, les Courtes, Mont-Blanc, France.
- L'Amétrine :
Est une variété rare, composée à la fois d'améthyste et de citrine.
- Le quartz rose :
Rarement en qualité gemme, fait partie des "pierres dures" ; sa couleur rose est apparemment dûe à des oxydes métalliques notamment de manganèse (Mg) de titane (Ti) et de micro-inclusions de dumortiérite (borosilicate d'aluminium de formule Al7BO3(SiO4)3O3) ...
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Bloc de quartz rose, Minas Gerras Brézil.
- Le Prasem
Quartz de couleur verte, doit sa coloration à de fines aiguilles d'actinotite ou à des inclusions d'hédebergite...

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Groupe de quartz-prasem, Sérifos Grèce.

- Quarts chlorités :

De même d'autres cristaux présentent une surface vert mat, il s'agit d'inclusions de minuscules particules de chlorite, consécutives à la formation de sable chlorité sur le sol de la fente, les cristaux qui croissaient à l'endroit ou la chlorite s'est formée contiennent du chlorite contrairement à d'autres qui se développaient au plafond qui sont restés limpides... La chlorite peut aussi se présenter sous la forme de nuages ou de fantômes verts dans le cristal de roche.

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Cristal de roche et chlorite verte, Saint Gothard, Suisse

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Groupe de quartz fumés et chlorités, Tapucin du Tacul, Mont-Blanc, France.

- Le quartz rouge :

Quartz hématoïde, nommé parfois Eisenkiesel, doit sa couleur à des inclusion d'hématithe, minéral ferreux des plus stable...

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Quartz hématoïde, Beaumont, Ardèche, France ; sa coloration rouge est dûe à de l'hémathite.

Petit apparté à propos du cristal de roche... Beaucoup de cristaux anciens ont disparu... très prisés, ils étaient de ce fait vendus aux cristalliers qui les transformaient en objets d'art (ciboires, récipients, couverts)... C'est ainsi qu'au XVII siècle sous le règne de Louis XIV, on assista à l'avènement de lustres royaux de plusieurs dizaine de kilos ornés de décors en cristal de roche poli...
Déploiement fastueux qui étaient là pour "éclairer" s'il en était besoin de la puissance et de la richesse de leurs propriétaires... Un grand merci au verre polissable qui à la fin du XVIII siècle a permis de mettre fin à cette effroyable hécatombe...
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Quartz "gwindel" variété cristal de roche, Sommerloch, Grimselpass, Haslital,
Canton de Berne, Suisse.
- Quelques mots pour finir sur les quartz cryptocristallins : Agates, Aventurines, Calcédoines, Jaspes, Quartzs fibreux, Silex et Opales... à la différence des quartz cristallins (transparents à translucides), ils sont formés d'un agrégat d'aiguilles ou de granules cristallins microscopiques (translucides à opaques).
Annexe 1 :

La couleur est la perception que nous avons des différentes longueurs d'ondes qui constituent la lumière visible (blanche), cet ensemble de longueur d'onde que l'on appelle le spectre s'étend du violet (UV) 400 nm au rouge (IR) 700 nm. Ainsi le spectre de la lumière visible est cette " tache" allongée et multicolore que l'on peut observer comme l'a fait Isaac Newton Newton au XVII siècle en décomposant la lumière blanche à l'aide d'un prisme.

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Chaque rayon de lumière émanant du soleil est composée de 7 couleurs de base (arc-en-ciel de couleur : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet), chacune de ces couleurs comme les ondes radio ont une longueur d'onde qui leur est propre ; il en est de même pour les électrons, leur longueur d'onde varie de l'un à l'autre.

- C'est seulement lorsque la lumière blanche, lumière du jour, rencontre un objet que l'on peut voir les couleurs.

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Quartz fumé Chriegaptal, Lengtal Binn, Binntal, Canton du Valais Suisse. Quartz "fantôme" chlorité,

les Contamines, Mont-Blanc, France ; cristal translucide avec inclusions, dont la croissance s'est arrêtée pour ensuite

se poursuivre quelques millions d'années plus tard et qui a gardé la trace de cet arrêt...

La couleur ou notre perception de la couleur résulte donc de la manière par laquelle cet objet absorbe et réfléchit la lumière ou en d'autres termes dont ces électrons peuvent absorber son énergie... L'impression de couleur générée par notre cerveau dépend des longueurs du spectre de la lumière visible, réfléchies par le-dit objet ; qui elle même, varie en fonction de la source de la lumière incidente (du jour ou artificielle) mais aussi de l'individu (âge, environnement etc.).

Annexe 2 :

La présence de Chromophores Fe, Mg, Al, Ti... atomes ou ions créant la couleur dans les gemmes, les cristaux ainsi que certaines particularités de la structure tridimensionnelle de la matière elle-même provoquent l'absorption sélective, qui, à son tour, provoque la couleur...

Ainsi la présence des atomes et des ions particuliers conjugués aux défauts spécifiques du cristal tels que les atomes manquants, la souche, les zones de compression... peuvent agir comme agents de la couleur dans les minéraux ...

Ces derniers sont classées dans deux catégories en fonction de la source de leur couleur: "idiochromatique" et "allochromatique" :

- La coloration idiochromatique :

Confère aux minéraux une coloration propre à la couleur de la chimie de leur formule de base, c'est à dire en rapport avec un de ses composants chimique (ions "colorants" en grande quantité) qui sont l’essence même du minéral, exemple, les ions Cu2+ de la malachite, apparaissant dans la formule de la composition du minéral : Cu2CO3 (OH)2

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Groupe de quartz citrine et blanc sur gangue, Grimsel, Canton du Valais, Suisse. Quartz hyalin (limpide, incolore)

cristaux accolés en mâcle à 84°33 ; Ida Mountain, Arkansas, USA.

- La coloration allochromatique :

La chimie de la formule de base de certains minéraux ne permettant pas d'absorption sélective... ils sont donc purs (blancs, incolores) exemple le cristal de roche, hyalin ; seules des traces d'impuretés agissant en tant que chromophores peuvent leurs conférer de la couleur, cette dernière variant en fonction de la nature et de la quantité des "agents contaminants " (Fe, Mg, Al, Ti...)

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Quartz gwindel "morion" quartz qui a subi une force de torsion lors de sa cristallisation.

Les Courtes, Mont-Blanc, Haute-Savoie ; France

- En conclusion, la couleur du quartz ne dépend pas d'un seul mécanisme... mais d'une association de plusieurs mécanismes...

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Merci à tous pour vos commentaires... nous allons prochainement intégrer le sujet dans Géowiki...



Comme nous l'avons souligné la présence d'agents contaminants Fe, Mg, Al, Ti... atomes ou ions créant la couleur dans les cristaux ainsi que certaines particularités de la structure tridimensionnelle de la matière elle-même provoquent l'absorption sélective, qui, à son tour, provoque la couleur...


- Ainsi la présence des atomes et des ions particuliers conjugués aux défauts spécifiques du cristal tels que atomes manquants, souche, zones de compression... peuvent agir comme agents de la couleur dans les minéraux ...



- Pour l'Améthyste il s'agit d'un mécanisme dit "de substitution" : en fait la couleur violette de l’améthyste est dûe à la présence de certains ions Fe3+ à l’état de traces en substitution de certains atomes de silicium Si4+... jusque vers 350°C...


Au delà elle perd sa couleur et devient orange (fausse citrine) phénomène très certainement occasionné soit à la diffusion du fer dans l'améthyste, soit à une modification de ses couches électroniques.



En effet si l'ion de l'élément de transition est présent dans le minéral en grande quantité, ou bien alors en tant qu'agent contaminant (traces) la coloration est soit idiochromatique soit allochromatique...


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Coucou!
Pour la dernière photo, j'ai un doute sur le fait qu'il s'agisse d'un gwindel sur le sujet de face, celui qui est pris de biais mérite lui aussi un examen approfondi..

Lorsque le quartz est morion, il est difficile d'avoir des certitudes. On a le même cas de figure au musée de Cham dans la vitrine "exposition temporaire". La faute à ces superbes quartz à âme trapus qui brouillent les cartes.

Belle présentation sinon :)

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  • 7 mois après...

Les quartzs et cristaux de roche ont toujours exercé une fascination sur les hommes... Présents sur la terre depuis des millions d'années en espèce non infinie, la richesse de leurs variantes est inépuisable.

Leurs formes et leurs scintillements sont d'une rare beauté et d'un rayonnement exceptionnel !!!

En complément de la première partie, en voici quelques autres :

Quartz fantôme :

On nomme ainsi les cristaux de roche qui contiennent des inclusions de minéraux étrangers (chlorite, muscovite, pyrite, calcite etc.) et qui comportent une ancienne structure de croissance...

Les cristaux fantômes sont issus d'une interruption de croissance, durant leur longue formation, période pendant laquelle une deuxième espèce minérale envahit toute la solution hydrothermale... Puis le temps faisant, un nouveau changement modifiant les conditions de formation intervenant, la croissance du cristal peut reprendre son cours... Il existe des quartzs avec deux ou trois fantômes voire même davantage !

Ces derniers ne se forment généralement que sur une partie du cristal, indiquant ainsi la position initiale de ce dernier dans la fissure ; dans les massifs centraux le lieu de la croissance et des parois de la fissure sont souvent horizontales...

Si les fantômes sont les témoins d'anciennes structures révélant le rythme de la croissance du cristal, en revanche, ils ne fournissent aucunes indications concernant la durée de cette dernière...

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Quartz "fantôme chlorité", les Contamines,

Mont-Blanc, découverte Christian Perrollaz Musée des

Cristaux de Chamonix. Les fantômes sont les traces internes

vaporeuses de ou des successives croissances cristallines....

Quartz fenêtre :

Les quartz fenêtre sont des cristaux très complexes dont les arêtes ont connu un développement plus rapide que les faces... Ces dernières apparaissant en creux consécutivement à cette disparité de croissance...

Toutefois ces "enfoncements" ne sont pas issus d'un processus de creusement, mais plutôt dus à des dislocations ayant eu lieu au sein même de la structure cristalline du quartz ; créant ainsi des faces en escaliers évoquant une sorte de fenêtre transparente légèrement en retrait...

Ces faces en escalier jouent un rôle fondamental dans la réfraction de la lumière, conférant aux quartzs fenêtres un éclat plus lumineux que les quartzs normaux... On en trouve de très beaux notamment dans le Chablais Romand (Dents du midi ou Croix de Javernes) dans le Valais...

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Quartz "fenêtre" du Chablais Romand Suisse...De par leur formes ces quartzs évoquent

irrésistiblement la forme d'une fenêtre.

Quartz à âme :

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Quartz à âme sur calcite grise - Col d'Ornon, Oisans - Isère, découverte Michel Parsy - Musée des Cristaux

de Chamonix. Les quartzs à "âme" ou "faden" sont en cristal de roche généralement

tabulaire avec en leurs centres une ligne blanche qui semble s'effilocher.

Quartz septres :

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Groupe de Quartz "Septre", Bosso - Italie ~ Musée des Cristaux de Chamonix.

Les cristaux supérieurs s'étant developpés plus vite en largeur, chapeautent

partiellement les cristaux inférieurs de diamètre moindre.

Quartz rutilé :

Le quartz rutilé est un cristal de roche ou un quartz enfumé qui contient des faisceaux de rutile sous forme d'inclusions de cristaux aciculaires jaunes, dorées, beiges, brunes, cuivrées, argentées ou presque noires (dioxyde de titane TiO2) parfois en lamelles étroites, plus souvent en touffes filamenteuses que l'on appelle "flêches d'amour" (inclusions aciculaires de tourmaline noire, variété schörl), Grisons, Suisse ou bien "Cheveux de Vénus" (inclusions de cristaux aciculaires de rutile doré...).

On trouve de très beaux quartz rutilé dans les Grisons, vallée de Punteglias et dans la vallée de Hasli, Grimsel, Oberaar (Canton de Berne)...

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Quartz fumé à inclusions de rutile (sagenite) dioxyde de titane TiO2...

Dendrites d'oxyde de manganèse :

Contrairement aux apparences, il ne s'agit pas de végétaux fossiles (fougères etc.) mais d'arborescences de micro-cristaux d'oxyde de manganèse appelées "dendrites"... On peut également les obserserver dans de très nombreuses roches (granite, calcaire...).

Elle sont en général constituées d'oxyde de manganèse (MnO2 =>pyrolusite connue également sous le nom de psilomélane lorsqu'il est hydraté) plus ou moins mélangé à quelques pour-cents d'oxyde de fer (Fe)... Cette croissance étant sans doute favorisée par l'action des bactéries andogées ferroxydantes. On trouve également des dendrites de cinabre, d'oxyde de fer, de pyrite...

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Inclusions dendridiques d’oxyde de manganèse dans un cristal

de quartz en forme de plantes ou de branches.

Musée d'Histoire Naturelle de Genève.

Quartzs enfumés du Tiefengletsch :

En août 1868 Peter Sulzer, son fils Andreas et trois camarades de Guttanen repèrent une fissure située au dessus du Glacier de Tiefen, près du Gallenstock, dans le canton d'Uri. Après de longs travaux de déblaiement, ils finissent par mettre à jour, une caverne remplie de cristaux de quartz enfumés.

Le groupe exposé au Muséum de Genève constitué de 33 cristaux... totalise 621 kg...

Il fut offert par Madame Revillod de la Rive... On peut lire dans les Mémoires de la Société de Physique et d'Histoire Naturelle de Genève : volume 20, page 15 " que ce groupe de cristaux ornant la nouvelle bibliothèque de la Sociéte deviendra l'un des ornements de la salle Revillod "

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Groupe composé de 33 cristaux de quartz fumé du Tiefengletsch, découvert dans un four à cristaux du Canton

d'Uri - Suisse, Musée d'Histoire Naturelle de Genève

Un dernier mot en guise de conclusion à propos des différentes nuances de ces merveilles forgées en exemplaires uniques par mère Nature durant des millions d'années, ...

- Lorsque la couleur de masse du quartz prédomine sur la couleur des inclusions, on retrouve les nuances présentées dans la première partie du sujet à savoir, incolore (cristal de roche), mauve (améthyste), rose (quartz rose), beige à brun (quartz fumé), noir (morion), jaune (quartz citrin)...

- Par contre lorsque le phénomène inverse se produit, la couleur dominante (inclusions) peut alors couvrir tout ou en partie le spectre visible du quartz, selon le type, la nature et la quantité des inclusions : quartz chlorité (chlorite), quartz phrase (inclusions de pyroxène, d'amphibole ou de chlorite) , quartz bleu (ajoïte, aérinite, crocidolite...), hématoïde (oyde de fer)... voire parfois même, créer de légers changements de couleur, c'est le cas notamment pour le quartz avec inclusions de sugilite (cyclosilicate), qui confèrent au quartz des colorations, violette-bleutée ou mauve-rouge, quasi uniformes en fonction de l'éclairage ambiant (lumière du jour ou incandescente)...

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Quartz chlorité du Mont Mallet - Massif du Mont-Blanc,

Ici les inclusions, en l'occurence de chlorite, prédominent sur la

couleur de masse du quartz teintant une grande partie en vert.

A suivre...

Histoire de savoir mais aussi Histoire de voir ! ! !

V.B

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