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Galène : photo de cristaux de ce minéral


Evelyne
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Je réagis ici à une question posée sur Facebook concernant les galènes tricotées (et autres morphologies atypiques en bâtonnets plus ou moins dendritiques) mais que j'ai la flemme de retrouver... :content:

 

C'est quelque chose qui existe aussi chez d'autres sulfures comme la marcassite (exemple ici, de St Pons).

 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Dendrite_(solidification)

 

Dendrite_formation.gif.c30bf39bdca809644f4d27456275c97d.gif

 

Les croissances dendritiques, colonnaires ou en cellules sont des phénomènes bien connus des métallurgistes, qui les lient à des gradients de température lors du refroidissement des métaux en fusion.

 

Plutôt que des monocristaux, ce serait plutôt des assemblages polycristallins plus ou moins orientés cristallographiquement et associés à des transitions de phase.

Cet état cristallin intermédiaire se voit bien en DRX, où l'intensité des pics est fonction de la cristallinité (≈ taille des cristaux) ; d'ailleurs si des galènes tricotées ont été analysées, ce serait intéressant de comparer les spectres obtenus avec ceux de galènes bien cristallisées.

 

En résumé, ces morphologies curieuses en bâtonnets sont l'expression des conditions limites de stabilité d'une espèce en pleine phase de (re)cristallisation débutante orientée et rapide (≥ 10^-3 mm/s), provoquée par le fort gradient d'un des paramètres contrôlant la cristallisation (phénomène connu en métallurgie pour la température, et pour les autres ?). Ce sont des formes de transition entre une phase non cristalline (liquide, aqueuse) et un cristal idéal, une sorte d'instantané pris au cours d'une cristallisation incomplète et avortée. On comprend du coup qu'elles sont métastables et d'une part probablement moins bien conservées que les morphologies "pleines et idéales" puisque plus sujettes à la déstabilisation (altération, nouvelle recristallisation...) et d'autre part peut-être statistiquement moins abondantes car elles représentent des laps de temps courts par rapport aux échelles de temps typiques pour la formation d'un gisement, ce qui est inhérent à des conditions limites.

Dans le cas des sulfures, ces cristaux incomplets constituent souvent les dépôts de basse température les plus tardifs.

 

Biblio sommaire : 

Kurz W., Fisher D. J. (1981) Dendrite growth at the limit of stability : tip radius and spacing. Acta Metallurgica, 29 (modélisation thermodynamique de la croissance dendritique, lien avec la morphologie)

Arkai P.,  Merriman R. J.,  Roberts B.,  Peacor D. R.,  Toth M. (1996) Crystallinity, crystallite size and lattice strain of illite-muscovite and chlorite; comparison of XRD and TEM data for diagenetic to epizonal pelites. European Journal of Mineralogy, 8

Koski A. R., Clague A. D., Oudin E. (1984) Mineralogy and chemistry of massive sulfide deposits from the Juan de Fuca Ridge. Geological Society of America Bulletin, 95 (sphalérite, galène, pyrite et marcassite dendritiques sur un gisement VMS)

Czamanske G. K., Rye R. O. (1974). Experimentally determined sulfur isotope fractionations between sphalerite and galena in the temperature range 600 degrees to 275 degrees C. Economic geology, 69 (photos de galènes dendritiques expérimentales)

Bonev I. (1970). Natural galena whiskers. Journal of Crystal Growth, 7 (les barbes cristallines, une autre curiosité cristallogénétique, un exemple sur des galènes de Mogilata, Madan où elles sont là aussi issues d'une des dernières étapes de nucléation de la galène ; attention scan pourri).

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Merci Lucas ! Effectivement, une question que j’ai posé sur Facebook. J’ai lu avec attention, et je poursuivrais par la lecture de la biblio quand le temps me le permettra.

 

Toutefois, pour résumer avec les mots d’un amateur, les galènes « tricotées » seraient une « photo » figés de la galène alors en fusion et en cours de transfert avant d’atteindre la forme « idéale » ?

 

Si oui, quel phénomène a pu stopper cette phase de développement ?

 

Merci 

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La galène tricotée a été décrite dès la deuxième partie du XIXème siècle, à partir de spécimens venant de Belgique et d'Allemagne. La galène se développe suivant trois directions perpendiculaires parallèles aux axes quaternaires, en compétition semble t-il avec un autre sulfure, la sphalérite pour la Belgique et l'Allemagne, et dans un cas un peu différent et plus atypique (?), à Saint Laurent le Minier (Gard), avec la marcasite.  

 

galene-tricote-reticule-sphalerite.jpg

 

De nombreux petits octaèdres reliés entre eux par le somment forment une construction tridimensionnelle. Le long des axes de ce squelette de galène se forme un dépôt d'un autre sulfure, sphalérite ou marcasite par exemple. Pour les auteurs ayant décrit ces spécimens, l'ensemble donne un modèle comparable à un tricot.

 

galene-sphalerite-tricote-reticule.jpg

 

C'est une variante ou une évolution ou une expression de la schalenblende. Contexte gîtologique vallée de la Meuse -fuck les English et leur mississippi valley ;)-, roche calcaire, basse température, basse pression, en gros.

 

Schalenblende, mélange de galène (tricotée), sphalérite, wurtzite et marcasite, mine de Schmalgraf, Lontzen, Belgique.

IMG_3926.JPG

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@Max Tom En termes plus simples, la galène tricotée (des Malines) est probablement une galène dendritique. Les morphologies dendritiques dénotent une croissance cristalline (=solidification pour les métallurgistes) rapide à partir d'un liquide. Dans le cas des alliages métalliques industriels, les cristaux se forment à partir d'un liquide composé des métaux en (sur)fusion. Dans le cas des galènes et des autres sulfures naturels, les cristaux se forment à partir de complexes en solution dans l'eau.

Pour que la croissance s'arrête, il faut qu'un des constituants vienne à manquer (manque de Pb ou de S) ou que la valeur d'un ou plusieurs des paramètres contrôlant la cristallisation (température, pH, autres...) change de telle façon que les conditions requises pour cette cristallisation ne soient plus réunies.

Dans le cas d'une compétition entre plusieurs minéraux en intercroissance comme l'explique Théophraste, on peut aussi imaginer qu'il n'y avait plus d'espace pour développer de nouveaux cristaux ou poursuivre la croissance cristalline ; on voit bien dans les schalenblendes ces plages de galène complètement xénomorphes en remplissage entre les autres espèces, dans le cas des Malines ça me paraît improbable parce que les baguettes de galènes montrent vraiment des morphologies automorphes.

Ceci dit, ce n'est que mon avis et je ne suis pas spécialiste du sujet.

 

@Théophraste Merci, d'après la description qui en est faite, ça me semble très comparable à des croissances dendritiques.

 

Figure extraite de Czamanske & Rye (1974) :

5a22d5d888989_CzamanskeRye1974fig1.png.c2c4809e9845b5356f0f85310a12fe8c.png

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Je ne suis pas d'accord avec l'intervention de Lucailloux elle est très certainement valable pour les métaux (je ne peux pas juger ce n'est pas mon domaine de compétence) mais je doute que l'on puisse l'appliquer dans le domaine des minéraux lors d'une cristallisation en milieu aqueux car ici il n'y a pas de transition de phase. Ici la morphologie et l'existence des cristaux est tributaire de la pression, de la température et de la composition du flux minéralisateur. Exit le problème de stabilité : on n'a pas une phase stable qui devient instable, le problème est tout autre.


L'explication donnée par Théophraste est à mon sens bien plus pertinente car c'est de cette façon que l'on procède en laboratoire pour fabriquer des cristaux avec des formes interdites par la symétrie de la maille. Par exemple pour créer des fils d'argent, on fait précipiter l'argent métallique dans une solution contenant des espèces dissoutes capables de fonctionnaliser certaines faces du germe mais pas d'autres. Les germes ayant des formes tarabiscotée, une croissance ultérieure permet de faire grandir les faces libres aux dépends de celles qui sont fonctionnalisées. On obtient alors des fils dans les bonnes conditions de synthèse.


Il suffit de faire pareil en milieu naturel : boucher des faces et ne pas laisser d'autre choix que de pousser là ou il y a de la place.
 

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Je n'avais pas vu le dernier message de Lucailloux, on ne peut éviter les croisement quand on met plusieurs heure à écrire 9 lignes (faites des enfants...) mon message n'est pas à sa place mais je n'ai pas envie de me lancer dans une édition longue.
Lucailloux et moi sommes en fait sur la même longueur d'onde :)

 

Sur les échantillons que j'ai pu analyser, je ne voyais rien de dendritique, j'ai vu des terminaisons octaédriques et le corps du fil semblait présenter les faces de la famille {110} mais ce n'était vraiment pas évident à dire, et dans des agrégats aussi complexe on peut ne voir les dendrites quand elles sont présentes.

En tout cas, merci pour les photos qui sont très parlantes et pour la qualité de l'intervention.

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Il y a 17 heures, Lucailloux a dit :

Sur les galènes expérimentales, les octaèdres ont l'air assez courants aussi...

C'était au MEB ? Il y a une publication ?

 

Cherche la synthèse des nanofils d'argent si tu peux, c'est assez courant comme approche. Les morphologies sont normalement étudiées au MEB mais on avait un TEM assez accessible au labo, tu devrait pouvoir trouver les deux analyse si tu cherches les publications de l'ICMCB.

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Le ‎02‎/‎12‎/‎2017 à 22:44, Théophraste a dit :

Galène, mine de Schmalgraf, Lontzen, Belgique.

Après le poids des mots, le choc d'une photo ;), en Histoire naturelle, le spécimen fait beaucoup...

 

 Quelle taille ?

 

Pour poursuivre avec des galènes Française...

 

Galène, pyrite et sidérite, mine de Pranal, District de Pontgibaud, Puy de Dôme.

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