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Un minéral se caractérise par ses propriétés physico-chimiques, sa cristallisation et sa formule chimique, les variations admises dans la composition font que le minéralogiste considère volontiers les minéraux comme des espèces minérales, se caractérisant certes par leurs propriétés physiques (les plus « visibles» étant la symétrie, la couleur, la dureté, l'éclat, la trace et l'indice de réfraction) et chimiques, mais ne pouvant se confondre avec les éléments ou avec les composés chimiques du chimiste.

Petite vidéo explicative d’avant-propos

Détermination physique :

Il faut noter qu’un certain nombre de tests sont destructeurs pour le minéral à identifier, si l’échantillon est limité il est donc recommandé de n’avoir recours à ces tests qu’en dernier ressort et sur la partie de l’échantillon qui présente le moins d’intérêt minéralogique.
Un minéral se détermine grâce à un certain nombre de propriétés, plus ou moins simples à identifier.

1. LA DURETÉ :

Pour paraphraser un célèbre jeu, on pourrait appeler ça le "Qui raye Qui". La dureté est une valeur relative, comprise sur une échelle allant de 0 à 10, qui va mesurer la résistance d'un minéral à la rayure, à l'abrasion (usure), ou à la pénétration. C'est un des plus importants paramètres physiques des minéraux. Il permet souvent d'identifier rapidement un minéral (avec la prise en compte d'autres facteurs). L'échelle la plus souvent utilisée est celle de Mohs (1822), qui donne une graduation de dureté de 1 à 10 avec 10 minéraux types.

Il suffit d'avoir des étalons de dureté connue, et d'essayer de les rayer avec le minéral à identifier. Il y a 4 étalons assez simples et pratiques : l'ongle (2 à 2,5), la pièce en cuivre (3,5), la lame de couteau (5,5), et la lame de verre (vers 6,5). Ce qui raye le verre a une dureté supérieure à 6,5 (quartz, corindon, diamant…), ce qui est rayé par l'ongle a une dureté inférieure à 2,5 (d’où les informations dans le tableau ci-dessus).
Il faut bien faire attention, lorsque l’on pratique ces tests, de ne pas forcer : la rayure doit se faire sans que l’on exerce de pression importante.
Utiliser le verre d'une fenêtre. Rayer le verre sur deux bons centimètres, en appuyant bien, et en utilisant pour ce faire une arête ou un angle vif de l'échantillon. Ensuite, vérifiez qu'il s'agit bien d'une rayure (et non d'une simple trace) : essuyer la rayure en la frottant avec le doigt humide : elle ne doit pas disparaître ; gratter la rayure du bout de l'ongle : ça devrait accrocher un peu.
Chaque minéral type raye le précédent et est rayé par le suivant. Ainsi, si un minéral (dont on cherche à établir la dureté), raye l'orthose et est rayé par le quartz, alors sa dureté est d'environ 6,5. Dans les tests, il faut prendre un morceau en pointe pour essayer de rayer une surface test.

Vidéo explicative d’identification des pierres.

Vidéo explicative du test de dureté

2.    LA DENSITÉ :

Il suffit de prendre la pièce en main. Il s'avère que notre corps, et en particulier notre main, semble réglée sur la densité de la croûte terrestre (moyenne de 2,6). L'idéal est d'avoir un échantillon de 4 ou 5 cm (un peu plus petit que le poing). Pour cette même taille, certains vous paraîtrons "lourds" (le terme exact étant "dense", c'est le cas typiquement de la barytine, la galène…), d'autres "légers", et enfin certains "moyens". Bien sûr, la densité se calcule aussi, sur une échelle de 1 à 20 :

-       Minéraux légers (1 - 2)

-       Moyennement lourds (2 - 4)

-       Lourds (4 - 6)

-       Très lourds (6 - 20)

Vidéo explicative.

3. LA TRACE :

Mystérieux test que celui-ci. Il se base sur la couleur que la poudre du minéral laissera sur l'envers d'une plaque de porcelaine (le coté granuleux, non verni). Pour exemple, prenons une hématite. Beau minéral gris/noir… sa trace sera systématiquement… rouge sang ; alors que la goethite, minéral noir aussi, laissera un trait jaune ocre... Pour les minéraux plus durs que la porcelaine, il faut les réduire en poudre au marteau et frotter la poudre sur la porcelaine. Alors que les minéraux les plus tendres (graphite, molybdénite, etc.) seront frottés directement sur une feuille de papier (genre " Canson "). La couleur de la trace n'est pas forcément la même que celle du minéral, comme l’exemple de l’hématite et de la goethite le prouve.

Vidéo explicative de la trace.

4.     LE CLIVAGE et la CASSURE :

Le clivage est un plan de cassure privilégié dont l'orientation est dictée par la structure cristalline… ". C’est donc la propriété qu'ont certains minéraux de se casser suivant des directions prédéterminées par la structure atomique du minéral. En fonction des minéraux, il peut y avoir une, deux, ou trois directions de clivage. On parle alors de plans de clivage et du nombre de plans de clivage. On estime la qualité du clivage suivant 6 niveaux :

-       Excellent, le minéral se clive en fines lamelles dans un sens. (Ex : muscovite...)

-       Très bon, le minéral se clive en formes régulières délimitées. (Ex : galène en cubes, calcite en rhombohèdres...)

-       Bon, les plans de clivage ne sont pas parfaitement droits (ex : orthose...)

-       Imparfait, les surfaces de clivage sont irrégulières. (Ex : apatite...)

-       Très imparfait, on ne voit pas bien le clivage

-       Mauvais, il n'y a pas réellement de clivage (ex : pyrite...) on parle alors de cassure. Certains minéraux, à défaut de montrer des clivages, peuvent posséder des plans de séparation…
(Traduit de l'anglais on trouve : parfait, imparfait, bon, distinct, indistinct, et mauvais.) La cassure correspond à une fracture qui n'est pas prédéfinie dans le minéral. C'est le cas du quartz par exemple. La cassure n'ayant pas de plan de faiblesse à exploiter, pas de forme géométrique définie. Le quartz présente une cassure, dite conchoïdale, assez facilement reconnaissable. Ensuite pour la cassure il faut différencier :
la cassure conchoïdale qui forme toujours une esquille (de taille très variable suivant le choc reçu ...) ressemblant à un coquillage (genre palourde)
la cassure irrégulière (ex : pyrite...)
la cassure écailleuse ... qui est intermédiaire des deux précédentes.

Enfin il faut noter que certains minéraux, tel le gypse, se clivent selon un plan et se cassent s'ils sont frappés hors de leur plan de clivage.
Plus le clivage est bon, plus il est facile de casser l'échantillon.
La cassure est surtout identifiée par le fait qu’elle est conchoïdale ou pas.

5.     LA COULEUR :

Ça peut paraître bateau, mais bon, ce qui nous saute aux yeux va forcément constituer un indice qui va être prépondérant. Cependant, " l'habit ne fait pas le moine ", est un adage qui s'applique particulièrement bien dans le cas qui nous intéresse. Bien que les minéraux aient en général une couleur principale qui les caractérise, il faut savoir que les magies de la chimie et de la physique nous réservent des surprises. La couleur est un caractère important mais pas toujours fiable. En effet beaucoup de minéraux peuvent avoir un grand nombre de couleurs (ex : les variétés de quartz). Cependant pour beaucoup d'autres minéraux la couleur est caractéristique : l'albite est blanche, l'azurite est bleue, le chlorite est généralement vert (elle peut avoir d'autres couleurs dans certains cas particuliers), etc... On répartit les minéraux en 4 groupes suivant l'origine de la couleur :

Achromatiques (incolores), la lumière qui traverse les cristaux n'est pas modifiée (ex : cristal de roche)
Idiochromatiques (colorés), une partie du spectre lumineux est absorbée, la couleur du cristal est typique des atomes qu'il contient, des métaux dans la structure cristalline (ex: azurite (Cu : cuivre) = bleu, rhodonite (Mn : manganèse) = rose, autunite (U : uranium) = jaune, etc...)
Allochromatiques (couleur du fait des inclusions en traces), le minéral contient une faible proportion d'atomes étrangers (impuretés, inclusions...) et cela colore le cristal (ex : variétés de quartz)
Pseudochromatiques (apparemment colorés), des fractures, plans de clivage, courbes, plis dans le réseau du cristal provoquent des effets colorés (irisation, scintillement, opalisation) se produisent dans le cristal par suite de réflexion ou de réfraction.

6.     LA TRANSPARENCE :

C'est le fait de laisser passer la lumière ou non. On distingue les niveaux de transparence suivants :

- Transparent, même avec une grande épaisseur (ex : cristal de roche...)
- Semi-transparent, la vision est trouble à travers (ex : fluorine, calcite...)
- Translucide, la lumière traverse, mais c'est tout (ex : calcédoine, agate...)
- Non-transparent, la lumière ne passe pas, mais il est translucide en coupe mince (ex : actinote...)
- Opaque, la lumière ne passe pas du tout (ex : pyrite, galène...)

7.     L'ÉCLAT :

L'éclat est la perception visuelle de la manière dont un minéral réfléchit la lumière. On parle d'éclat métallique, vitreux, adamantin, résineux, soyeux, terreux… C'est un déterminatif qui est très relatif, selon que le minéral soit bien cristallisé, ou pas, frais ou altéré, et en fonction de sa taille. C'est la lumière qui est réfléchie par le minéral. Un même minéral n'a pas toujours le même éclat suivant sa morphologie. (Voir ci-dessous) Les différents éclats sont :

-       Métalliques :
Métallique, c'est un éclat fort bien marqué sur les faces cristallines et les plans de clivage. Caractérise surtout les minéraux opaques (ex : pyrite, galène...)
Semi-métallique (sub-métallique), c'est l'éclat de certains minéraux transparents ou semi-transparents. (Ex : sphalérite, cassitérite...)

-       Non-métalliques :
Adamantin, c'est l'éclat fort des minéraux translucides à transparents (ex : diamant...)
Vitreux, éclat qui rappelle le verre (ex : quartz...)
Gras à résineux, comme celui du talc, du soufre...
Nacré, caractéristique des minéraux transparents à semi-transparents (ex : calcédoine...) et ayant un bon clivage en feuillets. (Ex : gypse...)
Soyeux, typique des minéraux fibreux. (Ex : trémolite, gypse fibreux...)
Mat, éclat faible de minéraux surtout terreux. (Ex : kaolinite, montmorillonite...)

8.     LA MORPHOLOGIE :

C'est la forme des cristaux, il est important de noter qu'un même minéral peut avoir beaucoup de formes différentes, par exemple la calcite. On distingue :

-       Cristaux idiomorphes : que des faces cristallines.

-       Cristaux hyidiomorphes : ils ont des faces cristallines bien visibles.

-       Cristaux xénomorphes : ils sont déformés car leur croissance a été limité par la présence d'autres cristaux (en fait ils remplissent les vides entre les minéraux bien formés).

-       Cristaux à forme isométrique : ils ont une symétrie centrale.

-       Cristaux à forme allongée dans un sens : minéraux en colonnes, aiguilles, fibreux, capillaires.

-       Cristaux à forme allongée dans 2 sens : en tablettes, disques, feuillets, écailles.

-       Agrégats cristallins grenus, même minéraux associés en petits grains. Agrégats cristallins aciculaires, cristaux rayonnants.

-       Agrégats cristallins en lamelles, comme pour les micas.

-       Agrégats cristallins oolithiques, comme un assemblage de petites billes.

-       Agrégats cristallins dendritiques, typiques de l'or, de l'argent, ou du cuivre. Agrégats cristallins poreux, mousseux, spongieux.

-       Agrégats cristallins en stalactites.

-       Pseudomorphoses : des minéraux se forment en remplacement d'autres apparus avant, mais les nouveaux, bien que différents, conservent la forme (ou pseudo-forme) des anciens minéraux.

La forme est donc un déterminant important, mais il faut faire très attention, car un même minéral va pouvoir prendre plusieurs formes en fonction des conditions de sa mise en place.
Cette information est pour vous ici, si ça vous intéresse, mais je suis consciente que l'identification est très compliquée

En savoir plus ?

9.  La RÉACTIVITÉ aux ACIDES, aux bases et à l’eau :

Produit indispensable : un peu d'acide chlorhydrique (HCl), ou au pire du vinaigre blanc et une pipette. La plupart des carbonates sont réactifs à l'acide. La réaction au vinaigre est moins évidente, mais elle est quand même visible. La calcite, principale représentante de cette classe, émet une légère effervescence en présence de quelques gouttes d'acide.

Il existe des variantes au test, comme l'acide à chaud pour la dolomite, qui est un peu moins réactive que sa cousine calcite. D'autres minéraux ne font pas effervescence, mais sont solubles dans l'acide, ou même dans l'eau (l’halite par exemple) ?

Voici un vidéo qui démontre que c'est un jeu d'enfants !

⚠⚠⚠ATTENTION : bien que nécessaire dans des concentrations qui ne sont pas énormes, l'acide chlorhydrique reste un produit actif. A manipuler avec les précautions d'usage, dans un cadre aéré !!!⚠⚠⚠⚠⚠
Les acides, bases et autres produits chimiques, concentrés peuvent provoquer des brûlures sur la peau et les muqueuses, l’utilisation doit toujours se faire par des personnes formées et équipées (blouse, gants, lunettes), et sous hotte.

10.  Comment reconnaitre une vrai d’une fausse ?

Vraie pierre ou de Synthèse ?

Source : Jean-Claude & Ioulia Hofer Mineraux
https://www.naturosphere.com/blog/criteres-identification-des-mineraux-n1