Cristal

CRISTAL

Un cristal est un solide polyédrique, à structure régulière et périodique, formée d'un ensemble ordonné d'un grand nombre d'atomes, de molécules ou d'ions. Un minéral est par définition cristallisé. On parle d'un minéral massif quand on ne peut reconnaitre ses formes cristallines.

La cristallographie est la science qui se consacre à l'étude des substances cristallines à l'échelle atomique.

La constance des angles

Les cristaux, pour une espéce donnée, les angles des faces sont égaux quel que soit le dévellopement des faces.
C'est en 1783 que Romé de L'Isle utilisera des notions de description "troncatures"et "formes primitives" qui l'amèneront à formuler sa loi de "constance des angles".

La symétrie

les cristaux présente une symétrie suivant un plan ou un axe.

La maille élémentaire

Gabriel Delafosse, élève de l'Abbé René Just Haüy, déduira la notion de maille en 1840. La maille élémentaire est le plus petit volume cristallin conservant toutes les propriétés physiques, chimiques et géométriques du cristal. Elle est définie par trois vecteurs qui génèrent ainsi six paramètres de mailles : les trois longueurs des vecteurs a, b, c et trois angles α, β, γ, (et trois axes x, y, et z.). Les indices de Miller sont des coordonnées de vecteurs dans cette base.

systèmes cristallins

L'étude des cristaux permet de visualiser des plans, axes et centres de symétrie… Auguste Bravais définit, en 1848, Les 14 réseaux de Bravais à partir des différentes combinaisons des éléments de symétrie cristalline, les 32 classes de symétrie par Johann Hessel en 1830, liés à 7 types fondamentaux de symétrie d'orientation : les 7 systèmes cristallins étudiés par Friederich Mohs en 1820.

Ces systèmes sont caractérisés par le rapport des longueurs des trois vecteurs "a, b, c," et des trois axes "x, y, z," et des trois angles "α, β, γ," que forment entre eux ces axes. Les indices de Miller sont des coordonnées des vecteurs dans cette base.

plans et numérotations de Miller

William Hallowes Miller, en 1839, introduit les notations de Miller en cristallographie.

exemples dans le système cubique :

les troncatures

Une troncature c'est le remplacement d'un sommet ou d'une arête d'un cristal par une face.

Un cristal qui se développe sans contraintes, peut prendre la forme du volume primitif, un des 7 systèmes cristallins
Néanmoins, il a souvent une forme polyédrique plus complexe qui dérive par troncatures apparentes du volume primitif. Une troncature correspond au développement d’une face plane à l’emplacement d’une arête ou d’un sommet du volume primitif, au cours de la croissance du cristal. Lorsque les troncatures sont simples, le cristal conserve l’ensemble des éléments de symétrie du volume primitif. Par exemple, la croissance d’un cristal dont le volume primitif est un cube peut donner un octaèdre. Celui-ci est obtenu par troncatures apparentes des sommets du cube ou des arêtes. L’octaèdre aura les mêmes éléments de symétrie que le cube.

Le faciès

Terme général désignant la catégorie dans laquelle on peut ranger un minéral en fonction de ses caractéristiques extérieures. Un même cristal peut présenter des faciès tres differents tout en conservant les mêmes angles et faces.

Le faciès peut aussi dépendre de la croissance du cristal et de ses déformations lors de la croissance.

Les habitus

C'est le terme qu'utilisent les minéralogistes pour décrire la forme extérieure d'un minéral. L’habitus décrit les différentes formes, propres à chaque minéral. Pour décrire ces particularités on utilise divers qualificatifs précisant la forme cristalline, un aplatissement ou un allongement. On parle alors d’habitus octaédrique, pyramidal, prismatique ou encore d’habitus isométrique, allongé, prismatique, aciculaire, tabulaire, etc...

• on distingue plusieurs habitus :
  • prismatique : en forme de prismes (ex : quartz, tourmaline, pyromorphite...)
  • aciculaire : en forme d'aiguilles (ex : crocoïte, stibine, actinote...)
  • capilaire : forme de cheuveux (ex : boulangérite, cyanotrichite, amiante...)
  • tabulaire en forme de tablettes (ex : barytine, wulfénite, érythrite...)
  • lamellaire en forme de lamelles (ex : sidérite, gypse, autunite...)
  • isométrique de taille égales dans tout les sens (ex : soufre, pyrite, sphalérite...)

on parle également d'habitus pour un même minéral pour justifier l'importance prise par certaines faces du cristal . Citons, par exemple, quelques habitus du quartz : • habitus du Dauphiné • habitus des Pennines • habitus de Muzo • habitus du Cipo • etc.

Les agrégats

• Agrégat cristallin: assemblages formés de cristaux.
  • Aciculaire : agrégat de cristaux en forme d'aiguilles (exemples : actinote, stibine).
  • Bacillaire : agrégat de cristaux allongés en forme de baguettes (exemples : tourmaline, aragonite).
  • Botryoïdal : agrégat de cristaux en forme de grappe (exemple : calcédoine).
  • Capillaire : agrégat de cristaux très allongés et très fins (exemple : rutile).
  • Compact : agrégat massif de minéraux non distingables individuellement.
  • Concrétionné : agrégat de minéraux disposés en forme de couches concentriques (exemple : malachite).
  • Ecailleux : agrégat de cristaux aplatis pouvant se détacher en écailles.
  • Fibreux : agrégat de cristaux allongés en forme de fibres (exemple: " amiante ").
  • Granulaire : agrégat de minéraux en forme de grains sensiblement isométriques.
  • Lamellaire : agrégat de minéraux en forme de lames minces.
  • Laminaire : agrégat de minéraux en forme de lames assez grandes et épaisses (exemple : gypse).
  • Micacé : agrégat de minéraux aplatis en forme de lames très minces et larges (exemple : muscovite).
  • Pulvérulent : Texture caractérisant des masses de minéraux en grains très fins, faiblement agrégés.
  • Radié : agrégat de cristaux allongés et rayonnants (exemple wavellite).

• autres formes : termes souvent utilisées pour décrire les "agrégats"
  • Coralloïde : minéraux en forme de corail (branches ramifiées).
  • Globulaire : minéraux en forme de portions de sphères.
  • Nodulaire : minéraux présentant une forme extérieure en forme de tubercules (nodules).
  • Oolithique : minéraux en forme de sphères d'un diamètre allant de 0,5 à 2 mm.
  • Pisolitique : minéraux en forme de sphères parfaites, de pois, de diamètre supérieur à 2 mm.
  • Stalactitique : minéraux disposés en colonnes, semblables aux stalactites (exemple : calcédoine).

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