Comment se forment les cristaux

COMMENT SE FORMENT LES CRISTAUX ?

• La cristallogenèse est la formation d'un cristal, soit en milieu naturel, soit de façon synthétique.
• La cristallisation est le passage d'un état désordonné liquide, gazeux ou solide à un état ordonné solide, contrôlé par des lois complexes (voir à La cristallographie). La fabrication d'un cristal se déroule sous le contrôle de différents facteurs tels que la température, la pression, le temps d'évaporation.

Comme tous les corps simples et combinaisons chimiques, les minéraux peuvent se trouver sous les trois états: gazeux (dans les fumerolles), liquides (dans les magmas et les solutions hydrothermales) et solides.
Lorsqu'ils se solidifient, certains se présentent sous l'état solide amorphe, mais ils le font très souvent sous la forme cristalline, ils peuvent aussi se transformer en cristaux au bout d'un temps plus ou moins long. L'état cristallin est donc la forme stable des minéraux solides.

Les cristaux se forment soit par refroidissement des minéraux en fusion, ou magmas, des minéraux à l'état gazeux ou fumerolles (minéraux formés à hautes températures); soit à partir de solutions hydrothermales (minéraux de basses températures).
La croissance des cristaux commence quand, après formation d'un minuscule cristal, celui-ci soustrait à son environnement de plus en plus de la substance dont il est composé.

Il est certain que l'environnement dans lequel se forment les minéraux change grandement leurs caractères. Nous n'avons qu'à considérer un volcan de type explosif et comparer les conditions qui règnent dans sa cheminée, à celles que l'on trouve dans une grotte froide et tranquille.
Des minéraux cristallisent dans les deux cas et nous pouvons observer que certains minéraux sont caractéristiques d'un certain type de conditions.

Près des volcans en activité nous pouvons trouver des minéraux solubles qui cristallisent près des évents. Dans les régions de volcanisme récent, nous trouverons des minéraux formés par des éléments qui ont été amenés par des solutions et qui ont été transportés loin de leur source d'origine. Ils se séparent de l'eau à basse température et à basse pression. D'autres éléments restent près de leur source magmatique si leur volatilité et leur solubilité sont faibles. Néanmoins, comme tous les magmas sont accompagnés de gaz, ces éléments traversent souvent une certaine distance dans les roches environnantes et constituent des filons. Ainsi nous avons un groupe important de minéraux de haute température qui se forment dans les filons profonds, près des roches plutoniques. Dès ce moment, tous les éléments volatils et tous les éléments rares, non encore combinés, se concentrent dans une phase résiduelle. Ce liquide est très fluide, de sorte que les minéraux des roches (quartz, feldspath et mica) peuvent cristalliser en masse, souvent avec de nombreux minéraux rares. Il existe deux autres exemples de concentrations tardives d'eau et d'éléments volatils qui sont des gisements intéressants de minéraux. L'un est formé par les " cavités miarolitiques " du granite, dans lesquelles les gaz, au lieu de s'échapper du magma par des fissures, ont formé de grandes bulles closes. Les gaz inclus donnent naissance, au cours du refroidissement, à des minéraux qui tapissent les parois de ces cavités. Quand les fissures, dues à la contraction du granite solidifié, forment des joints et des filons, avant que tous ces gaz ne se soient échappés, nous trouvons, quelquefois, de fines crevasses tapissées de cristaux très petits et parfaits de minéraux typiques des pegmatites.

Quand le magma s'est totalement refroidi et solidifié, et que tous les minéraux de haute température ont été déposés, il y a encore apparition de solutions très riches en eau dans lesquelles sont dissous des métaux, des sulfures, la silice et d'autres éléments. Lorsque le liquide s'échappe, les éléments dissous se combinent et forment des dépôts minéralisés le long des parois des fissures dans lesquelles les solutions voyagent. Les fissures remplies de minéraux sont des filons et les minéraux, dans ces filons, forment souvent des minerais intéressants. Les roches qui les bordent peuvent être attaquées par les solutions s'échappant de ces fissures et les minéraux métallifères sont souvent déposés dans la roche encaissante en remplacement de substances plus solubles qui ont été dissoutes.

Comme les roches, les filons et les parois enrichies en minéraux sont soumis, par exposition, à l'action de l'air. Les sulfures peuvent s'oxyder et former des sulfates solubles. Certains peuvent être mis en solution, d'autres peuvent réagir avec des sulfures plus profonds et les enrichir en éliminant certains éléments: en remplaçant le fer par le cuivre, par exemple. Les sulfures peuvent se transformer en carbonates, en silicates, en oxydes par réaction sur les roches des parois. Un nouveau groupe de minerais peut se former et la surface exposée à l'air (affleurement) peut être lessivée, ne laissant que des oxydes de fer et d'aluminium. Un filon riche en pyrite peut se transformer et être lessivé pour former un chapeau de fer ou une croûte de limonite dans lequel l'or primitivement associé à la pyrite peut être retenu.

Les craquelures, les crevasses, les cavités des roches sédimentaires sont des lieux favorables aux précipitations minérales importantes. Dans les sédiments, nous pouvons espérer trouver des filons remplis de minéraux de basse température, comme le quartz, la calcite et quelques sulfures.

Enfin, lorsque les sédiments subissent une élévation de température et des compressions, les minéraux secondaires se transforment et donnent, à nouveau, des minéraux de haute température dont certains sont visibles dans les roches. Mais les conditions de contrainte, de chaleur et de pression conduisant aux schistes et aux gneiss favorisent également la formation d'un nouveau groupe de minéraux. Ces roches de métamorphisme régional contiennent généralement du mica et d'autres minéraux à structure en feuillet. Lorsque les roches sont plissées, des fissures de tension apparaissent souvent et les éléments rares, dispersés dans les roches avoisinantes, migrent vers ces cassures. C'est l'origine des célèbres fentes alpines qui contiennent de si beaux et de si nombreux échantillons cristallisés.

Lorsque le magma, avec ses fluides riches en éléments rares, pénètre dans une masse de roches déjà métamorphisée, des changements se produisent par addition, à la composition originelle une nouvelle série de minéraux de métamorphisme de contact se développe, en particulier dans les calcaires impurs, pour donner encore d'autres minéraux. Ceux-ci, à leur tour, peuvent être détruits par hydratation.