CHRONIQUE 2 de Philippe Thiran : La genèse des Minéraux terrestres, Première partie

Un minéral se définit globalement comme un assemblage d’atomes qui  est structuré selon un des sept systèmes dits cristallins définis par René Just Haüy à la fin du XVIIIème siècle.

Il se définit également par sa composition chimique qui lui confère des propriétés de réactivité avec d’autres éléments.

A ce jour, il y a sur notre planète plus de 5200 minéraux distincts identifiés et reconnus par l’IMA ( International Mineralogical Association).

D’où viennent-ils?

Leur histoire commence bien avant la formation de notre système solaire, soit il y a plus de 4,6 milliards d’années (Mrda).

Lorsqu’après le Big Bang (14,5 Mrda) et la formation du premier système stellaire, la température et la pression qui régnait dans l’Univers, diminuèrent  suffisamment ( jusqu’à environ 4000°C et 50 kbar), le premier minéral, le diamant, se forma par assemblage d’atomes de carbone préexistants.

Diamant brut 74 carats, kimberley, afrique du Sud – James Elliott, Fine Mineral International

Suivirent des alliages fer-nickel, des minéraux réfractaires comme le corindon (oxyde d’aluminium) et le rutile (oxyde de titane), des composés ferro-magnésiens comme les spinelles et le groupe olivine.

Au total une douzaine de minéraux qui, selon les auteurs sont appelés “primitifs”, “ancestraux”, voire “grains présolaires”.

Un deuxième apport de nouveaux minéraux eut lieu lors de la formation de notre système solaire il y a 4,5 Mrda comprenant le soleil et son ensemble de planètes dont la nôtre.

Comme les autres systèmes stellaires, le nôtre s’est formé par concentration de gaz d’hydrogène et d’hélium, et de poussières interstellaires contenant les minéraux primitifs. Les deux gaz deviennent le combustible du soleil, tandis que les poussières s’agglomèrent pour former des corps solides: les astéroïdes qui incluent les météorites, les plus petits d’entre eux.

C’est l’accrétion ou agglomération des astéroïdes qui va donner naissance aux planètes.

Les chocs provoqués par cette opération ont fait fondre et cristalliser une partie des minéraux primitifs ce qui a donné naissance à de nouveaux minéraux dont le Zircon (silicate de zirconium, très résistant et faiblement radioactif).

 

Zircon, Mogok, Myammar – Pierre Louis

 

Ce dernier devient le plus vieux minéral terrestre. Il a été trouvé dans des gneiss en Australie et en Antarctique et a été  daté de 4,3 Mrda.

A ce stade de formation de la Terre, on dénombre un total de 250 minéraux.

 

Ce sont des phénomènes volcaniques intenses qui ont présidé à la mise en place de la structure actuelle de notre planète et qui ont contribué à un troisième apport substantiel de minéraux.

Initialement les minéraux pré-existants s’étaient localisés dans le manteau,  à l’exception du fer et du nickel qui s’étaient concentrés dans le noyau.

Par la suite, des zones de la partie supérieure du manteau sont entrées en fusion partielle, créant des magmas riches en Péridotites (roches de minéraux ferro-magnésiens) et aussi de la Kimberlite (roche magmatique contenant le diamant).

 

Bombe à péridotite, Eifel, Allemagne – Philippe Thiran

 

Des éruptions volcaniques se succédèrent amenant les minéraux des magmas qui avaient cristallisé comme ceux du groupe de l’Olivine, les pyroxènes, les amphiboles (comme l’Hornblende), les micas (comme la Muscovite ou mica blanc), les feldspaths, le Quartz ( oxyde de silicium).

Hornblende dans pegmatite, France – Philippe Thiran

 

Mica blanc ou muscovite, Brésil – Philippe Thiran

 

Quartz sur ankérite, France – Philippe Thiran

 

Ces éruptions amènent aussi de la vapeur d’eau et des gaz sulfurés, initialement dissouts dans le manteau, lesquels contribuent à la formation de divers hydrates, hydroxydes, sulfures et sulfates (comme  la Blende et la Galène, sulfures de zinc et de plomb respectivement).

 

Blende et galène, Moresnet, Belgique – Philippe Thiran

 

Des intrusions magmatiques entrainent des éléments comme le béryllium, le bore, le fluor, le lithium,  … qui forment des béryls (comme l’émeraude), des tourmalines (comme la variété noire ou schorl), des topazes aux couleurs variées, du Spodumène (source de lithium),…

 

Emeraude dans sa gangue, Chivor, Colombie – Pierre Louis

 

Tourmaline Schorl dans pegmatite, Arizona, USA – Philippe Thiran

 

Les mouvements des plaques tectoniques entrainent, par métamorphisme,  l’apparition de nouveaux silicates dont les Grenats, le métamorphisme étant la transformation d’un minéral par élévation de température et/ou de pression.

 

Grenats emboités, Madagascar – Philippe Thiran

 

En particulier, les phénomènes de subduction, soit l’enfoncement de plaques l’une sous l’autre jusqu’à grande profondeur, entrainent également la transformation des minéraux présents dans ces plaques, les minéraux transformés étant  regroupés sous la dénomination d’Ophiolites.

L’ensemble de ces actions conduisit à un apport de 1250 nouveaux minéraux, ce qui donna, sur notre planète, un total de 1500 minéraux vers 2,5 Mrda.

 

La seconde partie de cette chronique expliquera comment notre planète contient actuellement environ 5200 minéraux distincts.

Sources Bibliographiques pour les deux parties :

– The Story of the Earth, Robert M.Hazen, Penguin Books, 2013,
– Mineral Evolution, Robert M.Hazen, The Mineralogical Record, volume 46, Nov.Dec. 2015,
– Ce que disent Les Minéraux, Patrick Cordier et Hugues Leroux, Belin, 2008,
– Roches et Minéraux du Monde, Ronald L. Bonewitz, Delachaux et Niestlé, 2014,
– 101 Minéraux et Pierres Précieuses, Jean-Claude Boulliard, Dunod, 2016,
– L’Evolution des Minéraux, Pierre Gatel, Le Cahier des Micromonteurs, Hors-série Mars 2018.

La minéralogie comme la volcanologie sont des sciences qui évoluent avec le temps au fur et à mesure de l’avancée de la recherche et des connaissances. Ce qui est vrai à un instant T peut être remis en cause le lendemain.

Philippe Thiran, l’auteur de ce post, se tient à disposition de ceux qui voudraient échanger à propos des notions géologiques présentées. Vous pouvez nous contacter pour avoir ses coordonnées personnelles.

Comments

Daniel CHEREAU
février 8, 2021
Merci Philippe pour cette très intéressante chronique. Daniel Chéreau

Laisser un commentaire