Un article de P. Thiran
Définition d’un minéral
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).
Le premier minéral
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.
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”.
D’une douzaine de minéraux à 250
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).
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.
La multiplication des minéraux grâce aux phénomènes volcaniques
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).
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).
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).
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),…
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.
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 :
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.
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