Cookéite

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Modèle:En-tête label Modèle:Infobox Minéral

La cookéite est une espèce minérale du groupe des silicates et du sous-groupe des phyllosilicates, de la famille des chlorites, de formule Modèle:Formule chimique[1]. Ce minéral tendre et peu dense, de couleur variable, a une structure cristalline formée d'un empilement alterné de couches Modèle:Formule chimique et Modèle:Formule chimique et présente plusieurs polytypes. La cookéite est souvent trouvée comme produit d'altération hydrothermale de silicates dans les pegmatites. Elle se forme à température relativement basse (moins de Modèle:Tmp) et à pression variable.

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie

La cookéite a été décrite en 1866 par le minéralogiste George Jarvis Brush[2] et dédiée à Josiah Parsons Cooke (1827-1894), minéralogiste et chimiste américain à l'Université Harvard, Cambridge, Massachusetts[3].

Topotype

Le gisement topotype se trouve dans la carrière Mt Mica Quarry, Paris, comté d’Oxford, Maine, aux États-Unis.

Les échantillons types sont déposés à l’Université Yale, New Haven, Connecticut, États-Unis (Modèle:Numéro avec majuscule)[4].

Caractéristiques physico-chimiques

Critères de détermination

La cookéite est un minéral de couleur blanche, présentant des teintes vertes, brunes, dorées ou rosées plus ou moins prononcées. Elle se présente sous la forme de cristaux pseudo-hexagonaux, de sphérules, d'agrégats radiés ou fibreux. Son éclat est nacré ou soyeux, elle est transparente à translucide. Elle est flexible mais non élastique, présente un clivage parfait sur le plan {001} et sa cassure est micacée[5] (formation de feuillets minces ou paillettes).

La cookéite est un minéral tendre car sa dureté ne varie que de 2,5 à 3,5 sur l'échelle de Mohs. Elle est de plus peu dense, sa densité mesurée variant de 2,58 à 2,69[6]. La cookéite présente un pléochroïsme de couleur vert pâle à rose selon les axes X et Y et incolore à jaune pâle selon l'axe Z. Son trait est blanc et elle présente assez régulièrement une fluorescence jaune-crème[5].

Composition chimique

La cookéite, de formule Modèle:Formule chimique, a une masse moléculaire de 522,16 u, soit Modèle:Unité. Elle est donc composée des éléments suivants :

Composition élémentaire du minéral
Élément Nombre (formule) Masse des atomes (u) % de la masse moléculaire
Lithium 1 6,94 1, 33 %
Silicium 3 84,26 16,14 %
Aluminium 5 134,91 25,84 %
Hydrogène 8 8,06 1,54 %
Oxygène 18 287,99 55,15 %
Total : 35 éléments Total : 522,16 u Total : 100 %

Les impuretés souvent rencontrées dans la cookéite sont le fer, le manganèse, le magnésium, le calcium, le sodium et le potassium[6].

Le silicium des couches de silicate peut être en partie substitué par de l'aluminium, du bore ou du béryllium, avec un rapport (Al,B,Be)/Si plutôt constant[1].

Cristallochimie

La cookéite est un polytype des chlorites.

Selon la classification de Strunz, elle fait partie de la classe des silicates (IX), plus précisément des phyllosilicates (9.E) micacés composés de réseaux tétraédriques et octaédriques (9.EC).

Membres du groupe 9.EC.55 des phyllosilicates micacés
Minéral Formule Groupe ponctuel Groupe d'espace
Baileychlore Modèle:Formule chimique 1 ou Modèle:Surligner C1 ou CModèle:Surligner
Borocookéite Modèle:Formule chimique (x ≤ 0,33) 2/m C2/m
Chamosite Modèle:Formule chimique 2/m C2/m
Clinochlore Modèle:Formule chimique 2/m C2/m
Cookéite Modèle:Formule chimique Modèle:Surligner, 2 ou 2/m CModèle:Surligner, C2 ou Cc
Donbassite Modèle:Formule chimique 2/m C2/m
Franklinfurnacéite Modèle:Formule chimique 2 C2
Glagolevite Modèle:Formule chimique 1 C1
Gonyérite Modèle:Formule chimique orthorhombique
pseudo-hexagonal		 inconnu
Nimite Modèle:Formule chimique 2/m C2/m
Odinite Modèle:Formule chimique m Cm
Orthochamosite Modèle:Formule chimique orthorhombique
pseudo-hexagonal		 inconnu
Pennantite Modèle:Formule chimique 2/m C2/m
Sudoïte Modèle:Formule chimique 2/m C2/m

Selon la classification de Dana, la cookéite se trouve dans la classe des phyllosilicates (classe 71) dont les couches de silicate sont formées par des anneaux à six membres avec une alternance de couches 2:1 (deux couches de tétraèdres T autour d'une couche d'octaèdres O) et de couches 1:1 (couche isolée d'octaèdres) (71.04) et plus précisément dans le groupe des chlorites (71.04.01).

Cristallographie

Généralités

La cookéite cristallise généralement dans le système cristallin monoclinique. Son groupe d'espace peut être C2[7], Cc[8] (monoclinique) ou CModèle:Surligner[9] (triclinique).

Sa structure consiste en un empilement de couches contenant les éléments métalliques et de couches d'aluminosilicates. Le polyèdre de coordination des éléments métalliques est un octaèdre dont les sommets sont les anions OModèle:Exp ou des groupes hydroxyles (OH)Modèle:Exp. Les couches d'aluminosilicates contiennent une couche d'aluminium en coordination octaédrique et deux couches d'aluminosilicates formées par des anneaux à six-membres Modèle:Formule chimique de tétraèdres (Si,Al)OModèle:Ind. Les couches sont reliées entre elles par des liaisons hydrogène[10].

Il existe deux types de couches d'octaèdres, notées O et O', qui diffèrent par leur taux de remplissage. Les cookéites appartiennent aux chlorites « di, trioctaédriques », c'est-à-dire qu'elles possèdent :

  • une couche d'octaèdres O dont tous les sites sont occupés par les éléments métalliques (couche trioctaédrique) ;
  • une couche d'octaèdres O' moins dense dont les sites ne sont occupés qu'aux deux tiers (couche dioctaédrique). Les sites octaédriques non occupés sont appelés « sites vacants ». Cette couche est entourée de deux couches d'anneaux à six membres de tétraèdres d'aluminosilicate, notées T, pour former des couches T-O'-T.

La couche O contient les cations métalliques AlModèle:Exp et LiModèle:Exp. La distribution de ceux-ci n'est pas ordonnée dans la structure : les sites octaédriques peuvent accueillir soit AlModèle:Exp, soit LiModèle:Exp, mais l'occupation des sites par ces cations varie d'une maille à l'autre de façon non périodique. Pour cette raison, les sites octaédriques sont qualifiés de sites d'« occupation mixte ». L'occupation d'un site par différentes espèces chimiques est décrite par ses pourcentages d'occupation, c'est-à-dire par la probabilité d'y trouver une certaine espèce chimique. Par exemple, la couche trioctaédrique O de la cookéite r représentée ci-dessus possède trois sites différents[note 1], dont deux sont majoritairement occupés par l'aluminium (octaèdres orange) et le troisième est majoritairement occupé par le lithium (octaèdres verts). De même, les sites tétraédriques des anneaux à six-membres Modèle:Formule chimique sont à occupation mixte de silicium et d'aluminium (en jaune dans la figure).

La structure de la cookéite peut être vue comme un empilement alternatif de couches de type brucite et de couches de type talc[10]. En effet, la brucite Mg(OH)Modèle:Ind est constituée de couches Modèle:Formule chimique[11] et le talc Modèle:Formule chimique est constitué de couches Modèle:Formule chimique[12]. Dans la cookéite, les cations LiModèle:Exp et AlModèle:Exp prennent la place des cations MgModèle:Exp dans les couches de type brucite (couches O) et talc (couches O').

L'empilement des couches n'est pas identique dans toutes les cookéites : il existe plusieurs polytypes, qui se distinguent par la longueur de la période d'empilement (paramètre de maille c pour les cookéites monocliniques).

Cookéite r

Schéma montrant la structure cristallographique de la cookéite r
Structure de la cookéite r, projetée le long de la direction b (vue en perspective). Jaune : Si, orange : Al, vert : Li, bleu : O, gris : H. La structure en anneaux à six membres des couches T est particulièrement visible dans la couche de gauche.

La cookéite r est une cookéite rare riche en lithium de formule Modèle:Formule chimique. Elle cristallise dans le groupe d'espace Cc, avec Z = 4 unités formulaires par maille conventionnelle[8]. Ses paramètres de maille sont a = Modèle:Unité, b = Modèle:Unité, c = Modèle:Unité et β = 96,6° (volume de la maille V = Modèle:Unité) et sa masse volumique calculée est Modèle:Unité.

Sa structure est constituée d'un empilement alternatif de deux types de couches, notées O et T-O'-T, parallèles au plan (a, b).

Les couches O, de composition Modèle:Formule chimiqueModèle:Exp, sont constituées d'octaèdres (Al,Li)(OH)Modèle:Ind reliés par leurs arêtes. Tous les octaèdres sont à occupation mixte d'aluminium et de lithium. Les cations de la couche O sont distribués sur trois sites non équivalents par symétrie. Deux tiers des sites sont préférentiellement occupés par AlModèle:Exp à 91 % (octaèdres orange dans la figure ci-contre), un tiers des sites contient 82 % de LiModèle:Exp (octaèdres verts). La longueur de liaison (Al,Li)-OH moyenne est Modèle:Unité pour les octaèdres contenant majoritairement de l'aluminium et Modèle:Unité pour les autres[8].

Les couches T-O'-T, de composition Modèle:Formule chimique, sont constituées d'une couche O' d'octaèdres Modèle:Formule chimique contenant exclusivement de l'aluminium, entourée de deux couches T de tétraèdres Modèle:Formule chimique, structurées sous forme d'anneaux à six membres Modèle:Formule chimique dans lesquels les tétraèdres (Si,Al)OModèle:Ind ont une occupation mixte de silicium et d'aluminium. Les cations AlModèle:Exp des couches O' sont distribués sur deux sites non équivalents par symétrie, avec une longueur de liaison Al-O moyenne de Modèle:Unité. Les cations (SiModèle:Exp,AlModèle:Exp) des couches T sont distribués sur quatre sites non équivalents, avec une longueur de liaison (Si,Al)-O moyenne de Modèle:Unité[8]. Il existe deux couches T-O'-T dans la cookéite r : la première est située au bord de la maille, autour du plan de coordonnées (x, y, z=0), la deuxième est située au centre de la maille, autour du plan de coordonnées (x, y, z=1/2)[note 2]. Ces deux couches sont identiques et équivalentes par le miroir translatoire c de coordonnées (x, y, z=1/4)[13]Modèle:,[note 3]. Comme la couche O' ne possède qu'un site vacant dans la maille, lors de l'empilement des couches, les sites vacants des deux couches sont décalés dans le plan (a, b).

Autres cookéites

Une cookéite de formule Modèle:Formule chimique provenant du dépôt de bauxite de Djalair en Asie centrale a été décrite dans le groupe d'espace triclinique CModèle:Surligner (Z = 2 unités formulaires par maille), avec les paramètres de maille a = Modèle:Unité, b = Modèle:Unité, c = Modèle:Unité, α = 90,55°, β = 96,2° et γ = 90° (volume de la maille V = Modèle:Unité). Elle présente une masse volumique calculée de Modèle:Unité. Sa structure est notée IIa dans la nomenclature des polytypes des chlorites[9].

Le paramètre de maille c de la cookéite IIa est la moitié de celui de la cookéite r : la différence entre ces deux structures vient de l'empilement des couches O et T-O'-T. À l'intérieur des couches même, il n'y a pas de différence structurelle notable entre cette cookéite et la cookéite r. Cependant, les couches dioctaédriques O' de la cookéite IIa sont toutes identiques et ordonnées de façon à avoir les sites vacants les uns au-dessus des autres dans la direction d'empilement des couches, alors que dans la cookéite r, du fait du miroir translatoire c, les sites vacants des couches O' ne se superposent pas.

Remarque : il existe deux groupes d'espace dans le système triclinique : P1 et PModèle:Surligner. La symétrie de cette cookéite est PModèle:Surligner ; sa description dans le groupe d'espace non conventionnel CModèle:Surligner, induisant une maille doublée artificiellement dans le plan (a, b) par rapport à la maille conventionnelle primitive, permet de comparer plus facilement sa structure avec celle des cookéites monocliniques.

Gîtes et gisements

Gîtologie et minéraux associés

Photo montrant une fine couche de cookéite crème, translucide, encerclant une elbaïte verte et mauve
Une fine couche de cookéite encercle une elbaïte verte à la base, mauve au sommet.

La cookéite est souvent un produit de l'altération hydrothermale de minéraux contenant du lithium, tels que la lépidolite ou certaines tourmalines, dans les pegmatites[5]Modèle:,[14]. Elle peut aussi se trouver dans les veines hydrothermales à l'état primaire.

Elle est souvent associée aux minéraux suivants : albite, lépidolite, microcline, pétalite, quartz, spodumène, tourmaline.

Gisements producteurs de spécimens remarquables

Photo montrant un spécimen de cookéite verdâtre
Spécimen de Couledoux, Haute-Garonne, France.
  • Allemagne
Mine d'uranium dans la vallée de la Krunkelbach, Menzenschwand, Forêt-Noire, Bade-Wurtemberg[15]
  • Bolivie
Mine Siglo Veinte (XX), Llallagua, province de Rafael Bustillo, département de Potosí[16]
  • Canada
Mine Tanco, Lac-du-Bonnet (Modèle:Lang), Manitoba[17]
  • Chine
Mine Yaogangxian, Xian de Yizhang, Chenzhou, Hunan[18]
  • États-Unis
Carrière Mt Mica, Paris, comté d'Oxford, Maine (topotype)[19]
  • France
Goutasson, Couledoux, Haute-Garonne, Occitanie[20]
  • Madagascar
Tsarafara Sud, vallée de Sahatany, champs de pegmatites de Sahatany, Vakinankaratra, province d'Antananarivo[21]
  • République tchèque
Huber Stock, Krásno, Horní Slavkov, district de Sokolov, région de Karlovy Vary, Bohême[22]

Croissance des minéraux

Modèle:Article détaillé La cookéite est un produit d'altération de silicates. Dans les zones de bas degré métamorphique, elle est associée à la pyrophyllite. Dans les zones de haut degré métamorphique, elle se forme principalement par altération du disthène.

Une étude d'échantillons recueillis dans le champ stannifère d'Ardlethan en Australie a montré que la cookéite se forme dans les interstices poreux des brèches granitiques contenant du quartz, des sulfures (comme la pyrite), de la cassitérite, de la tourmaline et de la fluorine[23]. Elle apparaît à des températures relativement basses (entre Modèle:Tmp et Modèle:Tmp) dans des conditions hydrothermales, après la formation des autres minéraux dans la brèche. Le lithium présent dans la cookéite provient d'un transport hydrothermal de fluides magmatiques.

La pression semble surtout avoir une influence sur le degré de cristallinité et la composition de la cookéite. À basses pressions, l'empilement des couches n'est pas très régulier et la cookéite peut contenir beaucoup d'impuretés de substitution. À des pressions plus élevées (supérieures à Modèle:Unité), la structure est plus ordonnée, ce qui produit un meilleur degré de cristallinité, et la cookéite est plus pure[24]. Cependant, cette relation directe entre pression et structure a été remise en cause par la découverte de plusieurs échantillons de cookéite de cristallinités différentes dans le même échantillon d'une zone à basse pression[25]. Les cookéites issues de hautes pressions présentent toujours un haut degré de cristallinité, mais des cookéites ordonnées peuvent aussi être trouvées à basse pression. Les cristaux de faible cristallinité supposés caractéristiques des basses pressions n'auraient simplement pas encore atteint l'équilibre thermodynamique des cristaux ordonnés à cause d'autres facteurs comme la déformation du milieu ou l'environnement chimique.

Notes et références

Notes

Modèle:Références

Références

Modèle:Références

Annexes

Modèle:Autres projets

Bibliographie

Modèle:Palette Modèle:Portail Modèle:Bon article

  1. ↑ 1,0 et 1,1 Modèle:Article.
  2. ↑ Modèle:Article.
  3. ↑ Modèle:Ouvrage.
  4. ↑ Modèle:Handbook of Mineralogy II 1995
  5. ↑ 5,0 5,1 et 5,2 Modèle:Lien web.
  6. ↑ 6,0 et 6,1 Modèle:Lien web.
  7. ↑ ICSD No. 9 368 ; Modèle:Article.
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 et 8,3 ICSD No. 83 765 ; Modèle:Article.
  9. ↑ 9,0 et 9,1 Modèle:Article.
  10. ↑ 10,0 et 10,1 Modèle:Article.
  11. ↑ ICSD No. 203 212 ; Modèle:Article.
  12. ↑ ICSD No. 100 682 ; Modèle:Article.
  13. ↑ Modèle:ITC-A-5
  14. ↑ Modèle:En Modèle:Lien web.
  15. ↑ Modèle:Ouvrage.
  16. ↑ Modèle:Article.
  17. ↑ Modèle:Article.
  18. ↑ Modèle:Article.
  19. ↑ Modèle:Ouvrage.
  20. ↑ Didier Modèle:Pc, « La Cookéite : une chlorite rare, dans la Haute-Garonne », in Monde et minéraux, no. 54, 1983, p. 31, Modèle:ISSN
  21. ↑ N. Ranorosoa, Étude minéralogique des pegmatites du champ de la Sahatany, Madagascar, thèse de doctorat de l'Université Paul-Sabatier, Toulouse, 1986.
  22. ↑ Modèle:Article.
  23. ↑ Modèle:Article.
  24. ↑ Modèle:Article.
  25. ↑ Modèle:Article.


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