Feldspath

Feldspath
Catégorie IX : silicates
Image illustrative de l’article Feldspath
Feldspath plagioclase.
Général
Formule chimique (Ba,Ca,Na,K,NH4)(Al,B,Si)4O8
Identification
Couleur variable, incolore, blanc, rose, vert, bleu, marron
Système cristallin triclinique ou monoclinique
Clivage uniforme
Échelle de Mohs 6 - 6,5
Trait blanc
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction 1,518 - 1,588
Biréfringence Δ= 0,005 - 0,013
Pléochroïsme incolore
Dispersion optique 2vx = 50-105°
Transparence translucide
Propriétés chimiques
Densité 2,5 - 2,8
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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Gammes de composition de la série des feldspaths, à 900 °C. Dans la zone marquée Immiscibilité on n'observe pas à l'équilibre un minéral homogène, mais la coexistence d'un plagioclase et d'un feldspath alcalin. D'après (en) N.N. Greenwood et A. Earnshaw, Chemistry of the elements, Oxford Oxfordshire New York, Pergamon Press, 1984, 1542 p. (ISBN 978-0-08-022056-7 et 978-0-080-22057-4), p. 357.

Un feldspath est un minéral de la famille des tectosilicates, dont la composition est celle d'un aluminosilicate de sodium, de potassium ou de calcium. Il existe de nombreux feldspaths, dont les principaux sont l'orthose ou le microcline (potassique), l'albite (sodique) et l'anorthite (calcique).

On distingue les feldspaths alcalins, souvent translucides, blanchâtres ou roses et riches en alcalins (Na+, K+), des plagioclases qui diffèrent des précédents par la présence de calcium (Ca2+) et par une faible teneur en potassium (K+). Les plagioclases constituent une série continue de minéraux, une solution solide, dont les pôles purs sont l'albite et l'anorthite. Les feldspaths alcalins constituent aussi une série continue (dont les pôles sont l'albite et l'orthose) à haute température, mais avec une miscibilité seulement partielle à basse température.

Les feldspaths forment le groupe de minéraux le plus abondant en volume de la croûte terrestre. Ils forment le plus souvent des cristaux bien développés, automorphes, qui présentent souvent des macles. Sur le terrain, leur détermination se fait grâce à leurs propriétés d'être rayé par le verre standard (lame de verre blanc à vitre) et de rayer une lame d'acier dur (type scie à métaux) (dureté de Mohs de l'ordre de 6 à 6,5). En combinaison avec d'autres minéraux, les feldspaths alcalins (et particulièrement les potassiques, dont notamment l'orthose) participent à la composition minéralogique modale des roches plutôt acides, telles que les syénites et les granites (grenues) ou les trachytes et les rhyolites (microlithiques). Les plagioclases participent quant à eux et pour ce qui concerne les roches grenues, à la composition minéralogique modale des diorites, des gabbros, plus rarement des tonalites, et parfois des syénites. Lorsqu'on en trouve dans les roches microlithiques, il s'agit le plus souvent d'andésites ou de basaltes.

Feldspaths alcalins

Les feldspaths alcalins sont des feldspaths sodi-potassiques. À haute température, les deux pôles NaAlSi3O8 et KAlSi3O8 sont miscibles en toutes proportions. À température ordinaire, la miscibilité est très limitée, et à l'équilibre on n'observe que des feldspaths essentiellement sodiques ou potassiques.

Albite

Article détaillé : Albite.

L'albite est un minéral de formule NaAlSi3O8.

Anorthose

L'anorthose, parfois désigné sous son nom anglais d'anorthoclase, est un minéral de composition (Na,K)AlSi3O8 avec 10 à 36 % de KAlSi3O8 (64 à 90 % de NaAlSi3O8). Triclinique comme la "high albite" (l'albite de haute température), l'anorthose n'est stable qu'au-dessus de 600 °C.

Feldspath potassique

Articles détaillés : Microcline, Orthose et Sanidine.

Le feldspath potassique KAlSi3O8 existe en trois polymorphes, qui diffèrent par l'ordonnancement aluminium - silicium dans les tétraèdres :

Perthite

Article détaillé : Perthite.

Une perthite est un enchevêtrement de deux feldspaths alcalins : un feldspath potassique (composition proche de KAlSi3O8) et un feldspath sodique (proche de NaAlSi3O8). Il s'agit le plus souvent de lamelles ou d'imbrications irrégulières de feldspath sodique (albite) au sein d'un grain-hôte de feldspath potassique (orthose ou microcline).

La texture perthitique se forme par exsolution lors du refroidissement d'un grain de feldspath alcalin ayant une composition intermédiaire entre feldspath potassique et albite. La miscibilité des deux pôles NaAlSi3O8 et KAlSi3O8 est en effet totale à des températures proches de 700 °C et des pressions crustales, mais elle devient très limitée à des températures plus basses. Si un grain de feldspath alcalin de composition intermédiaire se refroidit suffisamment lentement, des domaines respectivement riches en Na et K se séparent.

Plagioclase

Article détaillé : Plagioclase.

Les plagioclases sont des feldspaths calco-sodiques. Ils forment une série continue entre leurs deux termes extrêmes : l'albite NaAlSi3O8 (voir : pierre de soleil), sodique, et l'anorthite CaAl2Si2O8, calcique.

Leur clivage est oblique.

Tableau des plagioclases selon la proportion albite/anorthite

Nom % NaAlSi3O8 % CaAl2Si2O8 Densité (g/cm3)
albite 100-90 0-10 2,63
oligoclase 90-70 10-30 2,65
andésine 70-50 30-50 2,68
labradorite 50-30 50-70 2,71
bytownite 30-10 70-90 2,74
anorthite 10-0 90-100 2,76

Détermination des plagioclases selon leur couleur et leur macle

Les clivages de l'albite donnent un profil en marches d'escalier.

À l’œil nu, on détermine souvent les feldspaths en fonction de leur couleur, ou de leurs macles :

À la loupe, on observe chez les feldspaths deux plans de clivage très net, bien visibles, présentant comme des surfaces brillantes en marche d'escalier, ce qui les distingue généralement des surfaces en feuillets des micas, et des cristaux de quartz qui n'ont pas de clivage.

Détermination des plagioclases au microscope polarisant

Extinction des plagioclases. Variation de l'angle d'extinction des plagioclases selon sa composition.

S’il n'est pas possible de déterminer le type de macle, les différentes variétés de plagioclases sont très semblables et, à défaut d’analyse chimique complexe et coûteuse, elles ne peuvent être distinguées que par des méthodes optiques.

Les plagioclases se distinguent par la méthode Michel Lévy au microscope polarisant, en mesurant l'angle nécessaire pour que le cristal bloque le passage de la lumière. La mesure se fait sur des plagioclases frais, non zonés.

Détermination de l'angle d'extinction des plagioclases :

Autres feldspaths

Parmi les autres feldspaths, beaucoup plus rares, il faut mentionner :

Altération des feldspaths

Article détaillé : Altération des silicates.

L'altération des feldspaths aboutit à la formation de diverses argiles, notamment le kaolin.

Utilisation et provenance des feldspaths

Les feldspaths, en raison de leur réaction à la cuisson (ils jouent le rôle de fondant), sont utilisés en céramique, en particulier pour la fabrication des émaux. Ils entrent aussi dans la composition des verres utilisés pour l'emballage (bouteilles) et dans la faïence. Les principaux pays fournisseurs de l'industrie européenne sont l'Algérie, la Turquie, l’Italie et la France.

Ils sont aussi utilisés pour l'amendement des sols en agriculture.

Notes et références

  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. Alain Foucault, Le guide du géologue amateur, Dunod, 2014 (lire en ligne), p. 57.
  3. Jean Lemaire, Sébastien Clerbois et al. (photogr. Hugo Maertens), Faïence et porcelaine de Bruxelles, Bruxelles, Éditions Racine, 2003, 167 p. (ISBN 978-2-87386-331-9, OCLC 58595486, lire en ligne)
  4. Mine de Montebras, à Soumans (Creuse).