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Minéralogie
Cours et exercices corrigés
2 eédition
Jean-Marc Montel
Professeur de minéralogie à l'École Nationale Supérieure de Géologie (Nancy)François Martin
Professeur de minéralogie et de cristallochimie à l'université Paul Sabatier (Toulouse)Anne-Magalie Seydoux
Chargée de recherche CNRS au Laboratoire Magmas et Volcans (LMV-St-Etienne)Philippe de Parseval
Ingénieur de recherche à l'université Paul Sabatier (Toulouse 3)9782100806638_Montel.indb 305/11/19 10:11
Illustration de couverture :
Pyrite sur sidérite et dolomite. Carrière du Rivet, district de Peyrebrune, Montredon Labessonnié, Tarn, France. La "boule» de pyrite fait environ 2mm.Photographie :François Le Gaillard.
© Dunod, 2014, 2020
11, rue Paul Bert - 92240 Malakoff
ISBN 978-2-10-080663-8
9782100806638_Montel.indb 405/11/19 10:11
© Dunod - Toute reproduction non autorisée est un délit.TABLE DES MATIÈRES
Avant-propos IX
Remerciements XI
Chapitre 1.
Introduction 1
1 1 2 4 4 4 5 5 5 XIX 6 8 8Chapitre 2.
Le minéral en tant que structure chimique 11
11 12 12 13 13 14 14 15 16 19 19 19 2122
9782100806638_Montel.indb 505/11/19 10:11
2.4.5Règle n° 4 : les formateurs de réseau
232.4.6
Règle n° 5 : la règle de parcimonie 23
2.4.7Utilisation des règles de Pauling 23
2.5 La variabilité de composition des minéraux 24 2.5.1Les substitutions 24
2.5.2Les solutions solides 25
2.6 Interprétation de la composition chimique des minéraux : les formules structurales 282.6.1 Analyse des minéraux et formules structurales 28 2.6.2 Calcul des formules structurales, deux cas simples 28 2.6.3
Détermination de la base 31
2.6.4Calcul des formules structurales complexes 31
Chapitre 3.
La structure des minéraux, introduction à la cristallographie 37 3.1Introduction 37
3.1.1La cristallographie 37
3.1.2Les trois lois de la cristallographie au
e siècle 38 3.2Le réseau, le système cristallin 40
3.2.1Les réseaux en deux dimensions 40
3.2.2Les réseaux en trois dimensions 43
3.3Le repérage dans un cristal 48
3.3.1Le système d'axes 48
3.3.2Les plans 49
3.3.3Repérage des droites et des rangées 53
3.3.4 Cas particulier du système hexagonal-rhomboédrique 54 3.3.5Le réseau réciproque 55
3.4Du réseau au cristal 55
3.4.1Cas général 55
3.4.2Les groupes d'espace en deux dimensions 57
3.4.3 Groupes d'espace et classes de symétrie en trois dimensions 61 3.4.4 Les tables internationales de cristallographie 65 3.5Les surstructures 67
3.5.1Les macles 67
3.5.2L'épitaxie 68
3.6Composition chimique et structure 68
3.6.1De la formule au motif 68
3.6.2Isotypes et polymorphes 68
3.6.3La description d'une structure cristalline 69
9782100806638_Montel.indb 605/11/19 10:11
© Dunod - Toute reproduction non autorisée est un délit.Chapitre 4.
Caractérisation des minéraux 73
4.1Introduction 73
4.1.1Buts de la caractérisation 73
4.1.2Sur le terrain 74
4.1.3En laboratoire 74
4.1.4Les produits d'intérêt industriel 75
4.2La caractérisation macroscopique 75
4.2.1Propriétés optiques 75
4.2.2Morphologie 77
4.2.3Autres propriétés déterminatives 78
4.3Le microscope pétrographique 81
4.3.1Introduction 81
4.3.2La lumière 81
4.3.3La polarisation de la lumière 82
4.3.4La propagation de la lumière 82
4.3.5 Le fonctionnement du microscope pétrographique 89 4.4Le microscope métallographique 101
4.4.1Principe 101
4.4.2 Observations au microscope métallographique 102 4.5La diffraction des rayons X 103
4.5.1Le phénomène physique 103
4.5.2 Les informations contenues dans le diffractogramme 109 4.5.3Utilisation des diffractogrammes de rayons X 113
4.6Les faisceaux électroniques 115
4.6.1Interactions électrons-matière 115
4.6.2 Microscope électronique à balayage (MEB) 118 4.6.3Analyse par microsonde électronique 123
4.6.4 Microscopie électronique en transmission (MET) 125 4.7Les spectroscopies moléculaires 133
4.7.1Principes 133
4.7.2Spectroscopie infrarouge (FTIR) 134
4.7.3 Résonance magnétique nucléaire (RMN) du solide 138Chapitre 5.
Les minéraux 143
5.1La classification des minéraux 143
5.2La classification des silicates 145
5.3L'olivine 145
5.4Le quartz 149
5.5La calcite 152
5.6La pyrite 153
9782100806638_Montel.indb 705/11/19 10:11
5.7Les amphiboles
1545.8
Les pyroxènes 157
5.9Les feldspaths 159
5.10Les grenats 161
5.11Les silicates d'alumine 163
5.12Les phyllosilicates 166
5.12.1
Généralités 166
5.12.2
Le talc 169
5.12.3
Les micas 171
5.12.4
Les argiles 172
Exercices et problèmes 175
Exercices se rapportant au chapitre 2 175
Exercices se rapportant au chapitre 3 178
Problèmes 181
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