Smithsonian Education – Minéraux, cristaux et pierres précieuses

Minéraux : Les blocs de construction
Nés de fluide, de chaleur et de pression, les minéraux nous éblouissent par leurs couleurs et leurs formes époustouflantes et nous étonnent par leur utilité. Ils sont forgés sous terre, où des forces à l’œuvre depuis des milliards d’années continuent de produire d’autres minéraux. Un minéral est un solide inorganique (non vivant) d’origine naturelle ayant une composition chimique spécifique.
Lorsqu’ils recherchent des minéraux dans leur propre environnement, les élèves peuvent trouver un seul spécimen minéral comme le marbre, qui est de la calcite pure. Cependant, ils trouveront probablement des roches, qui sont des mélanges de deux ou plusieurs minéraux. Le granite, par exemple, avec ses minuscules grains multicolores, est composé de quartz, de feldspath et de mica.
Cristaux : La forme
La plupart des minéraux se présentent naturellement sous forme de cristaux. Chaque cristal possède un motif interne ordonné d’atomes, avec une façon distinctive de verrouiller de nouveaux atomes dans ce motif pour le répéter encore et encore. La forme du cristal obtenu – un cube (comme le sel) ou une forme à six côtés (comme un flocon de neige) – reflète l’arrangement interne des atomes. Au cours de la croissance des cristaux, les différences de température et de composition chimique provoquent des variations fascinantes. Mais les élèves trouveront rarement dans leur jardin les cristaux minéraux de forme parfaite qu’ils voient dans un musée. En effet, pour montrer facilement leur forme géométrique et leurs surfaces planes, les cristaux ont besoin de conditions de croissance idéales et d’espace pour se développer. Lorsque de nombreux cristaux différents poussent à proximité les uns des autres, ils s’assemblent pour former une masse conglomérée. C’est le cas de la plupart des roches, comme le granit mentionné ci-dessus, qui est constitué de nombreux petits cristaux minéraux. Les spécimens de qualité musée présentés dans les images ici ont grandi dans des environnements spacieux qui ont permis aux formes géométriques de se former sans entrave.
L’arrangement interne des atomes détermine toutes les propriétés chimiques et physiques des minéraux, y compris la couleur. La lumière interagit avec différents atomes pour créer différentes couleurs. De nombreux minéraux sont incolores à l’état pur ; cependant, les impuretés de la structure atomique provoquent la couleur. Le quartz, par exemple, est normalement incolore, mais il existe une gamme de couleurs allant du rose au brun en passant par le violet profond de l’améthyste, selon le nombre et le type d’impuretés dans sa structure. Dans son état incolore, le quartz ressemble à de la glace. En fait, la racine de cristal vient du mot grec krystallos-glace – parce que les Grecs anciens croyaient que le quartz clair était de la glace gelée si dure qu’elle ne pouvait pas fondre.
Les scientifiques décrivent généralement les cristaux comme « grandissant », même s’ils ne sont pas vivants. Dans les jardins souterrains, ils se ramifient et se hérissent au fur et à mesure que des billions d’atomes se connectent selon des motifs tridimensionnels réguliers. Chaque cristal commence petit et grandit à mesure que d’autres atomes sont ajoutés. Beaucoup se développent à partir d’une eau riche en minéraux dissous, mais aussi à partir de roches fondues et même de vapeur. Sous l’influence de différentes températures et pressions, les atomes se combinent en un étonnant éventail de formes cristallines. C’est cette variété et cette perfection de formes et de symétries qui attirent depuis longtemps les scientifiques vers l’étude des minéraux.La symétrie est un modèle régulier et répété de composants. La symétrie est partout dans la nature – les ailes appariées d’un papillon, les volutes et les pétales d’un tournesol, le motif d’un flocon de neige, les pattes d’une araignée – et les minéraux ne font pas exception. Dans les cristaux, ces motifs répétés se retrouvent dans la structure atomique de base et reflètent le motif des faces du cristal. Vous pouvez souvent voir la symétrie caractéristique d’un cristal minéral à l’œil nu, mais si le cristal est minuscule, vous devrez peut-être l’observer à l’aide d’une loupe ou d’un microscope (comme cela sera démontré dans le plan de cours 2). Reconnaître les motifs symétriques dans les cristaux peut être difficile au début, mais l’expérience aide : plus vous examinez de spécimens, plus vous reconnaîtrez de symétries – et de cristaux. Cependant, certains spécimens ne présentent pas de cristaux bien formés et sont difficiles à classer, même pour les experts.