Spinelle

Spinelle Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1]
Cristaux de spinelle dans leur gangue de calcite blanche.
Général
Classe de Strunz	4.BB.5 4 OXIDES (Hydroxides, V[5,6] vanadates, arsenites, antimonites, bismuthites, sulfites, selenites, tellurites, iodates)  4.B Metal:Oxygen = 3:4 and similar   4.BB With only medium-sized cations
Classe de Dana	7.2.1.1 Oxydes 7. Oxydes multiples 7.2.1/ Groupe des spinelles, sous-groupe aluminium
Formule chimique	Al2MgO4 MgAl2O4
Identification
Masse formulaire[2]	142,2657 ± 0,0018 uma Al 37,93 %, Mg 17,08 %, O 44,98 %,
Couleur	rouge, bleu, vert, brun, noir, incolore, jaune, rose, orange, violet
Système cristallin	cubique (isométrique)
Réseau de Bravais	faces centrées F
Classe cristalline et groupe d'espace	hexakisoctaédrique, Fd3m (n^o 227) cubique Hermann-Mauguin : ${\displaystyle F\ 4_{1}/d\ {\bar {3}}\ 2/m\,}$ Hermann-Mauguin court : ${\displaystyle Fd{\bar {3}}m\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle O_{h}^{7}\,}$
Macle	fréquentes sur {111} : « macle du spinelle » de deux individus maclés par accolement
Clivage	peu net sur {111}
Cassure	conchoïdale, irrégulière
Habitus	massifs, grenus, grossiers, compacts, en grains, arrondis
Échelle de Mohs	de 7,5 à 8
Trait	blanc, grisâtre, blanc gris
Éclat	vitreux, mat
Propriétés optiques
Pléochroïsme	aucun
Fluorescence ultraviolet	luminescent, fluorescent (rouge)
Transparence	translucide, transparent à opaque
Propriétés chimiques
Densité	3,58
Température de fusion	2135 °C
Propriétés physiques
Magnétisme	aucun
Radioactivité	aucune
Précautions
Directive 67/548/EEC
Phrases R : R36/37/38 : Irritant pour les yeux, les voies respiratoires et la peau. Phrases S : S26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste. Phrases R : 36/37/38, Phrases S : 26,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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Le spinelle est une espèce minérale de la famille des oxydes de formule MgAl₂O₄ (oxyde de magnésium et d'aluminium). C'est une pierre fine utilisée en joaillerie. Celui de couleur rouge a longtemps été confondu avec le rubis, ce qui lui vaut une grande quantité de synonymes. Ses principaux pays producteurs sont le Sri Lanka, la Birmanie et le Tadjikistan.

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie

La première description a été réalisée en 1546 par Georg Bauer, dit Georgius Agricola. Le nom dérive du latin spina, « épine », en allusion à ses cristaux pointus à arêtes très nettes.

Topotype

Il n'existe pas de topotype reconnu pour cette espèce.

Synonymes

• Akerite[3].
• Candite (de Bournon 1823) : spinelle en masse noire. Gemme trouvée dans le district de Candi (Ceylan) à la fin du XVIII^e siècle par monsieur Leschenaust[4].
• Rubace ou rubacelle : terme désuet pour « petit rubis[5] ».
• Rubicelle : terme désuet qui peut, également, désigner une topaze rose-orangé[6].
• Rubis balais : terme désuet provenant d'une déformation du nom de Badakhchan, province du nord-est de l'Afghanistan d'où proviennent ces faux rubis, mot altéré en Balakhsh puis Balas[7].
• Spinelite.

Caractéristiques physico-chimiques

Variétés

• Alkali-spinel (Eckermann, H. von 1922) : variété de spinelle contenant Na₂O 1,38 % et K₂O 1,31 %. Trouvée à Mansjöberg, Los, Ljusdal, Hälsingland, Suède[8].
• Ceylanite (Delamétherie)[9] : le nom évoque l’île de Ceylan. Variété ferrifère de spinelle pour un ratio Mg:Fe de 3:1 a 1:1.

Variantes orthographiques : Zeilanite, Zeylanite.

• Chlorospinelle (M.G. Rose 1840) : variété ferrifère de spinelle avec Fe^3+ en remplacement de l’aluminium[10].
• Chromospinelle : variété riche en chrome de formule Mg(Al,Cr^3+)₂O₄[11]
• Corundolite : variété artificielle riche en alumine de formule MgO·2Al₂O₃[12]. Ce mot peut également désigner une roche[13].
• Ferropicotite (Lacroix 1910) : variété ferrifère de spinelle dédiée au minéralogiste Picot de Lapeyrouse[14].
• Gahnospinelle (Anderson & Payne 1937) : variété riche en zinc de formule (Mg,Zn)Al₂O₄, décrite initialement a Gem gravels, Ratnapura, Province de Sabaragamuwa, Sri Lanka, qui a inspiré le nom[15].
• Magnochromite (Websky 1873) : variété chromifère de spinelle[16].
• Pléonaste (Haüy 1801) : c'est-à-dire « qui surabonde[17] ». Terme intermédiaire de la série hercynite-spinelle.

Couleur

La couleur des cristaux de spinelle est due à la présence d'au moins deux éléments de transition parmi V^3+, Cr^3+, Fe^2+, Fe^3+, Mn^2+ et Mn^3+, répartis de façon variée entre les sites tétraédriques et octaédriques de la structure spinelle[18].

• Les cristaux orange, rouges et magenta sont pauvres en fer et doivent leur couleur, principalement, à V^3+ et Cr^3+ dans les sites M (avec une prédominance de V^3+ pour l'orange et de Cr^3+ pour le rouge).
• Les cristaux roses, bleus et verts sont riches en fer, et leur couleur varie dans l'ordre rose-bleu-vert sous l'effet de l'augmentation de la concentration en fer total (principalement) et en Fe^3+ (secondairement).
• Les cristaux jaunes, rares dans la nature, contiennent du manganèse et pas ou très peu de Fe^2+.

Cristallochimie

• Le spinelle forme trois séries, avec la magnésiochromite, avec la gahnite, avec l'hercynite.
• Le spinelle sert de chef de file à un groupe de minéraux isotructuraux qui porte son nom.

Groupe du spinelle :

Les spinelles désignent aussi un groupe de minéraux de formule générale (X^2+)(Y^3+)₂(O^2−)₄, où X^2+ est un cation divalent et Y^3+ un cation trivalent. Parmi les membres de ce groupe, on peut noter la magnétite.

La structure des spinelles consiste en un empilement compact cubique à faces centrées d'oxygène. Les cations divalents occupent les sites à coordination tétraédrique et les cations trivalents les sites à coordination octaédrique.

Cristallographie

Structure cristalline du spinelle MgAl₂O₄, vue le long de la direction [110]. Les atomes de magnésium sont représentés en jaune, ceux d'aluminium en gris et ceux d'oxygène en rouge.

Le spinelle cristallise dans le système cristallin cubique, de groupe d'espace Fd3m, avec Z=8 unités formulaires par maille conventionnelle[19].

• Paramètre de maille : ${\displaystyle a}$ = 8,08 Å, Z = 8 ; V = 527,51 Å^3
• Masse volumique calculée : 3,58 g/cm^3

Gîtes et gisements

Carte des principaux pays producteurs de spinelles dans le monde

Gitologie et minéraux associés

Gitologie

Le spinelle se rencontre essentiellement dans les calcaires métamorphiques. On le trouve dans les roches lunaires et dans des météorites.

Minéraux associés

Forstérite, chondrodite, scapolite, phlogopite, corindon, sillimanite, andalousite.

Croissance des minéraux

Synthèse

Le spinelle synthétique peut être incolore ou coloré, il porte alors différents noms. Certains sont interdits par le C.I.B.J.O (World jewellery confederation)[20], d'autres font l'objet d'une protection pour terme déposé.

• Rozircon : marque déposée pour un spinelle synthétique rose.
• Saphir blanc : terme interdit.
• Strongite : marque déposée pour un spinelle synthétique.

Exploitation des gisements

Utilisations

Le spinelle fait de qualité gemme est une pierre fine très utilisée.

Gisements producteurs de spécimens remarquables

• Afghanistan :

Jegdalek, district de Surobi, province de Kaboul[21].

• Birmanie :

Kyauk Tha, Kyauk-Pyat-Thet, Mogok, district de Sagaing, division de Mandalay[22].

• France :

affleurements de péridotite, étang de Lers, col d'Agnès, Massat, Ariège, Midi-Pyrénées[23].

• Vietnam :

mine de Luc Yen, province de Yen bai[24].

Spécimens remarquables

Marguerite de Foix (morte en 1486), princesse de Navarre et duchesse de Bretagne par son mariage, possédait le spinelle Côte-de-Bretagne qui, légué à sa fille Anne de Bretagne, entra dans le trésor royal de François I^er. Retaillé en forme de dragon pour constituer l'insigne de la Toison d'or de Louis XV, il fait partie des joyaux de la Couronne conservés au Musée du Louvre. Deux célèbres pierres de la couronne d'Angleterre, le « Rubis du Prince Noir » sur la couronne et le « Rubis de Tamerlan », pierre de 361 carats sur un des colliers de la couronne d’Angleterre, se sont avérées être des spinelles rouges[25].

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. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
3. The American journal of science: Volume 170 1905
4. Bulletin des sciences mathématiques: astronomiques, physiques et chimiques 1826 p. 488
5. Claude-Marie Gattel - Dictionnaire universel de la langue française avec la prononciation figurée 1819 p. 587
6. Henri Landrin - Dictionnaire de minéralogie, de géologie, et de métallurgie 1852 p. 377
7. (en) Richard W. Hughes, « The Rubies and Spinels of Afghanistan – A brief history », sur ruby-sapphire.com, 27 avril 2008 (consulté le 25 juillet 2011).
8. Eckermann, H. von (1922): The alkali-spinel of the Mansjö Mt. Geologiska Föreningen i Stockholm Förhandlingar. 44: 757-760
9. Laméthérie, journ. de phys., 1793, p. 23
10. Rose (1840), Ann. Pys.: 50: 652.
11. Bulletin signalétique: Chimie I: chimie générale, chimie physique, chimie minérale, chimie analytique, chimie organique, Volume 24,Numéro 1 1963 p. 463
12. Chilton's jewelers' circular/keystone 1970 jewelers' directory issue p. 274
13. Doklady: Earth science sections, Volumes 244 à 246 1979 p. 46
14. Alfred Lacroix Minéralogie de la France et de ses colonies p. 309
15. Anderson and Payne (1937), Mineralogical Magazine: 24: 547.
16. Websky (1873), Zeitschrift deutsche geol. Ges.: 25: 394.
17. René Just Haüy - Traité de minéralogie, Volume 3 1801 p. 17
18. (en) Giovanni B. Andreozzi, Veronica D’Ippolito, Henrik Skogby, Ulf Hålenius et Ferdinando Bosi, « Color mechanisms in spinel: a multi-analytical investigation of natural crystals with a wide range of coloration », Physics and Chemistry of Minerals, vol. 46, n^o 4,‎ avril 2019, p. 343-360 (DOI 10.1007/s00269-018-1007-5).
19. (en) Sawada, H., « An electron density residual study of magnesium aluminium oxide spinel », Materials Research Bulletin, vol. 30, n^o 3,‎ mars 1995, p. 341-345 (DOI 10.1016/0025-5408(95)00010-0)
20. Site du CIBJO
21. Garnier, V., Giuliani, G., Ohnenstetter, D., Fallick, A.E., Dubessy, J., Banks, D., Vinh, H.Q., Lhomme, T., Maluski, H., Pêcher, A., Bakhsh, K.A., Long, P.V., Trinh, P.T., and Schwarz, D. (2008): Ore Geology Reviews 34, 169-191.
22. Pavel M. Kartashov analytical data, Sieghard Ellenberger specimens
23. J.L. Bodinier et al., Bull. Minéral., 1987, 110, p. 345-358 / A.B. Woodland, Chemical Geology, 10 December 1996, vol. 134, no. 1, p. 83-112(30) / J.P. Lorand, 1989, Lithos, 23, 281-299
24. Garnier, V., Giuliani, G., Ohnenstetter, D., Fallick, A.E., Dubessy, J., Banks, D., Vinh, H.Q., Lhomme, T., Maluski, H., Pêcher, A., Bakhsh, K.A., Long, P.V., Trinh, P.T., and Schwarz, D. (2008): Marble-hosted ruby deposits from Central and Southeast Asia: Towards a new genetic model. Ore Geology Reviews 34, 169-191.
25. « Spinelle / Pierres fines et précieuses de A à Z avec Juwelo », sur Juwelo (consulté le 19 août 2020).

Voir aussi

Article connexe

• Groupe du spinelle

Liens externes

• A la poursuite des pierres précieuses - Les spinelles du Tadjikistan