Serpentine (minéral)

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Groupe de la Serpentine (Dana) Catégorie IX : silicates[1]
Antigorite (variété bowenite)
Général
Classe de Strunz	Kaolinite
Formule brute	(Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4
Identification
Couleur	vert, brun, gris,bleu-vert, vert pomme, beige, jaune, noir, blanc voire incolore
Système cristallin	triclinique, monoclinique
Clivage	net à {001}
Habitus	fibreux, petites masses intersticielles
Échelle de Mohs	2,5 à 3,5
Éclat	vitreux, gras ou soyeux
Propriétés chimiques
Densité	2,55 à 3,30
Propriétés physiques
Magnétisme	aucun
Radioactivité	aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

La serpentine n'est pas une espèce minérale mais une famille de minéraux du groupe des silicates sous groupe des phyllosilicates (ou silicate lamellaire). Cette famille contient plus de 20 membres ou polymorphes et que l'on retrouve dans des roches métamorphiques riches en hydrures de fer, aluminium, manganèse, nickel, zinc, calcium et/ou de magnésium ((Mg, Fe)3Si₂O₅(OH)₄). Étant donné leur origine de transmutation ainsi que qu'à cause des nombreux additifs mis en présence durant ce phénomène, ses membres sont souvent difficiles à identifier car ce minéral cristallise également en microcristaux. Les trois plus importants polymorphes de la serpentine sont l'antigorine, le chrysotile et la lizardite. La roche correspondant à la famille de la serpentine est la serpentinite.

La serpentine est utilisée en joaillerie comme pierre taillée, ou comme pierre ornementale. Les habitus asbestiformes sont cancérigènes.

Étymologie

Vase de Chine, Rice Museum

Leur coloration olive ainsi que leur aspect souple et écailleux est l’origine du nom de leurs roches d’origine, les roches ophidiennes venant du grec ophidis, serpent, et de sa forme minérale la serpentine qui vient du latin serpentinus qui signifie serpent de pierre. Le terme générique de serpentine couvre toutefois une large palette de minéraux difficiles à identifier qui génère de nombreuses confusion dans la littérature du XIX^e siècle et même de la première partie du XX^e siècle.

Gîtologie

Ces minéraux tirent leurs origines des métamorphoses et altérations des péridotites et des pyroxènes. Les serpentines peuvent également se révéler par la pseudomorphose d’autres silicates de magnésium. Les altérations peuvent s’avérer incomplètes et ainsi provoquer une variation importante des propriétés physiques des serpentines expliquant également l’importante variété de ses variétés. Les serpentines occupent une proportions importante du manteau rocheux de la Terre, surtout dans les zones anormalement riches en argiles. L’antigorite est le polymorphe de la serpentine le plus courant, issu du métamorphise humide des roches ultramafiques tout en restant stable jusqu’à des température de 600 °C et à des profondeurs de 60 km ou plus. Au contraire de la lizardite et du chrysotile qui sont des formes issues des couches superficielles de l’écorce terrestre et qui se dégradent à des températures de l’ordre de 400 °C. Il a été suggéré que la chrysotile n’aurait pas de stabilité totale en regard des deux autres polymorphes principaux de la serpentine. Cet aspect pourrait expliquer sa nocivité en tant qu’agent cancérigène. Des échantillons venant du fond des océans démontrent que les roches ultramafiques sont riches en serpentine. L’antigorite contient de l’eau dans sa structure à hauteur de l’ordre de 13% de son poids. Il semblerait que l’antigorite jouerait un rôle important dans les phénomènes de transports aqueux souterrains et la création des archipels volcaniques ainsi que l’approvisionnement en eau des zones de fracture des plaques tectoniques permettant aussi à l’eau d’atteindre de très grandes profondeurs.

Pédologie

serpentine’s barren en Pennsylvanie

Les solides issus de la dégradation de la serpentine sont toxiques pour beaucoup de plantes à cause de leur teneur élevée en nickel, chrome et cobalt, la croissance des plantes peut également se trouver inhibée par un fort taux de potassium, phosphore ainsi qu’un apauvrissement du couple calcium/magnésium. La flore de ces régions devient ainsi très caractéristique avec des espèces à faible croissance. Les zones de serpentine sont ainsi généralement des fruticées (comme les maquis), zone de petits arbres, souvent des conifères parfois même en plein milieu de zones forestières, ces zones sont alors dénommées des serpentine’s barren, littéralement « zone stérile à serpentine » à cause du contraste causé par l'intoxication des plantes dans cette zone par rapport aux autres zones.

Propriétés physiques

La plupart des serpentines sont opaques à translucides, légères (densité 2,2-2,9), tendre (2,5-4), infusibles (elles se dégradent, elles ne fondent pas) et peuvent s’avérer acides. Toutes sont microcristallines et en habitus massif, des cristaux isolés n’ont encore jamais été observés. Le lustre est vitreux, gras ou soyeux. Le spectre de couleur est varié, allant du blanc vers le gris jusqu’au bleu, jaune au vert et du marron au noir et sont souvent avec des agrégations ou concentrations voire veinés. Ce sont souvent des minéraux présents en agrégats ou en inclusions mais comportent également des formes en plaques ou en fibres. Leur cristallisation est minuscule et donc souvent non perceptible à l'œil nu. Cependant comme ils peuvent cristalliser en longues fibres, il n'est pas rares de les voir occuper les interstices rocheux comme dans les cas des fentes alpines dans lesquelles ils peuvent atteindre plusieurs mètres de long par fibre.

Gisements en France

Les gisements de serpentine sont ceux de la serpentinite.

• Dans le Vendée à Mouchamps au lieu-dit « La Chauvinière »Fournel^[2],[3].

• Puy de Volf à Firmi dans le département de l'Aveyron, ce massif de serpentinite serait le plus important d’Europe.

• Un gisement a été exploité dans le département de l'Isère sur le massif du Tabor au lieu-dit de « La Chinarde » au pied des téléskis de la station de l'Alpe du Grand Serre. La carrière à ciel ouvert s'ouvre sur le flanc du sommet de la Chinarde, le marbre extrait varie du vert foncé au vert jaune. Les blocs extraits étaient descendus par le col de l'Oullière pour être taillés à la marbrerie Luyat de la Mure

Les gemmes

Les formes gemmes sont taillées comme pierres fines et pierres ornementales (les antigorites). Souvent teintée, elle peut imiter le jade et se retrouvera nommée en "Suzhou jade", "Styrian jade", '"jade Teton" et "Nouveau jade". La serpentine de Nouvelle-Calédonie est particulièrement riche en nickel et une des grosses sources au monde de minerai de nickel (Nepouite).

La bowenite et la williamsite, des variétés d'antigorite sont les variétés les plus courantes avec la lizardite pour ces usages. Leurs coloris délicats, l'aspect translucide mais également leur relative tendreté les rendent attractives pour la sculpture voire les bijoux^{[Atlas_RoMi 1]}.

Espèces du groupe (polymorphes)

La première difficulté dans la description de ce groupe est que, originellement, il était considéré comme un minéral décliné en plusieurs formes. La deuxième vient de son origine métamorphique et de ses formules extrêmement complexes ce qui fait que Dana et Strunz ne le traitent pas de la même manière, l'un le met en association avec plusieurs minéraux de références et l'autre associe la serpentine avec la kaolinite d'où une catégorisation compliquée avec des points communs^[4],[5]. Le groupe n'existe d'ailleurs clairement que dans la classification de Dana, la classification de Strunz versant les serpentines dans les kaolinites.

Catégorisation de Dana

71.01.02a Groupe de la Serpentine

71.01.02a.01 Antigorite (Mg,Fe²⁺)₃Si₂O₅(OH)₄ Cm m , série polysomatique où la tendance à la courbure typique de la serpentine est inversée périodiquement, ce qui donne comme résultat une structure ondulée^{[RoMiGuide 1]};

71.01.02b Sous groupe de la Lizardite

71.01.02b.01 Caryopilite (Mn²⁺,Mg, Zn,Fe²⁺)₃(Si,As)₂O_5?(OH,Cl)4 Cm or C 2/m Mono

71.01.02b.02 Lizardite Mg₃Si₂O₅(OH)₄ P1 1 , à couches droites, où le silicium et le magnésium sont partiellement remplacés par de l'aluminium^{[RoMiGuide 2]};

71.01.02b.03 Garniérite(Nepouite) Ni₃Si₂O₅(OH)₄ Ccm21 mm2

71.01.02b.04 Greenalite (Fe²⁺,Fe³⁺)_2-3Si₂O₅(OH)₄ Unk Mono

71.01.02c Sous groupe de l'Amesite

71.01.02c.01 Amesite Mg₂Al(SiAl)O₅(OH)₄ C1 1^{[RoMiGuide 1]}

71.01.02c.02 Berthiérine (Fe²⁺,Fe³⁺,Al,Mg)_2-3(Si,Al)₂O₅(OH)₄ Cm m

71.01.02c.03 Brindleyite (Ni,Mg,Fe²⁺)₂Al(SiAl)O₅(OH)₄ C 2 2

71.01.02c.04 Fraipontite (Zn,Al)₃(Si,Al)₂O₅(OH)₄ Cm m

71.01.02c.05 Kellyite (Mn²⁺,Mg,Al)₃(Si,Al)₂O₅(OH)₄ P 63 6

71.01.02c.06 Manandonite Li₂Al₄[(Si₂AlB)O₁₀](OH)₈ C1 1

71.01.02c.07 Cronstedtite Fe²⁺₂Fe³⁺(SiFe³⁺)O₅(OH)₄ P 31m 3m

71.01.02d sous groupe du Chrysotile

71.01.02d.00 Chrysotile Mg₃Si₂O₅(OH)₄ A2/m 2/m , principale varitété d'amiante, à couches courbes qui forment des spirales^{[RoMiGuide 3]}

71.01.02d.04 Pecoraite Ni₃Si₂O₅(OH)₄ C 2/m 2/m

Clinochrysotile, Orthochrysotile et Parachrysotile ont été déclassés par l'IMA en 2006 et définis désormais comme des polytypes de la Chrysotile ^[6],[7],[8] .

Catégorisation de Nickel Strunz

Groupe de la kaolinite-serpentine

09.ED Phyllosilicates avec structure de kaolinite

• 09.ED.05 Dickite Al₂Si₂O₅(OH)₄ Cc m
• 09.ED.05 Kaolinite Al₂Si₂O₅(OH)₄ P1 1^{[RoMiGuide 4]}
• 09.ED.05 Nacrite Al₂Si₂O₅(OH)₄ Cc m
• 09.ED.10 Hisingerite Fe³⁺₂Si₂O₅(OH)₄•2(H₂O) Unk Mono
• 09.ED.10 Endellite Al₂Si₂O₅(OH)₄•2(H₂O) Cc m
• 09.ED.10 Halloysite Al₂Si₂O₅(OH)₄ Cc m
• 09.ED.10 Sturtite (Fe³⁺)(Mn²⁺,Ca,Mg)Si₄O₁₀(OH)₃•10(H₂O) None
• 09.ED.15 Clinochrysotile Mg₃Si₂O₅(OH)₄ Cc, C 2/m Mono ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Berthiérine (Fe²⁺,Fe³⁺,Al,Mg)_2-3(Si,Al)₂O₅(OH)₄ Cm m ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Brindleyite (Ni,Mg,Fe²⁺)₂Al(SiAl)O₅(OH)₄ C 2 2 ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Amesite Mg₂Al(SiAl)O₅(OH)₄ C1 1 ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Antigorite (Mg,Fe²⁺)₃Si₂O₅(OH)₄ Cm m ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Caryopilite (Mn²⁺,Mg, Zn,Fe²⁺)₃(Si,As)₂O_5?(OH,Cl)₄ Cm or C 2/m Mono ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Fraipontite (Zn,Al)₃(Si,Al)₂O₅(OH)₄ Cm m ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Cronstedtite Fe²⁺₂Fe³⁺(Si,Fe³⁺O₅)(OH)₄ P 31m 3m ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Chrysotile Mg₃Si₂O₅(OH)₄ A2/m 2/m ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Garniérite(Nepouite) Ni₃Si₂O₅(OH)₄ Ccm21 mm2 ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Greenalite (Fe²⁺,Fe³⁺)_2-3Si₂O₅(OH)₄ Unk Mono ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Kellyite (Mn²⁺,Mg,Al)₃(Si,Al)₂O₅(OH)₄ P 63 6 ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Lizardite Mg₃Si₂O₅(OH)₄ P1 1 ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Orthochrysotile Mg₃Si₂O₅(OH)₄ Unk Ortho ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Manandonite Li₂Al₄[(Si₂AlB)O₁₀](OH)₈ C1 1 ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Pecoraite Ni₃Si₂O₅(OH)₄ C 2/m 2/m ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Parachrysotile Mg₃Si₂O₅(OH)₄ Unk Ortho ^SERPENTINE
• 09.ED.15 Maufite (Mg,Ni)Al₄Si₃O₁₃•4(H₂O) (?) Mono ? Mono
• 09.ED.20 Allophane Al₂O₃•(SiO₂)_1.3-2•((H₂O))₂.5-3 None
• 09.ED.20 Neotocite (Mn,Fe²⁺)SiO₃•(H₂O) (?) None
• 09.ED.20 Imogolite Al₂SiO₃(OH)₄ ? Mono
• 09.ED.20 Chrysocolle (Cu,Al)₂H₂Si₂O₅(OH)₄•n(H₂O) Unk Ortho
• 09.ED.25 Bismutoferrite BiFe³⁺₂(SiO₄)₂(OH) Cm m
• 09.ED.25 Chapmanite Sb³⁺Fe³⁺₂(SiO₄)₂(OH) Cm m

Symbole

La serpentine est depuis 1965 le minéral de référence de l'État de Californie aux USA^[9]. Suite aux problèmes de santé à cause de l'amiante, son retrait a été demandé depuis 2010^{[10],[11],[12]}.

Galerie

• 

  Chyta, serpentine « feuille » (Antigorite)

• 

  Chrysotile, microscope électronique

Voir aussi

• Serpentinite
• Ophicalce

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Notes et références

1. ↑ La classification des minéraux choisie est celle de Strunz.
2. ↑ Gîtes minéraux, 1852, p. 157-158
3. ↑ Bulletin de la Société préhistorique française, 1935, p. 246
4. ↑ Phyllosilicates Phyllosilicate Sheets of Six-Membered Rings with 1:1 layers
5. ↑ Classification Nickel Strunz des silicates
6. ↑ Clinochrysotile
7. ↑ Orthochrysotile
8. ↑ Parachrysotile
9. ↑ (en)California Government Code § 425.2
10. ↑ (en)LEGISLATIVE COUNSEL'S DIGEST, SB624
11. ↑ (en)California State Bill 624
12. ↑ ADAO Applauds Manhattan Beach City Council for Passing Resolution to Repeal the Designation of Asbestos Laden Serpentine as the California State Rock, Reuters (21 octobre 2009).

• (en) Angeles Gavira and Peter Frances, Rocks and Minerals, The definitive visual guide [« Rock and Gem (2005) »], Londres (Grande-Bretagne), Dorling Kindersley Limited, 2008, 364 p. (ISBN 978 1 4053 2831 9)  (RoMiGuide)

1. ↑ ^{a et b} p.256
2. ↑ p.257
3. ↑ p.256-258
4. ↑ p.259

• Dictionnaire des roches et des minéraux, Paris, Albin Michel, coll. « Encyclopædia Universalis », 2001, 1066 p. (ISBN 2-226-12715-1)  (Universalis_RoMi)

• Minéraux et Pierres de collection, Paris (France), Éditions Atlas, 1996, 1246 p.  (Atlas_RoMi)

1. ↑ Fiche de la Serpentine