La fluorite


Généralités sur la fluorite

Étymologie:

Du latin fluere ou de l'allemand Fluße, coulant, une allusion à son action comme fondant ; le terme fluorescence dérive de cette phase, cette propriété physique étant particulièrement prononcée chez la fluorite. Composition chimique: 99 % de CaF2 ; petites quantités de Silicium, AIluminium et Magnésium probablement dues à des impuretés ou des inclusions d'Yttrium et de Cerium en substitution du Calcium.Erbium, Lanthane, Samarium, Dysprosium, Praséodyme, Néodym, autres terres rares détectées en spectrographie ; fluor libre présent dans certaines fluorites - lors de leur broyage, émission d'une forte odeur d'ozone et de Hafnium (variété antozonite) ; hydrocarbures jusqu'à 0,27 % de carbone) dans les parties sombres de la variété Blue-John provenant de Treak Cliff près de Castleton (Angleterre) ; fluorites pourpres susceptibles de contenir une quantité appréciable de strontium jusqu'à 1 % dans celles provenant du Transvaal (Afrique du Sud) minuscules inclusions fluides remplies de gaz, d'eau ou de liquide organique fréquemment piégées dans le réseau cristallin.

Système: cubique.

Dureté : 4 (par définition) : fragile.

Habitus: cristaux cubiques, moins souvent octaédriques, rarement rhombododécaédriques ou complexes avec de nombreuses autres formes; faces parfois arrondies. Massive, granulaire, nodulaire, botryoïdale, rarement columellaire ou fibreuse.

Couleur: incolore, blanche, grise, pourpre, bleue, bleu ciel, bleu verdâtre, bleu violet, verte, jaune, orange, rouge, rose, brune ou noir bleuté ; communément zonée parallèlement aux faces cristallines (cette zonation peut être restreinte à des segments de croissance particuliers) ; pigmentation parfois distribuée irrégulièrement ou localisée sous la forme de halos autour d'inclusions radioactives ; fluorite massive ou columellaire pouvant aussi arborer des bandes parallèles de différentes teintes ; couleur peut être modifiée par divers procédés. Lame mince : incolore.

Éclat et transparence : vitreux, mat (fluorite massive) transparente à translucide.

Trace et couleur de la poudre : blanche.

Fluorescence : forte fluorescence bleue, violette, verte, jaune ou rouge aux ultraviolets ou aux rayons cathodiques.

Phosphorescence : après léger chauffage ou exposition à la lumière du jour ou ultraviolette.

Luminescence : thermoluminescente en vert (chlorophane) ou triboluminescente.

Clivage : parfait selon [111], plan de séparation selon [011]

Cassure : subconchoïdale, écailleuse à inégale.

Macles : selon [111] par pénétration commune, par accotement rare (macle du spinelle).

Solubilité et autres propriétés physico-chimiques : difficilement soluble dans HCI chaud ; dans H20, sa solubilité atteint 0,016 g.l-1 à 18 °C ; décrépitation et phosphorescence au test de la flamme coefficient de dilatation thermique 0,16% entre 20 et 100 °C décomposée par H2S04 avec libération de HF.

Types de gisements : minéral accessoire des granites, des pegmatites granitiques et des syénites ; fumerolles ; carbonatites ; intrusions alcalines ; veines hydrothermales de faible à haute températures, notamment à zinc et plomb ; dépôts stratiformes, ciment dans les grès, cavités de calcaires et de dolomies métasomatisées.

Minéraux associés : quartz, dolomite, calcite, barytine, célestite, divers sulfates, cassitérite, topaze, wolframite, scheclite et apatite.

Pseudomorphoses : quartz ou calcédoine, plus rarement: calcite, dolomite, sphalérite, pyrite, talc, marcassite, sidérite, cérusite, hémimorphite, smithsonite, chlorite, feldspath, divers oxydes de fer et de manganèse, divers minéraux argileux et, peut-être, bertrandite.

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Types de gisements

Si les gisements sont variés on ne distingue pour la fluorite que 4 types de gîtes industriels.

Gîtes filoniens: les plus répandus et les plus importants économiquement avec des extensions horizontales de 1000 m sur 300 de large et une puissance de 15.

Gîtes stratiformes: qui sont des gîtes de remplacement dans des roches carbonatées, la minéralisation se présentant en couches ou lentilles.

Stockwerks: qui sont des gîtes constitués d'un ensemble de veinules minéralisées recoupant la roche en tout sens.

Gîtes détritiques: le plus souvent stratiformes et provenant du lessivage des gîtes précédents par les agents météorologiques.

De nombreuses autres occurrences existent en étudiant plus finement les conditions de formation.

Formations pegmatitiques et pneumatolytiques.

Formations pyrométasomatiques.

Carbonatites.

Formations hydrothermales.

Formations sédimentaires.

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Un peu d'histoire

Au Moyen Âge, les premiers mineurs de Bohême l'appelaient "fleur des filons" puis vint le mot spath et plus tardivement le mot fluor. L'IMA préconise aux scientifiques d'utiliser le terme fluorite mais la tradition autorise le mot fluorite d'autant que ce mot initial de fluorite (transformé en fluorite par Beudant) est d'origine italienne. Évoqué dans maints ouvrages, ce minéral apparaît pour la première fois en 1723 dans le Dictionnaire du Commerce de Savary des Bruslons et passe dans la terminologie scientifique en 1833 grâce à Omalius d'Halloy et son Introduction à la Géologie. En 1801, R.J Haüy notait l'existence de 'un rhombocaèdre à 12 faces en provenance de Chalucey (Saône et Loire) et en 1851, H. Hureau de Senarmont réalisait la première synthèse.

Ses couleurs la firent utiliser comme sceaux par les Sumériens et les grecs en importaient de d'Iran (empire Parthe) pour exécuter des vase très appréciés les murrhins dont des restes ont été retrouvés à Pompéi. En France son utilisation fut très diverse au XIXéme siècle allant des balustres des balcons du premier étage de L'Opéra de Paris à des trophées comme le prix du Jockey Club.

Le Blue John:

Extraite dans le Derbyshire depuis 1750, cette fluorite colorée "bleu-jaune" était transformée en objets décoratifs et usuels. En 1839, 200 personnes travaillaient dans des ateliers et de nombreux musées détiennent des pièces de cette époque dont le British Muséum avec un vase de 80 cm de haut pour 35 de diamètre.

Extraction de la fluorite:

Signalé en 1546 comme sous produit du plomb, les premières recherches remontent dans les années 1815/1820 dans le sud de l'Illinois (USA) et la cité minière de Marion fut la première à s'orienter vers cette production dans les années 1860. Si l'activité industrielle démarra en Europe vers 1860/1880, c'est en octobre 1791 qu'un cristallier ramassa une fluorite rose au pied du glacier de Bois.

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La fluorite en France

Très répandue, sa production, développée au début du siècle dans le Massif central, a atteint 400.000 t en 1973. En 1976 (année de fermeture de la mine du Beix), 19 gisements étaient encore exploitation et en 1996 la production s'établissait à 352.000 t contenant 150.000 t de CaF2 avec 5 gisements dont 3 (Montroc, Le Moulinal et Le Burg) dans l'Albigeois appartenant au groupe Pechiney et produisant 300.000 t mais n'oublions pas que la fluorite se trouve dans d'autres gisements.

Filons de fluorite du Massif Central: Lardé de grandes failles ayant été le lieu de circulations hydrothermales, le Massif Central a donné de magnifiques cristallisations au Barlet prés de Langeac (Haute-Loire), Valzergues (Aveyron), Burg (Tarn) ...etc.; le BRGM dans ses études distingue 4 types de structures filoniennes dont 3 pour la Fluorite.

Formation à fluorite bleue et sidérite représentée dans le Tarn et l'Albigeois dont la formation remonte au stéphano-autunien.

Formation à fluorite verte et violette, partie septentrionale du Massif central dont les minéralisations datent de la fin du Trias, début du Jurassique inférieur (Lias).

Formation à fluorite jaune et barytine, dans la région de Valzergues.

Mine du Beix

Située sur la commune de St Germain, prés d'Herment,cette mine, fermée, est considérée par beaucoup de minéralogistes comme exceptionnelle tant par ses cristallisations que cette très extraordinaire couleur bleue. Le filon fut découvert au début du siècle et servit à la sidérurgie mais jusqu' en 1945, la fluorite n'était pas considéré comme un minerai à part entière par le code minier et de fait des concessions pour son exploitation ne pouvaient être cédées. Sur une faille est/ouest traversant du granite, sa puissance reste stable 2 à 7 m jusqu'à 225 m de profondeur et des cavités plurimétriques avec des milliers de cubes dont certains de 20 cm d'arête ont été découvertes.

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La fluorite au royaume uni

Pays producteur le plus renommé par la diversité des minéralisations et leurs couleurs,voici deux (sur 6) des principaux gisements prisés des collectionneurs.

Gisements de Derbyshire: Très ancien bassin minier pour l'exploitation du zinc et du plomb, il présente une structure de dôme de + de 35 km avec des gisements possédant une gangue de fluorine rubanée le Blue John, utilisée pour la réalisation d'objets décoratifs. Elle se trouve sous forme de concrétions noduleuses ou botryoïdales. A noter que la barytine rose forme parfois des rubannements avec la fluorine violette et que cette variété est appelée Spath Crich. Très nombreux minéraux associés.

Comté de Durham: Les premières exploitations minières datent de 1130 avec la mine d'Alston Moor et au milieu du XIIéme siècle les références en plomb, zinc...sont nombreuses mais ce n'est qu'au XVIIIéme que l'activité minière va réellement de développer après les achats en 1692 de Weardale par Sir W. Blackett. Gisement de fer dont le chapeau donna 1,7 millions de t de minerai entre 1842 et 1880 et des veines de puissance 0,30 à 2,0 m furent découvertes. Des cubes de fluorine violette de 18 cm d'arête ont été découverts dans les rares cavités mais ce gisement est apprécié par les associations dont des cubes de fluorine vert-olive partiellement encroûtés de petits cristaux de quartz blanc et saupoudrés de cristaux brillants de sphalérite noire.

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La fluorite dans les Asturies

Le Bassin asturien permo-triasique a fourni en 1990, 250.000 t de concentrés à 97% de CaF2 avec 3 gisements dont l'exploitation industrielle n'a commencé que dans la seconde moitié du XXéme siècle.

District de Caravia-Berbès: Proche de l'océan, ces mines dont la dernière a ouverte en 1985 présente de belles cristallisations mias nombre d'échantillons proviennent de filons secondaires souvent affleurant. A Berbés les géodes sont généralement de petite taille et la couleur varie du lilas au violet profond. A Caravia, même types de cristaux mais à l'éclat moins vif. A Emilio, cristaux bleu pale à faible fluorescence.

District de la Collada: A 35 km à l'ouest de Berbés, ce gisement ouvert en 1936 cessa d'être exploité définitivement en 1986. Des cavités de 4 à 10 m furent découvertes et les cristaux présentent des cubes généralement lisses associés à des rhombocaèdres rugueux et sont souvent emprisonnés dans des scalénoèdres de calcite blanche; couleur bleu ciel à violet profond.

District d'Arlós-Villabona:

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La fluorite dans l'Illinois

Avec 75% de la production américaine de fluorine, l'Illinois dont l'exploitation avait commencé en 1839 fût touché de plein fouet par la législation limitant les rejets des dérivés fluorés dans l'atmosphère et la dernière mine ferma en 1996. Rosiclare abrite le musée de la fluorite et d'extraordinaires échantillons ont été trouvés dans les mines (gisements de type sédimentaires) voisines de la localité de Cave in Rock. Les gisements se répartissent en 3 familles :

1 - Les remplissages fissuraux ou filons au sens strict

2 - Les gisements de substitution à l'intérieur des roches sédimentaires stratifiées.

3 - Les gisements de type détritique résultant de l'accumulation des graviers de grains de fluorine détachés des autres formations de l'érosion Parmi les cristaux mondialement connus, rappelons les grands cristaux jaune et violet avec scalénoèdre de calcite, cubes de galène et sphalérite; les cristaux zonés d'Elisabethtown, l'association fluorine violet profond et barytine jaune de la mine Gaskins... et la mine Minerva qui a donné de très nombreux cristaux gemmes avec une gamme de couleur très étendue (rose, bleu, gris...)

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Utilisation de la fluorite

Les qualités de minerais doivent globalement répondre à trois critères commerciaux.

Qualité chimique:

Teneur en CaF2 moins de 97%, teneur en SiO2 moins de 1,5%....etc pour la fabrication de l'acide fluorhydrique et ses dérivés.

Qualité céramique:

Notamment teneur en Fe2O3 moind de 0,12% pour son utilisation comme fondant dans la fabrication du verre, des céramiques...

Parmi les très nombreuses utilisations, citons tout d'abord la fabrication de l'acide fluorhydrique qui s'obtient en chauffant de la fluorine avec de l'acide sulfurique H2SO4 + CaF2 = CaSO4 + HF; cet acide etait utilisé pour la production de chlorofluorocarbones (agents réfrigérants, propulseur d'aérosol..) remplacés (pour cause de menace de la couche d'ozone) par des hydrochlorofluorocarbones. les industries verrières et céramiques, l'optique où la fluorine permet de réduire les aberrations chromatiques, la cimenterie où un léger apport de fluorine favorise la clinkerisation...etc

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