Gypse
Le gypse est une espèce minérale composé de sulfate dihydraté de calcium de formule CaSO 4 · 2 H 2 O. Le mot gypse sert à désigner ainsi à la fois une espèce chimique et une roche.
Catégories :
Composé du calcium - Roche sédimentaire - Sulfate (minéral) - Minéral - Hydrate - Calcium (minéral) - Ciment
Définitions :
- sulfate de calcium hydraté (CaSO4), minéral des roches sédimentaires, à structure cristalline monoclinique. Variétés : gypse "fer de lance" ou "pied d'alouette", gypse saccharoïde (à grains fins), gypse fibreux (fines aiguilles accolées), gypse "rose des sables", albâtre (gypse blanc pur).... (source : operabaroque)
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Catégorie VII : sulfates, sélénates tellurates, chromates, molybdates, tungstates |
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| Catégorie | Minéral | ||
| Formule brute | CaSO4 · 2 H2O | ||
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| Masse formulaire | 172.17 g/mol | ||
| Couleur | de blanc à gris, quelquefois rosé | ||
| Classe cristalline et groupe d'espace | Prismatique ; A2/a ou I2/a | ||
| Système cristallin | monoclinique | ||
| Réseau de Bravais | centré A ou I selon les auteurs | ||
| Macle | Communes sur {100}, macles en queue d'aronde. Sur {-110}, macle en papillon ou fer de lance. Rare sur {209} | ||
| Clivage | parfait à {010}, net à {100} et {011} | ||
| Fracture | Irrégulière, micacée, esquilleuse | ||
| Échelle de Mohs | 1.5-2 | ||
| Éclat | Vitreux à soyeux, nacré | ||
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| Indice de réfraction | a=1.519-1.521, b=1.522-1.523, g=1.529-1.53 | ||
| Biréfringence | Biaxial (+) ; 0.0090-0.0100 | ||
| Dispersion | 2vz ∼ 58 | ||
| Polychroïsme | aucun | ||
| Fluorescence ultraviolet | jaune, orangée, bleue ou verte sous U. V. longs; phosphorescent | ||
| Transparence | Transparent, translucide | ||
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| Densité | 2.31 - 2.33 | ||
| Température de fusion | Devient de l'hémihydrate de 125 à 130 °C; Devient anhydre à 163 °C |
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| Fusibilité | Des feuillets se détachent à la calcination et fondent en libérant de l'eau | ||
| Solubilité | Se dissout dans HCl chaud. 2 g·l-1 dans l'eau à 20 °C |
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| Magnétisme | aucun | ||
| Radioactivité | aucune | ||
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| Gypse | |
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| Général | |
| Synonymes | C. I. 77231 |
| No CAS | |
| No E | E516 |
| SMILES |
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| InChI |
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| Propriétés chimiques | |
| Formule brute | CaSO4·2H2O |
| Masse molaire[1] | 172, 171 ± 0, 011 g·mol-1 H 2, 34 %, Ca 23, 28 %, O 55, 76 %, S 18, 62 %, |
| Précautions | |
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| Phrases S : 22, 24/25, | |
| Écotoxicologie | |
| DL50 | > 10 000 mg·kg-1 rat oral |
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Le gypse est une espèce minérale composé de sulfate dihydraté de calcium de formule CaSO4 · 2 H2O. Le mot gypse sert à désigner ainsi à la fois une espèce chimique et une roche. La Mine de Naica sert à voir des cristaux géants de ce minéral dépassant 11 mètre de long.
Le gypse est le minerai qui sert à fabriquer le plâtre.
Étymologie
Le neutre gréco-latin gypsum, emprunté au grec γύψος (gypsos) sert à désigner la pierre à plâtre, le gypse, le plâtre, mais également la statue et le portrait en plâtre dès l'époque de Juvénal[2].
Une fausse étymologie hellénique prétend décomposer le grec gupsos en gê, la terre et ipson brûler. Ce serait ainsi la «(pierre, élément terrestre) qui est grillé au feu». Mais la racine du mot est certainement sémitique car la connaissance du gypse et l'art d'en obtenir des plâtres de diverses qualités est attestée en Egypte antique. Des plâtres mélangés avec du sable fin forment la base du mortier utilisé pour la construction des pyramides et des tombeaux[3].
L'ancien français du début du XIIIe siècle connaît les termes gip, gif ou gist qui désignent tout autant le gypse que le plâtre[4]. Pour distinguer le gypse ou le plâtre durci de la poudre fine, il est quelquefois précisé mort et vif. Le latin médiéval a influencé la graphie gips, attestée en 1464 avant la réécriture humaniste qui a donné gypse en français [5]. L'anglais a gardé l'écriture savante gréco-latine gypsum. L'allemand der Gips ou le dialecte alsacien Gips entretiennent la même confusion que l'ancien français ou l'anglais entre plâtre (forme cuite réhumididiée ou non) et le minéral ou la roche d'origine.
L'hémihydrate, le dihydrate, l'anhydrite sont des espèces chimiques du sulfate de calcium qui ont été dénommées par des chimistes français œuvrant à la compréhension chimique du plâtre de Paris à la fin du XVIIIe siècle.
Cristallographie
La forme cristalline dérive d'un prisme rhomboïdale oblique.
- Paramètres de la maille conventionnelle : a = 5.68 Å, b = 15.18 Å, c = 6.29 Å, β = 113.833°, V = 496.09, Å3, Z = 4
- Densité calculé = 2, 31
Cristallochimie
Le clivage microscopique des grands cristaux appartenant au dispositif monoclinique, classe prismatique, est facile. Les feuillets se courbent sans avoir l'élasticité propre au mica. La structure réticulaire du gypse est particulièrement simple : les feuillets de tétraèdre SO42- le soufre au centre du tétraèdre, les quatre oxygènes au quatre sommets non favorisés, sont liés entre eux par des cations Ca2+ sup>. Une cohésion faible est assurée par les molécules d'eaux entre les feuillets. Elle est toujours plus faible si l'ion Na+ s'y installe. Cette architecture ionique explique le clivage facile du gypse, mais aussi son application industrielle majeure, la fabrication du plâtre
Le gypse est le représentant d'un groupe isostructurel.
Groupe du gypse
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Synonymie
- Aphroselenon[6].
- Gypsite : terme anglo-saxon qui sert à désigner la roche plus que le minéral[7].
- Montmartrite (Delamétherie) [8].
- Lapis specularis : ce terme de l'antiquité romaine est donné à plusieurs minéraux : les micas (en particulier la muscovite), le talc et le gypse[9].
- Oulopholite[10].
- spath satiné. [11]
Ambiguïté du terme sélénite
- Pour les francophones, le terme «sélénite» était usité comme un simple synonyme du gypse minéral naturel. [12]
- Pour les anglo-saxons, le terme selenite est toujours usité pour désigner des grands cristaux spécifiquement purs, fréquemment soit limpides soit transparents ; il s'agit pour eux d'une variété du gypse naturel.
- Pour les chimistes, le terme sélénite (français) ou selenite (anglais) sert à désigner un sel du sélénium, un élément chimique sans aucun rapport avec le gypse, même si on peut en trouver des traces sous forme d'impuretés dans le minerai naturel.
- Pour l'Association internationale de minéralogie seul le gypse s'est vu consacré, sous le terme Gypsum. [13]
Variétés
Le gypse cristallise selon des faciès particulièrement divers. Les trois premières variétés microcristallines ou à petits cristaux compacts ou enchevêtrés sont en particulier présentes dans la roches. Ce sont essentiellement des variétés d'habitus :
- Albâtre : variété de gypse massif à grains fins ; elle est translucide. À noter que ce terme n'est pas propre au gypse ainsi qu'à sa roche mais couvre aux calcaires.
- Gypse fibreux : variété en couches à fibres parallèles, ou en concrétions à fibres courbées. On les trouve dans les fissures ou au contact de l'anhydrite. Elle correspond à la pierre à plâtre ou provient fréquemment de l'évolution de l'anhydride soluble naturelle.
- Gypse saccharoïde : variété dont le nom dérive du latin saccharum ou du grec sakkharon, sucre, qui est un gypse en masses granulaires compactes et grossières.
- Ordite : variété qui est en fait une pseudomorphose de gypse d'un minéral non identifié, découverte à Orda, Permskaya Oblast', Oural, Russie.
- Gypse lenticulaire : plus rarement, le gypse se trouve sous forme de grands cristaux transparents, soit tabulaires ou soit mâclés. Les variétés de gypse de grande taille dénommées jadis sélénite atteignent quelques centimètres ou même quelques décimètres. On les trouve fréquemment dans les sables ou les argiles à proximité des bancs gypseux. Les cristaux du gypse sont bien connu des chimistes pour leur favoriser à former des mâcles ou associations de faces cristallines. Ils peuvent être en fer de lance...
- Le gypse en fer de lance est le résultat de la macle de deux grands cristaux lenticulaires. A la loupe ou à l'œil nu, un fer de lance est constitué d'une macle ou union de deux cristaux géants suivant une ligne médiane bien visible.
- Il existe aussi des macles simples dites pieds d'alouette, en queue d'aronde, en queue d'hirondelle...
- Roses des sables sont des cristallisations lenticulaires de gypse dont la disposition rappelle les pétales de roses. Elles se forment par évaporation d'eau infiltrée sur des grains de quartz support qui peuvent en former quelquefois plus de la moitié de la masse. La rose des sables est ainsi le résultat de multiples associations maclées de gypse. Ces cristallisations se rencontrent dans des terrains tendres (sable, argile), essentiellement dans les déserts, mais peuvent aussi se rencontrer dans les zones tempérées, surtout en France. Les plus connues et plus belles proviennent des marges sahariennes du Maghreb (Maroc, Tunisie) ou désertiques des Etats-Unis (Arizona, Nouveau-mexique).
Gîtologie
Le gypse est un des sulfates naturels les plus communs. Le minéral se forme essentiellement par sédimentation au cours de l'évaporation de lagunes d'eau de mer coupées de la mer, par la cristallisation des sels contenus dans l'eau.
Mais le gypse des mines métallifères provient de filons hydrothermaux nés au contact des plutons granitiques. Le gypse peut avoir aussi une origine volcanique.
Le gypse est aussi quelquefois présent dans certaines météorites.
Les bancs puissants de gypses font partie des roches sédimentaires salines. Leur préformation lagunaire semble évidente :
- Quand le niveau des océans augmente, des lagunes se remplissent.
- Quand le niveau baisse, ces lagunes sont coupées de la mer, son eau s'évapore et le gypse se dépose au fond.
Les dépôts salins complexes sont recouverts ensuite par d'autres sédiments ou soumis à d'autres multiples influences géologiques. Le gypse peut perdre les molécules d'eau retenues au cours de sa cristallisation pour donner naissance à l'anhydrite, une variété cristalline non hydratée du sulfate de calcium (CaSO4), qui se retransforme lentement en gypse si elle entre à nouveau en contact avec l'eau.
Dans les gisements, selon les conditions, le gypse cristallise ou recristallise de différentes façons, formant surtout des cristaux plus ou moins grands.
En France d'importants dépôts de gypse apparaissent entre -250 et -33 millions d'années. Quelques spécialistes estiment à 70 % des réserves françaises exploitables le gypse qui se trouve dans les vastes assises du Bassin Parisien. L'extraction et la transformation du gypse y emploient 3 400 salariés et génèrent un chiffre d'affaire de 740 millions d'euros. En 2005, 3, 1 millions de tonnes de gypse rocheux ont été extraits des carrières franciliennes[14] dont les principales sont aujourd'hui à Cormeilles-en-Parisis, Villevaudé, Vaujours et sous la Forêt de Montmorency, mais l'exploitation gypsière a marqué de nombreux autres sites, tels que le plateau d'Avron, la Butte-Pinson, la butte de Romainville.
Le gypse naturel tout comme l'anhydrite sont extraits soit à ciel ouvert, soit en mines souterraines.
Minéraux associés
Le gypse se rencontre en présence de minéraux comme : anhydrite, aragonite, calcite, celestine, dolomite, halite, les sulfures.
Galerie France
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Galerie Monde
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Sources industrielles
Une source importante de gypse née de l'activité de l'homme - action anthropique - résulte de la banale précipitation du sulfate de calcium dans différents procédés industriels, surtout :
- la fabrication d'acides : le gypse du procédé phosphogypse par voie humide pour la fabrication de l'acide phosphorique, acide citrique … La fabrication d'acide phosphorique conduit à des tonnages importants de phosphogypse fréquemment déversé en mer, ce qui est source de pollution. De nombreuses études ont été menées pour le substituer au gypse naturel, surtout dans la fabrication de carreaux de plâtre. Le séchage de ces derniers s'est avéré prohibitif. Par contre, la fabrication de la variété "alpha" de l'hémihydrate du sulfate de calcium, obtenue par autoclavage en présence d'additifs minéraux permet d'obtenir des cristaux de taille nettement plus importante et dont le séchage est nettement moins cher.
- la désulfuration des gaz : En Allemagne, la loi de 1983 concernant la protection contre les rejets toxiques dans l'atmosphère impose aux centrales thermiques à combustibles fossiles d'être équipées d'installations de désulfuration des gaz de fumée. C'est un procédé simple de traitement des fumées, reposant sur l'utilisation de chaux hydratée ou de lait de chaux (la production de chaux générant néanmoins de fortes émissions de dioxyde de carbone qui est un gaz à effet de serre). Les cristaux de gypse ainsi obtenus peuvent servir de matière première à l'industrie des matériaux de construction. Un procédé identique est utilisé pour le traitement des gaz acides issus de l'incinération des ordures ménagères.
- la neutralisation des eaux riches en sulfate et acides des industries du dioxyde de titane.
Gisements remarquables
- France
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- Montmartre, Paris, Ile-de-France [15]
- Malvesi, Les Geyssières, Narbonne, Aude, Languedoc-Roussillon
- Arignac, Tarascon-sur-Ariège, Ariège, Midi-Pyrénées [16]
- La Verrière, Monsols, Rhône, Rhône-Alpes [17]
- Caresse-Cassaber, Pyrénées-Atlantiques : Cristaux pouvant dépasser un mètre particulièrement limpide.
- Italie
- Les sites toscans près de Perticara, de Volterra ou de Romagne sont appréciés des collectionneurs pour leurs splendides cristaux limpides.
- En Sicile, il existe de magnifiques associations entre gypse et soufre.
- Mine Niccioleta, Massa Marittima, Province de Grosseto, Toscane [18]
- Mexique
- Mine de Naica Mun. de Saucillo, Chihuahua. Cette mine héberge des cristaux géants de gypse pouvant atteindre 10 mètres de long. Le phénomène est expliqué par des conditions spécifiques de cristallisation particulièrement stables à partir d'eaux ayant dissout de l'anhydrite[19].
- Mines de San Marcos dans le golfe de Californie en Basse-Californie-du-Sud représentant 85% de la production nationale[20].
Utilisation
- Le gypse, comme l'anhydrite, est utilisé pour la fabrication du plâtre. Par chauffage, on obtient un sulfate hémihydraté qui, après broyage, forme un liant qui se réhydrate en gypse au contact de l'eau.
- Le gypse a servi d'amendement calcaire de sol lourd dans certaines conditions pédologiques et en climat forestier humide. À la fin du XVIIIe siècle et au début du XIXe siècle, le gypse de la Nouvelle-Écosse fut particulièrement recherché comme amendement pour les champs de blé aux États-Unis.
- Le gypse est parfois utilisé comme traitement contre le sel (chlorure de sodium) dans les champs inondés par la mer.
- Dans l'Antiquité, des cristaux de gypse spécifiquement purs, débités en fines lames transparentes ou translucides, ont été employés dans la fabrication de vitres, en l'absence de verre[21], comme en atteste Pline l'Ancien[22].
Voir aussi
- Anhydrite
- Gypse (roche)
- Hémihydrate
- Mine de Naica, où des cristaux de gypse dépassant 11 mètres ont été observés.
- Phosphogypse
Notes et Références
- Masse molaire calculée selon Atomic weights of the elements 2007 sur www. chem. qmul. ac. uk
- Dictionnaire latin-français de Felix Gaffiot, Hachette
- Ben Selinger, Chemistry in the Marketplace, Fifth Edition, Harcourt Brace, Sydney, 1998, 588 pages. Surtout page 321
- Algirdas Julien Greimas, Dictionnaire de l'ancien français, Larousse, Paris, 1992
- Albert Dauzat, Jean Dubois, Henri Mitterand, Dictionnaire historique et étymologique, Larousse
- Dictionnaire raisonné, universel d'histoire naturelle par Valmont-Bomare p. 16 1800.
- Gypsum in Canada : its occurrence, exploitation, and technology, Numéro 245 Par Canada. Mines Branch (1901-1936), Lionel H. Cole, William F. Jennison p. 102, 1913.
- Delamétherie, J. C. (1812) Leçons de minéralogie. 8vo, Paris : volume 2 : 380.
- An index of mineral species & fluctueties arranged chemically : with an... Par Max Hutchinson Hey, British Museum (Natural History). Dept. of Mineralogy p. 278, 1955.
- Glossary of geology and related sciences : a cooperative project. Par American Geological Institute P. 215 1957
- Gabriel Delafosse, Adolphe Brongniart, Anselme-Gaëtan Desmarest - Bulletin des sciences naturelles et de géologie : Volume 1 - Page 338
- National de Resources Textuelles et Lexicales
- (en) [pdf]The official IMA-CNMNC List of Mineral Names sur Commission on new minerals, nomenclature and classification, International Mineralogical Association, 2009
- Source : Article de Marie Linton publié dans le supplément Économie du quotidien Le Parisien, édition du 12 mars 2007
- Palache, C., Berman, H., & Frondel, C. (1951), The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837-1892, Volume II : 485.
- D. DESCOUENS (1984) : Les Mines de gypse d'Arnave et Arignac. Monde et Minéraux, 62, 16-17.
- Favreau, G., Legris, J. -R. & Dardillac, M. (1996) : La Verrière (Rhône) : Histoire et Minéralogie, Le Cahier des Micromonteurs, 53 (3), 3-28.
- Brizzi G., Capperi M., Masotti A. - La miniera di pirite di Niccioleta, Massa Marittima (GR) - Rivista Mineralogica Italiana, Milano, Fasc. 4 (1989) e Fasc. 1 -2 (1990)
- M. Garcia-Ruiz et al., (2007) revue Geology, numéro 35, p. 327.
- (en) San Marcos se consolida como el principal productor del país dans El Universal du 24 février 2008.
- Geneviève BOUILLET, «Les pierres utilitaires dans les constructions romaines : matériaux et techniques», COMITÉ FRANÇAIS D'HISTOIRE DE LA GÉOLOGIE, 21. Consulté le 16 mars 2010
- BERNARDEZ GOMEZ Maria José ; GUISADO DI MONTI Juan Carlos, «Les références au lapis specularis dans l'Histoire Naturelle de Pline l'Ancien», Presses universitaires du Mirail, Toulouse, FRANCE, 2007. Consulté le 16 mars 2010
Bibliographie
- Alfred Lacroix, Le gypse de Paris et les minéraux qui l'accompagnent (première contribution à la minéralogie du bassin de Paris) , Masson et Cie, 1897, 296 p.
Liens externes
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