| Bastnäsite, bastnaesite Catégorie V : carbonates et nitrates[1] | |
 Bastnäsite duBurundi | |
| Général | |
|---|---|
| Classe de Strunz | 5.BD.20a 5 CARBONATES et NITRATES |
| Classe de Dana | 16a.1.1.1 16a. Carbonates contenant l'anion hydroxyle ou des halogènes 16a.1.1.1Bastnäsite-(Ce) Ce(CO3)F |
| Formule chimique | (La, Ce, Y)CO3F |
| Identification | |
| Couleur | Jaune couleur miel, brun rougeâtre |
| Système cristallin | Hexagonal |
| Réseau de Bravais | a = 7,118Å, c = 9,762 Å ; Z = 6 (bastnäsite-(Ce)) |
| Classe cristalline etgroupe d'espace | Ditrigonale dipyramidale (6m2) symboles H-M : (6 m2) P62c (no 190) hexagonal Hermann-Mauguin : |
| Macle | Dauphine law, Brazil law and Japan law |
| Clivage | Imparfait à indistinct sur {1010}, facette sur {0001} |
| Cassure | Irrégulière |
| Habitus | Cristaux striés tabulaires à équants, profonds sillons pouvant ressembler à un empilement de plaques minces, excroissances orientées, également granulaire, massif |
| Échelle de Mohs | 4–5 |
| Ténacité | Fragile |
| Trait | Blanc |
| Éclat | Vitreux, graisseux, perlé sur facettes basales |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | nω = 1,717–1,722 nε = 1,818–1,823 |
| Biréfringence | Uniaxe (+) ; δ = 0,101 max. |
| Pléochroïsme | Faible, E > O, incolore à jaune pale ou orange |
| Transparence | Transparent à translucide |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 4,95–5,0 |
| Comportement chimique | Fortement piézoélectrique ; cathodoluminescence rouge sombre |
| Propriétés physiques | |
| Radioactivité |  si riche en uranium ou en thorium |
| Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire. | |
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Labastnäsite (oubastnaesite) est une famille de trois espèces minéralesfluoro-carbonates, qui sont :
Certaines bastnäsites contiennent l'ion OH− au lieu de F− et reçoivent le nom d'hydroxylbastnäsite. La bastnäsite la plus courante est la bastnäsite-(Ce), lecérium étant de loin la plus courante des terres rares dans cette famille de minéraux. La bastnäsite et le minéralphosphatemonazite sont les deux plus importantes sources de cérium et d'autresterres rares.
La bastnäsite fut décrite pour la première fois par le chimiste suédoisWilhelm Hisinger en 1838. Elle est nommée d'après la mine deBastnäs près deRiddarhyttan,Västmanland enSuède[2].La bastnäsite se trouve également en tant que spécimens de très haute qualité dans les Zagi Mountains au Pakistan.La bastnäsite se trouve dans lesgranites alcalins et lessyénites, ainsi que dans lespegmatites associées. On la trouve aussi dans lescarbonatites et dans lesfénites associés et autresmétasomatites[3],[4].
La bastnäsite contient ducérium, dulanthane et de l'yttrium dans sa formule générale mais officiellement le minéral est classé en trois minéraux en fonction de laterre rare prédominante[5]:
Il y a peu de différences entre les trois en termes de propriétés physiques et la bastnäsite la plus courante est la bastnäsite-(Ce). Dans la plupart des bastnäsites naturelles, le cérium domine habituellement les autres. La bastnäsite et lephosphate minéralmonazite sont les deux plus importantes sources de cérium, un important métal industriel.
La bastnäsite est fortement apparentée à la famille du minéralparisite[6]. Les deux sont desfluorocarbonates de terre rare, mais la formule de la parisite Ca(Ce, La, Nd)2(CO3)3F2 contient ducalcium (et un peu denéodyme) et un ratio différent des ions constitutifs. La parisite peut être considérée comme une unité formulaire decalcite (CaCO3) ajoutée à deux unités formulaires de bastnäsite. En fait, on a montré que les deux minéraux sont corrélés avec l'addition ou la perte de CaCO3 dans l'environnement naturel.
La bastnäsite forme une série avec les minéraux hydroxylbastnäsite-(Ce) [(Ce,La)CO3(OH,F)] et hydroxylbastnäsite-(Nd)[7]. Les trois sont membres d'une série de substitution qui implique l'éventuelle substitution des ionsfluorure (F−) par des ionshydroxyle (OH−).
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La bastnäsite tient son nom de sontopotype, la mine deBastnäs,Riddarhyttan,Västmanland,Suède[8]. Le minerai de la mine de Bastnäs conduisit à la découverte de plusieurs nouveaux minéraux etéléments chimiques par des scientifiques suédois tels queJöns Jacob Berzelius,Wilhelm Hisinger etCarl Gustaf Mosander. Parmi eux, les éléments chimiquescérium, qui fut décrit par Hisinger en 1803, et lelanthane en 1839. Hisinger, qui était également le propriétaire de la mine de Bastnäs, choisit de nommer l'un des nouveaux minérauxbastnäsit quand il le décrivit pour la première fois en 1838[9].
Bien qu'étant un minéral rare et jamais en forte concentration, il est l'un des carbonates de terre rare les plus communs. La bastnäsite a été trouvée dans des dépôts debauxite karstique enHongrie, enGrèce et dans la région desBalkans. Elle a également été trouvée dans descarbonatites, une rare roche ignée intrusive carbonatée, auFen Complex enNorvège ; àBayan Obo enMongolie-Intérieure ; à Kangankunde auMalawi ; à Kizilcaoren enTurquie et dans lamine de terres rares de Mountain Pass enCalifornie, US. A Mountain Pass, la bastnäsite est le minéral prédominant. De la bastnäsite a été trouvée dans lesgranites peu communs de la zone de Langesundsfjord en Norvège ; dans lapéninsule de Kola enRussie ; dans les mines duMont Saint-Hilaire,Québec, et dans les gisements deThor Lake,Territoires du Nord-Ouest auCanada. Des sourceshydrothermales ont également été signalées.
L'hydroxylbastnäsite (NdCO3OH) peut aussi se former par la cristallisation d'un précurseur amorphe contenant des terres rares. Quand la température augmente, l'habitus des cristaux de NdCO3OH change progressivement vers des morphologies plus complexes sphérulitiques ou dendritiques. Il a été suggéré que le développement de ces morphologies cristallines[10] pouvait être contrôlé par le niveau à laquelle la sursaturation est atteinte dans la solution aqueuse lors de la destruction du précurseur amorphe. A haute température (e.g., 220 °C) et après un chauffage rapide (e.g. < 1h) le précurseur amorphe est détruit rapidement et la sursaturation rapide favorise une croissance sphérulitique. A température plus basse (e.g., 165 °C) et avec un chauffage lent (100min) les niveaux de sursaturation sont atteints plus lentement que nécessaire pour la croissance sphérulitique, et donc des formes pyramidales triangulaires plus régulières se forment.
En 1949, un gigantesque gisement decarbonatite à bastnäsite fut découvert àMountain Pass,comté de San Bernardino enCalifornie. Cette découverte indiqua aux géologues l'existence d'une toute nouvelle classe de minerais de terres rares : les carbonatites contenant des terres rares. D'autres gisements du même type furent rapidement découverts, en particulier en Afrique et en Chine. L'exploitation de ce gisement commença dans les milieux des années 1960 après son rachat parMolycorp (Molybdenum Corporation of America). La composition en lanthanides du minerai comprenait 0,1 % d'oxyde d'europium, qui était extrêmement utile pour l'industrie naissante de la télévision en couleurs, pour fournir lephosphore rouge. La composition des lanthanides était d'environ 49 % de cérium, 33 % de lanthane, 12 % de néodyme et 5 % de praséodyme, avec un peu de samarium et de gadolinium, soit nettement plus de lanthane et moins de néodyme et d'éléments lourds par comparaison à la monazite commerciale. Cependant, la teneur en europium était au moins le double que celle d'une monazite typique. La basnäsite de Mountain Pass fut la plus importante source mondiale de lanthanides des années 1960 aux années 1980.
Ensuite, la Chine devint un fournisseur de plus en plus important de terres rares au niveau mondial. Les gisements chinois de bastnäsite comprennent plusieurs mines dans la province duSichuan et le dépôt massif deBayan Obo enMongolie-Intérieure, qui avait été découvert au début duXXe siècle, mais exploité beaucoup plus tard. Le gisement à ciel ouvert de Bayan Obo produisait en 2008 la majorité des lanthanides mondiaux, en 2024 les réserves y sont de 600 millions de T de minerai contenant 34 % de fer, 5 % d’oxydes de terres rares et 0,032 % d’oxyde de thorium[11]/. La bastnäsite de Bayan Obo se trouve en association avec de lamonazite (plus assez de magnétite pour alimenter une des plus grandes aciéries chinoises), et contrairement aux carbonatites à bastnäsite, sa composition en lanthanides est assez proche de celle de la monazite, à l'exception de son important (0,2 %) contenu eneuropium.
En 2020, enNouvelle Galle du Sud (Australie), la société Australian Strategic Materials (ASM) développe le projet minier Dubbo. Les terres rares présentes dans de la bastnaésite sont associées dans le gisement à duzirconium, duhafnium, duniobium, dutantale et de l’yttrium[12].
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