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Apatite

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Apatite
Catégorie VIII : phosphates, arséniates, vanadates[1]
Image illustrative de l’article Apatite
Apatite, Québec (Xl 32 cm).
Général
Classe de Strunz
8.BN.05

8 PHOSPHATES, ARSÉNIATES, VANADATES
 8.B Phosphates, etc. avec anions supplémentaires, sans H2O
  8.BN avec grands cations seulement, (OH, etc.):RO4 = 0.33:1
   8.BN.05 Fluorphosphohedyphane Ca2Pb3(PO4)3F
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Phosphohedyphane Ca2Pb3(PO4)3Cl
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Stronadelphite Sr5(PO4)3F
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m 2/m 2/m
   8.BN.05 Alforsite Ba5(PO4)3Cl
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Apatite Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Belovite-(Ce) (Sr,Ce,Na,Ca)5(PO4)3(OH)
groupe d'espace P 3
groupe ponctuel 3
   8.BN.05 Belovite-(La) (Sr,La,Ce,Ca)5(PO4)3(F,OH)
groupe d'espace P3
groupe ponctuel3
   8.BN.05 Fermorite (Ca,Sr)5(AsO4,PO4)3(OH)
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Johnbaumite Ca5(AsO4)3(OH)
groupe d'espace P 63/m,P 63
groupe ponctuel Hex
   8.BN.05 Hydroxylapatite Ca5(PO4)3(OH)
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Chlorapatite Ca5(PO4)3Cl
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Carbonate-fluorapatite? Ca5(PO4,CO3)3F
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Carbonate-hydroxylapatite? Ca5(PO4,CO3)3(OH)
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Clinomimetite Pb5(AsO4)3Cl
groupe d'espace P 21/b
groupe ponctuel 2/m
   8.BN.05 Fluorapatite Ca5(PO4)3F
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Fluorcaphite (Ca,Sr,Ce,Na)5(PO4)3F
groupe d'espace P 63
groupe ponctuel 6
   8.BN.05 Hedyphane Ca2Pb3(AsO4)3Cl
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Mimetite Pb5(AsO4)3Cl
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Apatite-(SrOH) (Sr,Ca)5(PO4)3(F,OH)
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Morelandite (Ba,Ca,Pb)5(AsO4,PO4)3Cl
groupe d'espace P 63/m,P 63
groupe ponctuel Hex
   8.BN.05 Pyromorphite Pb5(PO4)3Cl
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Vanadinite Pb5(VO4)3Cl
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Svabite Ca5(AsO4)3F
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Turneaureite Ca5[(As,P)O4]3Cl
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Hydroxylpyromorphite Pb5(PO4)3OH
groupe d'espace P 63/m
groupe ponctuel 6/m
   8.BN.05 Apatite-(CaOH)-M (Ca,Na)5[(P,S)O4]3(OH,Cl)
groupe d'espace P 21/b
groupe ponctuel 2/m
   8.BN.05 Deloneite-(Ce) NaCa2SrCe(PO4)3F
groupe d'espace P 3
groupe ponctuel 3
   8.BN.05 Kuannersuite-(Ce) Ba6Na2REE2(PO4)6FCl
groupe d'espace P3
groupe ponctuel3

Classe de Dana
41.08.01.00

Phosphates, arséniates et vanadates
41. Phosphates sans H2O (avec hydroxyl ou halogène)
41.8.1/ Groupe de l'apatite, sous-groupe phosphate de calcium

Formule chimiqueCa5(PO4)3(OH,Cl,F)
Identification
Couleurincolore, jaune, bleue, verte, violette, rouge, brun-rouge
Système cristallinhexagonal
Classe cristalline etgroupe d'espaceDipyramidal,6/m {\displaystyle 6/m\ }
Clivageimparfait selon {0001}
Habitusle plus souvent, prisme hexagonal avec faces du prisme plus ou moins développées
Échelle de Mohs5
Traitblanc
Éclatvitreux
Propriétés optiques
Indice de réfractionno=1,633-1,667
ne=1,630-1,664
Biréfringencede 0,002 à 0,004 ; uniaxe négatif
Dispersion optiqueδ=0,003
Propriétés chimiques
Densité3,16-3,2
Solubilitélentement sol. dansHCl (fluorapatite)[2];

sol. dans l'HNO3

Propriétés physiques
Magnétismeaucun
Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
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L'apatite est un nom générique désignant desphosphates hexagonaux de composition assez variable, Ca5(PO4)3(OH, Cl, F). Trois espèces sont reconnues par l'IMA, nommées selon l'anion prévalent :

  • Chlorapatite Ca5(PO4)3Cl
  • Fluorapatite Ca5(PO4)3F
  • Hydroxyapatite Ca5(PO4)3(OH)

Deux variantesmonocliniques précédemment reconnues comme espèces (dont la clinohydroxyapatite) sont maintenant reconnues comme des polytypes.

Tous comportent des tétraèdres PO4 isolés, avec des ions Ca2+ en coordination 9. Les carbonate-apatites remplacent un tétraèdre PO4 par un groupe CO3OH ou CO3F.

Inventeur et étymologie

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Ayant des aspects et des couleurs variés l'apatite fut longtemps confondue avec des minéraux très divers, et sa composition chimique ne fut déterminée que vers la fin deXVIIIe siècle. C'est pour cette raison que le minéralogiste allemandAbraham Gottlob Werner lui a donné en 1786 ce nom qui est inspiré du grecapatao (ἀπατάω, « tromper »)[3].

Cristallographie

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Unité cellulaire de l’apatite
Unité cellulaire de l’apatite

Cristallochimie

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Super-groupe de l’apatite

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L'apatite sert de chef de file à un groupe de minéraux isostructuraux de formule générale : A5(XO4)3Zq. Dans lesquels lecalcium est éventuellement remplacé par dustrontium,cérium,manganèse,yttrium ou duplomb, et lephosphore par l'arsenic, levanadium, lesoufre, lesilicium... (pyromorphite,vanadinite,mimétite,fluorellestadite (en)...) Ce sont des minéraux de structure hexagonale ou pseudo hexagonale-monoclinique, contenant des arséniates, des phosphates et de vanadates. Ce groupe se scinde en deux sous-groupes : celui de l’apatite et celui de la pyromorphite[4].

  • Groupe de l’apatite
Chlorapatite Ca5(PO4)3Cl
Fluorapatite Ca5(PO4)3F
Hydroxyapatite Ca5(PO4)3(OH)
Fluorstrophite SrCaSr3(PO4)3F
  • Groupe de la pyromorphite
Mimétite Pb5(AsO4)3Cl
Pyromorphite Pb5(PO4)3Cl
Vanadinite Pb5(VO4)3Cl
  • Groupe de la svabite
Hedyphane (it) Pb3Ca2(AsO4)3Cl
Phosphohedyphane Ca2Pb3(PO4)3Cl
Svabite (it) Ca5(AsO4)3F

Les espèces

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  • Chlorapatite
Inventeur :Carl Rammelsberg (1860)[5].
Topotype :Kragerø,Norvège
Formule : Ca5 (PO4)3Cl
Gîtologie :Veines dans les rochesgabbroïques et dans certainesmétéorites
Système cristallin : hexagonal et monoclinique
Particularité : présente dans certaines météorites
  • Fluorapatite
Inventeur : Rammelsberg (1860)[5].
Formule : Ca5 (PO4)3F avec des traces de : OH ; Cl ; La ; Ce ; Pr ; Nd ; Sm ; Eu ; Gd ; Dy ; Y ; Er.
Système cristallin : hexagonal et monoclinique
Particularité : C'est de loin l'apatite la plus fréquente.Luminescence,fluorescence,phosphorescence,thermoluminescence
  • Hydroxyapatite
Système cristallin : hexagonal et monoclinique
Formule : Ca5 (PO4)3(OH)
La clinohydroxyapatite est maintenant considérée comme un polytype monoclinique de l'hydroxyapatite
masse moléculaire : 499.72 gm
Système cristallin : monoclinique
Uniaxe négatif : δ = 0.008
Particularité : radioactivité détectable
Topotype : district de Thunder Bay Nord-Ouest ontarien, Canada

Synonymie

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  • agustite (Trommsdorff 1800) : nommée à la suite de sa propriété de donner des sels sans gout[6]
  • améthiste basaltine (Sage 1777) Apatite de couleur violette décrite sur des échantillons deSaxe[7]
  • asparagolite : Apatite de couleur verte encore appelée « pierre d'asperge » d'où son nom qui dérive du grec asparagos (asperge)[8]
  • augustite (Synonymie partagée avec l'émeraude)[9]
  • beryl de Saxe[10]
  • chaux phosphatée (Haüy 1801)[11]
  • chaux phosphorée (Ignaz von Born)
  • chrysolithe ordinaire (Romé de L'Isle 1772)[12]
  • estramadurite (Roscoe etSchorlemmer (en) 1877)[13] le nom rappelle le lieu de découverte l'Estrémadure en Espagne.
  • fluocollophanite
  • fluorcollophane
  • kietyogite
  • pierre d'asperge (Brochant)[14]
  • pierre phosphorique (Dávila 1767)[15]
  • phosphate calcaire (Proust 1788)[16]
  • pyroguanite (Shepard 1856)[17]
  • sombrérite (Phipson 1862)[18] Espèce, supposée, initialement décrite à l'ile de Sombrero à Anguilla.

Variétés et mélange

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  • carbonate-apatite : Variété d'apatite riche en calcium, décrite initialement par le minéralogiste allemandFridolin Sandberger sous le nom de colophane. Ce nom est utilisé pour les variétés cryptocristallines colloïdales (amorphes) de carbonate-fluorapatite ou carbonate-hydroxyapatite, telles que celles qui constituent la majeure partie des roches phosphatées provenant de la dégradation des dépôts fossilifères.
Synonymie pour cette variété :
-collophanite (Dana 1892)[19]
-dahllite[20] Nommée en hommage à Tellef Dahll (1825-1893) et Johan Martin Dhall (1830-1877), géologues norvégiens.
-francolite : tire son nom du site deWheal Franco, à Whitchurch, dans le District de Tavistock, dans le Comté duDevon, en Angleterre[21],[22]. Les fossiles deconodontes sont généralement formés de francolite (carbonate-apatite fluoré) répondant à la formule suivante : Ca5 Na0.14 (PO4)3.01 (CO3)0.16 F0.73 (H2O)0.85[23]
-grodnolite (Morozewicz 1924)[24] Nommée d'après le topotypeGrodno (Hrodna, biélorusse)
-kourskite (Chirvinsky 1911)[25].
-podolite (Chirvinsky 1907)[26]
-pseudo-apatite (Breithaupt 1837)[27] décrite à partir d'échantillons de la mine de Churprinz près deFreiberg enSaxe.
  • cérapatite (Kenngott 1849, Fersman 1926)[28],[29] : Variété d'apatite riche en éléments rares et notamment lecérium pour 1,33 % de Ce2O3. Redécrite par Fersman en 1926 sur des échantillons de lapéninsule de Kola en Russie.
  • eupyrchroïte : variété fibreuse et mamelonnée d’apatite décrite à Crown Point dans l’État de New-York par le minéralogiste américainEbenezer Emmons en 1838[30],[31].
  • lazur-apatite : variété bleu-ciel d’apatite décrite par le minéralogiste finnoisNordenskiöld en 1857 sur des échantillons de Bucharia (Turkestan oriental ou chinois (actuel Xinjiang))[32].
  • moroxite : variété bleu-vert d’apatite décrite par le minéralogiste norvégienAbildgaard en 1798 àArendal, Norvège[33].
  • munkforssite : variété contestée qui serait plutôt un mélange d’apatite et de minéraux magnésiens, décrite par le minéralogiste suédois Lars Johan Igelström en 1897 à Dicksberg, Ransäter parish, Munkfors,Värmland, Suède, topotype qui a inspiré le nom[34].
  • phosphorite (Kirwan 1794)[35]: variété concrétionnée ou fibreuse d'apatite avec de nombreuses impuretés décrite par Kirwan dès 1794.
  • Trilliumite : variété gemme d’apatite vert-jaune décrite du district Bancroft, comté Hastings, Ontario, Canada[36].

Galerie

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  • Trilliumite - Liscombe (Ontario) 4,6 cm.
    Trilliumite - Liscombe (Ontario)4,6 cm.
  • Apatite - Nantes (France).
    Apatite - Nantes (France).
  • Apatite - Panasqueira (Portugal).
    Apatite - Panasqueira (Portugal).
  • Apatite taillée - Brésil 0,98 Ct.
    Apatite taillée - Brésil 0,98 Ct.

Gîtologie

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  • Les apatites sont des minéraux secondaires, communs dans lesroches magmatiques, mais leur concentration n'est pas suffisante pour une exploitation industrielle.
  • Les apatites sont souvent associées avec lesgîtes defer, ce qui représente un problème sérieux pour l'industriesidérurgique : lephosphore contenu dans lesminerais de fer passe en fait complètement dans la phasemétallique : son élimination dans la phase d'affinage de l'acier est coûteuse. La forte teneur enphosphore a été la raison de l'abandon de la « minette lorraine ».
  • Les apatiteshydrothermales sont plus rares. Les apatitespegmatitiques oumétamorphiques sont des minéraux d’importance économique forte pour leur contenu en éléments rares plus que pour leur teneur en phosphore.
  • Les apatitessédimentaires ont une origine chimique et/ou organique (biochimique) : la matière première « brute » pour l'industrie duphosphore est laphosphorite, une roche sédimentaire phosphoreuse dont le composant principal est la carbonato-fluorapatite (« carFap »). La partie inorganique des squelettes des vertébrés est essentiellement carbonato-hydroxyapatite (« carHap ») et ces squelettes forment des sédiments à phosphates. Lephosphate de calcium est soluble en environnementacide (rivière ou fleuve), mais beaucoup moins dans un environnementalcalin (mer). Le changement depH quand un fleuve se jette dans la mer produit la précipitation duphosphate, ce qui contribue aux eaux troubles desestuaires.

Gisements remarquables

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  • Canada
Mine Yates,Otter Lake,MRC de Pontiac,Outaouais, Québec[37]
Liscombe, canton de Cardiff,Comté d’Haliburton, Ontario (variété trilliumite)
Wilberforce, Ontario
  • France
Carrière Barbin, Nantes Loire-Atlantique[38]
  • Portugal
Mines de Panasqueira, Panasqueira,Covilhã, District deCastelo Branco[39]
  • États-Unis
Carrière Pulsifer, Maine
  • Pakistan
Nagar, Territoires du Nord
  • Brésil
Ipira, Bahia
Lavra de Golconda, Minas Gerais

Apatite biologique

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Altération biogéochimique de grains d'apatite dans le sol. Les agents dedégradation biologique accélèrent ladissolution du minéral comme le montre sa surfacegrêlée.

L’apatite (hydroxyapatite) est la principale source minérale primaire de phosphore dans certains types desol[40]. La libération de phosphore disponible dans le milieu biologique résulte d'unealtération de ce minéral par des agents de dégradation biologique (bactéries, mycorhizes, micro-algues, lichens), le phosphore participant à la nutrition des organismes, entre notamment dans la composition des tissus végétaux, des tissusosseux etdentaire animaux[41],[42],[43].

C'est aussi le constituant desmicrofossiles appelésconodontes.

Utilisations

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Notes et références

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  1. ↑Laclassification des minéraux choisie estcelle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. ↑(en) Thomas R.Dulski,A manual for the chemical analysis of metals,vol. 25, ASTM International,, 251 p.(ISBN 978-0-8031-2066-2,lire en ligne),p. 71
  3. ↑Abraham GottlobWerner (1786)Gerhard's Grundr., 281
  4. ↑DuncanMcConnell (1973) "Apatite, its Crystal Chemistry, Mineralogy, Utilization, and Geologic and Biologic Occurrences", inApplied Mineralogy, vol. 5, Springer-Verlag
  5. ↑a etbCarl Rammelsberg,Handbuch der Mineralchemie, 1860, Leipzig
  6. ↑FrédéricCuvier,Dictionnaire des sciences naturelles, 1816,p. 331
  7. ↑Balthazar GeorgesSage (1777)Eléméns de minéralogie docimastique, deuxième édition, en 2 volumes, 1: 231
  8. ↑Annales de la Société géologique du Nord, volumes 21-22,Société géologique du Nord, Lille, France, 1893,p. 248
  9. ↑Théophile-JulesPelouze,EdmondFrémy,Traité de chimie, générale, analytique, industrielle et agricole, volume 2, 1865,p. 702
  10. ↑Marie-NicolasBouillet,Dictionnaire universel des sciences, des lettres et des arts, volume 1, 1750,p. 174
  11. ↑René JustHaüy,Traité de minéralogie, volume 2, 1801,p. 234
  12. ↑Jean-Baptiste Roméde L’Isle (1772)Essai de cristallographie, Paris
  13. ↑Henry EnfieldRoscoe etCarlSchorlemmer,A Treatise on Chemistry, vol. 1, D. Appleton and Company, New York, 1877, p. 459
  14. ↑AndréBrochant de Villiers,Nouveau Dictionnaire d'histoire naturelle, volume 17, 1803,p. 477
  15. ↑Pedro FranciscoDávila (1767)Catalogue systématique et raisonné des curiosités de la nature et de l’art qui composent de cabinet de M. Davila, 3 tomes, Briasson, Paris
  16. ↑Joseph LouisProust (1788)Le Journal de physique et le radium, Paris, 32: 241
  17. ↑Charles UphamShepard (1856)American Journal of Science, 22: 96
  18. ↑Thomas LambPhipson (1862)Journal of the Chemical Society, Londres, 15: 277
  19. ↑Edward SalisburyDana (1892)A System of Mineralogy,6e édition, John Wiley & Sons, New York (NY), 1134 p., p. 808
  20. ↑(en) CharlesPalache, HarryBerman et CliffordFrondel,The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837–1892,vol. II :Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, etc., New York (NY), John Wiley & Sons,,7e éd., 1124 p.,p. 879
  21. ↑(en)Francolite sur Mindat.org.
  22. ↑(en) Benmore R.A., Coleman M.L. & McArthur J.M., 1983. Origin of is sedimentary francolite from its sulphur and carbon isotope composition. Nature 302: 516 (lien)
  23. ↑« vertebresfossiles.free.fr/cono… »(Archive.org •Wikiwix •Archive.is •Google •Que faire ?).
  24. ↑Józef MarianMorozewicz (1924)Bulletin de la Société française de minéralogie,47:46
  25. ↑Peter NikolaevichChirvinsky (1911)Jb. Min., II: 61, 71
  26. ↑Vladimir NikolaevichChirvinsky (1907) "Podolite, a new mineral", inCentralblatt für Mineralogie, Geologie und Paleontologie, Stuttgart, 279
  27. ↑Johann August FriedrichBreithaupt (1837)Glocker’s Min. Jahresh, 217
  28. ↑Gustav AdolphKenngott,Übersicht der Resultate mineralogischer Forschungen in den Jahren 1844 bis 1849, Vienne, 1852, p. 37
  29. ↑Alexandre IevguenievitchFersman,Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Paläontologie, vol. 55, 1926, p. 40 et 45 ;cerium-apatite apparaît dansAmerican Mineralogist, vol. 11, 1926, p. 293
  30. ↑EbenezerEmmons (1838)Report on the Geology of New York, 252
  31. ↑EUPYRCHROITE.E. Emmons. 1838, Geol. Surv. N. Y., 252, f. εὖ, 'well,' πῦρ, 'fire,' and χροἱα, 'color,' in allusion to its beautiful phosphorescence when heated. A var. of apatite, found in sub-fibrous, concretionary forms. —Albert HuntingtonChester,A Dictionary of the Names of Minerals, John Wiley & Sons, New York, 1896,p. 91
  32. ↑Nils GustafNordenskiöld (1857) Moskovskoe Obshchestvo Ispytatelei Prirody (Société impériale des naturalistes de Moscou), 30: 217, 224
  33. ↑Peter ChristianAbildgaard (1798) Moll’s Berg.-Hütten, Jb., 2: 432
  34. ↑Bulletin de la Société française de minéralogie et de cristallographie, Société minéralogique de France, Société française de minéralogie, volume 20, 1897,p. 164-165
  35. ↑RichardKirwan (1794)Elements of Mineralogy, second edition, 1: 129
  36. ↑MichaelO'Donoghue,Gems: their sources, descriptions and identification, 2006,p. 386
  37. ↑Ann P.Sabina,Geological Survey of Canada, paper 70-50, 1963
  38. ↑Annales, volumes 55-56, Société Académique de Nantes et du Département de la Loire-Inférieure, 1884,p. 433
  39. ↑Bulletin minéralogique, no. 111, 1988, p. 251-256
  40. ↑(en) Renske Landeweert, Ellis Hoffland, Roger D.Finlay, Thom W.Kuyper et Nicovan Breemen, « Linking plants to rocks: ectomycorrhizal fungi mobilize nutrients from minerals »,Trends in Ecology & Evolution,vol. 16,no 1,‎,p. 248-254(DOI 10.1016/S0169-5347(01)02122-X).
  41. ↑(en) Jie Chen, Hans-Peter Blume, Lothar Beyer, « Weathering of rocks induced by lichen colonization — a review »,CATENA,vol. 39,no 2,‎,p. 121-146(DOI 10.1016/S0341-8162(99)00085-5).
  42. ↑(en) Håkan Wallander, « Uptake of P from apatite byPinus sylvestris seedlings colonised by different ectomycorrhizal fungi »,Plant Soil,vol. 18,nos 1/2,‎,p. 249-256(DOI 10.1023/A:1014936217105).
  43. ↑(en) S. A. Welch, A. E. Taunton & J. F. Banfield, « Effect of microorganisms and microbial metabolites on apatite dissolution »,Geomicrobiology Journal,vol. 19,no 3,‎,p. 343–367(DOI 10.1080/01490450290098414).
  44. ↑(en) Monique E.Muggli, Jon O.Ebbert, ChanningRobertson, Richard D.Hurt,"Waking a Sleeping Giant: The Tobacco Industry’s Response to the Polonium-210 Issue",American Journal of Public Health (en), vol. 98, no. 9 (septembre), 2008, pages 1643-1650,DOI 10.2105/AJPH.2007.130963,pré-impression
  45. ↑« Le Secret du polonium-210 dans la fumée de cigarette »,Le Figaro, 27 août 2008,archive
  46. ↑« Du polonium 210 dans les cigarettes: les industriels savaient »,Le Nouvel Observateur, 28 août 2008
  47. ↑(en) Marie Genge,Tectonic evolution of the north-central Patagonia : a thermochronological approach,(lire en ligne)
  48. ↑(en) Anthony J.Hurford et Paul F.Green, « The zeta age calibration of fission-track dating »,Chemical Geology,vol. 41,‎,p. 285–317(DOI 10.1016/S0009-2541(83)80026-6,lire en ligne, consulté le)

Voir aussi

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Articles connexes

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Liens externes

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