Grenat
Grenat sert à désigner une famille de minéraux du groupe des nésosilicates cristallisant dans le système cristallin cubique.
Définitions :
- Qui est de couleur rouge sombre un peu rosé comme la pierre. #6E0B14; Couleur de la robe d'un vin rouge, indiquant une meilleure maturité que la couleur «violette» ; mais une maturité moindre qu'une robe de couleur «pourpre»; Pierre semi-précieuse, de couleur rouge sombre; Couleur de la... (source : fr.wiktionary)
- minéral caractéristique des roches métamorphiques, de la famille des silicates associés à des métaux variés, de formule générale X3Y3 (SiO4) 3, X pouvant être du calcium, du magnésium, du fer, du manganèse, Y du fer, de l'aluminium, du chrome ou du titane. Couleur brun à rouge. Forte densité.... (source : operabaroque)
- Minéral de couleur rosée, rouge, quelquefois brune. En grains ou cristaux automorphes (système cubique) dans certaines roches métamorphiques de haute pression (caractéristique du domaine des éclogites) Ex : grenat almandin (Fe 3 Al 2 (SiO 4) 3) (source : lithotheque.ac-aix-marseille)
Catégorie IX : silicates |
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Formule brute | X32+Y23+[SiO4]34 - | ||
Numéro CAS | |||
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Couleur | variable : rouge-brun, vert foncé, noir | ||
Classe cristalline et groupe d'espace | cubique-hexaoctaédrique, Ia3d | ||
Système cristallin | cubique | ||
Réseau de Bravais | cI | ||
Fracture | conchoïdale à irrégulière | ||
Échelle de Mohs | 6-7, 5 | ||
Éclat | vitreux à résineux | ||
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Trait | blanc | ||
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Densité | 3, 5-4, 3 | ||
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Magnétisme | ferromagnétique | ||
Radioactivité | aucune | ||
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Pyrope | Mg3Al2Si3O12 | ||
Almandin | Fe3Al2Si3O12 | ||
Spessartine | Mn3Al2Si3O12 | ||
Andradite | Ca3Fe2Si3O12 | ||
Grossulaire | Ca3Al2Si3O12 | ||
Uvarovite | Ca3Cr2Si3O12 |
Grenat sert à désigner une famille de minéraux du groupe des nésosilicates cristallisant dans le système cristallin cubique (ou isométrique). Les grenats de qualité gemme sont des pierres fines.
Employé seul, le terme grenat est synonyme de pyrope-almandin. [réf. nécessaire]
Une roche constituée presque exclusivement de grenat est nommée une grenatite.
Historique
Étymologie
Les grenats sont connus depuis très longtemps puisque Théophraste (v372 –v287 av. J. -C. ) les avait déjà dénommés anthrax (= charbon). Puis, ils furent décrits par Pline l'Ancien, naturaliste du début de notre ère (23-79 après JC) qui dénomma le grenat almandin carbunculus (= charbon ardent), en corrélation avec sa couleur la plus commune.
Le nom «grenat» est quant à lui plus récent dans la mesure où il date de 1270. Il fut utilisé pour la première fois par le théologien et philosophe allemand Albert le Grand (1193-1280) qui l'aurait ainsi appelé soit à partir du nom latin malum granatum (= pomme à grains = grenade), pour sa couleur, soit à partir de granum (= grain) pour sa forme.
Histoire
Les grenats sont utilisés en joaillerie depuis des milliers d'années. En ces temps anciens, ils étaient connus sous le nom d'escarboucle ou de gemme rouge.
L'importance historique du grenat est qu'il s'agissait - parlant des variétés non gemme - d'une pierre nettement moins rare que le saphir ou le rubis, et par là même elle servait à graver les agates, jaspes, ivoire etc ; sous forme de poudre abrasive le grenat servait à dégrossir et polir à moindre coût les mêmes pierres, surtout le quartz, moins dur. Faute de corindons de qualité non précieuse, on utilisait alors du grenat, particulièrement commun. C'était par conséquent l'abrasif historique de référence en termes de disponibilité et de dureté.
Dans les temps anciens, certains grenats de par l'absence d'une certaine méthodologie d'identification des pierres précieuses (tests empiriques peu rigoureux) étaient quelquefois, tout comme les spinelles, confondus avec des rubis, surtout dans la variété des grenats pyropes. Mais la grande différence de dureté entre ces pierres mais aussi le clivage permettait facilement d'éviter toute supercherie.
Le grenat rencontra un essor spécifique lors de la chute de l'empire romain, et ce auprès des joailliers'barbares'reprenant le style byzantin en y ajoutant leur savoir faire du cloisonné et autres techniques typiques de ces contrées. A titre d'exemple, au musée des Antiquités Nationales de Saint Germain en Laye, ou au musée de Cluny, on peut voir des bijoux mérovingiens comportant des grenats, surtout des fibules (servant à attacher les pans du vêtement). Les grenats y sont toujours polis grossièrement et jamais facetés pour préserver au mieux le volume d'origine de la pierre brute.
En 1892, les Hunzas ont utilisé des projectiles faits de grenats contre les troupes britanniques au Kashmir, pensant que leur action meurtrière était supérieure aux balles de plomb.
Propriétés
Définition - Composition
Les grenats sont constitués de trois groupements silicate associés à des cations métalliques divalents et trivalents, de formule générale X32+Y23+[SiO44-]3, où :
- X : élément de degré d'oxydation +II (2 charges positives), en site en forme de dodecaédre triangulaire de coordinence 8 : Mg, Ca, Fe2+, ou Mn2+ ;
- Y : élément de degré d'oxydation +III (3 charges positives), en site octaédrique de coordinence 6 : Fe3+, Al, Cr, Y, terres rares, ou alors Zr (grenat kimzeyite) ou V (grenat goldmanite).
On définit ainsi toute une famille de minéraux qu'on décompose selon ces éléments. Les Anglo-saxons, depuis Winchell en 1933, préfèrent décomposer la famille des grenats à partir des éléments bivalents, dont l'élément principal est le calcium. On peut distinguer ainsi deux groupes de grenats :
- les grenats calciques ou ugrandites (Uvarovite GRossulaire ANDradite) ;
- les grenats alumineux, ou pyralspites (PYRope ALmandin SPessartite).
série | ugrandite | pyralspite | |||
Y= | X= | Ca2+ | Fe2+ | Mg2+ | Mn2+ |
Al3+ | grenats alumineux | grossulaire | almandin | pyrope | spessartite |
Fe3+ | grenats ferrifères | andradite | sciagite | khoarite | caldérite |
Cr3+ | grenats chromifères | uvarovite | — | — |
Le Ti intervient jusqu'à 1 % dans l'almandin et 5 % dans les mélanites, variétés noires d'andradite (on peut même atteindre 20 % de Ti). L'yttrium peut intervenir dans d'autres grenats comme les spessartines qui peuvent contenir jusqu'à 5 % de Y2O3 ou du Zn.
Structure
Les grenats sont des silicates et plus exactement, des nésosilicates, du grec nesos (île), car ils sont constitués de tétraèdres [SiO4] isolés, non reliés entre eux. La structure consiste en un réseau tridimensionnel d'octaèdres et tétraèdres qui partagent des sommets, constitués par des atomes d'oxygène. L'ensemble des oxygènes sont semblables, chacun étant à la fois un sommet d'un octaèdre et d'un tétraèdre. Dans l'espace entre ces polyèdres on trouve des cavités en forme de dodécaèdres triangulaires, dans lesquels se placent les cations bivalents à coordination 8. Ces cavités peuvent être décrites comme des antiprismes tétragonaux déformés de façon telle que les sommets ne sont plus coplanaires. La maille est de dimension particulièrement importante puisque qu'elle contient pas moins de 96 oxygènes. Aucun clivage n'a été observé.
Les grenats sont des minéraux isomorphes, du groupe 4/m32/m du dispositif cubique, avec des formes dérivées :
- en dodécaèdre rhombique (ou rhombododécaèdre) en particulier dans les roches métamorphiques ;
- en tétragonotrioctaèdre (ou trapézoèdre) plutôt dans les pegmatites.
Couleurs
Du fait du nombre conséquent des différents éléments chimiques qui les forment, les grenats présentent un large panel de couleur, allant du jaune au rouge en passant par le vert et le noir, seule la couleur bleue n'est pas représentée.
Bien que la couleur idiochromatique prédominante des grenats (c'est-à-dire correspondante aux éléments principaux du minéral) soit le brun rouge due à la présence de fer pour les grenats pyralspites, les grenats ugrandites ou grenats calciques, ne sont le plus souvent que faiblement colorés en propre et sont par conséquent spécifiquement sensibles aux éléments d'impuretés (coloration allochromatiques).
L'uvarovite, quoiqu'appartenant au groupe des ugrandites, est un exemple marquant de coloration idiochromatique. Sa couleur d'un vert profond à la même origine que celle de l'émeraude : elle est due à la présence de chrome-III en site octaédrique en liaison covalente avec l'oxygène.
Certains éléments chimiques secondaires peuvent se substituer dans le réseau des grenats aux cations pour les colorer de manière allochromatique (relative à des impuretés). Les ions Cr3+, V3+ et Ti3+, 4+ peuvent conférer à ces grenats un tout nouvel attrait et une nouvelle notoriété. Ainsi, peut-on citer les variétés de grenat tsavorite, grenat grossulaire coloré en vert par la présence de vanadium, et le grenat démantoïde dont la couleur verte spécifique est due à la présence de chrome dans de l'andradite, andradite elle-même nommée mélanite quand elle est colorée en noir par la présence de titane sous l'effet de la transition électronique Fe3+ - Ti4+, qui colore aussi les saphirs en bleu. Enfin, n'oublions pas les grenats malais, qui s'ils sont riches en vanadium, réagissent aux UV et émettent alors dans des couleurs différentes de leurs couleurs d'émission sous lumière blanche.
Certains grenats sont quelquefois étoilés. Un grenat est qualifié d'«étoile» quand de fines inclusions aciculaires et parallèles créent un phénomène optique d'astérisme, phénomène de réfraction de la lumière selon diverses directions, qui fait apparaître une étoile. Cette étoile a souvent quatre branches, plus rarement six branches.
Autres propriétés
La dureté des grenats (7-7, 5) les fait quelquefois utiliser dans l'industrie comme abrasifs (en particulier les pyropes plus denses car constitués sous de fortes pressions) mais on leur préfère cependant le corindon plus dur (9).
Les grenats sont aussi étudiés par les géologues comme géothermobaromètre. Ils permettent de déterminer la température et/ou la pression de formation d'une roche. Les géologues exploitent cette propriété pour déterminer si une roche a subi les conditions favorables de pression et de température pour renfermer des diamants ou du pétrole.
L'obtention de grenats synthétiques se fait à 500 °C et 500 bars de pression d'eau, l'eau sous pression servant à diminuer la température de formation.
Grenats les plus remarquables
Les minéraux de la famille des grenats sont de couleurs particulièrement variées :
- pyrope : rouge feu tirant légérement sur le brun (origine : Bohême, Afrique du Sud, Australie, Madagascar) ;
- rhodolite (variété limineuse de pyrope) : rouge rosé à tendance violette (USA, Madagascar, Ceylan, Brésil, Zambie, Tanzanie) ;
- almandin : rouge brique pouvant aller sur le violet, fréquemment chevé pour l'éclaicir, possibilité d'astérisme (Ceylan, Inde, Afghanistan, Brésil, Bohème) ;
- spessartine : orange à brun-rouge (dénommé «Fanta color» sur les sites de production) (Ceylan, Brésil, USA, Madagascar) ;
- hessonite (grossulaire) : orange foncé (Ceylan) ;
- tsavorite (grossulaire) : vert intense (Tanzanie) ;
- démantoïde (andradite) : vert prairie à émeraude ; le plus précieux des grenats (Oural et Piémont).
Applications
Joaillerie
Les grenats sont utilisés en joaillerie pour réaliser des bijoux divers.
Industrie
Les grenats artificiels ont d'autres applications que l'utilisation en joaillerie. A titre d'exemple, les grenats fer-yttrium (YIG) ont des propriétés magnétiques, et sont utilisés comme capteurs, servo-commandes et comme substrat de micro-ondes.
La plupart des grenats artificiels ne sont pas des silicates mais du YAG (yttrium aluminum garnet) Y33+Al53+O122- et sont dopés pour être fortement fluorescents. L'oxyde d'yttrium est utilisé en céramiques spéciales pour former in situ de l'yttrogrenat ou YAG par réaction avec l'alumine. La présence d'yttrium crée, en surface des grains d'alumine, des lacunes qui peuvent migrer au cœur de l'alumine et favoriser son frittage.
Les grenats naturels sont aussi beaucoup employés comme abrasifs (pyrope).
Aujourd'hui, la géothermobarométrie, appliquée sur les grenats naturels, sert à définir les conditions de pression et de température sous lesquelles une roche s'est constituée, et ainsi de définir la possibilité d'y trouver pétrole ou diamant.
Traditions et croyances
Diverses croyances lui accordent une grande importance :
- Selon la bible (Exodus : xxviii, 15-30), il y en avait sur le plastron du jugement d'Aaron.
- Selon le Coran, le 4ème ciel se compose d'escarboucles.
- Selon l'astrologie védique, le grenat hessonite est le talisman qui protège des influences démoniaques du corps céleste appelé Rahu.
Le grenat est aussi reconnu comme une pierre sacrée par nombre de tribus indiennes d'Amérique.
Le grenat serait supposé, selon des croyances populaires, censé protéger des blessures et du poison, arrêter les saignements, symboliser la vérité et la fidélité, et apporter prospérité.
C'est en particulier la pierre semi-précieuse habituellement associée par les joalliers au mois de janvier en ce qui concerne les naissances.
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