GRENATS

Les grenats présentent un intérêt comme minéraux constitutifs des roches, spécialement des roches métamorphiques. Ce sont des silicates dont il existe d'assez nombreuses espèces, présentes en des gisements très variés. Dans bien des cas, leur présence et la connaissance de leur composition chimique apportent d'utiles renseignements sur les conditions physiques de formation des roches, d'autant qu'ils sont fréquents dans les matériaux qui constituent, sous la croûte terrestre, le manteau supérieur.

Les composés ferrimagnétiques à base d'oxydes, dont l'exemple typique est le grenat de fer et d'yttrium, de formule chimique Y₃Fe₅O₁₂ (Yttrium Iron Garnet, ou YIG), sont souvent appelés les grenats magnétiques. En effet la structure cristallographique de ces oxydes est identique à celle du grenat naturel grossulaire Ca₃Al₂Si₃O₁₂. En revanche, aucun grenat magnétique n'existe dans la nature et il doit être préparé en laboratoire. Ces matériaux magnétiques ont fait l'objet d'études intensives dans le monde entier pour leurs propriétés magnétiques et magnéto-optiques, recherchées pour diverses applications.

Il n'est pas exagéré de dire que, sans les grenats, certaines applications en hyperfréquences n'auraient pas été possibles. Une des applications phares des grenats s'est située dans le domaine de l'informatique sous la forme de couches minces, dites mémoires à bulles magnétiques, conception originale qui met en jeu les domaines magnétiques cylindriques, une structure de domaine assez particulière. Ces mémoires ne sont plus guère utilisées aujourd'hui.

Caractères minéralogiques et classification

Les grenats sont des minéraux de symétrie cubique, dont la composition chimique peut être symbolisée par M² + M³ + (SiO₄)₃, où M²⁺ représente Fe, Ca, Mg, Mn ; et M³⁺, Al, Fe, Cr. L'étude de la structure a montré que la maille, complexe, renferme cent soixante atomes. Les tétraèdres SiO₄ y forment des groupes indépendants (nésosilicates), dont chaque oxygène est lié à un octaèdre M³⁺O₆ et à deux cations divalents, ces derniers occupant les interstices de la trame Si-M³⁺ et étant entourés chacun par huit ions oxygène. La longueur de la maille varie avec la composition chimique. Lorsqu'ils sont idiomorphes, les grenats se présentent sous forme de dodécaèdres, de trapézoèdres ou d'une combinaison des deux. Les cristaux sont fréquents et peuvent atteindre de grandes tailles (plusieurs décimètres).

Le groupe des grenats est subdivisé en plusieurs espèces dont les noms sont indiqués dans le tableau, ainsi que la composition chimique idéale du pôle pur correspondant et les principaux caractères physiques des plus courantes d'entre elles. Les grenats présentent également les caractères suivants : cassure irrégulière ; éclat vitreux à résineux, la dureté variant de 6,5 pour le grossulaire à 7,5 pour le pyrope et la spessartine ; transparents à opaques. Les couleurs dominantes sont : pyrope, rouge grenat ; almandin, rose foncé et rouge-brun ; spessartine, jaune, orangé, brun ; grossulaire, jaune, vert-jaune, rouge clair ; andradite, brun-noir, vert foncé, noir, jaune ; ouvarovite, vert émeraude à brun foncé. Les espèces naturelles ont une composition qui s'écarte généralement de celle du pôle pur, car des substitutions de caractère et d'étendue variables sont la règle dans le groupe des grenats. Il est d'usage d'exprimer ces substitutions à l'aide du pourcentage de pôle pur que renferme le gre- nat ; le constituant dominant sert alors à le désigner. Ainsi, un grenat almandin de mica schiste mésozonal a la composition : almandin, 73,50 p. 100 ; spessartine, 14,95 p. 100 ; pyrope, 6,37 p. 100 ; andradite, 5,19 p. 100. Pour des conditions physiques correspondant à celles qui ont été imposées aux roches de la[...]