SILICE
Les différentes formes de silice
Quartz
Le quartz, que l'on trouve à l'état naturel en cristaux de grandes dimensions, incolores, homogènes, est sans aucun doute le corps solide ayant fait l'objet des mesures physiques les plus diverses et les plus précises. C'est l'un des minéraux les plus abondants ; l'écorce terrestre en contient 12 p. 100 de son poids, et c'est un constituant important des roches éruptives, métamorphiques et sédimentaires (cf. chap. 3).
Structure et propriétés physiques
Le quartz cristallisé à la température ordinaire, sous une forme dite α ou B.T. (basse température), appartient au système hexagonal avec une symétrie ternaire A33A2 ; cette tétratoédrie hexagonale explique la fréquence des macles, qui rendent la plupart des quartz impropres aux usages industriels, électriques ou optiques.
H. Le Chatelier a montré que le quartz α, de densité 2,65, subit, quand on le chauffe à 573 0C, une transformation dans une forme β ou H.T. (haute température), appartenant à l'hémiédrie hexagonale A63A23A2 ; le passage de la forme α à la forme β s'accompagne d'une brusque dilatation, la densité passant de 2,554 à 2,533.
La figurea montre la structure du quartz α. Celle-ci peut se déduire de celle du quartz β, de symétrie deux fois plus grande. Dans ce dernier, des tétraèdres SiO4 liés par leurs sommets sont associés autour d'axes ternaires hélicoïdaux ; les paramètres a et c de la maille hexagonale (qui contient 3SiO2) sont égaux respectivement à 0,4996 et à 0,5456 nm. En passant à la structure du quartz β, les Si subissent une rotation de 60 52′ autour de l'axe hélicoïdal ; par chaque Si passe un axe binaire. La maille hexagonale du quartz α a pour paramètres : a = 0,4913 nm, c = 0,5405 nm. L'angle Si-O-Si (143,900) indique une liaison intermédiaire entre les liaisons ionique et covalente. Dans un cristal, les hélices formées par les tétraèdres tournent toutes dans le même sens, ce qui entraîne l'absence d'éléments de symétrie inverse (centre, plan de symétrie) : les cristaux de quartz sont énantiomorphes, soit droits dans le cas d'axes ternaires hélicoïdaux gauches, soit gauches dans le cas inverse (cf. minéralogie, fig. 2).
Le quartz se présente le plus souvent avec des faciès où dominent le prisme hexagonal {101̄0}, dont les faces sont généralement striées parallèlement à sa base, et la double pyramide hexagonale, particulièrement développée dans les quartz β cristallisés à haute température et constituée par les deux rhomboèdres direct {101̄1} et inverse {011̄1} ; on a décrit d'autres formes (500 environ) qui apparaissent comme des troncatures peu développées.
Les cristaux de quartz sont le plus souvent maclés. Les macles les plus fréquentes, celles qui sont dites à axes parallèles, ne modifient pas le faciès des cristaux si celui-ci résulte de la combinaison des formes du prisme hexagonal surmonté par la double pyramide. La macle du Dauphiné est une association de deux orientations définies par une rotation de 600 autour de l'axe ternaire (axe sénaire de macle) : la symétrie de l'ensemble est celle du quartz β. Cette macle apparaît nécessairement si la cristallisation s'est réalisée dans le domaine de stabilité du quartz β (au-dessus de 573 0C à la pression ordinaire), d'où l'utilisation par les géologues de cette macle comme repère thermométrique. Les cristaux maclés suivant cette loi sont impropres aux usages piézoélectriques, d'où son nom industriel de macle électrique. La macle optique, plus rare, caractérisée par le plan de macle (0001) est une association de deux cristaux, l'un droit et l'autre gauche ; elle ne gêne pas les électriciens, mais elle interdit les applications optiques. La macle du Brésil ou macle électro-optique est[...]
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Écrit par
- Maurice LELUBRE : professeur émérite à l'université de Toulouse-III-Paul-Sabatier
- Jean WYART : membre de l'Académie des sciences, professeur honoraire de l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
Classification
Médias
Diagramme température-pression
Encyclopædia Universalis France
Quartz alpha et bêta
Encyclopædia Universalis France
Silice : solubilité dans l'eau
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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ACIDES ROCHES
- Écrit par Jean-Paul CARRON
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En pétrographie, on qualifie de « roches acides » celles qui contiennent plus de 65 p. 100 en poids du constituant SiO2 (la silice). Comme les minéraux les plus siliceux — à l'exception bien entendu du quartz — sont les feldspaths alcalins, pour lesquels la teneur en SiO2 est précisément...
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Dioxydes de silicium, les agates appartiennent au groupe des quartz microcristallins, comme les calcédoines et les jaspes. Elles se distinguent facilement des calcédoines car elles présentent une coloration zonée concentrique, sinueuse ou bréchique. Elles peuvent être cependant confondues avec l'onyx...
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