SULFATES NATURELS

Sulfates de calcium

Les principales espèces minérales appartenant au système CaSO₄-H₂O sont : le gypse CaSO₄.2 H₂O, monoclinique (groupe A₂/a), de densité 2,317, et dont la structure est formée de feuillets dont la liaison est réalisée par l'eau, ce qui autorise un clivage facile ; l'hémihydrate, ou bassanite CaSO₄.1/2H₂O, constituant principal du plâtre ; l'anhydrite CaSO₄, orthorhombique (Bbmm), de densité 2,98.

Lorsqu'on chauffe du gypse à sec, la déshydratation commence vers 40 ⁰C. Un palier, correspondant à l'hémihydrate, est atteint dès 70 ⁰C. Vers 95 ⁰C, la majeure partie de l'eau restante se dégage. Le corps obtenu, presque anhydre, a encore la structure du plâtre et possède la propriété de se réhydrater instantanément en présence d'eau, ce qui en fait un déshydratant puissant utilisé dans le commerce sous le nom d'anhydrite soluble ou réversible. Il faut chauffer à 450 ⁰C pendant plus d'une heure pour obtenir l'anhydrite orthorhombique, stable.

L'hémihydrate lui-même se réhydrate facilement en présence d'eau en fournissant des aiguilles de gypse dont l'imbrication assure une solidité remarquable aux enduits de « plâtre » utilisés en application sur les murs intérieurs des habitations.

La connaissance de la température de transition gypse-anhydrite en solution est du plus haut intérêt en géologie. Malheureusement, si étrange que cela puisse paraître, cette température est très mal connue, malgré une somme considérable d'expériences. La thermodynamique chimique ne fournit qu'une valeur calculée très grossière de 46 ± 25 ⁰C, et les expériences les plus récentes (L. A. Hardie) situent celle-ci au voisinage de 55 à 60 ⁰C dans l'eau pure. La présence de certains ions modifie sensiblement le point de transition. C'est ainsi que la saturation en NaCl abaisse ce point de 25 ⁰C, mais d'autres ions inhibent l'apparition de l'anhydrite par formation sur les germes de celle-ci de couches monomoléculaires de sels solubles ; ce phénomène favorise la genèse de gypse métastable (effet Conley-Bundy, 1958). Il apparaît alors que l'anhydrite primaire ne peut se former en abondance que dans des conditions très improbables de nos jours.

Sur l'équilibre gypse ⇌ anhydrite + eau, la pression joue un rôle qui dépend des possibilités d'évacuation de l'eau, car le volume anhydrite + eau est plus fort que le volume du gypse initial. La température de transition n'est abaissée par la pression que si l'eau libérée peut percoler facilement vers le haut ; cet abaissement est, dans ce cas, voisin de 1 ⁰C pour un enfoncement de 200 mètres. En général, l'anhydrite résulte de l'enfouissement du gypse qui se trouve soumis à des pressions et à des températures croissantes. Lorsque les conditions nécessaires sont atteintes, la déshydratation peut être très rapide.

En revanche, sous l'action des mouvements orogéniques et de l'érosion, l'anhydrite se réhydrate lentement lors de son retour vers la surface. Les deux phénomènes d'enfouissement-déshydratation et de soulèvement-hydratation permettent de définir un cycle de sulfate de calcium dans l'écorce terrestre.

La plasticité du gypse et sa déshydratation facile lui font jouer[...]