FLUORURES NATURELS

Structure cristalline et propriétés physico-chimiques

La fluorine (ou fluorite) cristallise dans le système cubique à faces centrées. Ce fut l'un des premiers minéraux dont la structure cristalline ait été déterminée à l'aide des rayons X par W. H. Bragg en 1914. La maille de son réseau mesure 0,546 nm. Les ions F^- forment un assemblage cubique délimitant des lacunes cubiques dont une sur deux est occupée par des ions Ca²⁺. Chaque ion Ca²⁺ est relié à huit ions F^- ; chaque ion F^- est entouré de quatre ions Ca²⁺, qui occupent les sommets de tétraèdres.

La fluorine se présente fréquemment en magnifiques cristaux automorphes, le plus souvent cubiques, plus rarement octaédriques, exceptionnellement dodécaédriques.

Les principales propriétés physiques de la fluorine sont groupées dans le tableau ci-dessous, soulignons toutefois son clivage octaédrique très facile.

La fluorine est remarquable par la diversité de ses colorations, qui dessinent souvent des textures rubanées ou zonées. Les causes de ces colorations seraient variées : irrégularités dans la structure cristalline, présence d'inclusions radio-actives ou de matières organiques, substitution dans le réseau.

Sous l'action des rayons ultraviolets, la fluorine émet presque toujours une fluorescence bleue ou violette. Elle devient parfois phosphorescente après un chauffage ou après une exposition au soleil ou aux rayons ultraviolets.

Des terres rares peuvent se substituer à l'ion Ca : Y et Ce dans de notables proportions (jusqu'à Y + Ce/Ca = 1/6), en moindres quantités La, Er, etc.

Peu soluble dans l'eau (0,016 gramme par litre à 18 ⁰C), la fluorine est attaquée, en revanche, par SO₄H₂ et est légèrement soluble dans HCl à chaud. Elle fond à 1 360 ⁰C.

Gisements

Le mode de gisement le plus courant est filonien, de basse température. La fluorine, en général associée à de la barytine et à du quartz, peut servir de gangues ou être accompagnée de minerais plombozincifères et argentifères. D'importants gisements filoniens se trouvent dans le Harz. En France, les filons sont particulièrement nombreux dans le Massif central (gîtes du Beix dans le Puy-de-Dôme, du Barlet en Haute-Loire) et sont habituellement localisés à proximité de dépôts houillers ; la signification de cette association spatiale n'est pas clairement élucidée.

La fluorine se trouve également dans des gisements pneumatolytiques : greisens et filons stannifères (Saxe, Bohême), de haute température.

Dans des granites et dans des syénites, des cavités et des fissures peuvent renfermer de la fluorine. D'importants gisements de ce type existent au Transvaal et dans la presqu'île de Kola (Russie), où la villiaumite accompagne la fluorine. La fluorine est connue dans des pegmatites granitiques, par exemple celles du célèbre gîte de cryolite d'Ivigtut (Groenland).

Des dépôts de fluorine peuvent être liés à des volcans et à des sources chaudes : au Colorado, dans les Vosges (à Plombières).

Mais les plus gros gisements mondiaux se trouvent sous forme d'amas et de filons encaissés dans des roches sédimentaires : calcaires, dolomies, grès (Kentucky, Illinois). La célestite, le gypse, le soufre sont parfois associés à la fluorine. Ces gîtes stratiformes résultent-ils d'une imprégnation par des solutions hydrothermales, ou le dépôt de la fluorine est-il subcontemporain de celui des sédiments ? Cette question est très controversée.

Usages et importance économique

La fluorine connaît trois usages industriels principaux. En premier lieu, dans la fabrication des aciers, elle rend plus fluide la scorie et facilite l'élimination du soufre et du phosphore. Le second débouché est l'industrie chimique : fabrication d'acide fluorhydrique, de fluor. Enfin, l'industrie céramique l'utilise pour son pouvoir opacifiant. Les autres usages sont plus restreints. Les cristaux limpides sont recherchés pour l'optique. À cause de ses belles colorations, la fluorine est parfois utilisée pour réaliser des objets d'art malgré sa faible dureté.

Parmi les principaux producteurs de fluorine figurent le Mexique, la Mongolie, la Chine, l'ex-U.R.S.S., l'Afrique du Sud, l'Espagne. La production mondiale est d'environ cinq millions de tonnes.