MINÉRALOGIE

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Historique

Ce sont des minéraux – éléments natifs comme le cuivre, l'or – qui ont été les premiers métaux utilisés par l'homme. En particulier, le cuivre a ouvert l'ère des métaux avec l'âge du cuivre ou Chalcolithique (vers 6000 av. J.-C.).

Aristote divisa en deux classes le monde minéral : les métaux et les « fossiles » (roches et minéraux non métalliques). On trouve ensuite les travaux des naturalistes arabes, et en particulier d'Avicenne dont la classification des minéraux en quatre groupes – pierres et gemmes, minerais, combustibles, sels – se retrouvera jusqu'au xixe siècle.

G. Agricola (1494-1555) peut être considéré comme le père de la minéralogie moderne ; il sut en effet tourner résolument le dos à l'alchimie et observer les minéraux dans leurs gisements, posant ainsi les fondements de la métallogénie et de la géologie minière. Il utilise dans ses œuvres (surtout De natura fossilium, 1546, et De re metallica, 1556) les propriétés immédiates des minéraux (couleur, éclat, dureté, densité, goût, odeur...) pour les décrire.

Au xviie siècle, N. Stenon (1669) montre la constance des angles des faces cristallines pour certaines espèces définies. De ce siècle date aussi l'optique cristalline avec E. Bartholin (double réfraction) et les célèbres travaux de C. Huygens.

La fin du xviiie siècle vit l'essor de la cristallographie. En 1783, Romé de l'Isle montre que les angles dièdres que font entre elles les faces d'un cristal sont constants pour tous les cristaux d'une même espèce. L'abbé R. J. Haüy, le père de la cristallographie, publia en 1784 son Essai d'une théorie sur la structure des cristaux, énonça la loi des troncatures rationnelles, découvrit les règles de symétrie, distingua les sept systèmes cristallins et la dérivation des formes secondaires.

Au début du xixe siècle, l'aspect chimique de la minéralogie se développa considérablement en participant à l'essor de la chimie minérale. J. J. Berzelius (1779-1848) et E. Mitscherlich (1794-1863) étudièrent la chimie des espèces minérales, ce qui permit à ce dernier de découvrir l'isomorphie et la polymorphie. Malheureusement, sous l'influence dogmatique de Berzelius, la composition chimique devint, pour de trop longues années, la seule base de la notion d'espèce minérale, malgré les efforts d'Haüy, qui, avec une vision exceptionnelle de la réalité, chercha à lier structure et composition. C'est de cette époque « chimique » que datent de nombreuses espèces ou variétés sans existence réelle, dues à des analyses imparfaites ou effectuées sur des mélanges.

R. J. Haüy avait montré l'existence d'un réseau cristallin triplement périodique, J. F. C. Hessel et A. Bravais étudièrent les 32 groupes de symétrie, bientôt complétés par les travaux de A. M. Schönfliess et V. S. Fedorov sur les 230 groupes spatiaux.

En optique cristalline, il faut citer E. Mallard, F. Becke, V. S. Fedorov. H. C. Sorby qui, en introduisant la méthode des lames minces et des sections polies, permirent le développement de la pétrographie (K. H. F. Rosenbush, A. Michel-Lévy, A. Lacroix) et de la microscopie des minerais (H. Le Chatelier, P. Ramdhor).

Au point de vue chimique, il est difficile de dissocier les progrès de la minéralogie du développement de la chimie minérale. A. Daubrée (1814-1896) et son école de géologie expérimentale sont à la base des études actuelles sur les synthèses et les conditions d'équilibre des minéraux.

Si C. F. Schönbein employa, en 1838, le terme de géochimie, cette discipline devait attendre le début du xxe siècle pour trouver une réelle individualité, grâce aux travaux de F. N. Clarke, V. M. Goldschmidt, V. I. Vernadsky et A. Fersman.

Mais l'événement le plus marquant fut la réalisation, par M. von Laue en 1912, de la diffraction d'un faisceau de rayons X par un cristal de blende ; avec la structure périodique de la matière, atomes et molécules devenaient une réalité. Ces travaux et ceux de W. H. et W. L. Bragg, P. Debye, posaient les bases de la cristallochimie et permettaient enfin une définition rigoureuse de l'espèce minérale.

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Assemblages cristallins hexagonal et cubique

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Système cristallin : volume de la maille

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Systèmes cristallins : volume de la maille

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  • : correspondant de l'Institut, inspecteur général honoraire du Bureau de recherches géologiques et minières à Orléans

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Pour citer l’article

Claude GUILLEMIN, « MINÉRALOGIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 08 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/mineralogie/