Aragonite

L’aragonite est un minéral composé de carbonate de calcium CaCO₃ (avec des traces de Sr, Pb et Zn), c'est donc un polymorphe de la calcite et de la vatérite. Ses cristaux peuvent atteindre 30 cm de long^[4].

Aragonite[1] Catégorie V : carbonates et nitrates[2]
Aragonite, Enguidanos (Espagne).
Général
Numéro CAS	14791-73-2
Classe de Strunz	5.AB.15 5 CARBONATES (NITRATES)  5.A Carbonates without additional anions, without H2O   5.AB Alkali-earth (and other M2+) carbonates    5.AB.15 Cerussite PbCO3 Space Group Pmcn Point Group 2/m 2/m 2/m    5.AB.15 Aragonite CaCO3 Space Group Pmcn Point Group 2/m 2/m 2/m    5.AB.15 Strontianite SrCO3 Space Group Pmcn Point Group 2/m 2/m 2/m    5.AB.15 Witherite BaCO3 Space Group Pmcn Point Group 2/m 2/m 2/m
Classe de Dana	14.1.3.1 Carbonates 14. Carbonates sans H2O 14.1.3/ Groupe de l'aragonite 14.1.3.1 Aragonite CaCO3
Formule chimique	CCaO3 CaCO3
Identification
Masse formulaire[3]	100,087 ± 0,006 uma C 12 %, Ca 40,04 %, O 47,96 %,
Couleur	incolore, blanc-gris à jaune pâle ou nuancé de bleu, vert, violet ou rouge
Système cristallin	orthorhombique
Réseau de Bravais	Primitif P
Classe cristalline et groupe d'espace	dipyramidale ; Pmcn
Macle	fréquent sur [110]
Clivage	distinct sur {010} ; imparfait sur {110} et {011}
Cassure	conchoïdale
Habitus	prismatique
Échelle de Mohs	3,5 - 4
Trait	blanc
Éclat	vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction	α=1,530 β=1,682 γ=1,686
Biréfringence	0,156 ; biaxe négatif
Angle 2V	18°
Pléochroïsme	aucun
Fluorescence ultraviolet	oui et luminescence, phosphorescence
Transparence	Transparente à translucide
Propriétés chimiques
Densité	2,9 - 3
Fusibilité	infusible
Solubilité	dilué par l’HCl
Propriétés physiques
Magnétisme	aucun
Radioactivité	aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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Inventeur et étymologie

L'aragonite a été décrite dès 1609 par Anselmus Boëtius de Boodt sous le nom de stillatitius lapis, mais sa description moderne de référence est celle d'Abraham Gottlob Werner en 1797.

Le mot aragonite dérive de son topotype, proche de Molina de Aragón, en Espagne^[5].

Topotype

Molina de Aragón, dans la province de Guadalajara (région de Castille-La Manche, Espagne)^[6].

Cristallographie

Structure cristalline de l'aragonite

• L'aragonite est le polymorphe stable à haute température et haute pression du carbonate de calcium, de formule CaCO₃ ; le polymorphe stable en conditions ambiantes est la calcite. L'aragonite est néanmoins métastable en conditions ambiantes (il se transforme en calcite en plusieurs dizaines voire centaines de millions d’années).
• Les trois formes principales cristallines du carbonate de calcium sont l'aragonite, la vatérite et la calcite.
• Paramètres de la maille conventionnelle : a = 4,959 Å ; b = 7,968 Å ; c = 5,741 Å ; Z = 4 ; V = 226,85 Å³.
• Densité calculée = 2,93.

Cristallochimie

L’aragonite sert de chef de file à un groupe de minéraux isostructurels qui porte son nom :

Groupe de l’aragonite

• Aragonite CaCO₃, Pmcn 2/m 2/m 2/m ;
• Withérite BaCO₃, Pmcn 2/m 2/m 2/m ;
• Strontianite SrCO₃, Pmcn 2/m 2/m 2/m ;
• Cérusite PbCO₃, Pmcn 2/m 2/m 2/m.

Habitus

Elle donne des cristaux en prismes allongés, très souvent maclés parallèlement à (110) formant alors des macles simples à deux cristaux ou des lamelles traversant le cristal, simulant un prisme hexagonal, ou des groupes de trois cristaux simulant un prisme hexagonal (macle mimétique). Aussi en masses fibreuses, oolithiques, columnaires, coralloïdes. Clivage (010) plus ou moins distinct. L'aragonite est souvent transparente à translucide.

Synonymie

• arragonite : orthographe initiale donnée par Werner^[7] et reprise par Haüy^[8] ;
• chimborazite (Clarke, 1821)^[9] : l'étymologie dérive du topotype, le volcan Chimborazo en Équateur ;
• conchite (Agnes Kelly, 1900)^[10] ;
• ktypéite (Lacroix, 1898), plus tard ctypéite (1900)^[11] ;
• iglite ou igloïte (Esmark, 1798) : décrite en Hongrie dans la localité d'Igol (Spišská Nová Ves en Slovaquie) qui a inspiré le nom^[12],[13] ;
• oserskite (Breithaupt) : aragonite trouvée à Nertschinski en Sibérie^[14] ;
• stillatitius lapis (Anselmus Boëtius de Boodt, 1609) ;
• winnieite.

Variétés

• Aragonite coralloïde : variété d'habitus essentiellement d'origine karstique qui rappelle les coraux. Elle est présente dans de très nombreuses grottes dans le monde.
  • Synonymie :
    • chaux carbonatée coralloïde (Haüy, 1801)^[8] ;
    • flos ferri ;
    • stalactite Flos ferri (Carl von Linné, 1768) ;
    • stalagmites coralloïdes (Wallerius, 1778)^[15].
• Mossottite (Luca 1858) : variété strontifère d'aragonite^[16] de formule idéale (Ca, Sr)CO₃ connue dans une seule occurrence à Kraubath, Leoben, Styrie, Autriche.
  • Synonymie :
    • strontioaragonite.
• Nicholsonite (Butler, 1913)^[17] : variété zincifère d'aragonite, de formule idéale (Ca, Zn)CO₃ connue surtout à Tsmeb Namibie.
• Tarnovizite (Breithaupt, 1841) : variété d'aragonite plombifère^[18].
  • Synonymie :
    • tarnovicite, tarnowizite, tarnowitzite (variantes orthographiques pour la tarnovizite : dérive du topotype de cette variété, la localité de Tarnowitz (Haute-Silésie, Pologne)) ;
    • plumbo-aragonite (Collie, 1889)^[19].

Gîtologie

L’aragonite apparaît comme minéral primaire dans les roches métamorphiques de haute pression, mais la plupart des carbonates orthorhombiques apparaissent sous forme de minéraux de remplacement dans les roches sédimentaires, volcaniques et métamorphiques et de gisements, formés à basse température et pression de solutions aqueuses. On la retrouve aussi dans les stalactites.

Minéraux associés

• gypse, soufre, célestine (dans les dépôts évaporitiques) ;
• pumpellyite, lawsonite, glaucophane, quartz (dans les schistes bleus) ;
• calcite, dolomite, hydromagnésite, brucite, magnésite (dans les roches ultramafiques altérées).

Galerie

• 
  Aragonite mine de Salsigne, Aude (France) ; 30 × 30 × 20 cm

  .
• 
  Aragonite forme karstique

  .
• 
  Tarnovitzite du Maroc

  .
• 
  Tarnovitzite de Namibie

  .
• 
  Aragonite

  .
• 
  Aragonite de Pantoja (Espagne).

  .

Gisements remarquables

Bahamas

• Des dépôts massifs d'aragonite, de grande pureté et faciles à exploiter, ont été découverts sur les fonds marins de l'archipel^[20].

Espagne

• Molina de Aragón, Guadalajara, Castille-La Manche^[6] ;
• Minglanilla, Cuenca, Castille-La Manche^[6].

France

• Mine de Salsigne, Aude, région Occitanie^[21] ;
• Saint-Maime-Volx, Alpes-de-Haute-Provence, région Provence-Alpes-Côte d'Azur^[22].

Maroc

• Mine de Zelidja, Touissit, district de Touissit, préfecture d'Oujda-Angad pour la Tarnovizite.

Namibie

• Mine de Tsumeb (Tsumcorp Mine), Tsumeb, région d’Otjikoto (Oshikoto). Pour la variété Tarnovizite^[23].

Biologie

À basse température l'aragonite est légèrement moins stable que la calcite, et hors des organismes vivants elle ne se forme généralement pas. Elle est par contre fréquemment biosynthétisée, constituant notamment la nacre et les perles des huîtres, la coquille des moules et d'autres coquillages, ainsi qu'une partie du squelette de la plupart des coraux durs et donc des récifs coralliens.

Environ la moitié des coquilles de mollusque est formée d'aragonite (l'autre moitié étant constituée de calcite), certaines coquilles comprenant les deux formes comme celles des ormeaux (des gastéropodes). La coquille du lambi, un autre gastéropode, est formée exclusivement de microcristaux d'aragonite sur une matrice protéique^[24]. L'« os » des seiches (des céphalopodes) est également composé principalement d'aragonite. Les chitons (polyplacophores) possèdent des yeux dont la lentille est constituée de cristaux d'aragonite.

Pour expliquer la biominéralisation de l'aragonite on invoque généralement la présence de protéines et d'autres molécules organiques qui modifieraient les processus de nucléation. En fait l'aragonite nuclée spontanément, sans aucun additif, dans les pores de diamètre inférieur au micron (indépendamment de leur longueur), dans des proportions qui ne dépendent que de ce diamètre^[25],[26].

Aragonite, climat et acidification des océans

Diverses formes d'aragonites jouent un rôle majeur dans le cycle biogéochimique du carbone et dans les puits de carbone océaniques.

L'aragonite devient soluble dans l'océan au-delà d'une certaine acidité de l'eau (légèrement variable selon la température), c'est pourquoi elle est considérée comme un des traceurs et indicateurs de l'acidification des océans induite par les émissions anthropiques de CO₂ notamment. Elle est à ce titre choisie comme variable de contrôle de l'acidification des océans par les auteurs du concept des limites planétaires en 2009^[27].

Selon les espèces, la coquille ou l’exosquelette de nombreux organismes marins est fait d'aragonite ou de calcite ou d'une superposition ou mélange de ces deux formes cristallines.

Plus l'eau est acide, plus il y aura compétition entre la construction biochimique du calcaire et sa dissolution chimique dans l’eau de mer ambiante. Dans une eau trop acide, des coquilles déjà formées peuvent se déliter en tuant les animaux qu'elles protégeaient^[28].

Selon les scénarios prospectifs retenus en 2013 et ayant fait consensus lors du 3^e symposium de 2012 sur l'acidification des océans, la situation est déjà critique localement pour quelques espèces vulnérables, mais elle le sera dans une grande partie des océans en 2100^[29].

Références

1. American Mineralogist, volume 56, 1971, p. 758
2. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
3. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
4. Kenneth W. Bladh, Richard A. Bideaux, Elizabeth Anthony-Morton, Barbara G. Nichols, The Handbook of Mineralogy, volume IV, Mineralogical Society of America, 2000
5. « Museum-mineral.fr - Bons plans shopping sur le web », sur museum-mineral.fr (consulté le 28 août 2020).
6. (es) Miguel Calvo Rebollar, Minerales y Minas de España. Vol. V. Carbonatos y Nitratos. Boratos., Madrid, Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Madrid. Fundación Gómez Pardo, 2012, 711 p. (ISBN 978-84-95063-98-4), p. 314-398
7. Franz Joseph Anton Estner, Versuch einer Mineralogie für Anfänger und Liebhaber, etc., vol. 2, tome 2, Vienne, 1797, p. 1048
8. René Just Haüy, Traité de minéralogie, vol. 2, Paris, 1801, première édition en 4 volumes avec atlas (1^re distinction de la calcite)
9. Edward Daniel Clarke, "On the Chemical Examination, Characters, and Natural History, of Arragonite, explaining also the Causes of the different Specific Gravity of its different Sub-Varieties", art. x in The Annals of Philosophy, vol. 2, nouvelle série, no. 1, juillet 1821, p. 57–62 : "The specific gravity also of this mineral from Chimboraço is 2.7. As it differs from all the other sub-varieties of the hard carbonate of lime in the change of colour which it sustains by the action of heat, we may venture to give it a name, founded on its locality, and call it Chimboraçite, although, perhaps, it may be some time before any additional specimens of it can be procured."
10. Agnes Kelly, "Conchite, a New Form of Calcium Carbonate", in The Mineralogical Magazine and Journal of the Mineralogical Society, volume XII, 1900, p. 363–370
11. Alfred Lacroix, « Sur la ktypéite, nouvelle forme de carbonate de calcium, différente de la calcite et de l’aragonite », in Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences, tome 126, 1898, p. 602–605
12. Dictionnaire des sciences naturelles, volume 8, 1840, p. 261
13. Jens Esmark, « Extrait d’Un voyage minéralogique en Hongrie, Transylvanie, et dans le Bannat, par M. Jens Esmark, publié à Freyberg, en l’an VI » in Journal des mines, N° XLVII, Thermidor, quatrième trimestre, Imprimerie de la République, Paris, an VI (1798), p. 805–830 : De là [Poratsch, aujourd’hui Poráč, en Slovaquie] l’auteur se rend à Iglo ou Neudorf [Spišská Nová Ves en Slovaquie] […] Dans la vallée d’Iglo, l’auteur a trouvé un fossile qui lui paraît ne pouvoir être rapporté ni au spath calcaire, ni à la zéolithe, ni même à la tremolithe […] L’auteur voudrait qu’on lui donnât le nom d’Iglite.
14. Alfred Louis Olivier Legrand Des Cloizeaux, Manuel de minéralogie, 1874, p. 97
15. Johann Gottschalk Wallerius, Systema mineralogicum, vol. 2, Vienne, 1778, p. 388
16. Sebastiano de Luca, « Ricerche chimiche sull’arragonite di gerfalco (mossottite) », in Il Nuovo Cimento, no. 7, Pise, 1858, p. 453
17. Gurdon Montague Butler, "Some Recent Developments at Leadville. The Oxidized Zinc Ores", in Economic Geology, vol. 8, 1913, p. 1–18, nommée en l’honneur de S. D. Nicholson de la Western Mining Company
18. Johann August Friedrich Breithaupt, Vollständige Handbuch der Mineralogie, vol. 2, 1841, p. 252
19. Collie, Journal of the Chemical Society, no. 55, London, 1889, p. 95
20. Webcrat, « Caribbean Blog International: Aragonite worth billions is being mined in the Bahamas...Sometimes on a clear day you can't see the bottom », sur Caribbean Blog International, 10 mai 2014 (consulté le 25 septembre 2018)
21. Didier Descouens, « Les Minéraux de Salsigne (Aude) », in Monde et minéraux, no. 72, 1986, p. 20-22
22. G. Favreau, N. Meisser, P. J. Chiappero, « Saint-Maime (Alpes-de-Haute-Provence) : un exemple de pyrométamorphisme en région provençale », in Le Cahier des micromonteurs, no. 85, 2004, p. 59-92
23. (en) Charles Palache, Harry Berman et Clifford Frondel, The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837–1892, vol. II : Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, etc., New York (NY), John Wiley & Sons, 1951, 7^e éd., 1124 p., p. 190
24. R. Ballarini, A. Heuer, « Des secrets dans la coquille », in Pour la Science, octobre 2008, p. 86-92
25. (en) R. Mark Wilson, « Aragonite crystals grow in tight spaces », Physics Today, vol. 71, n^o 9,‎ 1^er septembre 2018, p. 21 (DOI 10.1063/PT.3.4016).
26. (en) Muling Zeng, Yi-Yeoun Kim, Clara Anduix-Canto, Carlos Frontera, David Laundy et al., « Confinement generates single-crystal aragonite rods at room temperature », PNAS,‎ 2 juillet 2018 (DOI 10.1073/pnas.1718926115).
27. Aurélien Boutaud et Natacha Gondran, Les Limites planétaires, La Découverte, coll. « Repères », mai 2020 (ISBN 9782348046230), p. 19-34.
28. J. C. Orr, V. J. Fabry, O. Aumont, Laurent Bopp, S. C. Doney, R. A. Feely, A. Gnanadesikan, N. Gruber, A. Ishida, F. Joos, R. M. Key, K. Lindsay, E. Maier-Reimer, R. Matear, P. Monfray, A. Mouchet, R. G. Najjar, G.-K. Plattner, K. B. Rodgers, C. L. Sabine, J. L. Sarmiento, R. Schlitzer, R. D. Slater, I. J. Totterdell, M.-F. Weirig, Y. Yamanaka, A. Yool, "Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms", Nature, vol. 437, 29 septembre 2005, p. 681–686, doi:10.1038/nature04095
29. IGBP ; international Geosphere Biosphere Program (2013), Présentation de [Ocean Acidification Summary for Policymakers] ; résumé pour les décideurs (IGBP, IOC, SCOR (2013). Ocean Acidification Summary for Policymakers – Third Symposium on the Ocean in a High-CO2 World. International Geosphere-Biosphere Programme, Stockholm, Sweden) (PDF, 26 pages, 2013, en anglais), et Infographie haute définition sur l'évolution du pH marin (JPG, 4.7mb) et de l'Aragonite (JPG, 4.4mb)

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Annexes

Bibliographie

• Jean-Paul Loreau, Sédiments aragonitiques et leur genèse, Paris, Editions du Muséum, coll. « Mémoires du Muséum national d'histoire naturelle / Sciences de la terre » (n^o 47), 1982, 312 p. (ISBN 978-2-85653-118-1, OCLC 21625698)

Articles connexes

• Calcite
• Calcium
• Cycle du carbone
• Acidification des océans

Liens externes

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