Fluorine (spath fluor)

La fluorite, également connue sous le nom de spath fluor, est un minéral largement répandu dans divers contextes géologiques à travers le monde. C'est un minéral coloré et très apprécié en raison de sa fluorescence vibrante lorsqu'il est exposé à la lumière ultraviolette, ce qui lui donne son nom. La fluorite possède une gamme fascinante de propriétés physiques et a de nombreuses applications industrielles, scientifiques et ornementales.

Un minéral industriel important. La fluorite se présente généralement sous forme de cristaux vibrants et bien formés. Un même cristal peut présenter des zones de couleurs différentes qui suivent le contour des faces cristallines. Les cristaux de fluorite sont largement présents dans les cubes, tandis que les octaèdres de fluorite qui sont souvent maclés sont beaucoup moins courants. Le minéral peut également être massif, granuleux ou compact. La fluorite se produit dans gisements hydrothermaux et comme minéral accessoire dans les intrusifs intermédiaires et riches en silice roches. Il est utilisé dans la fabrication de carburants à indice d'octane élevé et d'acier et dans la production d'acide fluorhydrique. (Bonewitzp. 2012)

Nom: Du latin couler, en allusion à son bas point de fusion.

Données de cellule: Espace Groupe : Fm3m. un = 5.4626 Z = 4

Association: Quartz, dolomite, calcite, barytine, célestine, sulfures, cassitérite, topaze, wolframite, scheelite, apatite.

Cristallographie: Isométrique ; hexaoctaédrique. Habit cubique, souvent en cubes maclés. Les autres formes sont rares, mais des exemples de toutes les formes de la classe hexaoctaédrique ont été observés ; le tétrahexaèdre et l'hexaoctaèdre sont caractéristiques. Habituellement en cristaux ou en masses clivables. Aussi massif; granuleux grossier ou fin ; de colonne.

Fluorite Composition: Fluorure de calcium, CaF2. Ca = 51.1 %, F = 48.9 %.

Fonctionnalités de diagnostic. Déterminé généralement par ses cristaux cubiques et son clivage octaédrique ; également un éclat vitreux et une coloration généralement fine, et par le fait qu'il peut être rayé avec un couteau.

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Propriétés chimiques de la fluorite

1. Formule chimique: CaF2 (fluorure de calcium)
2. Composition chimique: Chaque unité de fluorite est constituée d'un atome de calcium (Ca) lié à deux atomes de fluor (F).
3. Une liaison ionique: La fluorite est maintenue ensemble par des liaisons ioniques, les ions calcium (Ca²⁺) étant chargés positivement et les ions fluorure (F⁻) étant chargés négativement. Ces ions s’attirent et forment un réseau cristallin stable.
4. Densité: La densité de la fluorite varie généralement de 3.18 à 3.25 grammes par centimètre cube (g/cm³).
5. Inertie chimique : La fluorite est chimiquement inerte et ne réagit pas facilement avec la plupart des acides ou des produits chimiques courants.
6. Solubilité: Bien que relativement insoluble dans l’eau, la fluorite peut se dissoudre lentement au fil du temps lorsqu’elle est exposée à des eaux souterraines ou à un sol acide.

Ces propriétés chimiques sont fondamentales pour la composition et le comportement de la fluorite dans divers contextes chimiques et géologiques.

Propriétés physiques

Propriétés optiques

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Formation et présence de fluorite

La fluorite, un minéral fluorure de calcium de formule chimique CaF2, se forme dans divers contextes géologiques par des processus hydrothermaux et sédimentaires. Son apparition est influencée par la disponibilité des ions calcium et fluor, ainsi que par les conditions géologiques spécifiques. Voici un aperçu de la formation et de l'apparition de la fluorite :

1. Formation hydrothermale :

• Hydrothermale primaire Dépôts: L’un des moyens les plus courants de formation de fluorite est le processus hydrothermal primaire. Dans ces contextes, des fluides chauds et riches en minéraux (solutions hydrothermales) s'infiltrent à travers les fissures et les fissures de la croûte terrestre. Ces fluides transportent des ions calcium et fluor dissous provenant des roches environnantes. Lorsque ces solutions refroidissent et réagissent avec d’autres minéraux, elles peuvent précipiter des cristaux de fluorite.
• Minéraux associés : La fluorite se forme souvent aux côtés d'autres minéraux tels que quartz, calcite, les sulfures (comme galène ainsi que les sphalérite), et parfois même avec d'autres minéraux fluorés comme topaze. La présence de ces minéraux peut influencer la couleur et l’apparence des cristaux de fluorite.

2. Formation sédimentaire :

• Dépôts d'évaporite : La fluorine peut également être trouvée dans les milieux sédimentaires, notamment dans les gisements d'évaporites. Les dépôts d'évaporite se forment lorsque les eaux salées des bassins s'évaporent, laissant derrière elles les minéraux dissous sous forme de dépôts solides. Si ces eaux contiennent suffisamment d’ions calcium et fluor, la fluorite peut précipiter et s’accumuler en couches.
• Sédiments marins : La fluorite peut également être présente dans les sédiments marins, où elle se forme à la suite de la lente accumulation de matière organique et de minéraux dans les environnements marins.

3. Processus métamorphiques :

• La fluorine peut être présente dans certains roches métamorphiques, bien que ce ne soit pas un constituant commun. Il peut se former lors du métamorphisme de roches sédimentaires qui contenaient des minéraux riches en fluor ou à la suite de la altération de gisements de fluorine préexistants.

4. Roches ignées:

• Bien que la fluorine ne soit généralement pas associée aux roches ignées, elle peut occasionnellement être trouvée en petites quantités dans certains environnements ignés, notamment dans les intrusions granitiques. En effet, le fluor peut être présent dans le magma et cristalliser en fluorite dans des conditions spécifiques.

5. Carbonatites :

• Dans de rares cas, la fluorine se trouve dans les roches carbonatites. Les carbonatites sont des roches ignées composées principalement de minéraux carbonatés et peuvent contenir divers minéraux rares, dont la fluorite.

Types et variétés de fluorite

La fluorite, également connue sous le nom de spath fluor, présente une large gamme de couleurs et de variations dues aux impuretés et aux oligo-éléments. Ces différences de couleur et d’habitude des cristaux ont conduit à la reconnaissance de plusieurs types et variétés de fluorite. Voici quelques-uns des types et variétés les plus connus :

1. Variétés de couleurs :
   • Fluorine violette : Peut-être la variété la plus célèbre, la fluorite violette peut varier du lavande pâle au violet foncé. Il est souvent associé au quartz et est très recherché par les collectionneurs.
   • Fluorine verte : La fluorite verte peut varier en teinte du vert pâle au Émeraude vert. C'est une variété courante et est fréquemment utilisée dans les sculptures et les bijoux.
   • Fluorine bleue : La fluorite bleue est moins courante que certaines autres couleurs. Il peut varier du bleu clair à l’azur profond et est souvent associé à d’autres minéraux comme le quartz ou la calcite.
   • Fluorine jaune : La fluorite jaune varie du jaune pâle aux teintes dorées. On la trouve souvent aux côtés d’autres variétés colorées de fluorite.
   • Fluorine rose : Cette variété présente des nuances de rose, des pastels doux aux roses plus vibrants. Il est moins commun mais apprécié pour sa beauté.
   • Fluorine incolore : Certains cristaux de fluorite sont entièrement incolores, mais ils présentent souvent une forte fluorescence lorsqu'ils sont exposés à la lumière UV.
   • Fluorine multicolore ou en bandes : Parfois, les cristaux de fluorite présentent des bandes ou des zones de différentes couleurs, créant une apparence saisissante et visuellement attrayante.
2. Fluorine fantôme : Les cristaux de fluorite fantôme ont un contour ou une forme interne « fantomatique » distinct à l’intérieur du cristal. Ceci est dû à la croissance du cristal au fil du temps, l’intérieur changeant progressivement de couleur ou de clarté.
3. Fluorite octaédrique : La fluorite cristallise généralement sous des formes octaédriques, à huit côtés. Les spécimens avec des cristaux octaédriques bien définis sont très appréciés des collectionneurs.
4. Fluorine Cubique : Alors que la plupart des cristaux de fluorite sont octaédriques, la fluorite cubique se caractérise par des cristaux en forme de cube. Ces cubes ont souvent des arêtes vives et peuvent varier en taille de petite à assez grande.
5. Fluorite clivée : La fluorite présente un clivage parfait dans quatre directions, ce qui signifie qu'elle peut être facilement divisée en fragments octaédriques. Les spécimens qui présentent ces plans de clivage sont souvent appréciés pour leur clarté et leur symétrie.
6. Fluorine d'yttrium : La fluorite dopée à l'yttrium, également connue sous le nom de fluorite d'yttrium, est une variété qui contient des ions yttrium comme impuretés. Ce type de fluorite peut afficher une fluorescence améliorée et est utilisé dans certaines applications spécialisées.
7. Autres variétés : En plus de ce qui précède, la fluorine peut également être trouvée dans d'autres variantes, notamment fluorite arc-en-ciel (présentant plusieurs couleurs dans un seul spécimen), fluorite opalescente (avec un éclat laiteux et opalescent), et plus encore. La dénomination des variétés de fluorite peut parfois être basée sur leur localité ou leurs caractéristiques uniques.

Il est important de noter que l’aspect spécifique et les couleurs de la fluorine peuvent varier considérablement selon sa source et les impuretés présentes dans sa formation. Les spécimens de fluorite sont très prisés par les collectionneurs de minéraux pour leur gamme diversifiée de couleurs et leurs habitudes cristallines, et ils sont souvent utilisés dans les bijoux, les sculptures et les pièces décoratives en raison de leur beauté et de leur attrait esthétique.

Importance historique de la fluorite

La fluorite, également connue sous le nom de spath fluor, a une importance historique dans divers contextes culturels, industriels et scientifiques. Voici quelques-uns des aspects clés de son importance historique :

1. Utilisation industrielle en métallurgie : La fluorite a été utilisée historiquement en métallurgie. Il était utilisé comme fondant dans la fusion de certains métaux, notamment aluminium et l'acier. Sa capacité à abaisser le point de fusion des matériaux le rendait précieux pour faciliter l’extraction et le traitement des métaux.
2. Fluoration de l'eau : La découverte de l’importance du fluor pour la santé dentaire a conduit à la pratique de la fluoration de l’eau dans de nombreuses régions du monde au milieu du XXe siècle. Cette initiative de santé publique visait à réduire la carie dentaire et a eu un impact significatif sur l'hygiène dentaire et la réduction des problèmes de santé dentaires.
3. Utilisation dans l’industrie du verre et de la céramique : Le faible indice de réfraction et la transparence de la fluorite dans les gammes ultraviolette et infrarouge la rendent précieuse dans l'industrie du verre et de la céramique pour la production de verres, de lentilles et de composants optiques spécialisés.
4. Éclairage fluorescent: La propriété unique de la fluorite de devenir fluorescente lorsqu'elle est exposée à la lumière ultraviolette a été découverte au 19ème siècle. Cette découverte a joué un rôle crucial dans le développement de l’éclairage fluorescent, largement utilisé dans diverses applications, notamment l’éclairage résidentiel, commercial et industriel.
5. Collecte de minéraux et utilisation ornementale : Les couleurs vibrantes de la fluorite et ses formations cristallines saisissantes en ont fait un spécimen minéral prisé pour les collectionneurs et les passionnés. Historiquement, il a été utilisé dans les sculptures ornementales et les bijoux, ajoutant ainsi à son importance culturelle et esthétique.
6. Recherche scientifique: La fluorite intéresse les scientifiques pour ses propriétés cristallographiques, ses caractéristiques optiques et sa fluorescence. Il a été utilisé dans diverses expériences scientifiques, notamment des études liées à la cristallographie et à la spectroscopie.
7. Exploitation minière historique : L’exploitation minière du fluorite a joué un rôle économique dans diverses régions au cours de l’histoire. Il s'agit d'une source de revenus et d'emplois pour les communautés vivant dans des zones où les gisements de fluorine sont abondants.
8. Utilisation dans l'industrie de la céramique : Certaines variétés de fluorine étaient historiquement utilisées comme fondant dans l'industrie céramique pour abaisser le point de fusion des matériaux céramiques, facilitant ainsi la production de céramiques et de poteries.
9. Croyances historiques en matière de guérison : Dans certaines cultures, la fluorite était considérée comme ayant des propriétés curatives et était utilisée dans les pratiques de médecine traditionnelle. Même si ces croyances n’ont pas de fondement scientifique, elles contribuent à leur signification culturelle historique.

Dans l’ensemble, l’importance historique de la fluorite présente de multiples facettes, englobant des contributions à l’industrie, à la science, à l’art et à la culture. Ses propriétés et applications uniques ont joué un rôle dans divers aspects de l’histoire humaine et continuent d’être pertinentes dans la société contemporaine.

Domaines d'application et d'utilisation de Fluorine

La fluorite, également connue sous le nom de spath fluor, a une longue histoire d'applications et d'utilisations dans divers domaines d'importance historique. Ces applications ont évolué au fil du temps, mais elles ont laissé un impact durable sur différents aspects de l’histoire humaine. Voici quelques-uns des principaux domaines d’application dans lesquels la fluorite a joué un rôle historique important :

1. Métallurgie: La fluorine a été utilisée historiquement comme fondant en métallurgie. Sa capacité à abaisser le point de fusion des matières premières, telles que les minerais d’aluminium et d’acier, était cruciale pour faciliter l’extraction et le traitement des métaux. Cela a joué un rôle fondamental dans les premiers processus de travail des métaux et de fusion.
2. Verrerie: Le faible indice de réfraction et la transparence de la fluorine dans les gammes ultraviolette et infrarouge la rendent précieuse dans l'industrie du verre. Historiquement, il était utilisé pour améliorer les propriétés optiques du verre, notamment pour les lentilles, les prismes et les composants optiques des télescopes et des microscopes.
3. Éclairage fluorescent: La découverte de la fluorescence de la fluorite au XIXe siècle a constitué un développement crucial dans l'histoire de l'éclairage. Il a ouvert la voie au développement de l’éclairage fluorescent, qui a eu un impact significatif sur l’éclairage résidentiel, commercial et industriel, conduisant à des solutions d’éclairage économes en énergie et durables.
4. Collecte de minéraux et utilisation ornementale : Les couleurs vibrantes de la fluorite et ses formations cristallines saisissantes en ont fait un spécimen minéral populaire parmi les collectionneurs et les passionnés à travers l’histoire. Son utilisation dans les sculptures ornementales, les sculptures et les bijoux a ajouté à son importance culturelle et esthétique.
5. Céramiques et Poteries : Certaines variétés de fluorine ont été historiquement utilisées comme fondant dans l’industrie de la céramique et de la poterie. Ce flux contribue à abaisser le point de fusion des matériaux céramiques, facilitant ainsi la production de céramiques, d'émaux et de poteries.
6. Médecine et folklore : Dans certaines cultures, la fluorite était considérée comme ayant des propriétés curatives et était utilisée dans les pratiques de médecine traditionnelle, notamment pour traiter diverses maladies. Même si ces croyances n’ont peut-être pas de fondement scientifique, elles ont contribué à son importance culturelle historique.
7. Exploitation minière historique : L'extraction de fluorine constitue une activité économique importante dans diverses régions, fournissant des revenus et des emplois aux communautés locales. L'extraction de fluorine a contribué au développement et à la croissance des industries minières dans ces régions.
8. Recherche scientifique: Les propriétés cristallographiques uniques, les caractéristiques optiques et la fluorescence de la fluorite en font un sujet d'intérêt scientifique depuis des siècles. Il a été utilisé dans diverses expériences et études scientifiques, notamment dans les domaines de la cristallographie et de la spectroscopie.
9. Fluoration de l'eau : Au milieu du XXe siècle, la découverte de l’importance du fluor pour la santé dentaire a conduit à la pratique de la fluoration des approvisionnements publics en eau. Cette initiative de santé publique a eu un impact historique important sur l’hygiène dentaire et la réduction des problèmes de santé dentaires.
10. Artefacts historiques : Des artefacts et objets en fluorite, notamment des sculptures et des bijoux, ont été découverts lors de fouilles archéologiques, donnant un aperçu de l'utilisation historique de ce minéral dans diverses cultures.

En résumé, la fluorite a joué un rôle historique important dans la métallurgie, la verrerie, l’éclairage, l’art, la céramique, la médecine, l’exploitation minière et la recherche scientifique. Ses propriétés et applications uniques ont contribué aux progrès technologiques, industriels et culturels au fil des siècles.

Emplacements et Dépôts

La fluorine, ou spath fluor, se trouve à divers endroits dans le monde et ses gisements peuvent être classés en deux types principaux : primaires (hydrothermaux) et secondaires (sédimentaires). Voici quelques-uns des emplacements et gisements notables de fluorine :

Gisements primaires (hydrothermaux) :

1. Chine: La Chine est le plus grand producteur mondial de fluorite et possède d'importants gisements dans plusieurs provinces, notamment le Hunan, le Jiangxi, la Mongolie intérieure et le Zhejiang. Le Hunan, en particulier, est célèbre pour ses spécimens de fluorine riches et colorés.
2. Mexique: Le Mexique est un autre producteur majeur de fluorine, avec des gisements importants dans des États comme Durango, San Luis Potosí et Zacatecas. Les mines de l’État de Durango sont connues pour produire des spécimens de fluorine de haute qualité.
3. États Unis: Les gisements de fluorine aux États-Unis se trouvent dans plusieurs États, dont l'Illinois, le Kentucky, le Colorado et le Nouveau-Mexique. Le district minier de Cave-in-Rock, dans l'Illinois, est réputé pour ses spécimens de fluorine, et le Jean bleu Les cavernes du Nouveau-Mexique contiennent de la fluorite fluorescente.
4. Afrique du Sud: L'Afrique du Sud possède des gisements de fluorine dans plusieurs endroits, notamment dans les provinces du Cap occidental, du Cap Nord et de Gauteng. Ces gisements sont souvent associés à d'autres minéraux comme le quartz et la calcite.
5. Bureaux en Russie : Des gisements de fluorine se trouvent en Russie, en particulier dans la région des montagnes de l'Oural. La mine de Kara-Oba, dans les montagnes de l'Altaï, est connue pour sa production de fluorine.
6. Canada: Le Canada possède des gisements de fluorine dans diverses provinces, dont l'Ontario et Terre-Neuve. La mine Roger's en Ontario est connue pour ses spécimens de fluorine.
7. Espagne: L'Espagne possède des gisements de fluorine dans diverses régions, notamment dans les Asturies, en Castille et León et en Andalousie. Ces gisements sont souvent associés à d'autres minéraux métalliques.

Dépôts secondaires (sédimentaires) :

1. Angleterre: Le Royaume-Uni possède des gisements historiques de fluorine, notamment dans le Derbyshire, où la fluorine était extraite pour son utilisation dans l'industrie de la céramique. Les Blue John Caverns dans le Derbyshire sont connues pour leurs spécimens de fluorite uniques et colorés.
2. Allemagne: L'Allemagne possède des gisements de fluorine dans des régions comme la Forêt-Noire, où elle est souvent associée à d'autres minéraux comme le quartz et la calcite.
3. Namibie: Des gisements de fluorine peuvent être trouvés en Namibie, notamment dans la mine d'Okorusu, qui a produit de gros cristaux de fluorine de haute qualité.
4. Maroc: Le Maroc possède des gisements de fluorine et les spécimens de cette région sont connus pour leurs couleurs vibrantes et leurs habitudes cristallines uniques.
5. Pérou: La fluorite se trouve dans certaines zones minières du Pérou, notamment dans les districts de Huallapampa et Huayllay.
6. Argentine: L'Argentine possède des gisements de fluorine dans des provinces comme San Luis et La Rioja.

Il est important de noter que les gisements de fluorine peuvent varier en termes de qualité et de quantité de fluorine qu'ils produisent. Certains gisements sont connus pour produire des spécimens minéraux exceptionnels très prisés des collectionneurs, tandis que d'autres sont principalement exploités à des fins industrielles, comme la production d'acide fluorhydrique et de fluorure d'aluminium. De plus, la couleur et les habitudes cristallines de la fluorite peuvent différer considérablement en fonction du gisement spécifique et des minéraux associés.

Bibliographie

• En ligneBonewitz, R. (2012). Roches et minéraux. 2e éd. Londres : DK Publishing.
• Dana, JD (1864). Manuel de minéralogie… Wiley.
• Manuel de Minéralogie. [en ligne] Disponible sur : http://www.handbookofmineralogy.org [Consulté le 4 mars 2019].
• Informations minérales, données et localités.. [en ligne] Disponible sur : https://www.mindat.org/ [Accessed. 2019].