Galena

La galène, un minéral d'importance à la fois historique et géologique, est un conduire minéral sulfuré de formule chimique PbS. Il se distingue par son éclat métallique distinctif et sa structure cristalline cubique, apparaissant souvent sous forme de cristaux brillants, cubiques ou octaédriques. La galène a joué un rôle crucial dans l’histoire de l’humanité en tant que principale source de plomb, utilisée dans diverses applications allant des tuyaux et balles aux pigments et batteries au plomb. Même si ses applications ont évolué au fil du temps, la galène reste un minéral fascinant, admiré pour sa beauté cristalline et sa contribution à notre compréhension de minéralogie et géologie.

Nom: Le nom est dérivé du latin galène, nom donné à l'origine au minerai de plomb.

Cristallographie. isométrique ; hexaoctaédrique. La forme la plus courante est le cube. L'octaèdre est parfois présent sous forme de troncatures au cube. Dodécaèdre et trisoctaèdre rares.

Composition. Sulfure de plomb, PbS. Pb = 8 6 . 6 %, S = 13.4 %. Les analyses montrent presque toujours la présence de vis argent. Il peut également contenir de petites quantités de sélénium, zinc , cadmium, antimoine, bismuth et capuchons de cuivre.

Fonctionnalités de diagnostic: Il est facilement reconnaissable à son bon clivage, sa densité élevée, sa douceur et sa rayure noire

Altération: Par oxydation, la galène est convertie en sulfate d'anglésite et en carbonate cérusite

Propriétés chimiques, physiques et optiques de la galène

La galène est un minéral composé principalement de sulfure de plomb (II) (PbS). Il est utilisé depuis des milliers d’années comme source de plomb, d’argent et parfois comme pierre semi-précieuse. Voici quelques-uns des effets chimiques, physiques et propriétés optiques de galène :

Propriétés chimiques:

1. Formule chimique: PbS (sulfure de plomb)
2. Masse moléculaire: X
3. Système cristallin: Cubic
4. Dureté: 2.5 sur l'échelle de Mohs, ce qui signifie qu'il est relativement mou et peut être facilement rayé.
5. Couleur: La galène est généralement de couleur gris bleuâtre à argentée, mais peut ternir jusqu'à devenir gris terne.
6. Traînée: La strie de la galène est gris-noir.
7. Clivage: La galène présente un clivage cubique parfait dans trois directions, ce qui signifie qu'elle se brise le long de surfaces lisses et plates perpendiculaires les unes aux autres.
8. Lustre: Le minéral a un éclat métallique, ce qui signifie qu’il apparaît brillant et réfléchissant comme du métal.
9. Transparence: Il est opaque, ce qui signifie que la lumière ne le traverse pas.

Propriétés physiques:

1. Densité: La densité de la galène est d'environ 7.4 à 7.6 g/cm³, ce qui la rend particulièrement dense.
2. Gravité spécifique La galène a une densité relative (densité relative) d'environ 7.2 à 7.6, selon les impuretés.
3. Point de fusion: La galène a un point de fusion relativement bas, d'environ 1,114 2,037 °C (XNUMX XNUMX °F).
4. Point d'ébullition: Il n’a pas de point d’ébullition distinct, car il se décompose avant d’atteindre le point d’ébullition du plomb.
5. Solubilité: La galène est insoluble dans l'eau, mais elle peut être dissoute par l'acide nitrique (HNO3) pour former du nitrate de plomb(II) et soufre dioxyde.

Propriétés optiques:

1. Indice de réfraction: La galène est opaque, elle n'a donc pas d'indice de réfraction.
2. Biréfringence : Il ne présente pas de biréfringence car il est isotrope (c'est-à-dire qu'il a les mêmes propriétés dans toutes les directions).
3. Dispersion: La galène ne présente pas de dispersion, c'est-à-dire la séparation de la lumière en ses couleurs constitutives, comme on le voit dans certaines pierres précieuses.
4. Pléochroïsme : Il n’est pas pléochroïque car il ne présente pas de couleurs différentes lorsqu’il est vu sous différents angles.

La galène est principalement connue pour son importance historique en tant que source de plomb et d'argent. Il a été utilisé dans diverses applications, notamment comme source de pigments, comme matériau pour la fabrication de grenailles et de balles de plomb, et comme pierre semi-précieuse dans les bijoux. Cependant, en raison de la nature toxique du plomb, son utilisation a diminué dans les temps modernes et il n’est plus largement utilisé dans ces applications.

Occurrence et formation de la galène

La galène (PbS) est un minéral commun qui se forme dans divers environnements géologiques. Son apparition et sa formation sont influencées par des conditions et des processus spécifiques. Voici un aperçu de comment et où la galène se trouve couramment :

Occurrence:

1. Dépôts hydrothermaux: La source de galène la plus courante et la plus importante est l’hydrothermie. Cautions. Ces dépôts se forment lorsque des fluides chauds et riches en minéraux, souvent associés à une activité volcanique ou magmatique, circulent à travers roches et le dépôt minéraux pendant qu'ils refroidissent. La galène peut en précipiter fluides hydrothermaux lorsqu'ils entrent en contact avec des roches contenant du soufre.
2. Roches sédimentaires: La galène peut également être trouvée dans les roches sédimentaires, souvent en raison de érosion et l'érosion des dépôts hydrothermaux primaires. Au fil du temps, les minéraux galéniques peuvent être transportés par l’eau et déposés dans les bassins sédimentaires.
3. Roches métamorphiques: Dans certains cas, la galène peut se former lors du métamorphisme de roches ou de minéraux riches en plomb. Des températures et des pressions élevées peuvent provoquer des réactions chimiques entraînant la formation de galène.
4. Enrichissement secondaire : Les procédés d'enrichissement secondaire peuvent concentrer la galène dans certaines zones. Cela se produit lorsque l’eau lixivie le plomb des gisements primaires, puis le transporte et le dépose dans des emplacements secondaires dans différentes conditions chimiques.

Formation:

La formation de galène implique une combinaison de facteurs, notamment la présence de plomb, de soufre et des conditions géologiques appropriées. Voici un aperçu simplifié de la façon dont la galène se forme :

1. Présence de Plomb : La formation de galène nécessite une source de plomb. Cela peut provenir de diverses sources, notamment des intrusions magmatiques qui amènent des minéraux plombifères dans la croûte terrestre ou de la présence de roches riches en plomb.
2. Soufre: Le soufre est un autre composant essentiel. Le soufre peut provenir de divers processus géologiques, tels que l’activité volcanique, qui libère du dioxyde de soufre (SO2) dans l’atmosphère. Ce soufre peut ensuite se combiner avec le plomb pour former de la galène dans des conditions spécifiques.
3. Activité hydrothermale : La circulation de fluides hydrothermaux chauds est un mécanisme courant de formation de galène. Ces fluides proviennent souvent des profondeurs de la Terre et transportent des minéraux dissous, notamment du plomb et du soufre. Lorsque ces fluides rencontrent des roches hôtes appropriées, ils se refroidissent et déposent de la galène et d'autres minéraux.
4. Réactions chimiques: Au sein du système hydrothermal, des réactions chimiques se produisent entre le plomb, le soufre et d'autres éléments présents dans les roches environnantes. Ces réactions conduisent à la précipitation de galène à mesure que le fluide refroidit et que les conditions changent.
5. Cristallisation: Lorsque la galène précipite du fluide hydrothermal, elle forme des cristaux distincts. Les cristaux de galène présentent généralement un clivage cubique et se présentent souvent sous forme de cubes distincts et brillants.

Le contexte et les conditions géologiques spécifiques influencent grandement la taille et la qualité des gisements de galène. La galène peut être présente comme minerai principal dans les mines de plomb ou comme sous-produit dans l'extraction d'autres minéraux. De plus, il est associé à divers autres minéraux, notamment sphalérite (sulfure de zinc) et chalcopyrite (capuchons de cuivre fonte sulfure), en polymétallique gisements de minerai.

Sources minières

Les sources minières de galène concernent principalement les endroits où se trouvent des minerais de plomb. La galène est le minerai de plomb le plus répandu et le plus important, et elle constitue souvent la principale source de production de plomb. Ces sources minières peuvent être classées dans les types suivants :

1. Mines de plomb primaire : Ces mines sont dédiées à l’extraction du minerai de plomb, avec la galène comme cible principale. Ils sont souvent situés dans des régions où les conditions géologiques sont propices à la formation de gisements de plomb, comme les milieux hydrothermaux ou sédimentaires. Certaines mines de plomb primaire bien connues comprennent :
   • Lucky Friday Mine, États-Unis : Située dans l'Idaho, cette mine est un important producteur de plomb et d'argent, la galène étant le principal minerai.
   • Mine de Broken Hill, Australie : Historiquement l'une des plus grandes mines de plomb et de zinc au monde, elle est connue pour ses gisements de galène à haute teneur.
   • Mine Laisvall, Suède : Cette mine a été une source de plomb et d'argent provenant de minerais riches en galène.
2. Mines polymétalliques : La galène se trouve souvent aux côtés d’autres minéraux précieux comme le zinc (sphalérite), le cuivre et l’argent dans les gisements de minerais polymétalliques. Ces mines ciblent plusieurs métaux, la galène étant l'un des minéraux de minerai. Certaines mines polymétalliques notables où la galène est extraite comprennent :
   • Mine Sullivan, Canada : Cette mine de Colombie-Britannique est réputée pour ses riches gisements polymétalliques, notamment la galène (plomb), la sphalérite (zinc) et d'autres minéraux.
   • Mine Kidd Creek, Canada : Une autre mine canadienne qui produit une variété de métaux, dont le plomb (issu de la galène) et le zinc.
3. Districts miniers historiques : De nombreuses régions du monde ont une histoire d’extraction de plomb, la galène étant la principale source. Même si certaines de ces mines ont cessé leurs activités, elles demeurent d’importantes sources historiques de plomb. Les exemples comprennent:
   • Peak District, Royaume-Uni : Cette région a une longue histoire d'extraction de plomb remontant à l'époque romaine, la galène étant le principal minerai.
   • Missouri, États-Unis : L'État du Missouri, en particulier le Viburnum Trend, a été une source historique importante de minerai de plomb, principalement de galène.
4. Sources secondaires: Dans certains cas, la galène est récupérée comme sous-produit d’opérations minières ciblant d’autres minéraux. Par exemple, lors de l’extraction de zinc, de cuivre ou d’argent, la galène peut être présente en tant que minerai secondaire et elle peut être extraite avec les minéraux cibles principaux.

Il est important de noter que les activités et les emplacements miniers peuvent changer au fil du temps en raison de la demande du marché, des facteurs économiques et des progrès technologiques. De plus, les réglementations environnementales et les préoccupations en matière de durabilité ont influencé l'industrie minière, entraînant des changements dans les pratiques minières et l'exploration de nouvelles sources de plomb et d'autres métaux. Par conséquent, les sources minières spécifiques de la galène peuvent varier selon la région et la période.

Domaine d'application et d'utilisation

Les applications et les utilisations de la galène (sulfure de plomb, PbS) ont évolué au fil du temps et peuvent être classées en applications historiques et modernes. Il est essentiel de noter qu’en raison des préoccupations sanitaires et environnementales liées au plomb, de nombreuses utilisations traditionnelles de la galène ont diminué et ses applications sont désormais limitées. Voici quelques-uns des domaines d’application historiques et modernes de la galène :

Applications historiques :

1. Fusion de métaux : La galène est une source cruciale de plomb depuis l’Antiquité. Il était principalement utilisé pour extraire le plomb par le processus de fusion. Le plomb était essentiel à la fabrication de tuyaux, de pièces de monnaie et de divers autres produits métalliques.
2. Batteries au plomb : Historiquement, la galène était utilisée dans la production de batteries au plomb, que l'on trouve couramment dans les véhicules et les applications industrielles. Cependant, les batteries au plomb modernes sont généralement produites à partir de dioxyde de plomb et de plomb spongieux au lieu de galène en raison de l'amélioration de la technologie.
3. Pigments : Les pigments à base de plomb, tels que le blanc de plomb (carbonate de plomb basique) et le jaune de plomb et d'étain, étaient fabriqués à partir de plomb dérivé de la galène. Ces pigments étaient utilisés dans les peintures, la céramique et les cosmétiques. Cependant, leur utilisation a diminué en raison de problèmes de toxicité du plomb.
4. Munition: Dans le passé, le plomb obtenu à partir de la galène était utilisé pour fabriquer des balles et des grenailles pour armes à feu et munitions.

Applications modernes :

1. Matériau semi-conducteur : La galène est un matériau semi-conducteur naturel, bien que son utilisation soit limitée dans l'électronique moderne en raison du développement de matériaux semi-conducteurs synthétiques plus efficaces. Historiquement, il était utilisé dans les premiers récepteurs radio à cristal.
2. Spécimens Minéraux : Les cristaux cubiques distinctifs et l'éclat métallique de Galena en font un spécimen minéral populaire auprès des collectionneurs et à des fins éducatives.
3. Protection contre les radiations : Le plomb, y compris le plomb dérivé de la galène, est toujours utilisé dans la construction de matériaux de protection contre les rayonnements ionisants dans des applications telles que les installations médicales, les réacteurs nucléaires et la radiographie industrielle.
4. Artefacts historiques : La galène peut encore être trouvée dans des artefacts et des objets historiques tels que des bijoux anciens, des figurines en plomb et des objets décoratifs. Cependant, ces artefacts sont généralement considérés comme des objets de collection ou des curiosités historiques plutôt que comme des objets du quotidien.

Il est important de souligner que l’utilisation de la galène dans de nombreuses applications traditionnelles a considérablement diminué en raison des risques sanitaires bien documentés associés à l’exposition au plomb. Le plomb est toxique pour les humains et l’environnement, et son utilisation dans des produits comme les peintures, l’essence et les conduites d’eau a été fortement réglementée ou progressivement supprimée dans de nombreuses régions du monde.

Même si la galène elle-même a des applications industrielles modernes limitées, elle reste un sujet d'intérêt scientifique et d'étude minéralogique. Les chercheurs étudient la galène pour ses propriétés cristallographiques, qui revêtent une importance dans la science des matériaux et la minéralogie. De plus, certaines régions ayant des activités historiques d’extraction de plomb peuvent encore avoir de la galène dans leur patrimoine géologique et culturel.

Bibliographie

• Bonewitz, R. (2012). Roches et minéraux. 2e éd. Londres : DK Publishing.
• Dana, JD (1864). Manuel de minéralogie… Wiley.
• Handbookofmineralogy.org. (2019). Manuel de Minéralogie. [en ligne] Disponible sur : http://www.handbookofmineralogy.org [Consulté le 4 mars 2019].
• Mindat.org. (2019) : Mineral information, data and localities.. [en ligne] Disponible sur : https://www.mindat.org/ [Consulté. 2019].