Goethite

La goethite est une commune fonte minéral oxyde qui a une formule chimique de FeO (OH). On l’appelle souvent « limonite », bien que ce terme soit utilisé plus largement pour décrire un mélange de divers oxydes et hydroxydes de fer. La goethite est un minéral important dans divers contextes géologiques et environnementaux en raison de sa présence répandue et de son rôle important dans des processus tels que le cycle du fer et la formation des minéraux.

La goethite cristallise généralement dans le système cristallin orthorhombique, formant des cristaux prismatiques ou en forme d'aiguilles, ainsi que sous des formes massives, botryoïdales (globulaires), stalactitiques ou terreuses. Sa couleur peut aller du jaune-brun au brun foncé et présente souvent un éclat terne ou terreux caractéristique. La goethite est un composant commun des sols, des sédiments et de divers types de formations rocheuses, et on la trouve également sous forme de érosion produit d'autres riches en fer minéraux.

Contexte historique et dénomination

Le minéral goethite tire son nom de Johann Wolfgang von Goethe, un mathématicien allemand qui a apporté d'importantes contributions à divers domaines, notamment la littérature, la philosophie et la science. Le minéral a été nommé en l'honneur de Goethe en 1806 par le minéralogiste allemand Johann Georg Christian Lehmann.

Goethe n’a jamais directement étudié ni contribué à minéralogie, mais ses intérêts multidisciplinaires et son influence étaient tels que Lehmann a choisi de donner son nom au minéral. Cette pratique consistant à nommer les minéraux d'après des personnalités éminentes était assez courante dans l'histoire de la minéralogie, comme moyen de rendre hommage à leurs contributions ou simplement d'attirer l'attention sur les minéraux nouvellement découverts.

La goethite minérale est connue depuis l’Antiquité et son apparence et ses propriétés distinctes ont été notées par diverses cultures. Cependant, ce sont les XVIIIe et XIXe siècles qui marquent une période de classification et de dénomination minéralogiques systématiques, conduisant à la reconnaissance formelle de minéraux comme la goethite en tant qu'espèces distinctes.

En résumé, la goethite est un oxyde de fer présent de manière significative dans divers contextes géologiques. Son nom est lié à l'écrivain allemand Johann Wolfgang von Goethe en raison de ses contributions plus larges à la connaissance et à la culture humaines, même s'il n'a pas été directement impliqué dans l'étude des minéraux.

Polymorphisme et séries: Trimorphe à feroxyhyte et lépidocrocite.

Association: Lépidocrocite, hématite, pyrite, sidérite, pyrolusite, manganite, de nombreuses autres espèces contenant du fer et du manganèse.

Propriétés chimiques de la goethite

La goethite (FeO(OH)) est un oxyde de fer complexe possédant diverses propriétés chimiques qui contribuent à son comportement dans différents contextes géologiques et environnementaux. Voici quelques propriétés chimiques clés de la goethite :

1. Formule chimique: La formule chimique de la goethite est FeO(OH), indiquant sa composition en fer (Fe), oxygène (O) et groupes hydroxyles (OH). Il peut également contenir des impuretés mineures et des oligo-éléments selon son environnement de formation.
2. Groupes hydroxyles : La goethite contient des groupes hydroxyle (OH) dans sa structure chimique. Ces groupes hydroxyle contribuent à sa capacité à adsorber l’eau et d’autres molécules sur sa surface, ce qui peut affecter ses propriétés telles que la couleur, la stabilité et la réactivité.
3. État d'oxydation du fer : L'état d'oxydation du fer dans la goethite est principalement de +3. Cet état d'oxydation contribue à sa couleur brun rougeâtre à jaune-brun. La présence de fer à l'état d'oxydation +3 fait également de la goethite un composant important de minerai de fer Cautions.
4. Structure et cristallographie : La goethite cristallise dans le système cristallin orthorhombique et forme généralement des cristaux en forme d'aiguilles ou prismatiques. Sa structure cristalline est constituée de couches d’unités octaédriques d’hydroxyde de fer entrelacées de couches d’atomes d’oxygène.
5. Teneur en eau et hydratation : La goethite est hydratée, ce qui signifie qu'elle contient des molécules d'eau dans sa structure. La teneur en eau peut varier, affectant les propriétés physiques et chimiques du minéral. Des réactions d'hydratation et de déshydratation peuvent se produire dans certaines conditions, influençant la stabilité du minéral.
6. Adsorption et chimie de surface : La surface riche en hydroxyles de la goethite lui permet d'adsorber divers ions et molécules des solutions environnantes. Cette propriété fait de la goethite un composant important des sols et des sédiments, car elle peut adsorber les contaminants, les nutriments et les métaux.
7. Réactivité et Transformation : La Goethite peut subir diverses transformations et réactions selon son environnement. Par exemple, il peut se transformer en d’autres oxydes de fer, comme hématite, dans des conditions spécifiques comme le chauffage. Il participe également aux réactions redox impliquant le fer et l’oxygène.
8. Altération et impact environnemental : La goethite est un produit d'altération courant d'autres minéraux ferreux, formé à la suite de la altération de minéraux précurseurs en présence d’eau et d’oxygène. Sa stabilité et ses interactions avec l'eau et d'autres composés jouent un rôle dans la formation des sols et le cycle du fer dans les environnements terrestres.
9. Associations minérales : La goethite se trouve souvent en association avec d'autres minéraux de fer, comme l'hématite, magnétite, et sidérite. Il peut également se produire aux côtés d’autres minéraux comme quartz, des minéraux argileux, et divers sulfures métalliques.

En résumé, les propriétés chimiques de la goethite en font un minéral polyvalent qui joue un rôle important dans divers processus géologiques et environnementaux. Ses interactions avec l'eau, d'autres minéraux et composés chimiques contribuent à ses caractéristiques uniques et à son importance dans des domaines tels que la géologie, la minéralogie, les sciences du sol et les sciences de l'environnement.

Propriétés physiques de la goethite

La goethite est un oxyde de fer doté de propriétés physiques distinctes qui contribuent à son identification et à sa caractérisation. Ces propriétés sont utiles aux minéralogistes, aux géologues et aux scientifiques travaillant dans divers domaines. Voici les principales propriétés physiques de la goethite :

1. Couleur: La goethite présente une gamme de couleurs, notamment le jaune-brun, le brun rougeâtre et le brun foncé. La couleur est influencée par les impuretés, l’hydratation et la présence d’autres minéraux qui y sont associés.
2. Lustre: La goethite a généralement un éclat terne ou terreux, apparaissant souvent un peu mat plutôt que brillant. Cet éclat résulte de sa structure à grains fins ou fibreux.
3. Traînée: La strie de la goethite est généralement jaune-brun, qui est la couleur du minéral lorsqu'il est réduit en poudre. Cette propriété peut être utile pour distinguer la goethite des autres minéraux de couleurs similaires.
4. Dureté: La goethite a une dureté d'environ 5.0 à 5.5 sur l'échelle de Mohs. Il peut rayer des matériaux de dureté inférieure, mais peut être rayé par des matériaux de dureté plus élevée.
5. Structure en cristal: La goethite cristallise dans le système cristallin orthorhombique. Ses cristaux sont souvent de forme prismatique ou en forme d'aiguille. Il peut également former des masses botryoïdales (globulaires), stalactitiques et terreuses.
6. Clivage: La goethite n'a pas de plans de clivage distincts, ce qui signifie qu'elle ne se brise pas le long de surfaces planes spécifiques comme le font les minéraux avec un clivage parfait.
7. Fraction: La fracture du minéral est généralement inégale ou sous-conchoïdale, produisant des surfaces irrégulières ou courbes lorsqu'elle est brisée.
8. Densité: La densité de la goethite varie en fonction de facteurs tels que la teneur en eau et les impuretés, mais elle varie généralement d'environ 3.3 à 4.3 g/cm³.
9. Transparence: La goethite est généralement opaque, ce qui signifie que la lumière ne la traverse pas. De minces fragments ou sections peuvent être translucides.
10. Habitude: L'habitude de la goethite fait référence à son apparence générale et à sa forme. Il peut se présenter sous diverses formes, notamment prismatique, aciculaire (en forme d'aiguille), réniforme (en forme de rein) et stalactitique (formant des structures en forme de glaçon).
11. Gravité spécifique La densité spécifique de la goethite varie d'environ 3.3 à 4.3, indiquant sa densité par rapport à l'eau.
12. Magnétisme: La goethite est faiblement magnétique, ce qui signifie qu'elle peut être attirée par un aimant puissant mais ne présente pas de propriétés magnétiques fortes comme la magnétite.
13. Propriétés optiques: Au microscope pétrographique, la goethite peut présenter diverses propriétés optiques, notamment la biréfringence et le pléochroïsme, qui peuvent fournir des informations supplémentaires sur sa structure cristalline.

En résumé, les propriétés physiques de la goethite englobent une gamme de caractéristiques qui facilitent son identification et sa différenciation des autres minéraux. Ces propriétés sont influencées par des facteurs tels que sa structure cristalline, sa composition chimique et ses conditions de formation.

Propriétés optiques de la goethite

Les propriétés optiques des minéraux, dont la goethite, fournissent des informations précieuses sur leur structure cristalline, leur composition et leur comportement lorsqu'ils interagissent avec la lumière. Voici les principales propriétés optiques de la goethite :

1. Couleur: La couleur de la goethite peut varier considérablement, allant du jaune-brun au brun rougeâtre et au brun foncé. Les impuretés, les défauts cristallins et la présence d’autres minéraux peuvent influencer sa couleur.
2. Transparence et Opacité : La goethite est généralement opaque, ce qui signifie que la lumière ne peut pas la traverser. Les fragments minces peuvent présenter une certaine translucidité, mais pour la plupart, la goethite n'est pas transparente.
3. Lustre: La goethite a généralement un éclat terne ou terreux, ce qui signifie qu'elle apparaît quelque peu mate plutôt que brillante lorsqu'elle est observée sous une lumière réfléchie.
4. Indice de réfraction: L'indice de réfraction est une mesure de la quantité de lumière qui est courbée (réfractée) lorsqu'elle passe de l'air vers un minéral. L'indice de réfraction de la Goethite est relativement faible, ce qui contribue à son aspect terne.
5. Biréfringence : La goethite est faiblement biréfringente, ce qui signifie qu'elle peut présenter une petite différence dans les indices de réfraction lorsqu'elle est observée sous polariseurs croisés dans un microscope pétrographique. Cette propriété est souvent utilisée pour distinguer la goethite des autres minéraux de couleurs similaires.
6. Pléochroïsme : Le pléochroïsme est la propriété des minéraux de présenter des couleurs différentes lorsqu'ils sont observés sous différentes directions cristallographiques. La goethite peut présenter un faible pléochroïsme, avec des couleurs légèrement différentes lorsqu'elle est observée le long de différents axes cristallins.
7. Couleurs d'interférence : Lorsqu'elle est observée entre polariseurs croisés au microscope pétrographique, la goethite peut afficher des couleurs d'interférence en raison de sa biréfringence. Ces couleurs peuvent fournir des informations sur l’épaisseur des coupes minérales et leurs propriétés optiques.
8. Jumelage: La goethite peut présenter un macle polysynthétique, qui se produit lorsque plusieurs sections cristallines du minéral semblent se répéter dans certaines directions. Cela peut affecter ses propriétés optiques.
9. Extinction: L'extinction fait référence au phénomène par lequel la couleur ou la luminosité du minéral s'estompe lorsqu'il tourne sous l'effet de polariseurs croisés. L'angle auquel cela se produit peut être utilisé pour déterminer l'orientation de la structure cristalline du minéral.
10. Halos pléochroïques : Dans certains cas, des halos pléochroïques – des anneaux concentriques de différentes couleurs autour d’inclusions minérales radioactives – peuvent se former autour des cristaux de goethite en raison des dommages causés par les radiations. Ce phénomène est principalement associé au minéral zircon.
11. Fluorescence: Bien que la goethite elle-même ne soit pas connue pour sa forte fluorescence, certaines impuretés ou minéraux associés peuvent présenter une fluorescence dans des conditions d'éclairage spécifiques.

En résumé, les propriétés optiques de la goethite sont essentielles pour identifier et caractériser le minéral, notamment lors de l'utilisation de techniques comme la microscopie à lumière polarisée. Ces propriétés peuvent offrir un aperçu de la cristallographie, de la composition et de l’histoire d’altération potentielle de la goethite.

Occurrence et formation

La goethite est un oxyde de fer répandu dans divers contextes géologiques et environnementaux. Sa formation est étroitement liée à des processus impliquant l'altération, l'altération et la précipitation de matériaux riches en fer. Voici quelques occurrences courantes et processus de formation de la goethite :

1. Altération des minéraux riches en fer : La goethite se forme souvent comme un produit d'altération d'autres minéraux ferreux, tels que pyrite (sulfure de fer), magnétite (oxyde de fer) et sidérite (carbonate de fer). Ces minéraux peuvent subir une oxydation et une hydrolyse en présence d’eau et d’oxygène, conduisant à la formation de goethite.
2. Dépôts hydrothermaux: La goethite peut précipiter à partir de solutions hydrothermales dans les veines et les fractures roches. Fluides hydrothermaux riches en fer et en d'autres éléments, ils peuvent déposer de la goethite en refroidissant et en interagissant avec les roches encaissantes.
3. Minerai de fer des tourbières : Dans les milieux marécageux ou marécageux, la goethite peut s’accumuler sous forme de « minerai de fer des tourbières ». Les eaux riches en fer réagissent avec la matière organique et lorsque le fer précipite, il forme des dépôts de goethite. Au fil du temps, ces gisements peuvent s’accumuler et constituer des sources de fer économiquement importantes.
4. Sols latéritiques : Dans les régions tropicales et subtropicales à fortes précipitations, la goethite peut s'accumuler dans les sols latéritiques. Ces sols se forment par lessivage d'autres minéraux et par la concentration de fer et aluminium oxydes, dont la goethite. Les sols latéritiques sont souvent rouges ou brun rougeâtre en raison de la présence d'oxydes de fer.
5. Roches sédimentaires: La goethite peut être présente dans les roches sédimentaires, y compris les formations riches en fer telles que formations de fer rubanées (BIF). Ces roches sont constituées d'une alternance de couches de minéraux riches en fer et chert, et ils fournissent des indices importants sur les environnements anciens et l'histoire de la Terre.
6. Oxydation des minéraux de fer : L'oxydation des minéraux de fer dans divers contextes géologiques, tels que les eaux souterraines oxydantes interagissant avec des roches ferrifères, peut conduire à la formation de goethite. Ce processus s'accompagne souvent de changements de pH et de disponibilité d'oxygène.
7. Résidus et déchets miniers : La goethite peut se former dans les résidus miniers et les déchets provenant des activités minières où des minéraux ferreux sont présents. Ces formations secondaires peuvent avoir un impact sur l'environnement local et la qualité de l'eau en raison de leur potentiel à libérer des métaux et d'autres substances.
8. Précipitation biogénique : L'activité microbienne, notamment celle des bactéries oxydant le fer, peut jouer un rôle en favorisant la précipitation de la goethite. Ces bactéries catalysent l’oxydation du fer, conduisant à la formation d’oxydes de fer, dont la goethite.
9. Dépôts troglodytiques : Dans certains environnements de grottes, la goethite peut précipiter à partir de l’eau riche en minéraux lorsqu’elle s’égoutte ou traverse la grotte. Cela peut donner lieu à des formations uniques comme des stalactites et des stalagmites en goethite.

En résumé, la goethite se forme à travers divers processus d’altération, d’altération et de précipitation impliquant des minéraux et des solutions riches en fer. Son occurrence couvre un large éventail d'environnements géologiques, depuis les sols altérés et les roches sédimentaires jusqu'aux veines hydrothermales et aux formations de grottes. Comprendre la formation de la goethite contribue à notre connaissance de la géologie de la Terre et des processus qui façonnent sa surface.

Utilisations et applications de la Goethite

La goethite, en tant qu'oxyde de fer, a diverses applications pratiques et utilisations dans différents domaines en raison de ses propriétés uniques. Même s’il n’est peut-être pas aussi largement utilisé que certains autres minéraux, ses caractéristiques le rendent précieux dans plusieurs contextes :

1. Pigments et colorants : La gamme de couleurs naturelles de la Goethite, qui comprend des teintes jaune-brun, brun rougeâtre et brun foncé, en a fait un pigment et un colorant naturel historiquement important dans l'art et la céramique. Son utilisation remonte à des siècles pour colorer des poteries, des peintures et d’autres œuvres d’art.
2. Production de minerai de fer et d’acier : Bien qu’elle ne soit pas une source primaire de fer, la goethite peut être présente dans le fer. gisements de minerai et contribue à la teneur globale en fer. Le minerai de fer avec une teneur importante en goethite peut être traité pour extraire du fer et utilisé dans la production d'acier et d'autres produits à base de fer.
3. Catalyse: Les nanoparticules de goethite se sont révélées prometteuses en tant que catalyseurs dans diverses réactions chimiques. Leur surface spécifique élevée et leur réactivité les rendent utiles pour catalyser les réactions d’oxydation et de réduction dans les processus industriels.
4. Assainissement environnemental : Les propriétés d’adsorption de la goethite peuvent être utilisées pour éliminer les contaminants de l’eau et du sol. La surface de la Goethite peut adsorber les métaux lourds, les composés organiques et d'autres polluants, ce qui la rend potentiellement utile dans les efforts de nettoyage de l'environnement.
5. Archéologie et Géochronologie : La goethite peut se former sur des artefacts et des formations géologiques au fil du temps. Sa présence sur des artefacts archéologiques peut donner un aperçu de l’âge et de l’histoire de ces artefacts. En géologie, les revêtements de goethite sur les roches et les minéraux peuvent être utilisés à des fins de datation relative.
6. Études de cristallographie et de minéralogie : La structure cristalline et les propriétés optiques de la goethite la rendent précieuse pour les études scientifiques de cristallographie, de minéralogie et des sciences de la Terre. Les chercheurs utilisent ses caractéristiques pour connaître les conditions dans lesquelles il se forme et son rôle dans divers processus géologiques.
7. Collecte de pierres précieuses et de minéraux : Bien qu'il ne s'agisse pas d'un traditionnel gemme, les habitudes et les couleurs cristallines uniques de la goethite en font un minéral attrayant pour les collectionneurs et les passionnés intéressés par les spécimens minéraux et les arts lapidaires.
8. Éducation et Recherche : La goethite est couramment utilisée dans les milieux éducatifs pour démontrer aux étudiants l’identification des minéraux et leurs propriétés optiques. Il sert d'exemple pratique pour enseigner les concepts de minéralogie.
9. La science des matériaux: L'étude des propriétés de la goethite contribue à une compréhension plus large de la science des matériaux, notamment du comportement des oxydes de fer et des interactions entre les minéraux et leur environnement.
10. Recherche scientifique: La présence de goethite dans des milieux naturels fournit aux scientifiques un aperçu de l'histoire géologique de la Terre, des conditions environnementales passées et des processus de formation minérale.

Même si la goethite n'a pas d'applications industrielles aussi vastes que certains autres minéraux, ses caractéristiques et son comportement la rendent précieuse dans des contextes spécifiques, notamment dans les domaines de l'art, de la science et de l'industrie, où ses propriétés uniques peuvent être exploitées à diverses fins.

Emplacements de distribution et d'exploitation minière

La goethite, étant un oxyde de fer commun, se trouve dans divers environnements géologiques à travers le monde. Sa présence répandue en fait un composant important des sols, des sédiments et de certains gisements de minerai de fer. Voici quelques régions et pays notables où l’on trouve la goethite :

1. Australie: L'Australie est un important producteur de minerai de fer et la goethite est souvent trouvée comme composant des gisements de minerai de fer dans divers États, notamment l'Australie occidentale, le Queensland et l'Australie méridionale.
2. Bureaux au Brésil : Le Brésil est un autre producteur important de minerai de fer, et la goethite est présente dans certains gisements de minerai de fer du pays, en particulier dans la région de Carajás.
3. États Unis: La goethite se trouve dans divers États des États-Unis, notamment le Michigan, le Minnesota et le Missouri. Ces régions sont connues pour leurs gisements de minerai de fer et leurs activités minières.
4. Bureaux en Inde : L'Inde est l'un des plus grands producteurs mondiaux de minerai de fer, et la goethite peut être trouvée dans ses gisements de minerai de fer dans des États comme Odisha, Karnataka et Goa.
5. Bureaux en Russie : La goethite est présente dans divers gisements de minerai de fer en Russie, contribuant à l'importante production de minerai de fer du pays.
6. Chine: La Chine est un important consommateur et producteur de minerai de fer, et la goethite peut être trouvée dans les gisements de minerai de fer de diverses provinces du pays.
7. Afrique du Sud: La goethite est présente dans certains gisements de minerai de fer en Afrique du Sud, qui est également un important producteur de minerai de fer.
8. Canada: La goethite peut être trouvée dans les gisements de minerai de fer au Canada, particulièrement dans des régions comme le Labrador et le Québec.
9. Suède: La Suède est connue pour sa production de minerai de fer et la goethite est présente dans certains gisements de minerai de fer du pays.
10. Chili: La goethite peut être trouvée dans les gisements de minerai de fer au Chili, qui est un producteur notable de capuchons de cuivre également.
11. Royaume-Uni: La goethite a été trouvée dans divers endroits du Royaume-Uni, souvent associée aux activités d'extraction de minerai de fer dans le passé.
12. Autres pays: La goethite peut être trouvée dans les gisements de minerai de fer et dans d’autres contextes géologiques dans de nombreux autres pays du monde, contribuant ainsi à sa distribution mondiale.

Il est important de noter que la goethite est souvent présente aux côtés d’autres minéraux d’oxyde de fer, tels que l’hématite et la magnétite, dans les gisements de minerai de fer. La répartition spécifique et l'exploitation minière de la goethite peuvent varier en fonction des caractéristiques géologiques de chaque région et de la nature des gisements de minerai de fer présents.

Répandu; certaines localités pour de bons cristaux comprennent:

• de Siegen, Rhénanie du Nord-Westphalie, et près de Giessen, Hesse, Allemagne. ÀPrıbram, République tchèque.
• Cristaux exceptionnels de la mine de Restormel, Lanlivery ; la mine Botallack, Saint-Just; et ailleurs en Cornouailles, en Angleterre.
• De Chaillac, Indre-et-Loire, France.
• Aux USA, du district de Pikes Peak et de Florissant, El Paso Co., Colorado ; un minerai dans le district du lac Supérieur, comme à la mine Jackson, Negaunee, et à la mine Superior, Marquette, Marquette Co., Michigan.

Bibliographie

• En ligneBonewitz, R. (2012). Roches et minéraux. 2e éd. Londres : DK Publishing.
• Handbookofmineralogy.org. (2019). Manuel de Minéralogie. [en ligne] Disponible sur : http://www.handbookofmineralogy.org [Consulté le 4 mars 2019].
• Mindat.org. (2019). Goethite: Mineral information, data and localities.. [en ligne] Disponible sur : https://www.mindat.org/min-727.html [Consulté le 4 mars 2019].