- FLUORURES NATURELS
- FLUORURES NATURELSLes fluorures naturels constituent les principales combinaisons du fluor dans l’écorce terrestre et pratiquement les seuls minerais exploitables de cet élément. Celui-ci se trouve pourtant dans beaucoup d’autres minéraux (apatites, silicates), ainsi que dans les fumerolles et certaines sources chaudes. La concentration du fluor dans les eaux des océans (en grammes par tonne) est faible par rapport à sa valeur moyenne dans les roches (env. 600 g/t). Le fluor résiste en effet relativement bien à l’altération et, de plus, il est fixé, pour sa majeure partie, par les sédiments marins phosphatés.Le fluorure naturel le plus important est la fluorine, ou spath fluor, Ca2. Les gisements de ce minéral sont nombreux, notamment dans les filons, dans des roches granitiques ou dans des roches sédimentaires. Le fluor peut se combiner de la même manière au sodium, au magnésium, au potassium, à l’aluminium, au lithium, etc. La plupart de ces fluorures ne sont que des raretés minéralogiques. On mentionnera cependant trois d’entre eux: un aluminofluorure (ou fluo-aluminate) de sodium, la cryolite, un fluorure de magnésium, la sellaïte, Mg2, et un fluorure de sodium, la villiaumite. Beaucoup moins fréquents que la fluorine, ils sont cependant susceptibles de former de notables concentrations dans l’écorce terrestre.FluorineStructure cristalline et propriétés physico-chimiquesLa fluorine cristallise dans le système cubique à faces centrées. Ce fut l’un des premiers minéraux dont la structure cristalline ait été déterminée à l’aide des rayons X par W. H. Bragg en 1914. La maille de son réseau mesure 0,546 nm. Les ions - forment un assemblage cubique délimitant des lacunes cubiques dont une sur deux est occupée par des ions Ca2+. Chaque ion Ca2+ est relié à huit ions -; chaque ion - est entouré de quatre ions Ca2+, qui occupent les sommets de tétraèdres (cf. figure).La fluorine se présente fréquemment en magnifiques cristaux automorphes, le plus souvent cubiques, plus rarement octaédriques, exceptionnellement dodécaédriques.Les principales propriétés physiques de la fluorine sont groupées dans le tableau ci-dessous, soulignons toutefois son clivage octaédrique très facile.La fluorine est remarquable par la diversité de ses colorations, qui dessinent souvent des textures rubanées ou zonées. Les causes de ces colorations seraient variées: irrégularités dans la structure cristalline, présence d’inclusions radio-actives ou de matières organiques, substitution dans le réseau.Sous l’action des rayons ultraviolets, la fluorine émet presque toujours une fluorescence bleue ou violette. Elle devient parfois phosphorescente après un chauffage ou après une exposition au soleil ou aux rayons ultraviolets.Des terres rares peuvent se substituer à l’ion Ca: Y et Ce dans de notables proportions (jusqu’à Y + Ce/Ca = 1/6), en moindres quantités La, Er, etc.Peu soluble dans l’eau (0,016 gramme par litre à 18 0C), la fluorine est attaquée, en revanche, par S4H2 et est légèrement soluble dans HCl à chaud. Elle fond à 1 360 0C.GisementsLe mode de gisement le plus courant est filonien, de basse température. La fluorine, en général associée à de la barytine et à du quartz, peut servir de gangues ou être accompagnée de minerais plombozincifères et argentifères. D’importants gisements filoniens se trouvent dans le Harz. En France, les filons sont particulièrement nombreux dans le Massif central (gîtes du Beix dans le Puy-de-Dôme, du Barlet en Haute-Loire) et sont habituellement localisés à proximité de dépôts houillers; la signification de cette association spatiale n’est pas clairement élucidée.La fluorine se trouve également dans des gisements pneumatolytiques: greisens et filons stannifères (Saxe, Bohême), de haute température.Dans des granites et dans des syénites, des cavités et des fissures peuvent renfermer de la fluorine. D’importants gisements de ce type existent au Transvaal et dans la presqu’île de Kola (Russie), où la villiaumite accompagne la fluorine. La fluorine est connue dans des pegmatites granitiques, par exemple celles du célèbre gîte de cryolite d’Ivigtut (Groenland).Des dépôts de fluorine peuvent être liés à des volcans et à des sources chaudes: au Colorado, dans les Vosges (à Plombières).Mais les plus gros gisements mondiaux se trouvent sous forme d’amas et de filons encaissés dans des roches sédimentaires: calcaires, dolomies, grès (Kentucky, Illinois). La célestite, le gypse, le soufre sont parfois associés à la fluorine. Ces gîtes stratiformes résultent-ils d’une imprégnation par des solutions hydrothermales, ou le dépôt de la fluorine est-il subcontemporain de celui des sédiments? Cette question est très controversée.Usages et importance économiqueLa fluorine connaît trois usages industriels principaux. En premier lieu, dans la fabrication des aciers, elle rend plus fluide la scorie et facilite l’élimination du soufre et du phosphore. Le second débouché est l’industrie chimique: fabrication d’acide fluorhydrique, de fluor. Enfin, l’industrie céramique l’utilise pour son pouvoir opacifiant. Les autres usages sont plus restreints. Les cristaux limpides sont recherchés pour l’optique. À cause de ses belles colorations, la fluorine est parfois utilisée pour réaliser des objets d’art malgré sa faible dureté.Parmi les principaux producteurs de fluorine figurent le Mexique, la Mongolie, la Chine, l’ex-U.R.S.S., l’Afrique du Sud, l’Espagne. La production mondiale est d’environ cinq millions de tonnes.Autres minéraux fluorésParmi les nombreux fluorures naturels, les plus courants, après la fluorine, sont la cryolite, la sellaïte et la villiaumite.La cryolite (Na3Al6) se rencontre dans des pegmatites granitiques. Elle est exploitée avec de nombreux autres fluorures naturels plus rares dans le gîte d’Ivigtut (Groenland). La cryolite est surtout utilisée comme fondant dans le traitement métallurgique de la bauxite.La sellaïte (MgF2) quadratique, en masses fibreuses ou lamellaires, incolore, est exploitée avec la fluorine à Fontsante (Var).La villiaumite (NaF) tapisse des cavités miarolitiques dans des syénites néphéliniques, où sa couleur rouge la rend parfaitement reconnaissable. Ses gisements sont rares: presqu’île de Kola (Russie), îles de Los (Guinée).Le fluor entre par ailleurs dans la composition de minéraux autres que les fluorures, plus particulièrement de phosphates. Le plus important d’entre eux est la fluorapatite Ca5(PO4)3F, minéral très fréquent dans les roches cristallines et métamorphiques, pouvant former des concentrations dans des pegmatites granitiques. L’amblygonite, autre phosphate des pegmatites, contient également du fluor. L’association fluor-phosphates se retrouve dans les immenses gisements sédimentaires de phosphates d’origine organique (os, dents), sous forme de fluocollophanite. La plupart des autres minéraux fluorés apparaissent dans deux types de roches: dans des pegmatites granitiques, avec la cryolite (tourmaline, topaze, lépidolite), ou dans des syénites néphéliniques, avec la villiaumite.
Encyclopédie Universelle. 2012.
