Béryl

	Béryl; Catégorie IX : silicates
	; Divers béryls.
Général
Classe de Strunz	9.CJ.05
Classe de Dana	61.01.01.01
Formule chimique	Be3Al2Si6O18
Identification
Masse formulaire	537,5018 ± 0,0072 uma; Al 10,04 %, Be 5,03 %, O 53,58 %, Si 31,35 %, ;
Couleur	variées
Système cristallin	hexagonal
Réseau de Bravais	primitif P
Classe cristalline et groupe d'espace	dihexagonale dipyramidale ;; P6/mcc (no 192)
Clivage	imparfait, difficile, sur {0001} ; mais, parfois, plan de séparation selon (0001)
Cassure	conchoïdale
Habitus	cristaux prismatiques; souvent allongés
Échelle de Mohs	7-8
Trait	blanc
Éclat	vitreux, mat
Propriétés optiques
Indice de réfraction	Ne=1,562 à 1,600; No=1,566 à 1,602
Biréfringence	uniaxial (-) ; 0,004-0,007
Pléochroïsme	variable
Dispersion optique	0,014
Fluorescence ultraviolet	fluorescent et luminescent
Transparence	transparent à opaque
Propriétés chimiques
Densité	2,60 à 2,90
Fusibilité	infusible mais les variétés transparentes chauffées brutalement deviennent blanc laiteux, les émeraudes donnent une perle vert clair.
Solubilité	soluble dans HCl sous pression ; dans HF
Propriétés physiques
Magnétisme	aucun
Radioactivité	aucune
	Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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Le béryl est une espèce minérale du groupe des silicates, sous-groupe des cyclosilicates, de formule Be₃Al₂Si₆O₁₈, avec des traces de Fe, Mn, Mg, Ca, Cr, Na, Li, K, Rb, Cs, O, H et OH. Certains cristaux peuvent atteindre 18 m et peser 180 t^[4].

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie

Son nom vient du latin beryllus, lui-même du grec βήρυλλος (bếrullos), « cristal de la couleur de l’eau de mer ». Il est cité pour la première fois par Pline dans son Histoire naturelle en 77 apr. J.-C. Il est également cité dans l'Apocalypse de Jean : « Les pierres fondamentales du mur de la ville sont ornées de toutes sortes de pierres précieuses [et] la huitième base est du béryl^[5]. »

Synonymes

béril
bérylite
béryllite

Caractéristiques physico-chimiques

Critères de détermination

Le béryl est facilement reconnu par sa morphologie hexagonale et ses faces prismatiques. En fait, la morphologie du béryl consiste en des prismes {1010} et {1120}, terminés par le pinacoïde {0001}, et de très nombreuses bipyramides {1011} et {1122}. Les cristaux sont allongés suivant l’axe z. D'éclat vitreux et mat, le béryl présente plusieurs couleurs variées. Soumis à un rayonnement ultraviolet, il est fluorescent et luminescent. Il peut être transparent ou opaque. Son trait est blanc, sa fracture conchoïdale^[6].

Le béryl est soluble dans l'acide chlorhydrique sous pression et dans l'acide fluorhydrique. Les variétés transparentes chauffées brutalement deviennent blanc laiteux, les émeraudes donnent une perle vert clair.

Variétés et mélanges

Les variétés transparentes sont utilisées comme pierres précieuses en joaillerie et sont :

l'aigue-marine, bleue et vert-bleu ;
l'émeraude, verte à cause de la présence de chrome ;
l'héliodore, doré ou jaune à cause de la présence de fer ;
la morganite, rose à orange, contenant lithium et césium ;
la goshénite, incolore ;
le béryl rouge (bixbite), rouge groseille soutenu, riche en manganèse.

Cristallochimie

D'après la classification de Dana, le béryl sert de chef de file à un groupe de minéraux isostructuraux, le groupe du béryl (61.01.01) : il fait partie des cyclosilicates composés d'anneaux à six membres (61), dont les anneaux de formule Si₆O₁₈ peuvent contenir des groupes hydroxyles OH et des atomes d'aluminium en substitution du silicium (61.01). Selon la classification de Strunz, le béryl fait partie du groupe 9.CJ.05 : il s'agit d'un silicate (IX), plus précisément d'un cyclosilicate (9.C) contenant des anneaux à six membres Si₆O₁₈ (9.CJ). Ces deux groupes, selon les deux classifications différentes, contiennent les mêmes minéraux.

Groupe du béryl
Minéral	Formule	Groupe ponctuel	Groupe d'espace
Bazzite	Be₃(Sc,Al)₂Si₆O₁₈	6/mmm	P6/mcc
Béryl	Be₃Al₂Si₆O₁₈	6/mmm	P6/mcc
Indialite	Mg₂Al₄Si₅O₁₈	6/mmm	P6/mcc
Pezzottaïte	Cs(Be₂Li)Al₂Si₆O₁₈	3m	R3c
Stoppaniite	(Fe,Al,Mg)₄(Na,[])₂[Be₆Si₁₂O₃₆]·2(H₂O)	6/mmm	P6/mcc

Dans les béryls alcalins, le lithium peut se substituer à l'aluminium en position octaédrique et l'aluminium peut se substituer en partie au béryllium en position tétraédrique. L’équilibre électrique de la structure est réalisé par introduction d'ions sodium ou césium dans les canaux de la structure.

Sur la base du contenu d’alcalins, les béryls sont classés en :

béryl sans alcalins : alcalins totaux inférieurs à 1 % ;
béryl pauvre en alcalins, potassique ou sodico-potassique : le potassium prédomine, sa teneur étant comprise entre 0,5 et 1 % ;
béryl sodique : le sodium prédomine, sa teneur étant comprise entre 0,5 et 1 % ;
béryl sodico-lithifère : sodium entre 0 et 2 %, lithium inférieur à 6 % ;
béryl cesio-lithifère : haute teneur en sodium et lithium, césium supérieur à 5 %.

Il est possible que de l'eau de nature zéolithique se trouve également dans les canaux, ainsi que des gaz comme CO₂, Ar et Ne.

Cristallographie

Structure du béryl, projetée dans le plan (a, b). Vert : Be, jaune : Si, gris : Al, bleu : O. La maille conventionnelle est représentée par le parallélogramme noir.

Le béryl cristallise dans le groupe d'espace hexagonal P6/mcc (Z = 2 unités formulaires par maille), avec les paramètres de maille $a$ = 9,203 Å et $c$ = 9,172 Å (V = 672,75 Å³, masse volumique calculée = 2,65 g/cm³)^[7].

La structure du béryl est composée d'anneaux Si₆O₁₈ qui possèdent un plan de symétrie perpendiculaire à l'axe principal, passant par les atomes de silicium. Ces anneaux forment des colonnes parallèles à l'axe principal et sont reliés entre eux par des anneaux de quatre tétraèdres centrés sur le béryllium. L'aluminium occupe enfin des sites octaédriques. La topologie du béryl est donc celle d’un tectosilicate (classification de Zoltai) et seule la distinction chimique entre tétraèdres centrés sur le silicium et ceux centrés sur le béryllium permet de classer ce minéral parmi les cyclosilicates (classification de Machatski-Bragg).

Propriétés chimiques

Le béryl s'altère difficilement en kaolinite Al₂Si₂O₅(OH)₄, en bertrandite Be₄(OH)₂[Si₂O₇], en phénacite Be₂SiO₄, en l'amphiboloïde épidydimite Na(OHBeSi₃O₇) et en cyclosilicate milarite K₂Ca₄Al₂Be₄Si₂₄O₆₀·(H₂O).

Gîtes et gisements

Gîtologie et minéraux associés

Le béryl est un minéral des pegmatites granitiques. De taille variable, parfois très grande, il se forme à la fin de la cristallisation des massifs granitiques, lorsque le magma restant s'est enrichi en eau et en éléments rares par rapport au magma de départ. Les éléments minéralisateurs (fluor, bore) favorisent le développement de grands cristaux. Dans de telles pegmatites, le béryl peut être associé à la topaze, la tourmaline, la muscovite et la lépidolite, à de gros cristaux de feldspaths et de quartz, au spodumène et à de nombreux oxydes de titane, tantale, etc. (rutile, columbite, etc.). La synthèse hydrothermale des béryls à partir d'un mélange de silice, alumine et carbonate de béryllium peut se réaliser entre 400 °C et 850 °C sous des pressions de 400 à 2 000 bars.

Le béryl peut également apparaître dans quelques syénites néphéliniques, syénites et marbres. La variété émeraude a une paragenèse métamorphique (schiste à biotite).

Gisements producteurs de spécimens remarquables

Les béryls les plus remarquables proviennent de Colombie (émeraude), du Brésil (aigue-marine, héliodore et émeraude), du Pakistan (aigue-marine) et de Russie (héliodore).

La Nouvelle-Angleterre (États-Unis) possède de nombreux gisements ; la Caroline du Nord (États-Unis) est également une source de béryl ordinaire.

En France, le béryl a été signalé à La Villeder (Morbihan), vers Alençon (Orne), dans la Loire-Atlantique (Orvault), près de Bagnères-de-Luchon (Haute-Garonne), aux environs de Bessines (Haute-Vienne) et d'Autun (Saône-et-Loire).

Exploitation des gisements

Le béryl est la source primaire de béryllium. Le béryllium, métal de très faible densité, est utilisé en alliages, avec le cuivre en particulier ; il est également utile comme réflecteur neutronique dans la production d'énergie nucléaire et, du fait de sa très faible absorption des rayons X, pour la réalisation des fenêtres de sortie des tubes à rayons X.
Les cristaux gemmes sont taillés.

Notes et références

Notes

↑ 1 : béryl doré ; 2 : héliodore ; 3 : émeraude ; 4 : aigue-marine ; 5 : morganite.

Références

↑ La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
↑ (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, 1996, 251 p. (ISBN 0-8031-2066-4, lire en ligne), p. 72.
↑ (en) John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh et Monte C. Nichols, The Handbook of Mineralogy : Silica, Silicates, vol. II, Mineral Data Publishing, 1995.
↑ Traduction de l'abbé Crampon, 1923 [lire en ligne].
↑ (en) « Beryl Mineral Data », sur webmineral (consulté le 30 octobre 2011).
↑ ICSD No. 54 110 ; (en) J.-S. Lee, P.-L. Lee et S.-C. Yu, « Structural analysis on flux grown emerald crystals », Journal of the Geological Society of China, vol. 38,‎ 1995, p. 273-286.

Voir aussi

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Bibliographie

(en) Robert M. Hazen, Andrew Y. Au et Larry W. Finger, « High-pressure crystal chemistry of beryl (Be₃Al₂Si₆O₁₈) and euclase (BeAlSiO₄OH) », American Mineralogist, vol. 71, n^os 7-8,‎ 1986, p. 977-984 (lire en ligne [PDF]).