Minéraux Systèmes cristallins

Les minéraux, à de rares exceptions près, sont des solides cristallins, c'est-à-dire qu'ils sont formés d'atomes ou de groupements d'atomes disposés de façon périodique dans les trois directions de l'espace. Ces atomes, ou groupes d'atomes, représentent la maille élémentaire et leur répétition dans l'espace constitue le réseau cristallin.

Le réseau est défini par les paramètres de la maille élémentaire : ses dimensions a, b, c suivant trois axes x, y, z et par les angles a formé par y et z, b formé par x et z et g formé par x et y.

Ces paramètres permettent de définir sept systèmes cristallins, cependant, un cristal possède toujours un ou plusieurs éléments de symétrie, classés en trois catégories : axes, plans et centre. Dans certains cristaux, ces trois éléments de symétrie peuvent coexister, alors que dans d'autres seul l'un ou l'autre sera présent. Dans la nature il existe 32 degrés de symétrie pour les cristaux qui sont autant de classes dans lesquelles se groupent toutes les substances cristallisées. Selon le nombre d'éléments de symétrie présents à l'intérieur de chaque système, ou degré de symétrie, on parle d'holoédrie, d'hémiédrie, ou de tétartoédrie.

Les quatorze réseaux de Bravais

Parfois, des particules supplémentaires, situées au centre de la maille ou au milieu des faces. Auguste Bravais distingua ainsi quatorze types de réseaux cristallins différents. La symétrie d'un cristal peut alors être inférieure à celle de sa maille primitive dans le cas où les groupes d'atomes situés aux sommets de la maille ne présentent pas la même symétrie que la maille.

Chaque système, ou réseau élémentaire, peut se décliner de quatre manières :

• primitive (notée P) : il y a une particule (ou motif) à chaque sommet
• centrée (notée I, de l'allemand innenzentriert) : il y a en plus une particule au centre de la maille
• à faces centrées (notée F) : il y a en plus une particule au centre de chaque face
• à deux faces centrées (notée A, B ou C suivant l'axe concerné) : il y a une particule au centre de deux faces opposées

La forme primitive du système rhomboédrique peut également être notée R.

Tous les systèmes possèdent une forme primitive P mais pas obligatoirement toutes les autres formes dérivées. Voici la liste des réseaux acceptés par chaque systèmes :

• cubique : P, I et F (3 réseaux)
• quadratique : P, I (2 réseaux)
• orthorhombique : P, I, F, A (ou B ou C) (4 réseaux)
• monoclinique : P, A (si a ¹ 90°) (2 réseaux)
• triclinique : P (1 réseau)
• rhomboédrique : P (ou R) (1 réseau)
• hexagonal : P (1 réseau)

On a bien un total de quatorze réseaux de Bravais.

Système cristallin: Amorphe

Description:

Système cristallin amorphe. Ne présentant pas de structure particulière.

Minéraux:

Opale

Système cristallin: Cubique

Description:

La maille élémentaire (ou solide primitif) du réseau cubique est un cube. Les trois axes cristallins (a, b, c) sont de longueur égale et les angles qu'ils forment entre eux sont tous égaux à 90°. Les éléments caractéristiques de symétrie sont les axes ternaires, toujours au nombre de 4 (4A3).

Le réseau peut être de cubes simples

de cubes à faces centrées

ou de cubes centrés

Ce système comporte 5 classes de symétrie.

Minéraux:

Système cristallin: Hexagonal

Description:

La maille élémentaire est un prisme droit à base losange. La combinaison de trois de ces mailles forme un prisme hexagonal. Ce système comporte 2 axes égaux (a et b) formant entre eux un angle de 120° (g), le troisième axe, c, est perpendiculaire au plan formé par a et b (a = b = 90°). L'élément caractéristique du système est un axe de symétrie d'ordre 6 : A6. Ce système comporte 5 classes de symétrie.

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Minéraux:

 Système cristallin: Monoclinique

Description:

La maille élémentaire est un prisme incliné à base losange, le prisme clinorhombique. Les trois axes sont de longueurs différentes et seuls deux angles sont égaux à 90° ; le troisième est caractéristique de l'espèce minérale. Ce système comporte 3 classes de symétrie.

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Minéraux:

Système cristallin: Orthorhombique

Description:

La maille élémentaire est un prisme droit à base rectangle, le prisme orthorhombique. Les trois axes sont de longueurs différentes mais les 3 angles sont égaux à 90°. L'élément caractéristique du système est un axe de symétrie d'ordre 2 : A2. Il comprend trois classes de symétrie.

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Minéraux:

Système cristallin: Quadratique (Tétragonal)

Description:

La maille élémentaire est un prisme droit à base carrée (a = b != c). Tous les angles sont égaux à 90°. L'élément caractéristique de symétrie est un axe de symétrie d'ordre 4 : A4. Ce système comporte 7 classes de symétrie.

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Minéraux:

Système cristallin: Rhomboédrique

Description:

Ce système peut être décrit de deux façons. Soit on décrit la maille élémentaire comme un rhomboèdre formé par six losanges égaux, donc a=b=c et a=b=g!=90°, soit on le décrit comme le système hexagonal (a = b != c, et a = b = 90°, g = 120°). Cette seconde façon est maintenant préférée pour la présentation des paramètres cristallographique des minéraux. L'élément caractéristique du système est un axe de symétrie d'ordre 3 : A3. Il comporte 7 classes de symétrie.

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Minéraux:

Système cristallin: Triclinique

Description:

Le solide primitif est un prisme triclinique. Les trois axes sont de longueurs différentes et les angles sont tous différents de 90°. Il comporte deux classes de symétrie ; la classe hémiédrique, ne comportant aucun élément de symétrie, ne compte pas de représentant dans la nature.

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Minéraux: