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APATITES

APATITES

Phosphates de chaux naturels, Ca⁵(PO⁴)³(OH,F,Cl), les apatites sont des minéraux accessoires des roches éruptives et métamorphiques, fréquents en outre dans les gîtes phosphatés sédimentaires. Le terme, créé en 1808 par Werner, vient du grec apataein (tromper). En effet, on peut confondre une apatite avec des pierres précieuses telles que la tourmaline, l’aigue-marine ou l’améthyste. Elle se présente généralement sous forme de prismes hexagonaux de taille et couleurs variables: jaune, bleu-vert, violet, rose ou beige.

La fluorapatite , de formule chimique Ca⁵(PO⁴)³F, est l’espèce la plus commune, mais il en existe bien d’autres dans lesquelles, notamment, le chlore, les radicaux OH ou C³ peuvent se substituer au fluor, tandis que le phosphore cède parfois la place à l’arsenic ou au vanadium.

On peut rattacher à la famille des apatites celles des phosphates, arséniates et vanadates de plomb ou de manganèse, qui contiennent également du chlore et dont le représentant le plus important est la pyromorphite : Pb⁵(PO⁴)³Cl, minéral résultant de l’altération de la galène. Comme les apatites, ces minéraux cristallisent tous dans le système hexagonal (symétrie tripyramidale).

La structure d’une apatite, assez compliquée, évoque, par la présence de tétraèdres P⁴, celle des silicates. Le clivage basal est imparfait, d’où l’aspect conchoïdal des cassures. La dureté est moyenne (elle correspond à la valeur 5 dans l’échelle de dureté), d’où la relative rareté de l’utilisation des apatites en joaillerie.

Du point de vue optique, ces minéraux ont un relief moyennement positif par rapport au baume du Canada (indice de réfraction: 1,63). Ils sont, pour la plupart, uniaxes — d’où une extinction droite en lumière polarisée — et possèdent en outre un allongement négatif.

Il existe des exceptions à cette règle: la francolite , variété carbonatée, est biaxe; sa biréfringence est, d’autre part, la plus forte du groupe, alors que dans la chlorapatite cette valeur est, au contraire, la plus faible; le collophane , variété cryptocristalline d’apatite, est, quant à lui, optiquement isotrope. D’une manière générale, les propriétés optiques varient en fonction des substitutions d’ions à l’intérieur de la série isomorphe que constituent ces phosphates. Il suffit en outre de quelques traces de certains éléments, comme le manganèse, qui se présentent à divers degrés d’oxydation, pour que la couleur du minéral en soit radicalement modifiée.

Les apatites sont solubles dans l’acide chlorhydrique, ce qui permet de les distinguer des béryls — de couleur et de forme identiques — qui, eux, sont insolubles.

Les apatites se trouvent en tant que minéraux accessoires dans de nombreuses roches magmatiques, en particulier dans les granites pegmatiques où elles côtoient généralement des micas et des pyroxènes lithinifères; dans certains basaltes et dans la plupart des roches néphéliniques (shonkinites, carbonatites, phonolites), on les trouve, le plus souvent en inclusions microscopiques, associées à la calcite, au zircon ou au sphène, voire à la fluorine, au quartz, au wolfram, à la cassitérite ou à la magnétite. Elles sont souvent présentes dans la séquence calcaro-pélitique du métamorphisme de contact et, d’une manière générale, chaque fois qu’un apport (métasomatose) chloré ou fluoré intervient dans la transformation des roches carbonatées et phosphatées sédimentaires.

Il semble enfin que l’origine de tous les phosphates sédimentaires doive être recherchée dans les apatites des roches éruptives. Le phosphore est extrait lors de l’altération de ces dernières et fixé énergiquement par les êtres vivants, d’où la relative abondance de cet élément dans les sols et les sédiments d’origine biologique, parfois sous forme de chlorapatite, mais le plus souvent à l’état cryptocristallin sous forme de collophane; ce minéral forme alors des concrétions ou des grains connus sous le nom de phosphorites , formations qui proviendraient de la transformation des squelettes et des dents de vertébrés fossiles sous l’action de micro-organismes. Au cours de la fossilisation, la teneur en fluor augmente. On a pu établir à partir de ce phénomène une méthode de datation des sédiments récents.

Les apatites et la plupart des phosphates naturels sont la source principale de l’acide phosphorique (obtenu par traitement à l’acide sulfurique); ils entrent également dans la fabrication des engrais.