Les minéraux

Grenat



Mieux connu comme une pierre précieuse rouge. Il existe dans de nombreuses couleurs et a de nombreuses utilisations industrielles.


Grenats gemmes: La plupart des gens pensent que le grenat est une pierre précieuse rouge. Cependant, le grenat existe dans une grande variété de couleurs. Dans le sens horaire en haut à gauche: almandine rouge (Madagascar), tsavorite verte (Tanzanie), mali jaune (Mali), spessartite orange (Mozambique), malaya rose (Tanzanie), menthe verte merelani (Tanzanie), pyrope rouge (Côte d'Ivoire), démantoïde vert (Namibie), rhodolite pourpre (Mozambique) et hessonite orange (Sri Lanka). Sept des huit grenats ci-dessus viennent d'Afrique, la source relativement nouvelle de grenats spectaculaires.

Qu'est-ce que le grenat?

Le grenat est le nom utilisé pour un grand groupe de minéraux rocheux. Ces minéraux partagent une structure cristalline commune et une composition chimique généralisée de X3Oui2(SiO4)3. Dans cette composition, "X" peut être Ca, Mg, Fe2+ ou Mn2+et "Y" peut être Al, Fe3+, Mn3+, V3+ ou Cr3+.

Ces minéraux se trouvent dans le monde entier dans des roches métamorphiques, ignées et sédimentaires. La plupart des grenats trouvés près de la surface de la Terre se forment lorsqu'une roche sédimentaire à haute teneur en aluminium, comme le schiste, est soumise à une chaleur et une pression suffisamment intenses pour produire du schiste ou du gneiss. Le grenat se trouve également dans les roches de métamorphisme de contact, les chambres magmatiques souterraines, les coulées de lave, les éruptions volcaniques profondes et les sols et sédiments formés lorsque les roches grenatées sont altérées et érodées.

La plupart des gens associent le mot "grenat" à une pierre précieuse rouge; cependant, ils sont souvent surpris d'apprendre que le grenat existe dans de nombreuses autres couleurs et a de nombreuses autres utilisations. Aux États-Unis, les principales utilisations industrielles du grenat en 2012 étaient la découpe au jet d'eau (35%), les supports de grenaillage abrasifs (30%), les granulés de filtration d'eau (20%) et les poudres abrasives (10%).

Le groupe grenat: Ce tableau résume les membres du groupe grenat qui sont les plus importants en tant que pierres précieuses. Les grenats en aluminium sont normalement de couleur rouge avec une densité et une dureté spécifiques plus élevées. Les éléments calciques sont généralement de couleur verte et ont une dureté plus faible.

Propriétés physiques du grenat

Classification chimiqueSilicate
CouleurGénéralement rouge, mais peut être orange, vert, jaune, violet, noir ou marron. Les grenats bleus sont extrêmement rares.
TraînéeIncolore
LustreVitreux
DiaphanéitéTransparent à translucide
ClivageAucun
Dureté Mohs6,5 à 7,5
Gravité spécifique3,5 à 4,3
Propriétés de diagnosticDureté, gravité spécifique, forme cristalline isométrique, absence de clivage
Composition chimiqueFormule générale: X3Oui2(SiO4)3
Crystal SystemIsométrique
Les usagesGranulés de découpe au jet d'eau, granulés de grenaillage abrasifs, granulés de filtration, grains et poudres abrasifs, pierres précieuses

Propriétés physiques et chimiques du grenat

Les minéraux les plus fréquemment rencontrés dans le groupe grenat sont l'almandine, le pyrope, la spessartine, l'andradite, le grossulaire et l'uvarovite. Ils ont tous un éclat vitreux, une diaphaneité transparente à translucide, une ténacité cassante et un manque de clivage. Ils peuvent être trouvés sous forme de cristaux individuels, de cailloux usés par les ruisseaux, d'agrégats granulaires et d'occurrences massives. Leur composition chimique, leur densité, leur dureté et leurs couleurs sont répertoriées ci-dessous.

Minéraux grenat

MinéralCompositionGravité spécifiqueDuretéCouleurs
AlmandineFe3Al2(SiO4)34.207 - 7.5rouge-marron
PyropeMg3Al2(SiO4)33.567 - 7.5rouge à violet
SpessartineMn3Al2(SiO4)34.186.5 - 7.5orange à rouge à brun
AndraditeCalifornie3Fe2(SiO4)33.906.5 - 7vert, jaune, noir
GrossularCalifornie3Al2(SiO4)33.576.5 - 7.5vert, jaune, rouge, rose, clair
UvaroviteCalifornie3Cr2(SiO4)33.856.5 - 7vert
Les compositions énumérées ci-dessus sont destinées aux éléments terminaux de plusieurs séries de solutions solides. Il existe un certain nombre d'autres minéraux grenat qui sont moins fréquemment rencontrés et moins importants en utilisation industrielle. Ils comprennent la goldmanite, la kimzeyite, la morimotoite, la schorlomite, l'hydrogrossulaire, l'hibschite, la katoite, la knorringite, la majorite et la calderite.

Comme vu ci-dessus, il existe une variété de différents types de grenats, et chacun a une composition chimique différente. Il existe également des séries de solutions solides entre la plupart des minéraux grenat. Cette grande variation de la chimie détermine bon nombre de leurs propriétés physiques. A titre d'exemple, les grenats de calcium ont généralement une densité plus faible, une dureté plus faible et sont généralement de couleur verte. En revanche, les grenats de fer et de manganèse ont une densité plus élevée, une plus grande dureté et sont généralement de couleur rouge.

Grenat almandin: Excellents cristaux cubiques de grenat almandin dans un schiste de mica à grain fin de la montagne Granatenkogel, en Autriche. Spécimen et photo par Arkenstone / www.iRocks.com.

Grenat Andradite: Grenat andradite vert de type démantoïde sur une matrice de marbre. Ce spécimen mesure environ 8,9 x 6,5 x 4,8 centimètres et a été collecté dans la province d'Antsiranana, à Madagascar. Les grenats formés dans le marbre ont souvent une excellente forme cristalline et sont de très haute qualité. Spécimen et photo par Arkenstone / www.iRocks.com.

Gneiss grenat: Un gneiss à gros grains composé principalement de hornblende (noir), plagioclase (blanc) et grenat (rouge) de Norvège. Photo du domaine public par Woudloper.

Cristaux de grenat alluviaux: Ces grenats almandins-spessartines proviennent d'un gisement alluvial de l'Idaho. Ils ont été transportés à une courte distance de leur roche mère, et certains conservent encore des preuves de leur forme cristalline dodécaédrique. Ils mesurent environ quatre à cinq millimètres et pèsent chacun de 0,6 à 0,8 carat chacun.

Comment se forme le grenat?


Grenat dans les roches métamorphiques

La plupart des grenats se forment aux limites des plaques convergentes où le schiste est soumis à un métamorphisme régional. La chaleur et la pression du métamorphisme rompent les liaisons chimiques et provoquent la recristallisation des minéraux dans des structures stables dans le nouvel environnement température-pression. Le grenat d'aluminium, l'almandine, se forme généralement dans cet environnement.

Au fur et à mesure que ces roches se métamorphosent, les grenats commencent sous forme de grains minuscules et s'élargissent lentement au fil du temps à mesure que le métamorphisme progresse. À mesure qu'ils grandissent, ils déplacent, remplacent et incluent les matériaux rocheux environnants. La photo ci-dessous montre une vue microscopique d'un grain de grenat qui a grandi dans une matrice de schiste. Il comprenait un certain nombre de grains minéraux de la roche hôte au fur et à mesure de sa croissance. Cela explique pourquoi tant de grenats formés par le métamorphisme régional sont fortement inclus.

Schiste grenat mica en fine section: Il s'agit d'une vue microscopique d'un grain de grenat qui a poussé dans le schiste. Le gros grain noir est le grenat, les grains allongés rouges sont des flocons de mica. Les grains noirs, gris et blancs sont principalement du silt ou des grains de quartz et de feldspath de plus petite taille. Le grenat s'est développé en remplaçant, en déplaçant et en incluant les grains minéraux de la roche environnante. Vous pouvez voir plusieurs de ces grains comme des inclusions dans le grenat. Sur cette photo, il est facile de comprendre pourquoi les grenats propres et de qualité gemme sans inclusions sont très difficiles à trouver. Il est également difficile de comprendre comment le grenat peut devenir de beaux cristaux euhédriques dans ces conditions. Photo de Jackdann88, utilisée ici sous licence Creative Commons.

Les grenats de calcium se forment généralement lorsque le calcaire argileux est transformé en marbre par métamorphisme de contact le long des bords des intrusions ignées. Il s'agit de l'andradite, du grossulaire et de l'uvarovite, les grenats légèrement plus mous, généralement verts, avec une densité plus faible. Deux grenats de calcium sont très appréciés dans le commerce des pierres précieuses; ils sont tsavorite (un grossulaire vert clair) et démantoïde (un andradite vert doré).


Grenat dans les roches ignées

Le grenat apparaît souvent comme minéral accessoire dans les roches ignées comme le granit. Beaucoup de gens connaissent le grenat almandin car il est parfois considéré comme des cristaux rouge foncé dans les roches ignées utilisées comme comptoirs en granit. La spessartine est un grenat orange trouvé sous forme de cristaux dans les pegmatites granitiques. Le pyrope est un grenat rouge qui est amené à la surface de la Terre en morceaux de péridotite qui ont été arrachés du manteau lors d'éruptions volcaniques profondes. Le grenat se trouve également dans les coulées de lave basaltique.


Grenat dans les roches sédimentaires et les sédiments

Les grenats sont des minéraux relativement durables. On les trouve souvent concentrés dans les sols et les sédiments qui se forment lorsque les roches grenatées sont altérées et érodées. Ces grenats alluviaux sont souvent la cible d'opérations minières car ils sont faciles à extraire et à retirer des sédiments / sols par traitement mécanique.

Utilisations du grenat: Ce graphique montre les utilisations industrielles les plus courantes des minéraux grenat. L'almandine est la variété de grenat la plus utilisée dans l'industrie.

Utilisations du grenat

Le grenat est utilisé comme pierre précieuse depuis des milliers d'années. Au cours des 150 dernières années, il a connu de nombreuses utilisations supplémentaires en tant que minéral industriel. Le graphique ci-dessous montre les utilisations industrielles récentes du grenat aux États-Unis. Le grenat est également utilisé comme minéral indicateur lors de l'exploration minérale et des évaluations géologiques.

Abrasif grenat: Cette photo montre des granulés de grenat qui ont été écrasés et classés en fonction de leur taille pour être utilisés comme abrasifs, coupants et filtrants. Ils sont utilisés dans la découpe au jet d'eau, le sablage "au sable", le papier de verre, la filtration de l'eau et un certain nombre d'autres utilisations. L'almandine est le grenat le plus dur et aussi le plus abondant. C'est le grenat de choix pour la plupart des applications abrasives. Photo de la United States Geological Survey.

Le grenat comme minéral industriel


Abrasifs grenat

La première utilisation industrielle du grenat a été comme abrasif. Le grenat est un minéral relativement dur avec une dureté comprise entre 6,5 et 7,5 sur l'échelle de Mohs. Cela lui permet d'être utilisé comme abrasif efficace dans de nombreux types de fabrication. Lorsqu'il est écrasé, il se brise en morceaux anguleux qui fournissent des arêtes vives pour la coupe et le ponçage. De petits granulés de taille uniforme sont liés au papier pour produire un papier de verre de couleur rougeâtre qui est largement utilisé dans les ateliers de menuiserie. Le grenat est également broyé, tamisé à des tailles spécifiques et vendu sous forme de granulés abrasifs et de poudres. Aux États-Unis, New York et l'Idaho ont été d'importantes sources de grenats industriels pour les abrasifs.

Papier de verre grenat: Les granulés de grenat broyés sont utilisés pour faire du papier de verre grenat. Le grenat est un excellent abrasif, en particulier pour le ponçage du bois. Les granules de grenat broyés sont très tranchants et, à mesure que le papier est utilisé, les granules se fracturent pour exposer de nouvelles surfaces tranchantes. Si vous voyez du papier de verre recouvert de granules brun rougeâtre, regardez à l'arrière pour voir s'il s'agit de papier grenat.

Cristal grenat: Almandine, une variété de grenat de River Valley, Ontario, Canada. Ce spécimen est un joli cristal euhédral d'environ 2 pouces (5 centimètres) de diamètre. Ces types de cristaux sont souvent altérés par un schiste en mica grenat et transportés par des ruisseaux.

Découpe au jet d'eau

Aux États-Unis, la plus grande utilisation industrielle du grenat est la découpe au jet d'eau. Une machine connue sous le nom de coupe à jet d'eau produit un jet d'eau à haute pression avec des granules abrasifs entraînés. Lorsque ceux-ci sont dirigés vers un morceau de métal, de céramique ou de pierre, une action de coupe peut se produire qui produit très peu de poussière et coupe à basse température. Les coupeurs au jet d'eau sont utilisés dans la fabrication et l'exploitation minière.

Grenat almandin: Almandine, une variété de grenat de Lount Township, Ontario, Canada. Il s'agit d'un spécimen granulaire d'environ 11,4 centimètres de diamètre.

Sablage abrasif

Les grenats sont également utilisés dans le grenaillage abrasif (communément appelé «grenaillage au sable»). Dans ces processus, un outil propulse un flux de granules abrasifs (également connu sous le nom de "média") contre une surface en utilisant un fluide hautement sous pression (généralement de l'air ou de l'eau) comme propulseur. Le décapage par abrasion est effectué afin de lisser, nettoyer ou éliminer les produits d'oxydation des métaux, briques, pierres et autres matériaux. Il est généralement beaucoup plus rapide que le ponçage à la main ou avec une ponceuse. Il peut nettoyer de petites surfaces complexes qui manqueraient à d'autres méthodes de nettoyage. Des abrasifs de différentes duretés peuvent être utilisés pour nettoyer une surface de plus grande dureté, sans endommager la surface.

Filtration

Les granulés de grenat sont souvent utilisés comme média filtrant. De petites particules de grenat sont utilisées pour remplir un récipient à travers lequel s'écoule un liquide. Les espaces poreux du grenat sont suffisamment petits pour permettre le passage du liquide mais sont trop petits pour permettre le passage de certaines particules contaminantes, qui sont filtrées de l'écoulement. Le grenat convient à cette utilisation car il est relativement inerte et a une densité spécifique relativement élevée. Les granulés de grenat, broyés et classés à environ 0,3 millimètres de taille, peuvent être utilisés pour filtrer les particules contaminantes aussi petites que quelques microns de diamètre. La densité élevée et la dureté élevée du grenat réduisent l'expansion du lit et l'abrasion des particules pendant le rinçage.

Péridotite grenat: Péridotite grenat de l'Alpe Arami, près de Bellinzone, Suisse. Le matériau de cette roche est originaire du manteau terrestre et a été livré à la surface par un tuyau volcanique lors d'une éruption volcanique de source profonde. Les grenats sont les grains violet rougeâtre dans la roche. Les grenats altérés par de tels tuyaux servent souvent de minéraux indicateurs lors de l'exploration de tuyaux volcaniques qui pourraient contenir du diamant. Photo du domaine public par Woudloper.

La meilleure façon d'en apprendre davantage sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer leurs propriétés. Des collections minérales peu coûteuses sont disponibles dans la boutique Geology.com.

Le grenat comme minéral indicateur géologique

Bien que la plupart des grenats trouvés à la surface de la Terre se soient formés dans la croûte, certains grenats sont sortis du manteau lors d'éruptions volcaniques profondes. Ces éruptions entraînent des morceaux de roche du manteau appelés «xénolithes» et les livrent à la surface dans une structure connue sous le nom de «tuyau». Ces xénolithes sont la source de la plupart des diamants trouvés à la surface de la Terre ou à proximité.

Pipe diamant: Coupe transversale simplifiée d'un tuyau de diamant et d'un dépôt de sol résiduel montrant les relations des xénolithes et des diamants avec le tuyau et le sol résiduel.

Bien que les xénolithes contiennent des diamants, ils contiennent souvent un nombre énorme de grenats pour chaque diamant, et ces grenats sont généralement de plus grande taille. Ces grenats de source profonde sont très différents des grenats qui se forment dans la croûte à faible profondeur. Ainsi, une bonne façon de prospecter pour les diamants est de rechercher ces grenats uniques. Les grenats servent de "minéraux indicateurs" pour les géologues explorant les gisements de diamants. Au fur et à mesure que les xénolithes vieillissent, leurs grenats sont libérés en grand nombre. Ces grenats inhabituels se déplacent ensuite en aval dans les sols et les ruisseaux. Les géologues qui les trouvent peuvent suivre le sentier grenat jusqu'au gisement source. Certains des tuyaux de diamant au Canada ont été trouvés en suivant une traînée de grenat produite par le déplacement de la glace.

Grenats africains: Grenats africains de différentes couleurs: spessartine orange (Mozambique), mali jaune (Mali), almandine rouge (Madagascar), tsavorite verte (Tanzanie) et rhodolite violette (Mozambique). Au cours des deux dernières décennies, l'Afrique est devenue une source majeure d'excellents beaux grenats d'une grande couleur et clarté.

Grenat mélanite: La mélanite est un grenat noir opaque qui est inhabituel à trouver dans les bijoux aujourd'hui. Avec le jet, la calcédoine noire et d'autres pierres précieuses noires, la mélanite était souvent utilisée dans les bijoux à l'époque victorienne. Ces deux ronds de mélanite taille rose mesurent environ 9 millimètres de diamètre.

Grenats comme pierres précieuses

Le grenat est utilisé comme pierre précieuse depuis plus de 5000 ans. Il a été trouvé dans les bijoux de nombreuses sépultures égyptiennes et était la pierre précieuse la plus populaire de la Rome antique. C'est un beau bijou qui est généralement vendu sans traitement d'aucune sorte. Il est également suffisamment durable et commun pour pouvoir être utilisé en bijouterie à un coût relativement faible.

Le grenat continue d'être une pierre précieuse populaire aujourd'hui. Il sert de pierre de naissance pour le mois de janvier et est un joyau traditionnel donné lors d'un deuxième anniversaire. La plupart des gens penseront à une pierre précieuse rouge quand ils entendront le nom "grenat" car ils ne savent pas que le grenat existe dans une variété de couleurs. Cependant, les grenats de qualité gemme existent dans toutes les couleurs - le rouge étant le grenat le plus commun et les grenats bleus étant particulièrement rares.

L'almandin rouge est le grenat rouge le plus souvent trouvé dans les bijoux car il est abondant et peu coûteux. Le pyrope et la spessartine sont des grenats rougeâtres que l'on rencontre couramment dans les bijoux pour la même raison. Au cours des dernières décennies, le grenat démantoïde vert est devenu populaire. Il a une dispersion de 0,057 qui lui donne un "feu" qui dépasse celui des diamants à 0,044. La tsavorite verte a une couleur vive et riche qui ressemble beaucoup à l'émeraude. Il est couramment utilisé comme pierre alternative à l'émeraude. Ces deux grenats verts sont de plus en plus populaires, mais leur prix est beaucoup plus élevé que l'almandin.

Informations grenat
1 Pierres précieuses du monde: Walter Schumann; Sterling Publishing; cinquième édition; 320 pages; 2013.
2 Grenat - Un minéral industriel essentiel et pierre de naissance de janvier: James G. Evans, Phillip R. Moyle, David G. Frank et Donald W. Olson; United States Geological Survey Fact Sheet 2006-3149; 2006.
3 Grenat industriel: Donald W. Olson; United States Geological Survey Minerals Yearbook, 2012.
4 Grenat industriel: Donald W. Olson; United States Geological Survey Mineral Commodity Summary, 2014.

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