Chalcantite

La chalcantite (ou chalcanthite), est une espèce minérale composée de sulfate de cuivre pentahydraté de formule : , pouvant contenir des traces de Fe ; Mg ; Co. De couleur bleue intense parfois nuancée de vert, c'est un minéral évaporitique secondaire d'altération typique des milieux arides cuprifères, il est à l'origine formé notamment à partir des sulfures de cuivre, tels que la chalcocite (Cu2S) ou la chalcopyrite (CuFeS2) exposés à l'oxygène de l'air.

La chalcantite est soluble dans l'eau froide, en milieu chaud et aride, mais elle se dessèche aussi facilement à l'air sec, les différents composés déshydratés formés, d'aspect opaques, blanc-verdâtre ou gris vert, se dispersant sous forme poudreuse. Cette poudre facilement dispersée par érosion éolienne est également soluble dans l'eau, dès qu'elle est transportée par les rares flux diluviens qui surviennent.

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie 
Connue des anciens Chymistes (Paracelse, Lémery, Rhumelius...) sous le nom de vitriol de Chypre ou de vitriol de Hongrie, voire de vitriol cuivreux, vitriol bleu ou bleu-cyan, la chalcantite n'est décrite par le minéralogiste François Sulpice Beudant qu'en 1832 sous le terme de 'Cyanose'. C'est en fait la description faite par Franz Ritter von Kobell  en 1853, qui sera retenue avec le terme chancanthite. Ce terme est issu du mot latin Chalcanthum = fleur de cuivre, issu d'un mot grec associant χαλκóσ (chalkos) = cuivre à ἃνθος (anthos) = fleur. Le minéral forme très souvent des fleurs détachables en encroûtement, que les Anciens croyaient une marque significative.

Topotype 
Le gisement topotype est localisé dans la mine de Chuquicamata, Calama, Province El Loa, région d’Antofagasta, Chili. Il s'agit aujourd'hui de la plus grande mine ouverte de cuivre en activité, avec un cratère à ciel ouvert de plus de  de diamètre et des temps de roulage de l'ordre de plus d'une heure de route pour attendre les niveaux bas centraux.

Synonymie 
Le terme international n'est pas chalcantite mais chalcanthite. Il tend à s'imposer en français scientifique, comme le prouve son emploi déjà ancien à la galerie minéralogique du Muséum national d'histoire naturelle.

Il existe pour ce minéral de nombreux synonymes anciens, obsolètes ou parfois encore actuels
 chalcanthum (latin)
 calcantite
 calchante
 chalkanthite
 couperouse bleue
 cuivre sulfaté (René Just Haüy)
 bleu vitriol, vitriol bleu, vitriol bleu cyan 
 cyanose, cyanosite, hydrocyanite 
 cyprian vitriol ou blue vitriol (anglais)
 vitriol de Chypre, vitriol de Hongrie

Caractéristiques physico-chimiques

Critères de détermination 
Ce minéral peut se présenter sous de nombreuses formes, mais rarement sous forme de cristaux, qui sont alors de forme prismatique ou lenticulaires ; il se présente plus souvent sous forme d'agrégats globuleux, stalactitiques ou fibreux, ou d'encroûtement en masse compacte, voire en poudre. De couleur bleue intense, parfois teintée de vert, la chalcantite est translucide et a un éclat vitreux ou résineux ; ses clivages sont peu nets et sa fracture est conchoïdale. C'est un minéral tendre (2,5 sur l'échelle de Mohs), de densité mesurée de 2,2 à 2,3.

La chalcanthite est parfois confondue avec l'azurite, mais cette dernière est plus dure (3,5 à 4 sur l'échelle de Mohs), n'est pas soluble dans l'eau, et laisse un trait bleu, alors que celui de la chalcantite est blanc.

D'autres tests de détermination incluent l'analyse des minéraux associés, de la gangue du cristal, de la solubilité dans l'eau et de la couleur résultante de la solution (mais avec l'inévitable conséquence d'une destruction partielle du cristal), qui devient bleue, ainsi que le goût, doux et métallique. Sur ce dernier point, il est recommandé d'être prudent : le minéral est toxique, ce genre de test doit donc être fait légèrement, du bout de la langue, ou mieux, être évité.

Propriétés physico-chimiques : solubilité, stabilité thermique 

Sa solubilité pour  d'eau pure croît avec la température, oscillant entre  et   à  à une valeur entre  et  à . L'influence sur l'échantillon d'une pellicule sèche et poudreuse, facilement dispersable et en conséquence plus facilement soluble ultérieurement, peut influencer la variabilité des mesures précises de solubilité.

Alors que la chalcantite est insoluble dans l'éthanol pur, sa solubilité n'est pas négligeable dans le méthanol, soit  pour  de méthanol pur à . Par contre, dans l'alcool à 95°, la solubilité reste faible avec  pour  vers .

Un chauffage prolongé à l'étuve à  permet d'obtenir facilement le sulfate du cuivre monohydraté , par la perte de 4 molécules d'eau. Le sulfate de cuivre anhydre  n'apparaîtrait qu'entre  et .

Composition chimique 
La chalcantite, de formule CuSO4 · 5H2O, a une masse moléculaire de 249,68614 u. Elle est donc composée des éléments suivants : 

Cette composition place ce minéral :
 selon la classification de Strunz : dans la classe des sulfates (VII) hydratés, sans anions additionnels (7.C), avec seulement des cations de taille moyenne (7.CB)
 selon la classification de Dana : dans la classe des sulfates acides hydratés (classe 29) de forme A XO4 · x(H2O) (sous-groupe 29.6).

La chalcantite peut comporter des impuretés, les plus communes étant le fer (Fe), le magnésium (Mg) et le cobalt (Co).

Cristallochimie 
La chalcantite le chef de file d'un groupe de sulfates hydratés, identiques par leur composition à l'exception de l'ion métallique central.
Le groupe de la chalcantite
 chalcantite : sulfate de cuivre pentahydraté [CuSO4 · 5 H2O], 
 jôkokuite : sulfate de manganèse pentahydraté [MnSO4 · 5 H2O]
 sidérotile : sulfate de fer pentahydraté [FeSO4 · 5 H2O].
 pentahydrite : sulfate de magnésium pentahydraté [MgSO4 · 5 H2O].

Cristallographie 

Le système cristallin est triclinique, de classe pinacoïdale.

Les paramètres de la maille conventionnelle sont :  = ,  = ,  =  ; Z = 2 ; V =  

La densité calculée est de , ce qui est sensiblement équivalent à celle mesurée.

Gites et gisements 
Sa solubilité dans l'eau et la facile dissémination des différents sulfates de cuivre finement poudreux formés après déshydratation sont deux caractéristiques favorables pour favoriser des gisements d'évaporites dans les vastes contrées désertiques. Elle signifie que la matière minéral cuivrée peut être emportée par les rares flux d'eau de surface, provoqués quelques pluies exceptionnelles. Il en découle que la chalcantite ne se retrouve en immense quantité exploitable comme minerai de cuivre que dans les régions les plus arides, à pluies exceptionnelles, comme c'est le cas dans le désert d'Atacama.

Gîtologie et minéraux associés 
On la trouve à l'origine dans les zones les plus oxydées des dépôts de sulfure de cuivre, généralement à la suite d'une exploitation minière, mais parfois aussi au niveau de fumerolles. Elle a tendance à se dissoudre dans les zones d'oxydation minière de sulfure de cuivre et à se recristalliser comme croûte à la surface des parois. L'exposition à la vapeur d'eau favorise cette dissolution et ensuite sa lixiviation dans les eaux de percolation.

L'érosion des minerais cuprifères provoque son accumulation en plus grande quantité dans les régions arides endoréiques où elle se dépose par cristallisation lors de l'évaporation de l'eau.

Comme la chalcantite se développe dans les zones d'oxydation des dépôts miniers de cuivre oxydés, il est normal de la trouver en association avec d'autres minerais de cuivre. On la trouve aussi avec les minéraux suivants : 
 calcite et son polymorphe, l'aragonite, tous deux carbonates de calcium,
 brochantite, Cu4(SO4)(OH)6,
 chalcopyrite, CuFeS2,
 malachite, Cu2(CO3)(OH)2,
 mélantérite, [FeSO4 · 7 H2O],
mais aussi en compagnie de fibroferrite, rhomboclase, épsomite (ainsi qu'avec les minéraux réalisant une série avec l'epsomite : la goslarite et la morénosite), pickeringite, retgersite ou gypse.

Notez que dans les (anciennes) zones minières polymétalliques, la chalcantite, parfois visible en efflorescence sur les parois des puits ou couloirs, est d'abord un minerai de dégradation, rarement exploitable car peu abondant.

Gisements producteurs de spécimens remarquables 
 
 Bolivie
 Mina Kami, province d'Ayopaya, département de Cochabamba,
 Chili
 Dépôts de cuivre du Cerro Casale, province de Copiapó, région d'Atacama,
 États-Unis
 Planet Mine Planet, Santa Maria District, Mont Buckskin, comté de La Paz, Arizona,
 Mine de cuivre de Bisbee, Comté Cochise, Arizona
 Résidu de la mine d'argent, Comstock Lode, Nevada
 Minerai secondaire de la mine de cuivre de Butte, Montana
 France
 Scories de Villanière, non loin de Salsigne, canton de Mas-Cabardès, arrondissement de Carcassonne, Aude
 Mine de Montroc ou Le Franciman, Saint-Jean-de-Jeannes, Paulinet, canton d'Alban, Tarn
 Mines de cuivre de Canaveilles, Pyrénées-Orientales 
 La Verrière, Monsols, Rhône
 Mine de Cap Garonne, Var

Utilisations 
La chalcantite est un minerai de cuivre, on l'utilise en métallurgie du cuivre. La composition en pourcentage massique correspond à  de CuO,  de SO et de  de H0.

Le traitement des vignobles et de divers plants végétaux s'effectue souvent encore partout dans le monde à l'aide de sulfate de cuivre en solution aqueuse. Ainsi la bouillie bordelaise, traitement chimique proposée pour contrer à la fin du  l'invasion du mildiou. La toxicité de la chalcantite explique la réserve ou l'interdiction actuelle des jardiniers et viticulteurs conscients de la forte pollution, parfois irréversible, des sols causée par cet ancien emploi, répété et à forte dose. 

En outre, un autre usage parfois plus rentable dans les zones minières abandonnées lui est souvent préféré : en raison de sa couleur riche et de ses cristaux bien développés, elle est recherchée par les collectionneurs de minéraux. Mais cet usage présente deux inconvénients. D'une part, comme mentionné, même les plus beaux cristaux sont instables, car la solubilité et la sensibilité du minéral à la sécheresse favorise la désagrégation de leur structure cristalline, lors des variations de l'humidité relative. D'autre part, il est aisé de faire croître artificiellement de grands cristaux de très haute qualité, ce qui peut conduire des vendeurs peu scrupuleux à présenter comme naturels, et donc plus chers, des cristaux synthétiques. Il existe ainsi un grand nombre de contrefaçons. D'une manière générale, il faut se méfier des gros cristaux nourris sur des supports communs ou des gangues inhabituelles.

Galerie

Notes et références

Voir aussi

Bibliographie 
 Ronald L. Bonewitz, Margareth Carruthers, Richard Efthim, Roches et minéraux du monde, Delachaux et Niestlé, 2005, 360 pages (traduction de l'ouvrage anglo-saxon, publié par Dorling Kindersley Limited, London, 2005), en particulier  214.  
 Henri-Jean Schubnel, avec Jean-François Pollin, Jacques Skrok, Larousse des Minéraux, sous la coordination de Gérard Germain, Éditions Larousse, Paris, 1981, 364 . entrée ''Chalcanthite' .

Liens externes 
  Chalcanthite sur Mineral.net, The Mineral & Gemstone Kingdom
  Projet d'inventaire des roches sulfatées du Smithsonian Institut : plus de quatre-vingt spécimens ou échantillons différents
  Chalcanthite sur le site mindat.org du Hudson Institute of Mineralogy
  Chalcanthite sur le Manuel de Minéralogie de l'ASM
   Chalcanthite sur le Webmineral
   Die Chalcanthite dans le Mineralatlas Lexikon
 Une vue tournante sur de beaux et gros cristaux artificiels, obtenus par suspension mécanique du support trempant dans une solution bleue sursaturée de sulfate de cuivre
 Chalcanthite fibreuse naturelle, Mine Planet, comté La Paz, Arizona

Cuivre (minéral)
Sulfate (minéral)
Hydrate
Minéral toxique
Minéral triclinique
Catégorie:Minéral nommé d'après l'une de ses propriétés