Tableau d'identification des minéraux : dureté, trait, éclat

Parcourez le tableau dans l'ordre et arrêtez-vous dès que la réponse s'impose. Les propriétés les plus utilisées pour identifier un minéral sont la couleur, l'éclat, la dureté, le trait, le clivage ou la cassure et l'habitus cristallin, et elles ne se valent pas : la couleur est la moins fiable et la dureté est généralement la plus décisive.

L'ordre qui demande le moins d'effort :

• L'éclat d'abord, parce qu'il ne coûte rien et qu'il coupe l'ensemble en deux.
• La dureté ensuite, parce que c'est la valeur la plus décisive à elle seule.
• Le trait en troisième, surtout pour tout ce qui a un aspect métallique.
• Le clivage ou la cassure en quatrième, sur une arête fraîchement cassée.
• Le poids en main et toute propriété particulière en dernier, pour confirmer.

Notez chaque résultat au fur et à mesure. Trois propriétés relevées suffisent généralement à réduire un spécimen à une poignée de candidats ; deviner de mémoire y parvient rarement.

La dureté est la résistance à la rayure, exprimée par rapport aux dix minéraux de référence de l'échelle de Mohs. L'U.S. Geological Survey les donne ainsi :

• Talc 1
• Gypse 2
• Calcite 3
• Fluorite 4
• Apatite 5
• Feldspath 6
• Quartz 7
• Topaze 8
• Saphir 9
• Diamant 10

Des objets du quotidien utilisés dans les travaux pratiques comblent les intervalles :

• Ongle, environ 2,5
• Pièce en cuivre, environ 3,5
• Lame de couteau ou verre à vitre, environ 5,5
• Clou en acier, environ 6,5
• Foret à béton, environ 8,5

La lame de couteau, à 5,5, est la limite pratique entre minéraux durs et tendres. Testez sur une arête cachée, passez l'outil une fois en appuyant fermement, puis essuyez et observez à la loupe : le métal étalé s'efface, une vraie rayure est un sillon que l'on sent au toucher.

Le trait est la couleur de la poudre d'un minéral, obtenue en frottant le spécimen sur une plaque de porcelaine blanche non émaillée. Il est plus révélateur que la couleur de surface, car l'altération, les impuretés et les dépôts modifient l'apparence d'un minéral sans changer la couleur de sa poudre.

Les cas à retenir :

• L'hématite donne un trait brun-rouge quel que soit l'aspect du spécimen : argenté, noir, rouge ou terreux.
• La pyrite donne un trait noir à noir verdâtre malgré sa surface jaune laiton : c'est le test classique pour la distinguer de l'or.
• Tout minéral plus dur que la plaque ne laisse pas de poudre et raye la plaque à la place. Le quartz, à 7, se comporte ainsi, et ce résultat vous indique que le minéral est dur même sans couleur obtenue.

Pour un minéral dur, vous pouvez quand même obtenir un trait en réduisant un petit éclat en poudre au marteau, avec des lunettes de protection, puis en observant la couleur de la poudre elle-même.

L'éclat décrit la manière dont la surface réfléchit la lumière. La première distinction se fait entre métallique (aspect de chrome, d'acier, d'argent ou d'or) et non métallique. Parmi les éclats non métalliques, les types utiles sont vitreux, terreux et mat comme de la boue séchée, soyeux avec le reflet doux des fibres, nacré comme l'intérieur d'un coquillage, et submétallique pour un aspect de métal terne.

Le clivage est la tendance à se briser selon des plans lisses, plats et parallèles qui reflètent la structure atomique. Notez trois choses : la qualité (parfait, imparfait ou absent), le nombre de directions et les angles entre elles. Le mica a un clivage parfait dans une direction et se sépare en feuillets ; la calcite se casse en blocs rhomboédriques.

La cassure est ce que l'on obtient en l'absence de clivage. La cassure conchoïdale est la surface courbe en forme de coquille qu'on observe sur le quartz, l'olivine et le verre volcanique ; d'autres minéraux ont une cassure irrégulière, esquilleuse ou fibreuse.

Une mise en garde sur les faces cristallines : une face plane et brillante n'est pas forcément un plan de clivage. Une face de croissance et une surface de clivage peuvent se ressembler, mais le clivage se répète en gradins parallèles à travers le spécimen, alors qu'une face de croissance ne le fait pas.

La densité est le poids d'un spécimen rapporté à celui d'un volume égal d'eau. Peu de gens la mesurent sur le terrain ; les géologues expérimentés l'estiment au poids en main, une impression subjective de la lourdeur d'une pièce par rapport à sa taille. Comparer deux spécimens de taille voisine, un dans chaque main, en est la version pratique.

Le magnétisme permet d'identifier un groupe restreint : certains oxydes de fer attirent un aimant, la magnétite fortement et l'ilménite faiblement.

Le test à l'acide distingue les carbonates. Une goutte d'acide chlorhydrique dilué, à environ 10 à 15 %, fait effervescence sur la calcite ; la dolomite ne réagit qu'une fois réduite en poudre. C'est une manipulation de laboratoire. L'acide chlorhydrique dilué brûle la peau et les yeux, exige lunettes de protection, gants et ventilation, et il attaque ou détruit la surface du spécimen. Si vous voulez seulement savoir s'il s'agit de calcite, une pièce en cuivre à 3,5 la rayera et répondra à la question sans danger.

Un tableau n'est utile que s'il vous accompagne. Le kit de terrain qui couvre tout ce qui précède tient dans une poche de veste : une pièce en cuivre, un clou en acier, un couteau ou un éclat de verre, un carré de carreau non émaillé, un petit aimant, une loupe et un carnet.

Notez les résultats en une courte ligne par spécimen (éclat, fourchette de dureté, couleur du trait, type de cassure, poids en main) plutôt qu'une conclusion. Une note du type « non métallique, vitreux, plus dur qu'un clou, pas de trait, conchoïdal » reste utile pour toujours, alors qu'une note « quartz ? » ne l'est pas.

Photographiez chaque spécimen sur un fond uni avec une pièce pour l'échelle. Prenez-le en photo et l'appli l'identifie, puis comparez la suggestion avec les propriétés que vous avez relevées avant de l'accepter.

L'identification des minéraux fonctionne mieux avec une clé qu'au jugé. La Mineral Identification Key de la Mineralogical Society of America, rédigée par Alan Plante, Donald Peck et David Von Bargen avec Mindat.org, fonctionne comme une clé de détermination des fleurs sauvages : quelques propriétés diagnostiques vous orientent vers un tableau de candidats probables, puis un guide ou une base de données confirme le nom final. Ses conseils pratiques :

• Testez une surface fraîche, non altérée, sur un endroit discret plutôt que sur une belle face cristalline.
• Testez la dureté dans les deux sens : rayez l'outil avec le minéral, et le minéral avec l'outil.
• Répétez les tests peu clairs. Plusieurs traits et plusieurs essais de dureté valent mieux qu'un seul.
• Vérifiez le clivage sur des cassures que vous avez faites vous-même, avec une loupe 10x, pas sur des surfaces brisées par la nature.
• Si vous n'aboutissez à aucun résultat, recommencez depuis le début, en remettant en question des choix comme le caractère réellement métallique de l'éclat.

La clé ne couvre qu'environ deux cents des espèces les plus courantes, et elle prévient qu'un échantillon qui semble rare est généralement un minéral courant sous une forme inhabituelle. Envoyer un échantillon à un laboratoire doit être la dernière étape.

La trousse d'identification de la clé de la MSA apporte des détails que les listes domestiques habituelles omettent :

• Cuivre : un penny (pièce de 1 cent américaine) antérieur à 1983, ou un petit morceau de cuivre ou de gros fil de cuivre.
• Couteau : un canif bon marché, pas un couteau suisse, dont l'acier plus dur fausse les mesures de dureté.
• Lime en acier : l'extrémité, de 2 à 3 pouces, d'une lime triangulaire pour tronçonneuse.
• Minéraux de référence : de petits morceaux de fluorite, de quartz, de béryl ou de topaze, et de corindon à pointes vives, pour tester les échelons supérieurs de l'échelle.
• Plaque de trait : un carreau de porcelaine non émaillée ; un carré de 2 pouces suffit largement.
• Aimant, loupe 10x, pince brucelles et étiquettes.

Elle mentionne aussi une bougie pour la fusibilité et de l'acide chlorhydrique dilué à 10 % pour les carbonates. Les deux exigent des précautions ; l'acide, en particulier, ne doit être utilisé que sous surveillance.

L'U.S. Geological Survey indique que les minéraux doivent être examinés en personne, sous toutes leurs faces, et qu'ils sont extrêmement difficiles à identifier à partir de photos. Il oriente vers le service géologique de l'État, les muséums de sciences naturelles, les départements de géologie des universités, les boutiques de minéraux, les clubs locaux de gemmes et minéraux ou de prospection amateur, et les exposants des salons de gemmes et minéraux. Apportez les résultats de vos tests notés ; la conversation n'en sera que plus courte.