Olivine

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Olivine Catégorie IX : silicates
Olivine produite par le Piton de la Fournaise, à la Réunion
Général
Formule brute	(Mg, Fe)₂[SiO₄]
Identification
Couleur	vert jaune à sombre
Classe cristalline ou groupe d'espace	orthorhombique-dipyramidale $2/m\ 2/m\ 2/m$ (D_2h)
Système cristallin	orthohombique
Clivage	{001} bon et {010} imparfait
Habitus	grains arrondis, rarement en cristaux
Fracture	conchoïdale
Échelle de Mohs	6,5-7
Éclat	vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction	α=1,630-1,650 β=1,650-1,670 γ=1,670-1,690
Biréfringence	Δ=0,040 ; biaxe positif
Dispersion	2v_z ~ .
Trait	blanc
Autres propriétés
Densité	3,2 - 3,6
Température de fusion	forstérite: 1890 °C fayalite: 1208 °C
Fusibilité	Ne fond pas, les membres de Fe fondent et donnent une boulette magnétique
Solubilité	Soluble dans HNO3, les membres de Mg dans les acides chauds
Caractères distinctifs
Magnétisme	aucun
Radioactivité	aucune
Principales variétés
fayalite(Fe)	forstérite(Mg)
tephroite (Mn)	bredigite (Ca)
monticellite (Ca,Mg)	kirchsteinite (Ca,Fe)
picrotephroite (Mn,Mg)	knebelite (Mn,Fe)

Une olivine est un minéral de la famille des nésosilicates et une pierre fine utilisée en joaillerie sous le nom de péridot. Elle cristallise dans le système cristallin orthorhombique. Sections souvent automorphes dans les roches volcaniques, plutôt xénomorphes dans les roches grenues. Possède un fort relief à l'observation au microscope polarisant, ainsi qu'une forte biréfringence, teintes vives du 2^e au 3^e ordre au microscope polarisant en lumière analysée.

La dénomination de ce minéral lui a été donnée par le minéralogiste allemand Abraham Gottlob Werner en 1790 en référence à sa couleur vert olive.

[modifier] Composition

La formule générale des olivines est XYTO₄, où :

T = cation tétraédrique (Si)
Y = cation bivalent dans les sites octaédriques M2
X = cation bivalent dans les sites octaédriques M1

La composition des olivines naturelles est comprise dans un tétraèdre ayant par sommets les phases:

Forstérite (Fo): Mg₂SiO₄
Fayalite (Fa): Fe₂SiO₄
Tephroite: Mn₂SiO₄
Bredigite: Ca₂SiO₄

Le membre calcique est un constituant important du ciment portland et des scories métallurgiques. Il rentre aussi dans la composition des fertilisants agricoles. Il donne plusieurs polymorphes et dans la nature il se présente rarement avec structure olivine, bien que celle-ci soit la phase de basse température.

Dans le tétraèdre de composition on observe deux lacunes de miscibilité, qui correspondent aux phases:

CaMgSiO₄ Monticellite
CaFeSiO₄ Kirchsteinite

Par analogie, on donne aussi un nom particulier aux deux composants intermédiaires même s’ils ne sont pas des phases intermédiaires :

MnMgSiO₄ Picrotephroite
MnFeSiO₄ Knebelite.

Le long de l’axe Fo - Fa, où on trouve les olivines les plus importantes, qui sont classées dans la manière suivante :

Fo100-Fo90: Forstérite
Fo90-Fo70: Chrysolite
Fo70-Fo50: Hyalosiderite
Fo50-Fo30: Hortonolite
Fo30-Fo10: Ferrohortonolite
Fo10-Fo0: Fayalite

Olivines contenant quantités relevant de zinc et teneur mineur en nickel et chrome sont aussi connues.

[modifier] Paragénèse

Dans la croûte terrestre, les membres riches en Mg sont des constituants importants des roches ignées mafiques et ultramafiques ; ils se trouvent également dans les calcaires dolomitiques métamorphisés thermiquement. Les membres riches en Fe sont des phases mineures des roches ignées alcalines et des sédiments ferrifères métamorphisés. À teneurs élevées en magnésium la forsterite coexiste avec le périclase (MgO). En revanche, à teneurs élevées en SiO₂ la forsterite se transforme en enstatite.

L'olivine est le minéral dominant des péridotites, roches constituant le manteau. Une dunite est une roche contenant au moins 90% d'olivine.

L'olivine est le premier minéral à cristalliser lorsqu'un magma refroidit. C'est pourquoi il est souvent présent dans les basaltes. Il peut cristalliser à une température d'environ 1 000°. C'est le premier minéral de la suite réactionnelle : Olivine (Mg) --> Olivine (Fe,Mg) --> Pyroxene (Mg) --> Pyroxene (Fe,Mg) --> Amphiboles --> Biotite (des HT hautes températures vers les BT basses températures).

La forstérite n'est jamais associée avec du quartz ; en fait, la présence simultanée de forstérite quartz comporterait la formation spontanée de pyroxène.

Olivines plus riches en fer peuvent coexister avec du quartz dans certains granites et syénites quartzifères, où elles sont associées avec des autres silicates ferrifères, comme le pyroxène hédenbergite CaFeSi₂O₆, le pyroxène ægyrine NaFeSi₂O₆ et l’amphibole arfvedsonite Na₃(Fe²⁺₄Fe³⁺)Si₈O₂₂(OH)₂.

Les olivines métamorphiques sont moins communes, mais sont quand même des minéraux importants dans certains marbres impurs et dans les roches ultramafiques métamorphosés.

Étant formées à haute température et en absence d’eau, les olivines sont très sensibles aux agents atmosphériques, à l’altération hydrothermale, au métamorphisme de bas degré impliquant l’hydratation, l’oxydation, la silicification ou la carbonatation. Elles s’altèrent en serpentine, chlorite, amphibole, oxydes de fer, talc. Les olivines répondent parfaitement à la loi de Goldich : « les minéraux sont d’autant plus vulnérables que leurs conditions de genèse différent plus de celles qui règnent à la surface ».

[modifier] Polymorphisme

Mg₂SiO₄ se présente avec structure olivine dans la croûte terrestre et jusqu’à la partie supérieure de la zone de transition du manteau. Au milieu de la zone de transition, aux alentours de 520 km de profondeur, l’olivine se transforme en wadsleyite ou β-Mg₂SiO₄ à structure spinelle modifiée, contenant des groupes Si₂O₇. À profondeurs plus importantes, à la base de la zone de transition du manteau, c’est la ringwoodite ou γ-Mg₂SiO₄, à structure spinelle, qui devient stable.

Dans la série Fo-Fa on n’observe pas de polymorphisme et même des membres moins communs (ex. nickélifères) ont structure olivine.