Hématite – Musée Virtuel des Molécules et des Minéraux

Description du minéral

L’hématite est un minéral d’oxyde de fer du groupe des Oxydes et des Hydroxydes, de formule structurelle. La structure est similaire à celle du corindon et consiste essentiellement en un arrangement dense d’ions Fe3+ en coordination octaédrique avec des atomes d’oxygène dans un empilement hexagonal le plus proche. La structure peut également être décrite comme l’empilement de feuilles d’ions Fe3+ coordonnés octaédralement (six fois) entre deux couches d’oxygène fermées. Puisque le Fe est à l’état trivalent (Fe ferrique), chacun des oxygènes n’est lié qu’à deux ions Fe, et par conséquent, seuls deux octaèdres d’oxygène sur trois disponibles sont occupés. Cette disposition rend la structure neutre sans excès ni déficit de charge. Les feuilles de Fe-O sont maintenues ensemble par de fortes liaisons covalentes, ce qui donne une structure très dure et dense.

La majeure partie de l’hématite est relativement pure, avec seulement des inclusions très mineures de Fe2+, Ti, Al et/ou Mn. Des solutions solides très limitées ont été rapportées avec la magnétite, l’ilménite et la bixbyite.

Le système cristallin de l’hématite est hexagonal, mais les cristaux apparaissent sous une grande variété de formes. Les formes bien cristallisées, également appelées spécularites, ont tendance à se développer sous forme de cristaux trigonaux plats. Les formes réniformes (minerai de rein) ou botryoïdales sont courantes sous forme de géothite déshydratée et se décomposent en fibres ou en éclats. L’hématite oolitique et fossilifère est souvent trouvée en remplacement des fossiles carbonatés. Les cristaux peuvent également être massifs, ou doux et terreux. L’hématite est généralement opaque, gris acier, à rouge vif ou brun. Le lustre est métallique brillant à sous-métallique.

Le nom « hématite » vient du grec ”haïmatites », signifiant semblable au sang en référence à la couleur rouge vif de l’hématite en poudre. La structure cristalline est basée sur un raffinement structurel par diffraction des rayons X des données structurelles originales de Linus Pauling de 1925.

Occurrence et utilisation

L’hématite est le produit d’altération de nombreux minéraux porteurs de Fe, en particulier la magnétite, la sidérite et la pyrite, et elle est précipitée dans les mers et les lacs par des processus chimiques ou organiques. Son apparition peut être attribuée, mais sans s’y limiter, à une altération intense dans des environnements normaux et oxydants. Les dépôts sédimentaires d’hématite peuvent être importants et constituer des minerais majeurs de fer. Les dépôts d’hématite peuvent se présenter sous forme de couches mélangées avec du chert et du quartz, en particulier dans les sédiments cambriens qui ont été modérément métamorphosés. Les formations de fer à bandes communes dans la gamme de fer Mesabi en sont un bon exemple.

L’hématite est extrêmement courante dans les environnements de surface et les sols en raison de l’altération des minéraux contenant du Fe et est responsable de la coloration rouge et brun-rouge des sols et des roches de surface. L’hématite partiellement hydratée peut induire une coloration jaune-brun. Plusieurs localités de minerai de fer se trouvent aux États-Unis, principalement le long du lac Supérieur, de New York et de l’Arizona. D’autres mines importantes se trouvent dans les zones tropicales et subtropicales d’Afrique, d’Asie et d’Amérique du Sud.

Les roches ignées telles que le granite, la rhyolite et les roches similaires peuvent contenir des grains accessoires primaires d’hématite, suggérant des magmas riches en oxygène. La forme spécularite de l’hématite est généralement déposée sous forme de cristaux euhédriques ou platy avec du quartz dans les veines et les cavités par les gaz volcaniques, et dans les veines de quartz par les fluides hydrothermaux à haute température. Les croissances d’ilménite sont courantes avec l’hématite.

Importance dans les environnements du sol

L’hématite peut se produire dans de nombreux sols en tant que produit de l’altération, ou en tant que minéral hérité des roches mères, ou les deux. Elle est plus fréquente dans les régions tropicales et tempérées chaudes que dans les régions plus froides, où la goethite prédomine généralement. De plus, on trouve plus d’hématite sous des sols bien drainés que dans des sols à drainage limité. L’hématite est souvent un constituant des concrétions et des nodules et de la plinthite. L’hématite est responsable des couleurs rouge, ocre-rouge et rouge-brun de nombreux sols, en particulier ceux évoluant sous une alternance de saisons humides et sèches fortement contrastées, comme dans les environnements de type méditerranéen. Les hématites peuvent exister sous forme déshydratée de goethite et de lépidocrocite. Ces derniers minéraux peuvent s’inverser en hématite dans des conditions sèches. L’hématite à texture fine joue un rôle important en tant qu’agent cimentant pour les agrégats de sol.

Données cristallographiques

Composition

Fe2O3

Classification

Oxyde

Paramètres structuraux

a= 5.038, b = 5.038, c = 13,772 Å
alpha=90, bêta=90, gamma= 120°
Groupe d’espace= R-3c