Quand la nature joue à Tetris pour façonner la structure des minéraux

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On considère habituellement que le processus de cristallisation menant à la formation des minéraux est gouverné par un mécanisme très ordonné que l’on peut schématiser comme une addition de blocs de construction identiques. La façon dont seront empilés ces blocs de base, composés d’ions ou de molécules, va définir le réseau cristallin, véritable signature d’un minéral. Cet empilement ne se fait pas au hasard, il s’agit d’un mécanisme régi par les lois de la chimie et des interactions entre atomes et molécules. Cependant, un nombre de plus en plus important d’expériences de laboratoire montre que ce modèle classique de cristallisation n’est pas si simple et que d’autres voies de cristallisation sont possibles dans la nature.

Une cristallisation loin d’être parfaite

Une équipe de chercheurs menée par Tomasz Stawski du Federal Institute for Materials Research and Testing de Berlin a étudié de près des cristaux d’anhydrite issus de la mine de Naica au Mexique, célèbre pour ses cristaux de gypse géants, certains pouvant atteindre plus de 11 mètres de long. Les cristaux d’anhydrite étudiés présentent l’avantage de s’être développés tranquillement, dans des conditions particulièrement stables et proches de l’équilibre. Pendant des millénaires, aucune contrainte n’est donc venue perturber leur croissance, ce qui en fait des exemples tout particulièrement intéressants pour l’étude des mécanismes de cristallisation en milieu naturel.

Cristaux de gypse géants de la mine de Naica au Mexique. © Alexander Van Driessche, Wikimedia Commons, CC by 3.0
Cristaux de gypse géants de la mine de Naica au Mexique. © Alexander Van Driessche, Wikimedia Commons, CC by 3.0

La structure cristalline de ces cristaux d’anhydrite a été passée au crible en laboratoire, grâce à différentes techniques de microscopie et à l’analyse de la diffusion des rayons X. Les résultats, publiés dans la revue PNAS, montrent que ces cristaux sont loin d’être parfaits et que leur structure est caractérisée par la présence de défauts d’alignement à l’échelle nanométrique, c’est-à-dire celle des atomes. Ces défauts, si petits...

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