Cette thèse est consacrée à la
minéralogie des arséniates de cuivre. Elle est divisée en trois parties où sont
traités différents aspects de leur connaissance.
La première partie aborde les
aspects descriptifs et naturalistes de la quasi
totalité des membres de cette famille, à travers, pour chacun d'eux, une synthèse
critique de leurs propriétés physico-chimiques, radiocristallographiques,
de leurs paragenèses et gisements. Nos travaux de recherche nous ont amené à
enrichir cette partie systématique de 5 nouvelles espèces, dont deux
complètement décrites et approuvées par l'IMA. Il s'agit des
phases Xl, X2, X5 de la pradétite et de la zdenekite. Nous avons par contre été obligé de
proposer à l'IMA la discréditation de la lindackérite reconnue identique à la pradétite. Les
propriétés optiques de la richelsdorfite ont été redéfinies et son étude affinée. La
solution solide continue entre conichalcite et austinite a été confirmée par la découverte de
termes médians. Une solution solide a aussi été mise en évidence entre l'olivénite et
un éventuel pôle Ni (AsO4) (OH) à travers un possible nouveau
minéral.
La détermination généralisée du chimisme à la
microsonde électronique d'arséniates de cuivre rares, dont certains découverts
pour la première fois en France (theisite, richelsdorfite, céruléite), nous a
parfois conduit à discuter de la validité de leurs formules (cas de la
parnauïte, la theisite et la céruléite).
La rubrique consacrée aux gisements comporte une
partie réservée aux occurrences françaises, que nous avons augmentée en de
nombreuses occasions.
L'étude des paragenèses à arséniates de cuivre de
ces gisements nous a parfois permis de rencontrer des espèces nouvelles comme
l'analogue ferro-ferrique de la wallkilldellite ou des espèces
exceptionnelles comme la cyanophyllite.
Enfin, les descriptions d'arséniates sont
accompagnées, pour la moitié d'entre eux, de spectres Raman, technique qui n'avait été appliquée que sur l'olivénite (GRIFFITH, 1987).
La seconde partie constitue une
approche par la synthèse chimique, des conditions de formation de
certains de ces composés. Après un rappel des différentes synthèses connues,
nous exposons les nouvelles synthèses que nous avons réalisées. Elles concernent la
strashimirite, la pradétite, ainsi que deux composés artificiels proches de la lavendulanite.
Nous avons aussi mis au point un nouveau procédé d'obtention de la géminite
selon un mode que nous pensons proche du mode naturel.
La troisième
partie traite de l'étude des conditions naturelles de formation des arséniates
de cuivre. Nous avons pris comme exemple d'application le gisement
plombocuprifère de Cap Garonne, où ont été recensés 22 arséniates de cuivre
dont la géminite, la pradétite et la zdenekite, pour qui elle constitue la
localité type. Rappelons qu'à la mine de Cap Garonne plus de cent espèces minérales
ont été rencontrées, dont plus des deux tiers appartiennent aux minéralisations
secondaires. Cette mine est aussi la localité type, outre les minéraux déjà
cités, de la perroudite, la capgaronnite, la camerolaïte, la theresmagnanite,
la guarinoïte et de la deloryite, dans la description de laquelle nous
sommes impliqués.
La compréhension des facteurs régissant la
formation des arséniates de cuivre commence par l'étude des minéralisations métalliques. Celles-ci ont
été décrites et analysées ; un modèle métallogénique est proposé. Pour chaque
arséniate de cuivre, les paragenèses et contextes d'apparition sont exposés
puis commentés. Nous avons ainsi mis en évidence l'influence fondamentale de la
nature et de la distance des niveaux à sulfures mais aussi du grès quartzique
(plus ou moins alumineux par endroits), ainsi que du contexte d'expression
des minéraux secondaires : cavités de dissolution (système clos) ou diaclase (système ouvert). La présence d'oxydes de fer ou
de manganèse semble aussi jouer un rôle par la possibilité de relaxation
respectivement du cuivre et de l'arsenic à certains pH. Deux cycles d'oxydation ont été mis en évidence. Au premier cycle correspond l'essentiel des minéraux secondaires rencontrés à Cap Garonne.
Son commencement est daté à 232 000 + 38 000 / -28 000 ans par la méthode 234U / 230Th appliquée à la métazeunérite, premier secondaire formé.
Les
séquences paragénétiques d'arséniates de cuivre permettent d'envisager une augmentation
du pH des solutions minéralisatrices au cours de ce cycle. D'acides (pH ≤
3) en début d'altération, à légèrement basique (pH ≈ 8) en fin de cycle, elles
ont, principalement en raison de la nature quartzique de l'encaissant, été
marquées par des conditions moyennement acides à neutres (entre pH 5 et 7). Le
deuxième cycle d'oxydation a commencé il y a moins de 100 (± 20) ans ; il porte
sur une poche de minerai à tennantite que seuls les travaux miniers ont
livré aux phénomènes d'altération. Les
minéraux secondaires rencontrés : géminite et pradétite nous permettent
d'estimer la vitesse d'oxydation de la
tennantite ainsi que le temps nécessaire à la formation des premiers arséniates
de cuivre. Ils nous renseignent également, dans l'hypothèse d'une identité des
processus d'altération entre le premier et le second cycle, sur les premiers arséniates
de cuivre (aujourd'hui disparus) qui auraient pu se former en début du premier cycle d'oxydation.
L'étude des minéraux secondaires
est une branche de la minéralogie actuellement peu en vogue. Tout au
plus fait-elle l'objet chaque année de quelques publications, surtout
consacrées aux aspects descriptifs de nouvelles espèces et de moins en moins à leur approche naturaliste.
Ces différentes constatations convergent toutes pour
prouver que beaucoup reste à découvrir dans ce domaine. GUILLEMIN, en son temps,
avait déjà relancé le goût pour l'étude de ces composés, qui à l'époque avait été
entravée, plus pour des raisons historiques qu'intellectuelles. Il
s'était spécialisé plus particulièrement dans le domaine des phosphates,
arséniates et vanadates de cuivre, composés auxquels il avait été sensibilisé lors
de son travail de thèse de pharmacie (1952) sur l'étude minéralogique et métallogénique
du gîte plumbocuprifère de Cap Garonne.
L'étude exhaustive qu'il en fit, publiée en 1955,
sous le titre "Contribution à la minéralogie des arséniates, phosphates et
vanadates de cuivre", comporte aussi bien l'aspect descriptif de ces
minéraux, que celui naturaliste avec l'étude de leur paragenèse, et conditions de
formation, ces dernières étant appréhendées par le biais des synthèses.
Lorsque je rencontrais C. GUILLEMIN, l'intérêt que je
nourrissais pour la minéralogie systématique, ainsi que ma connaissance des mines de
Cap Garonne, lui firent penser que je pourrais réactualiser ses travaux sur
la minéralogie des mines de Cap Garonne, ou encore sur les composés de cuivre
qu'il affectionnait.
Le sujet de cette thèse résulte d'un compromis entre les deux thèmes. Il traite de la minéralogie des arséniates de cuivre, avec pour exemple d'application la mine de Cap Garonne. Nous avons divisé ce travail en trois parties qui pourront être consultées indépendamment. Les deux premières parties, respectivement systématique et synthèses, font le point des connaissances acquises sur les arséniates de cuivre et concourent à l'élaboration de la troisième partie, qui traite de l'étude des arséniates de cuivre rencontrés dans la mine de Cap Garonne, de leurs paragenèses et conditions de formation.