Aluminium et composés

Suivant une opinion très probable, la terre a dû former à l'origine un amas sphérique de matériaux fluides superposés par ordre de densité. Lorsque les progrès du refroidissement amenèrent la formation d'une croûte externe, cette croûte ne pouvait manquer de se produire par l'union de la silice, l'élément réfractaire et léger par excellence, et de l’alumine, non moins réfractaire, avec les métaux les moins lourds. Cette croûte dut flotter d’abord à la surface du bain métallique comme font les scories sur les métaux en fusion; quand elle devint consistante, elle forma une écorce solide séparant le noyau métallique de l'atmosphère (!).

Cette théorie nous explique d'une facon parfaite l'abondance de l’alumine dans la croûte terrestre. Si l'oxygène constitue la moitié environ du poids de la croûte terrestre accessible à nos investigations et si le silicium forme 28 pour 100 de toutes les masses cristallines d’origine éruptive, l'aluminium vient immédiatement après ces deux éléments, comme abondance.

Cette énorme quantité d'aluminium s’est solidifiée sous forme de silicates et principalement de feldspaths, composés qui entrent abondamment dans la constilution des roches et en particulier des granites, des syénites, des porphyres, gneiss, trachytes, elc. Sous cette forme compacte et cristalline, ces silicates sont peu susceptibles d’être utilisés comme minerais d’alumine. Mais, sous l’action

(*) De LaPpPparENT, Trailé de géologie.

prolongée des agents atmosphériques, ils se sont détruits en donnant naissance à des silicates d’alumine amorphes, les kaolins et les argiles, qui, eux, sont de véritables minerais d’alumine.

A ce titre, nous dirons donc quelques mots des feldspaths, puis, négligeant les très nombreux silicates cristallisés contenant de l'alumine, nous mentionnerons les quelques minéraux non silicatés qui intéressent directement ce travail.

Les feldspaths sont formés par l'union de la silice el de l’alumine avec des bases exclusivement empruntées aux alcalis et aux terres alcalines; ces bases sont surtout la potasse, la soude et la chaux.

Dans les feldspaths, le rapport de l'oxygène de l’alumine à celui des autres bases est toujours de 5 à 1; la proportion de l'oxygène de la silice varie et caractérise chaque espèce. On désigne sous le nom de rapport d'oxygène les proportions relatives de l'oxygène combiné au mélal alcalin, à l'aluminium et au silicium, la quantité combinée au métal alcalin étant prise égale à 1.

Le feldspath à base de potasse, l’orthose, cristallise dans le système monoclinique, tandis que tous les autres sont tricliniques avec des formes extrêmement voisines de la première. Les feldspaths sont caractérisés par un clivage très facile parallèle à la base p et par un autre un peu moins facile parallèle à g'. Dans l’orthose, l’angle de p avec g' est droit, d'où son nom (64%, droit): dans tous les autres, le même angle est oblique, d'où la désignation générique de plagioclases (ràiy:os, oblique) (!).

Les principales variétés de feldspath sont :

L'orthose, silicate d'alumine et de potasse, K20 ,APO,6S10? (Rapport d'oxygène, 1:3:12). Il est cristallisé dans le système monoclinique. Il présente des macles fréquentes dont les plus répandues sont celles de Carlsbad et de Baveno. Incolore et transparent, il constitue une variété nommée adulaire.

Le microcline à la même composition que l’orthose mais cristallise dans le système triclinique; l'angle des faces de clivage pg' est de 90,16’. Il est très commun dans les roches, et ses cristaux sont généralement formés de lames extrêmement minces maclées suivanL g!.

L'albite, silicate d’alumine et de soude Na’ 0 , A 0*,6Si0? (Rapport

(1) DE LAPPARENT, Cours de minéralogie, p. 596.

d'oxygène, 1:5:12), cristallise dans le système triclinique. Elle és généralement de couleur blanche comme l'indique son nom et présente fréquemment la macle dite de l’atbite, caractérisée par une goullière avec angle rentrant de 172,48.

L'oligoclase, silicate d’alumine et de soude, avec un peu de polasse, de chaux et de magnésie ayant pour formule Na?0,A10%,5S10? (Rapport d'oxygène, 1:3:10), cristallise dans le système triclinique.

L'andésine, silicate d’alumine, de chaux et de soude, de formule générale RO ,AFO*,4S10? (Rapport d'oxygène, 1:3:8), est abondante dans les roches trachytiques et dans les produits des éruptions volcaniques modernes; elle cristallise encore dans le système triclinique.

Le labrador, silicate d'alumine et de chaux avec un peu de soude, répond à la formule CaO ,AP0%,3Si0? (Rapport d'oxygène, 1:3:6).

Enfin, l'anosthite, siicate d'alumine et de chaux, CaO.AP0O*,9Si0? (Rapport d'oxygène, 1:3%:4), cristallise dans le système triclinique en cristaux vitreux et {ransparents et est par excellence le feldspath basique et calcaire.

Derrière ces feldspaths, on peut ranger une famille de feldspaths hydratés caractérisés par la présence constante de l’eau, par leur couleur blanche et la propriélé qu'ils possèdent de se gonfler et de bouillonner dans la flamme du chalumeau. On les nomme zéolithes ({w, bouillir). Si l’on fait abstraction de la quantité d’eau, les rapports d'oxygène y sont les mêmes que dans les feldspaths. Les z60lithes remplissent des amygdales dans les roches basiques vacuolaires.

Les plus fréquentes sont le mésotype : Na°0 ,APO*,3S10?,2H0; l'analcime : Na0,APO%,4S10?,92H°0; la stilbite : CaO,AFO*, 6Si0?,6H°0, et l’heulandite de même formule; l'apophytlite et Ta chabasie dont les formules sont mal déterminées.

Cependant et dès leur formation, la surface des roches qui contiennent des feldspaths a été attaquée par ies eaux chargées d'acide carbonique. Sous celte influence, les feldspaths ont été décomposés en donnant des carbonates alcalins ou alcalino-terreux, de la silice et du silicate d’alumine. De ces matériaux provenant de la décomposition des feldspaths, les carbonates et la silice ont été dissous par l'eau et entraînés à l’état de solution; le silicate d’alumine, inso-

luble, entraîné à faible distance dans les bassins où il s’est accumulé, a constitué les argiles et les kaolins, d’où le nom de kaolinisation attribué à ce mode d’altération des roches feldspathiques.

On exprime cette transformation par l'équation

Al205,K20,6S102+92H20 + CO? —= AËO5,2$i02,2H°20 + 4Si0? + K2C 05.

Le quartz des roches et les nombreux minéraux accidentels qu'elles contiennent, comme de mica, la chlorite, le rutile, l'épidote, le zircon, la tourmaline, échappent à la kaolinisation et on peut en reconnaître au microscope de petits cristaux dans presque toutes les argiles, ce qui confirme cette théorie de la formation des argiles.

Il est d’ailleurs juste de dire que pour certains grands gisements de kaolin, tels que ceux du Limousin que l’on trouve en place au milieu de la roche qui leur a donné naissance, la kaolinisation est attribuée à l’action violente du fluor sur la pegmatite en voie de formation. Ainsi, les feldspaths, matières presque inutilisables en chimie à cause de leur compacité, se trouvent transformés par la

Nature en substances amorphes facilement attaquables, qui sont de véritables minerais de l'aluminium.

Sous le nom d'argiles, on désigne des substances qui sont essentiellement composées de silice, d’alumine et d’eau. Les argiles absorbent facilement l’eau, la retiennent avec énergie et happent à la langue parce qu'elles s'emparent de l'humidité répandue à sa surface.

Les phénomènes qui se produisent pendant le chauffage des argiles permettent de les diviser en un certain nombre de groupes. Lorsqu'on chauffe les argiles, on observe en effet dans la marche de la température des ralentissements correspondant à la déshydratation et en plus, dans certains cas, de brusques accélérations indiquant un phénomène accompagné d’un dégagement de chaleur. De nombreuses observations ont conduit M. Le Chatelier à rapporter les argiles à cinq types bien tranchés, définis par la position des ralenlissements et des accélérations qu'ils présentent (!).

le" yroupe. — Caractérisé par un ralentissement marqué entre 150 et 200 degrés, un ralentissement très important vers 700 degrés et une accélération brusque commençant à 1000 degrés.

LE CHATELIER, Comptes rendus, 404, p. 1443 et 1517, 1887.

Le type de ce groupe est l’halloysite, de formule APO*,2Si0?, 2H0 + Aq. — Après qu'on les a débarrassées par lavage du quartz qu'elles contiennent, beaucoup d'argiles sédimentaires appartiennent à ce groupe; par exemple : l'argile réfractaire de Forges, la terre à creusets, la terre de pipe, la terre à poteries de grès et de faïence.

2 groupe. — Caractérisé par un ralentissement net entre 150 et 200 degrés et par une accélération brusque à 1000 degrés. Le type de ce groupe est l'allophane, de formule APO®, SiO0?+ Aq.

9° groupe. — Ralentissement marqué se terminant à 770 degrés : accélération légère, en réalité presque insensible, vers 1000 degrés. Le kaolin APO*,2Si0*,2H°0 est le type de ce groupe.

k° groupe. — Premier ralentissement net finissant à 700 degrés, deuxième ralentissement douteux à 850 degrés; pas d'accélération à 1000 degrés. Le type de ce groupe est la pyrophyllite AO", 4S1i0?,H?0.

9° groupe. — Premier ralentissement important finissant vers 200 degrés, deuxième moins marqué à 770 degrés, troisième douteux à 950 degrés. Aucune accélération à 1000 degrés. C'est le groupe de la montmorillonite AFO*,4S10?,H?0 + Aq. Dans ce groupe se rangent les argiles impures et fusibles, riches en alcalis, chaux et

manganèse.

Il convient de ranger à la suite des argiles la bauxile où beauxite, minéral décrit pour la première fois par Berthier(!) et étudié par H. Sainte-Claire Devillc(?), très abondant dans la commune de Baux près d'Arles, dans les départements du Gard et du Var, en Calabre, ete. Cette matière est considérée par les uns comme une argile très riche en alumine ‘elle contient en effet toujours une proportion importante de silice); par les autres comme un hydrale d'aluminium où le fer remplace l'aluminium par isomorphisme. On la range alors près du diaspore et lui attribue la formule théorique APO*,2H20. Elle est généralement constituée par un mélange d'alumine et de sesquioxyde de fer avec des proportions variables de sable siliceux et litanifère, de corindon et de calcaire. La proportion d’alumine y est de 50 à 65 pour 100.

Parmi les gîtes les plus exploités actuellement, on peut compter

(‘) Berruier, Annales des Mines (1"° série), 6. p. 551, 1821. (@) DEviLce, Annales de Chim. et de Phys., (5), 64, p. 309, 1861.

ceux de Glenvarel dans le comté d'Antrim, au nord de l'Irlande, ceux du district de Barnsley, comté de Bartow (Géorgie) et ceux de Villeyrac (Hérault).

Si cette variété d’alumine hydratée est intéressante parce qu'elle constitue le minerai d’où l’on peut retirer le plus facilement l'alumine à l'état de pureté, l’alumine anhydre cristallisée ne mérite pas

moins de nous arrêter. ù

L'alumine cristallisée APO® est désignée sous le nom de corindon (de Korund, son nom en indien). Sa grande dureté, qui vient après celle du diamant dans l'échelle de dureté de Mohs, suffit à elle seule à caractériser le corindon qui cristallise dans le système rhomboédrique (Angle du rhomboëdre : 86,4’). Les formes ordinaires sont le prisme hexagonal basé d' a! et des isocéloèdres aigus.

Les cristaux sont fréquemment colorés par des traces d'oxydes métalliques; ils peuvent être opaques ou transparents. Lorsqu'ils sont transparents ou à la fois transparents et colorés, ils constituent des pierres précieuses que l’on distingue en faisant suivre leur nom de l'adjectif oriental. Le saphir oriental est bleu, le rubis oriental est rose, la {opaze orientale jaune, l'émeraude orientale verte, l’'améthyste orientale violette. On désigne une variété incolore sous le nom de saphir blanc.

Enfin, une variété impure, constituée par un mélange de petits cristaux de corindon coloré avec des proportions élevées de magnéüte et d'oligiste constitue l’émeri et est employée pour le polissage.

L'alumine se rencontre fréquemment dans la Nature combinée aux oxydes métalliques et constituant des aluminates cristallisés. Après le cymophane où aluminate de glucine G1O ,AP O5, cristallisant dans le système orthorhombique, la plus intéressante de ces combinaisons est le spinelle où rubis Spinelle, aluminate de magnésie de formule MgO,APO%. Il cristallise dans le système cubique, la forme dominante étant l’octaèdre a!, presque toujours maclé parallèlement à a! (macle des spinelles). Par suite de la présence d'oxydes étrangers, sa couleur est variable, mais le plus fréquemment rouge foncé (rubis balais des joailliers). Le spinelle est le type d’une famille de minéraux constitués par la combinaison d’un sesquioxyde et d’un protoxyde et cristallisant dans le système cubique. Le chlorospinelle, aluminate de magnésie ferrifère que l’on rencontre dans l’'Oural, et

la gahnite, aluminate de zinc coloré en bleu, font partie de celle famille.

Des phosphates d’alumine généralement fluorifères se rencontrent dans la Nature, tels sont : la wavellite, la turquoise, la klaprothine et l'amblygonite qui contient une forte proportion de lithine. Leurs formules sont mal établies.

Il ne reste plus, pour terminer ce long exposé, qu'à parler d’un minéral important, qui a successivement servi de minerai de soude, de minerai d'alumine et de minerai de fluor, la cryolithe. La eryolithe (2:50:, glace) est un fluorure d'aluminium et de sodium de formule APF6,6NaF. Elle cristallise dans le système triclinique, mais se rencontre généralement en masses laminaires d'un blanc de reige, faciles à caractériser. Ces masses se clivent en effet facilement suivant trois directions rectangulaires ; un fragment fond à la flamme d'une bougie en colorant cette flamme en jaune et, chauffé avec de l'acide sufurique. dégage de l'acide fluorhydrique.

Ce minéral est peu abondant. On le rencontre en filons dans le gneiss à Arkut (Groenland) et à Minsk (Oural). La cryolithe du Groenland, purifiée par des traitements mécaniques des impuretés qu'elle contient (galène, sidérose, etc.), est à l'heure actuelle livrée au commerce par l'usine d'OEresung (O0Eresung kemiske Fabriker. — Danemark).