CHAPITRE III

MINERAIS DE FER

Minerais de fer. Fer terrestre — Ln grains, rare ; se rencontre en masses importantes sur la côte de l’île Disko, à Ovifak (Finlande) et au Groënland, dans les massifs basaltiques dont les nappes immenses, visibles du 69° au 76° lat. N., disparaissent

MINERAIS DE FER

sous le glacier continental. Au moyen d’une dissolution de sulfate de cuivre, on en signale, au microscope, l’existence dans beaucoup de basaltes. Ge fer contient ordinairement du nickel.

Le fer cristallise dans le système cubique, se clive suivant les faces d’un octaèdre régulier a1.

Densité : 7 à 7,8. Dureté : 1 ,5 à 5.

Fer météorique. — On sait que les météorites se rattachent aux bolides; que, échappées des espaces intercosmiques, elles tombent quelquefois sur la terre, tantôt en masses qui peuvent atteindre quelques centaines de kilos, tantôt en poussières presque imperceptibles. Les météorites composées de fer métallique contiennent en réalité jusqu’à 20 0/0 de nickel. Les bornes de cet ouvrage ne nous permettent pas de nous étendre sur ce sujet si intéressaut sant, qui sort des études de la pétrographie proprement dite.

Loelingdte ( leucopyrite ) (FeAs2). — Orthorhombique.

mm — 112027'; e3e3 = i35°i9'. Densité : 7 à 7,2; dureté : 5 à 5,5.

Éclat métallique ; couleur d’un blanc d’urgent; poussière noire. Au chalumeau, difficilement fusible en globule magnétique. Donne les caractères de l’arsenic et du fer.

Mispickel [Fe (As, S)2]. — Orthorhombique.

mm — 112047'; a'a1 — i2o°38' en avant; c1^1 zr 99°56' ; 'euei~~ 1460.

Groupements suivant a*. Clivages mm. Éclat métallique. Couleur blanc d’argent à gris d’acier ; poussière noire. Dans le tube fermé, donne sublimé de sulfure d’arsenic, puis un anneau métallique soluble dans l’acide azotique; accompagne les minerais de plomb, de cuivre, d’étain, la blende.

Pyrite. — Cubique; première forme de bisulfure de fer (Fe S2). Contient quelquefois de l’or, de l’argent, des traces d’arsenic; dans quelques variétés, on a signalé du thallium.

Formes dominantes :

p, a\ i b\ (i‘6‘/W/*), I [bW- bU *J

LES MINÉRAUX

(dodécaèdres pentagonaux (fig. 188) et solides à 24 faces appartenant à la parahémiédrie cubique). On y rencontre aussi des trapézoèdres, des octotrièdres et le dodécaèdre rhomboïdal, formes que la parahémiédrie n’affecte pas.

Les faces adjacentes du cube sont souvent marquées de stries parallèles dans trois directions rectangulaires; on retrouve ces stries quelquefois sur les faces du dodécaèdre pentagonal.

Thermoélectricité. — Les cristaux se partagent en deux groupes, les uns positifs, les autres négatifs par échauffement.

Dureté : 6,5. Densité : 4>9 à 5,2. Éclat métallique. Couleurs : jaune de laiton, jaune d’or, rarement irisé. Poussière d'un brun noirâtre.

Dans le tube fermé, elle donne du soufre.

Altérée en limonite, en oligiste, qui gardent leurs formes.

Marcasite (deuxième forme de FeS2). —

Orthorhombique.

mm rz: io5° 5; oda1 ~ îi6°2o' en avant; elel — ioi°58' latéral.

Formes dominantes :p, m, e1, e3 (fig. 1 89) montrant le prisme m et le dôme e3 ; e1, a\ Fig. 189.

m, e 3, prisme avec dôme.

Groupements : i° régulier , en verticille, autour d’un axe parallèle à mm (fig. 190) représentant cinq cristaux qui ne laissent voir extérieurement que les dômes e e\ Les prismes s’associent par leurs faces m ; les angles aigus des cinq cristaux donnant pour somme 375°, le cinquième remplit comme il peut la différence entre 36o et 3oo que les quatre autres lui laissent.

octaèdres rectangulaires ;

MINERAIS DE TER

2° Irréguliers. Les cristaux se présentent, tantôt suivant les rayons des sections droites de sortes de cylindres, tantôt autour d’un ou de plusieurs centres, formant des sortes de nodules, qui ressemblent parfois à des fruits pyritisés.

Souvent altéré, le sulfure passe à l’état de sulfate, puis de limonite.

Densité: 4,65 à 4,8. Dureté : 6 à 6,5. Éclat métallique; jaune de bronze pâle, rarement d’un jaune de laiton vif, souvent d’un jaune livide, parfois légèrement verdâtre. Poussière d’un noir verdâtre.

Pyrrhotine (pyrite magnétique) (FenSn+1). — n — 6, 7 ou 1 1 .

Formes : prisme hexagonal pm; pblzz i34°53\ Clivage p. Densité : 4,4 à 4,7. Dureté : 4- Éclat métallique. Couleur jaune de bronze, tendant au rouge. Poussière noir grisâtre.

Les cristaux ont le magnétisme polaire. Dans l'ellipsoïde isotherme de rotation, les grands axes sont horizontaux. L’acide chlorhydrique en dégage de l’hydrogène sulfuré.

Troïlite (FeS). — Mêmes caractères que la pyrrhotine. Broyée avec du bisulfate de potasse en cristaux, elle dégage de l’hydrogène sulfuré.

Berthiérite (FeS-}-Sb2S3). — En prismes allongés, en masses à clivage longitudinal, plus ou moins distinct. Dureté : 2,5; densité : 4 à 4.3. Éclat métallique; couleur d’un gris brunâtre. Fusible au chalumeau. Dans le tube bouché, donne un sublimé de sulfure d’antimoine et, avec l’acide chlorhydrique, de l’hydrogène sulfuré.

Magnétite (Fe304 — FeOFe2Oa). — C’est le type métallique du groupe des spinelles (fer, 72 0/0).

Formes octaèdres réguliers a1 ; dodécaèdre rhomboïdal b1 à faces souvent striées suivant leurs grandes diagonales (fig. 191).

Macles avec hémitropie suivant le plan n<

(octaèdres transposés) ; clivages difficiles a\

Densité: 4^9 à 5,2. Dureté : 6 à 6,5. Couleur noire de velours.

Éclat plus ou moins métallique. Poussière d’un noir pur. Agit fortement sur le barreau aimanté. Variétés laminaires, grenues, terreuses; celles-ci surtout, lorsqu’elles sont mêlées de parties brunâtres, terreuses, ont quelquefois des propriétés magnétopolaires d’une grande intensité.

Difficilement fusible au chalumeau, soluble lentement dans l’acide chlorhydrique concentré bouillant. L’on rencontre dans beaucoup de roches, surtout dans les basaltiques, des cristaux de magnétite, qui, dans les sections minces observées au microscope, ont pour caractères d’être opaques et de se présenter en espèces de chapelets, de groupes arborescents, de masses à contours rectilignes scalariformes, où l’on retrouve les côtés des sections quadratique, hexagonale, etc., des cristaux qui les forment.

A la magnétite se rattachent certains fers titanés

îsénne, par

exemple); on les observe en octaèdres ou en grains anguleux dans un grand nombre de roches volcaniques, pesant environ 5, à cassure conchoïdale et contenant des proportions-variables d’acide titanique, jusqu’à 12 0/0, et., dans certaines variétés, 16 0/0, d’après Gordier.

Magnésioferrite [(Mg, Fe)0Fe*05]. — En octaèdres réguliers noirs, du Vésuve, à densité 4,65.

Jacobsite (de Damour). — Agrégats grenus où l’on observe des faces de l’octaèdre régulier contenant 68,25 oxyde de ter, 4, 2 1 sesquioxyde de manganèse, 20,57 oxydule de manganèse, 6,4 1 magnésie [(Mn, Mg)0(Fe2Mn2)03J. Densité : 4,75.

Francklinite [(Fe, Mn, Zn) 0Fe203]. — Très beaux octaèdres réguliers, noirs, éclatants. Densité : 5,5; dureté : 6 à 6,5.

Dysluite [(-Zn, Mn)Q (Al2, Fe2)03j. — Densité : 4,55.

Oligista (Fe203) (fer 70 0/0). — Isomorphe du corindon et de CrO3. Formes rhomboédriques == 86° io'; pa1 zr i22°3o\

Faces dominantes : p,a} ou a 7/3, e3, cristaux de l’ile d’Elbe

MINERAIS DE FER

(fig. hj2) ; p, a1, e3, dl, cristaux de Framont; p, a1, etc. (fig. iq3), cristaux du Vésuve.

La base est souvent marquée de stries qui se coupent, sous des

Variétés : bacillaires, fibreuses,

lamellaires, écailleuses, grenues, compactes, terreuses (ocre rouge), pisolithiques, oolitliiques. Densité : 5,3; dureté : G.

Clivage a1 rare, parfois p.

Propriétés thermiques. — L’ellipsoïde isotherme de révolution a son petit axe vertical. Les axes horizontaux valent 1,1, b vertical étant pris pour unité.

Eclat vif, métallique; irisations superficielles, brillantes dans les cristaux de l’ile d’Elbe. Poussière rouge, d’un rouge violacé dans les cristaux bien frais.

Souvent l’oligiste remplace d’autres matières, dont il conserve les formes, la pyrite, par exemple, la magnétite (martite, cristaux à forme de magnétite, à poussière rouge) et même des coquilles; il est quelquefois lui-mème altéré en limonite.

Au chalumeau, sur le charbon, il se transforme au feu de réduction en Fe30*; il donne les caractères du fer. Soluble en poudre fine dans l’acide chlorhydrique concentré, bouillant.

îlménite [(Fe, Ti)2Os] (fer titané). — Isomorphe de l’oligiste. Les proportions de fer et de titane sont très variables et ont fait donner des noms divers aux mélanges. Dans l’ilménite, on observe un rhomboèdre pp ~ 86°, des faces e1, la base a1 et l’isocéloèdre e 3 réduit par hémiédrie à la moitié de ses faces sous la forme d’une double pyramide trigonale t. Clivages a\ moins nets p.

Variétés : agrégats grenus et écailleux ou grains cristallins, quelquefois en sable (ménacanite).

Dureté : 5 à 6; densité : 4,58 à 6,2. Éclat métallique. Couleur d’un noir de fer tendant au brun. Poussière d’un noir ou d’un rouge brunâtres.

angles de 6ô°. Macles parallèles à a1 et à p.

Fig. 193.

LES MINÉRAUX

Goethite (Fe203,H*0). — Cristaux très petits, brunâtres, orthorhombiques. mm z=94°63'; b D2 b 1/2 — i26°i8'sur a1, Clivage#1. Plan des axes optiques p; bissectrice aiguë positive normale à g1.

Densité : 3,8 à 4,2 ; dureté : 5 à 5,5. Éclat vif; couleur brune; poussière jaune brun.

Limonite ( hématite brune ) (Fe203,3H*0) (60 0/0 de fer). — Terreuse, fibreuse, compacte, pisolithique, oolithique, empruntant quelquefois les formes de la pyrite, del’oligiste, du calcaire, delà blende, du quartz, souvent concrétionnée en mamelons stalactitiques. Opaque. Densité : 3,6 à. 4- Dureté : 5.

Couleur parfois noire superficiellement ; quelquefois irisée à la surface; poussière jaune caractéristique.

Propriétés thermiques. — Les variétés fibreuses sont assez intéressantes ; elles sont en réalité cristallisées ; elles ne contiennent pas généralement autant d’eau que les terreuses.

On obtient sur une plaque parallèle aux fibres des ellipses dont le grand axe oscille autour de i,3, rapport beaucoup plus grand que pour l’oligiste ; ce rapport n’a pas encore pu être déterminé dans la goethite; mais, dans ces variétés fibreuses, à coloration dépoussiéré se rapprochant tantôt du rouge et tantôt du jaune, le grand axe vaut de 1,17 a i,3, parallèlement aux fibres, le perpendiculaire étant pris pour unité. Aussi croyons-nous que les variétés fibreuses rouges sont des limonites fibreuses, plus ou moins voisines de la goethite et plus ou moins déshydratées.

Sidérose [CaCO3 ou CaOCO2) [fer spathique , contenant fer 48 0/0). — Isomorphe du calcaire; rhomboédrique. pp — 107°; forme dominante/? ; formes plus ou moins fréquentes e3, b1, e\ d s. Clivage p. Groupements : au travers des rhomboèdres primitifs, on aperçoit souvent des lamelles hémitropes parallèles à b', comme dans le calcaire. Masses laminaires; parfois en nodules terreux, contenant des fossiles ; variété oolithique aux environs de Paris.

Densité : 3,83 à 3,88. Dureté : 3,5.

Axe optique négatif.

Couleurs jaunâtre, presque incolore, à éclat vif, brun jaunâtre,

MINERAIS DE FER

devenant souvent de plus en plus noir à l’air. Poussière d’un blanc jaunâtre.

Ellipsoïde isotherme de rotation à grands axes horizontaux.

Au chalumeau, décrépite, noircit, devient magnétique, ne fait effervescence dans les acides qu’avec l’aide d'une douce chaleur.

Beaucoup de variétés contiennent de la magnésie, de la chaux et souvent du manganèse, ce qui explique le dégagement de chlore qui se produit, lorsqu’on les dissout dans l’acide chlorhydrique (voyez aux carbonates de magnésie).

Variétés : sphérosid érite. Concrétions ou rognons de sidérose, à structure fibreuse, jaune ou jaune rougeâtre des basaltes et dolérites; variétés terreuses, en rognons à cassure plate, renfermant des restes de sauriens et de poissons ( carbonate lithoïde des houillères); oolithique qu’on retrouve jusque dans les argiles d’Issy- Paris.

Vivianite (3FeO, P205 + 8aq) . — Système monoclinique. mm — io8°io'; phl — io4°i8'; pe1 ~ i45°53'; b{^m adj z= i34°i6'. — Formes dominantes : m, h1, g ii pe1, 61/2, /*2. Clivages*?1 parfait. Densité : 2,72. Dureté : 2.

Plan des axes perpendiculaire à g1; bissectrice aiguë ng fait un angle de 28°5' avec l’arête hlg{. Indice de réfraction : 1,592 pour la raie D. Transparente, la vivianite, presque incolore dans les filons, bleuit de plus en plus à l’air. Poussière bleu pâle très dichroïque; la masse est bleue et verte.

Variétés terreuses ( cendres bleues).

On rencontre quelquefois la vivianite dans les cavités géodiques des coquilles, ou colorant des dents fossiles d’éléphant.

Elle fond facilement au chalumeau en s’exfoliant et perdant de l’eau ; caractères du fer. Soluble dans les acides.

Pharmacosidérite (4Fe2033As20%i55aq). — En cubes affectés de

l’antihémiédrie p, -a*, montrant la double réfraction, pyro-électriques (pseudo-cubiques pour Mallard). Densité : 2,9 à 3. Dureté : 2,5. Clivage p imparfait. D’un vert pistache, d’un jaune de miel ou brun.

LES MINÉRAUX

Fusible au chalumeau en scories; donnant les réactions de l’arsenic et du fer. Soluble dans les acides.

Scorodite (Fe2As208 + 4 aq ou Fe203As205 -f- 4aq). — Clinorhombique. mm — y 8°8'; — 1 en avant;

— io2°52' de côté; g*g3 — 59°56' clivables suivant h1. Densité : 3,85; dureté : 3,5.

Vert poireau, noir verdâtre, bleuâtre, brunâtre. Soluble dans l'acide chlorhydrique en liqueur brune qui ne précipite pas par la solution d’or, décomposable par la solution de potasse, fusible au chalumeau.

Reproduite par MM. Léon Bourgeois et Verneuil.

Parmi les phosphates ou arséniates de fer, nous ne pouvons que mentionner : strengite (Fe203P205 -f- aq) ; densité : 2,87; béraunits (3Fe2032P 05 + 8 aq) ; dufrénite ( kraurite ) (2Fe203P205 -f- 3 aq) ; kakoxène (2Fe203P205 + 1 2 aq) ; arséniosidérite (3CaO ; 3Fe203, 2As205 -J- 0 aq), en fibres d’un jaune orangé à densité d’environ 3,85, à dureté 1 à 2.

Parmi les nombreux sulfates de fer, tous d’ailleurs assez rares, qu’on rencontre en concrétions, en stalactites, souvent fibreuses, en petits nodules massifs, en enduits étalés à la surface des roches, verdâtres, jaunâtres, jaunes, bruns, rougeâtre, de couleur amaranthe, on peut citer :

mm— 82022'; phl — io4°i5'; pe1 — i23°45'.

Combinaisons observées p, m , g 4, o‘, el , d V2. Clivage p parfait. Dispersion inclinée. Bissectrice aiguë positive faisant 6o°55' avec c. Indice de réfraction moyen : 1,47° pour la raie D. Densité : environ i,85; dureté : 2. La solubilité dans l’eau de cette matière fait qu’on ne la rencontre guère qu’en stalactites ou en enduits fibreux.

Gisements. — Le fer est une des matières les plus abondamment répandues à la surface ou dans l’intérieur du globe. Il entre sans doute à l’état libre en grande quantité daps la composition

MINERAIS DE FER

d’une nappe souterraine au-dessous des silicates ferrugineux, pyroxènes et péridots, qui amènent encore au jour les roches volcaniques.

La densité moyenne des laves ne dépasse 3 que dans les plus riches en péridot, et, au contraire, la densité moyenne du globe est de 5;56, d’après les observalions de MM. Cornu et Baille.

Dans les terrains cristallisés ou primitifs, le fer oxydulé remplace quelquefois le mica, par exemple, dans les granités de fer de Dannemora ; il constitue en Scandinavie, seul ou associé à l’amphibole, qui entraîne avec elle tout un cortège de silicates, grenats, épidot, paranthine, etc., des amas ou des couches dites fahlbandes au milieu des gneiss et des schistes chloriteux ou amphiboliques, surtout au voisinage des granités, comme à Uto, Arendal, Gellivara, Bastnaès (avec cérite et gadolinite). Les amas s’alignent bout à bout en chapelets de plusieurs kilomètres de longueur, certains d’entre eux apparaissant comme des montagnes divisées en zones alternativement riches et stériles par les gneiss qui les renferment : c’est ce qu’on voit au Taberg où la magnétite et l'amphibole forment une protubérance au milieu des gneiss. L’oligiste et la magnétite forment ensemble des couches puissantes intercalées dans les schistes cristallins de l’Amérique du Nord (bords du lac Ghamplain, État de New-York, etc.). Des gisements analogues s’observent en France, à Combenègre, prés Villefranche (Aveyron) ; dans l'Oural, au milieu des schistes chloriteux, par exemple aux environs de Nischne-Turinsk.

Plus tard, le fer a fourni leur élément métallique à l’oligiste et aux pyrites accompagnés d’oxydes de titane dans les roches cumbriennes appelées itabirites au Brésil, dans la province de Minas- Geraes. On peut en rapprocher ces alignements de cristaux de magnétite si fréquents au milieu des ardoises de Deville (Ardennes .

Le fer oxydulé se rassemble encore en masses dans la serpentine, à Cogne, à Traverselle (val d’Aoste, : dans ces gisements, le fer est souvent combiné au chrome, et c’est à l’état de fer chromé

LES MINÉRAUX

qu’on le rencontre en amas ou en gros nodules dans la serpentine de l’Oural, de l’Écosse, de la Nouvelle-Calédonie, en France, sur les bords de la rade de Cavelaire, quartier des Quarrades (Var), etc.

A l’ile d’Elbe, il se relie aussi aux serpentines de la partie orientale de File, et il remplit avec le quartz un puissant filon, près Rio, entre les couches schisteuses relevées sur le flanc de la montagne serpentineuse Sainte-Catherine; au mont Calamita, il se dresse sous des couches éocènes relevées, composées les unes de calcaires devenus cristallins et injectés de liévrite et d’amphibole, les autres d’argiles devenues schisteuses.

A Ranciè, près Yicdessos (Ariège), les oxydes de fer mêlés quelquefois d’oxydes de manganèse et de carbonates imprègnent, au point d’en faire un minerai, une des couches du terrain jurassique inférieur, formé aussi de calcaires cristallins et d’argiles schisteuses redressées verticalement.

Les minerais de fer abondent dans le Hartz en veines discontinues dirigées suivant les plans de clivage et de contact des schistes de transition et des amphibolites. A Framont, dans les Vosges, un amas d’oligiste s’est logé entre deux des couches alternes de schistes et de calcaires, presque verticales, contre lesquelles se dresse une masse de porphyre. C’est à l’état de carbonate à lamelles grandes ( maillai ) ou plus petites (rives) que le fer, ayant pour gangues du quartz, de la dolomie et autres carbonates de chaux, de magnésie et de fer, escorté de pyrites, de blende, souvent de fragments du toit, remplit les filons intercalés dans les grès triasiques et les schistes cristallisés d’Allevard (Isère). Les filons du pays de Müsen ont aussi du fer spathique pour minerai essentiel. Le fer spathique se présente aussi en amas ou en filons, dans la Styrie (masse de l’Erzberg), dans les Basses- Pyrénées, à Baigorry, dans les calcaires du zechstein, en Thuringe.

On ne pourrait dans un ouvrage aussi élémentaire énumérer les filons de pyrites, d’oxydes ou de carbonate de fer de l’Allemagne et des autres contrées.

Nous nous contenterons de citer, comme dernier exemple de

MINERAIS DE MANGANÈSE

minerai de fer produit par des éruptions directes, l’oligiste auquel donne lieu l’action de la vapeur d’eau sur le chlorure de fer qui se dégage des volcans.

On trouve du fer colorant les roches en rouge, en jaune, en vert, ou même en noir, dans tous les terrains de sédiment proprement dits. Combiné au soufre dans les pyrites que renferment souvent les ardoises d’Angers, de Lourdes (Pyrénées), il colore le grès rouge du dévonien de l’Écosse, de l’Eifel ( vieux grès rouge). Dans le terrain houiller, du carbonate de fer terreux en nodules ovoïdes renfermant des restes de sauriens constitue quelquefois presque des lits. Des oxydes de fer donnent aussi leur coloration au nouveau grès rouge du permien, au grès vosgien, aux grès bigarrés, aux argiles irisées du trias ; le muschelkalk renferme quelquefois aussi des lits de limonite. Les dénominations d’oolithe ferrugineuse, de craie glauconieuse, de calcaire grossier glauconieux, montrent le rôle du fer dans les sédiments secondaires et tertiaires. On a donné le nom de formation sidérolithique à ces amas éocènes de limonite pisolithique ( bohnerz ) répandus dans les poches du calcaire jurassique du val de Délémont, et qu’on retrouve dans la Franche-Comté, en Bourgogne, dans la Nièvre, le Berri, etc.