Le système orthorhombique : topaze, péridot, aragonite, barytine et soufre

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Dans le système orthorhombique, les trois axes sont perpendiculaires mais tous de longueurs différentes. Topaze, péridot, alexandrite, aragonite, barytine et soufre en sont des exemples.

À retenir

Axes a ≠ b ≠ c (trois longueurs différentes)
Angles α = β = γ = 90°
Symétrie caractéristique Trois axes d'ordre 2 perpendiculaires (ou deux plans de symétrie)
Classes de symétrie 3 sur 32
Réseaux de Bravais 4 (primitif, centré sur une face, centré, à faces centrées)
Minéraux typiques Topaze, péridot (olivine), chrysobéryl, aragonite, barytine, célestine, soufre, stibine, iolite, tanzanite
Optique Biaxe : deux directions sans double réfraction, trichroïsme possible

Une brique aux trois dimensions différentes

Le système orthorhombique est celui de la boîte à chaussures : trois axes perpendiculaires entre eux, mais de longueurs toutes différentes. Il est moins symétrique que le cubique, le quadratique ou l'hexagonal, et il est très représenté parmi les minéraux, en particulier chez les sulfates, les carbonates et les silicates.

Pour s'en faire une idée chiffrée : la barytine a des axes d'environ 8,88 Å, 5,46 Å et 7,16 Å ; le péridot de type forstérite d'environ 4,76 Å, 10,21 Å et 5,98 Å. Aucune de ces mesures n'est égale à une autre, et c'est cela qui définit le système.

Les valeurs à retenir

Grandeur Valeur
Longueurs des axes a ≠ b ≠ c
Angles entre axes 90°, 90°, 90°
Symétrie minimale Trois axes binaires perpendiculaires, ou deux plans de symétrie et un axe binaire
Classes de symétrie 3
Réseaux de Bravais 4 : P, C (ou A, B), I et F

La symétrie la plus basse du système est de trois axes binaires (un demi-tour les ramène sur eux-mêmes). La section d'un prisme orthorhombique est un rectangle ou un losange, jamais un carré comme en quadratique.

Des minéraux orthorhombiques à connaître

Minéral Formule simplifiée Dureté de Mohs Densité Particularité
Topaze Al2SiO4(F,OH)2 8 3,5 à 3,6 Clivage parfait dans une direction
Chrysobéryl (alexandrite) BeAl2O4 8,5 environ 3,7 Changement de couleur avec la lumière
Péridot (olivine) (Mg,Fe)2SiO4 6,5 à 7 3,2 à 3,4 Vert olive ; présent dans les météorites
Iolite (cordiérite) silicate de magnésium et aluminium 7 à 7,5 environ 2,6 Trichroïsme très net
Tanzanite (zoïsite) Ca2Al3(SiO4)3(OH) 6,5 à 7 environ 3,35 Bleu violet après chauffage
Aragonite CaCO3 3,5 à 4 environ 2,95 Polymorphe de la calcite, macles pseudo-hexagonales
Barytine BaSO4 3 à 3,5 environ 4,5 Très dense pour un minéral clair
Célestine SrSO4 3 à 3,5 3,95 à 3,97 Bleu pâle, géodes de Madagascar
Soufre natif S 1,5 à 2,5 environ 2,07 Jaune, très fragile
Stibine Sb2S3 2 4,6 à 4,7 Aiguilles grises ; contient de l'antimoine

Pour aller plus loin : topaze, péridot, iolite, tanzanite, aragonite et célestite.

Biaxe et trichroïsme

Un cristal orthorhombique est biaxe : il y a deux directions, appelées axes optiques, selon lesquelles la double réfraction disparaît. Dans toutes les autres, il y a deux rayons. Et comme les trois axes cristallins ont des longueurs différentes, la couleur peut changer selon trois directions : c'est le trichroïsme. L'iolite le montre très bien, avec un bleu violacé dans un sens, un bleu clair dans un autre, et un jaune pâle dans le troisième. La tanzanite brute montre aussi plusieurs couleurs selon l'orientation, que les tailleurs exploitent pour obtenir le beau bleu. Voir couleur et pléochroïsme.

Topaze, clivage et fragilité

La topaze est dure (8 sur l'échelle de Mohs) mais elle possède un clivage parfait perpendiculaire à son allongement : un coup sec ou un choc thermique peut la fendre net. C'est l'exemple classique qui montre que dureté et résistance au choc sont deux choses distinctes. Voir le clivage et la cassure. À savoir aussi : la plupart des topazes bleues du commerce sont des topazes incolores traitées par irradiation et chauffage ; c'est un traitement courant et documenté, qui doit être indiqué. Voir nos engagements.

Aragonite et calcite : même formule, structure différente

L'aragonite et la calcite ont la même formule, CaCO3, mais l'une est orthorhombique et l'autre trigonal. On les appelle des polymorphes. L'aragonite forme souvent des macles en trois individus qui imitent un prisme hexagonal, et se transforme très lentement en calcite à l'échelle des temps géologiques. La nacre des coquillages et des perles est en grande partie faite de minuscules plaquettes d'aragonite liées par une substance organique. Voir perle et nacre.

Pièges et précautions

  • Roses des sables. Elles sont faites de gypse (monoclinique) ou de barytine (orthorhombique) selon le gisement. Les deux se ressemblent, mais le gypse se raye à l'ongle (dureté 2) et la barytine est nettement plus lourde.
  • Soufre natif, stibine, cérusite, barytine pulvérisée : le soufre est irritant, la stibine contient de l'antimoine, la cérusite du plomb. Ne les mettez pas en bouche, ne les chauffez pas, ne les poncez pas, et lavez-vous les mains.
  • Vrai ou faux « péridot » : les verres verts sont fréquents. Le péridot est fortement double-réfringent : à la loupe, on voit l'arête arrière des facettes dédoublée, ce que le verre ne montre pas. Cela reste un indice, pas une preuve.

Questions fréquentes

Pourquoi dit-on orthorhombique ?

Parce que les trois axes sont perpendiculaires entre eux (« ortho » = droit) et que les formes de base sont des prismes rhombiques (à section en losange), avec trois longueurs différentes.

Le péridot est-il le même minéral que l'olivine ?

Oui. Péridot désigne la variété gemme de l'olivine, minéral très répandu dans le manteau terrestre et dans certaines météorites.

La topaze se raye-t-elle facilement ?

Non, elle est dure (8). Mais elle se fend facilement selon son clivage : on évite les chocs et les chocs thermiques.

Quelle différence entre aragonite et calcite ?

Même formule CaCO3, mais l'aragonite est orthorhombique, plus dense (environ 2,95 contre 2,71) et un peu plus dure (3,5 à 4 contre 3).

Le soufre natif est-il dangereux ?

Pas dans une vitrine, mais il est fragile, irritant pour la peau et les voies respiratoires s'il est réduit en poudre, et il brûle en dégageant un gaz irritant. Ne le chauffez jamais.

À lire aussi

Les significations évoquées relèvent de la tradition et de la symbolique. Elles ne sont ni des promesses de résultat ni des conseils médicaux. Retour au minéralogie pour débuter.

Illustration originale Oracle & Opale