La cristallographie

La cristallographie


La cristallographie est une discipline de la minéralogie qui étudie les formes cristallines. Ces formes cristallines sont liées à l’agencement des atomes d’un cristal qui forment ce que l’on appelle une maille élémentaire. Par exemple, pour le diamant, la plus petite forme de base est une forme de cube composée de 8 atomes de carbone qui sont les coins du cube. Lorsque l’on empile ces petits cubes, on obtient un cristal composé de milliards d’atomes de carbone. Il faut garder à l’esprit que quelque soit la forme du cristal, il est composé de microscopiques cubes.

Chaque système cristallin possède une maille élémentaire. On peut retrouver des caractéristiques de ces mailles dans les cristaux bruts, notamment les angles qui existent entre les différents axes.

Il existe sur Terre 7 systèmes cristallins :

  • le système cubique
  • le système quadratique
  • le système rhomboédrique
  • le système hexagonal
  • le système orthorhombique
  • le système monoclinique
  • le système triclinique

Chaque espèce minérale appartient obligatoirement à l’un de ces systèmes. On y rajoute, bien que ce ne soient pas des systèmes cristallins, les matières amorphes (comme le verre) et les microcristaux. Les systèmes cristallins peuvent être divisés en groupes ayant des caractéristiques optiques similaires. Cela permet, lors de l’analyse gemmologique, d’être en mesure d’écarter certaines possibilités. Par exemple, les pierres anisotropes, c’est à dire celles qui auront un pléochroïsme au dichroscope, qui s’allument et s’éteignent au polariscope, qui présentent souvent deux lignes au réfractomètre, etc. ne peuvent pas être du système cubique. Donc si, lors du test d’une gemme, vous voyez deux couleurs distinctes au dichroscope, alors cette pierre ne peut pas être un spinelle qui est du système cubique et par conséquent anisotrope.

Répartition isotrope-anisotrope

Isotropie en fonction du système cristallin

Avant d’aller plus loin, je vous invite à télécharger des modèles papiers de cristaux à construire soi-même. On en trouve un peu partout sur le web, mais voici un lien qui en propose d’excellente qualité. Cela permet d’illustrer parfaitement les caractéristiques de chaque système cristallin.

En cristallographie, pour décrire un système cristallin, on utilise les notions d’axe de symétrie, de centre de symétrie et de plan de symétrie. Suivant le nombre d’axes, de centres et de plans de symétrie, on sait en présence de quel forme cristalline on se trouve. La forme d’un cristal, quelle que soit son système cristallin s’appelle un habitus. L’image ci-dessous représente un cristal ayant un habitus cubique. Il existe des cristaux naturels ayant cet habitus (fluorite, pyrite, etc.)

Prenons un cube (cf image ci-dessous). En insérant une tige au milieu d’une face et qui ressort au milieu de la face opposée, on représente un axe. Tenons maintenant cet axe verticalement, un côté du cube face à soi. Lorsque l’on fait lentement tourner le cube autour de l’axe, on voit qu’un tour complet nous présente 4 faces identiques. On dit alors que cet axe a un ordre 4 (noté 1A4). En observant le cube, on peut constater qu’il y a deux autres positions d’axes qui ont un ordre 4. On dira alors que le cube a 3 axes d’ordre 4 (noté 3A4). Dans le cas qui nous occupe, 3A4 est diagnostic du système cubique. Pas besoin de test supplémentaire!

Axes du systeme cubique

Axes du systeme cubique (3A4). Origine Mindat.org


L’image ci-dessous présente un cristal du système cubique ayant un habitus octaédrique. Malgré l’habitus différent du cube, on retrouve bien nos trois axes d’ordre 4. La fluorite et le diamant présentent souvent cet forme.

Cristal octaédrique du système cubique (3A4). Source Mindat.org

Cristal octaédrique du système cubique (3A4). Source Mindat.org


Encore un habitus du système cubique : le dodécaèdre. On retrouve les 3A4. Les grenats bruts présentent souvent cette forme.

Cristal dodécaédrique du système cubique (3A4). Source Mindat.org

Cristal dodécaédrique du système cubique (3A4). Source Mindat.org

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