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Maricite

minéral

La maricite ou marićite est un phosphate de fer et de sodium minéral de formule chimique NaFe2+(PO4)[3], qui possède deux cations métalliques reliés à un tétraèdre phosphate. Sa structure est la même que celle de l'olivine, un minéral commun. Elle est fragile, généralement incolore à grise, et se trouve dans des nodules au sein de lits de schiste contenant souvent d'autres minéraux comme la pyrite, la wicksite, la wolféite et la vivianite[4].

Maricite
Catégorie VIII : phosphates, arséniates, vanadates[1]
Image illustrative de l’article Maricite
Étalement cristallin d'environ 10 cm provenant de la rivière Big Fish, district minier de Dawson, Territoire du Yukon au Canada, exposé au Musée Royal de l'Ontario, Toronto, Canada.
Général
Symbole IMA Mrć
Classe de Strunz
8.AC20.
Classe de Dana
38.1.2.1
Formule chimique NaFe2+(PO4)
Identification
Couleur gris foncé, brun à brun pâle, presque incolore
Système cristallin orthorhombique
Classe cristalline et groupe d'espace mmm (2/m 2/m 2/m) - dipyramidale

Pmna [2]

Clivage aucun
Cassure irrégulière/inégale, éclatée. Peut suivre le schéma d'éclatement de la croissance du minéral
Habitus agrégats radiaux
Échelle de Mohs 4 - 4,5
Trait blanc à blanc gris clair
Éclat sub-vitreux, gras
Propriétés optiques
Indice de réfraction nα = 1,676, nβ = 1,695, nγ = 1,0698

2V = 44° (mesuré)

Biréfringence δ = 0,022 - biaxial (-)
Pléochroïsme non
Dispersion optique r > v, faible
Fluorescence ultraviolet non
Spectre d'absorption XYZ = abc
Transparence translucide
Propriétés chimiques
Densité 3,66 g/cm3 (mesurée), 3,70 g/cm3 (calculée)
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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La maricite est plus connue dans la région de la rivière Big Fish, dont c'est la localité type, dans la région de la rivière Big Fish dans le territoire du Yukon, au Canada, mais elle a également été trouvée dans l'est de Allemagne, ainsi qu'à l'intérieur de diverses météorites à travers le monde. La maricite doit son nom au Croate Luka Maric (1899-1979), directeur des départements de minéralogie et de pétrographie de l'Université de Zagreb[5].

La maricite est un phosphate de fer sodique appartenant au groupe minéral extrêmement diversifié des phosphates. Elle a été découverte en 1977 dans le Yukon, au Canada[6]. Le site géologique de la rivière Big Fish a été le lieu de la découverte de plusieurs nouveaux minéraux phosphatés.

La maricite trouve une utilisation possible dans la recherche sur les batteries sodium-ion ainsi qu'un rôle de produit de réaction à l'intérieur des chaudières des centrales électriques à combustibles fossiles qui subissent de la corrosion[7],[8].

Composition modifier

La maricite est membre du groupe des minéraux phosphates. Ceux-ci ont un ou plusieurs cations métalliques liés à l'anion phosphate PO4[9]. Les métaux liés au PO4 sont le sodium et le fer[10]. La formule empirique de la maricite est NaFePO4 et sa masse molaire est de 173,81 g/mol[11],[12]. La formule générale de la maricite est ABPO4[11]. La composition chimique du minéral a été initialement déterminée par le groupe du Dr Corlett du Département des sciences géologiques de l'Université Queen's, à Kingston, en Ontario, à l'aide d'une analyse par microsonde électronique, et s'est révélée être Na0,91(Fe0,89Mn0,07Mg0,03)P.1,02O4,00[10], une fois normalisé à quatre atomes d'oxygène. Les pourcentages pondéraux ont été déterminés en utilisant six points différents sur une coupe mince et en faisant la moyenne des pourcentages de chaque oxyde dans tous les échantillons. Les résultats en pourcentage pondéral moyen des oxydes sont les suivants :

oxydes
Na2O 16,5 %
MgO 0,8 %
CaO 0,0 %
MnO 3,1 %
FeO 37,4 %
P2O5 42,5 %
100,3 %

En examinant ces résultats, on peut déterminer que la majorité de la composition pondérale de l'oxyde est constituée de FeO, le P2O5 représentant presque le même pourcentage pondéral. Il y a un pourcentage significatif d'oxyde de Na2O et un pourcentage insignifiant d'oxyde de CaO (~0). Il ressort clairement de la teneur en oxyde du minéral que les principaux composants seront le sodium, le fer, le phosphore et l’oxygène. Le facteur d'oxyde peut être utilisé pour déterminer les pourcentages pondéraux des éléments individuels comme suit, 1 atome de sodium totalisant environ 13 % de la composition, 1 atome de fer totalisant environ 32 % de la composition, 1 atome de phosphore totalisant environ 18 % de la composition et 4. atomes d'oxygène totalisant environ 37 % de la composition[10].

Structure modifier

La maricite est un phosphate ionique double métallique, avec une capacité de remplissage d'espace d'environ 70 %[13]. La structure de la maricite contient un cation sodium entouré de dix anions oxygène dans un rayon de 10 Å, dans une coordination irrégulière. Il existe un tétraèdre déformé de type (2 + 2 + 2) autour du fer[7]. Les distances en Å entre le fer et l'oxygène sont comprises entre 2,33 et 2,93. Le tétraèdre phosphate est presque régulier, avec 2 liaisons courtes et 2 liaisons plus longues[7]. L’atome de fer est entouré par quatre atomes d’oxygène qui lui confèrent une coordination tétraédrique. La moitié des atomes d'oxygène sont coordonnés avec deux atomes de sodium, deux atomes de fer et un atome de phosphore, tandis que l'autre moitié est coordonnée avec trois atomes de sodium, un atome de fer et un atome de phosphore[7]. La structure de la maricite a été comparée à la structure de l'olivine[14]. Les structures des deux minéraux sont similaires car ils contiennent tous deux du PO4 dans leur composition atomique[15]. Cependant, les sites M1 et M2 pour LiFePO4 et NaFePO4 ont des localisations inversées rendant leurs structures différentes[14]. Pour l'olivine, le site M1 contient le métal alcalin tandis que le site M2 contient le métal de transition, tandis que dans la maricite, le site M1 contient le métal de transition et le site M2 contient le métal alcalin[8].

Propriétés physiques modifier

La maricite (NaFePO4) développe des grains allongés jusqu'à 15 cm de long dans la direction [100]. Les grains ont une structure radiale à sous-parallèle. Elle est généralement incolore à grise (mais présente parfois une couleur brun pâle) et un trait blanc. Son éclat vitreux est du à ses faibles valeurs d'indices de réfraction, α = 1,676, β = 1,695, γ = 1,698, et son opacité est de transparent à translucide[6]. Elle n'a ni clivage ni pléochroïsme et n'est pas non plus fluorescente à la lumière UV. Elle possède une dureté de 4 à 4,5 sur l'échelle de Mohs et révèle une densité de 3,64. Elle se montre toutefois fragile, avec une cassure inégale en éclats et fait partie de la classe des cristaux de système orthorhombique et de la classe optique négative biaxiale et a un angle 2V calculé à 43°. Le symbole de sa classe en notation Hermann-Mauguin est 2/m 2/m 2/m, dans le groupe spatial Pmnb. Yvon Le Page et Gabrielle Donnay ont publié les dimensions des cellules : a à 6,864(2), b à 8,994(2) et c à 5,049(1). Joseph A. Mandarino a obtenu les espacements d en utilisant la diffraction de poudre et la loi de Bragg à valeur de 2,574 pour une intensité de 100, de 2,729 pour une intensité de 90, de 2,707 pour une intensité de 80, de 1,853 à une intensité de 60, de 3,705 à une intensité de 40, de 2,525 à une intensité de 30 et de 1,881 à une intensité de 30 aussi[6],[10].

Occurrence géologique modifier

La maricite a été découverte dans la région de la rivière Big Fish, près de la frontière est du territoire du Yukon, autour de 68° 30' de latitude nord et de 136° 30' de longitude ouest. Cette zone est une localité de type kulanite - baricite - penikisite composée principalement de schistes lités et calcaires sidéritiques. La maricite a été trouvée dans des nodules allant jusqu'à 15 cm de long dans les lits de schiste. Certains nodules ne contenaient qu’un seul minéral, tandis que d’autres en contenaient plusieurs. Très peu de nodules étaient constitués uniquement de maricite. La plupart des échantillons contenaient également du quartz, de la ludlamite, de la vivianite, de la pyrite et/ou de la wolféite. Lorsque des échantillons qui semblaient contenir uniquement de la maricite ont été examinés de près dans une coupe mince, de petites inclusions de ludlamite, de quartz et de vivianite étaient présentes le long des cassures[10]. Des formations de maricite ont aussi été répertoriées en Saxe, en Allemagne[16]. Ce site ainsi que celui de Big Fish River au Canada est situé juste au nord des limites des plaques convergentes et sont constituées de montagnes et de collines de roches métamorphiques et ignées[16],[10]. La maricite a également été signalée dans des météorites découvertes dans l'est de l'Antarctique, dans l'Uttar Pradesh, en Inde[17], en Algérie[4] et à Avannaa, au Groenland[18],[19],[20].

Histoire modifier

La maricite a été nommée par Darko Sturman et Joseph Mandarino en l'honneur du professeur Luka Maric qui a longtemps dirigé le département de minéralogie et de pétrographie de l'Université de Zagreb en Croatie. Le nom a été approuvé en 1977 par la commission des nouveaux minéraux et noms de minéraux. On ne sait pas exactement pourquoi le minéral a été nommé en l'honneur de Maric, cependant il est notable qu'il est l'auteur de plusieurs livres de géologie, dont Magmatiti u Uzhem Podruchju Rudnika Bor u Istochnoj Srbiji (1957) ["Magmatites dans la zone étroite de la mine de Bor en Serbie orientale][10].

Article connexe modifier

Notes et références modifier

  1. ↑ La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. ↑ Le groupe d'espace est donnée comme Pmnb (pseudo-hexagonale) par (en) B. D. Sturman, J. A. Mandarino et M. I. Corlett, « Marićite, a sodium iron phosphate, from the Big Fish River area, Yukon Territory, Canada », Canadian Mineralogist, vol. 15,‎ , p. 396-398 (lire en ligne [PDF]).
  3. ↑ (en) « Maricite Mineral Data », sur www.webmineral.com (consulté le )
  4. ↑ a et b (en) « Maricite », sur Mindat.org (consulté le )
  5. ↑ (en) « Maricite », dans J. W. Anthony, R. Bideaux, K. Bladh et al., Handbook of mineralogy, (lire en ligne [PDF]) (consulté le )
  6. ↑ a b et c (en) Michael Fleischer, George Y. Chao et J. A. Mandarino, « New mineral names », The American Mineralogist, The Mineralogical Society of America, vol. 64, nos 5-6,‎ , p. 652-659 (lire en ligne [PDF])
  7. ↑ a b c et d (en) John N. Bridson, Sean E. Quinlan et Peter R. Tremaine, « Synthesis and Crystal Structure of Maricite and Sodium Iron(III) Hydroxyphosphate », Chemistry of Materials, vol. 10, no 3,‎ , p. 763–768 (ISSN 0897-4756 et 1520-5002, DOI 10.1021/cm9704847, lire en ligne, consulté le )
  8. ↑ a et b (en) Shyue Ping Ong, Vincent L. Chevrier, Geoffroy Hautier et Anubhav Jain, « Voltage, stability and diffusion barrier differences between sodium-ion and lithium-ion intercalation materials », Energy & Environmental Science, vol. 4, no 9,‎ , p. 3680 (ISSN 1754-5692 et 1754-5706, DOI 10.1039/c1ee01782a, lire en ligne, consulté le )
  9. ↑ (en) Frank C. Hawthorne, « Structure and chemistry of phosphate minerals », Mineralogical Magazine, vol. 62, no 2,‎ , p. 141–164 (ISSN 0026-461X et 1471-8022, DOI 10.1180/002646198547512, lire en ligne, consulté le )
  10. ↑ a b c d e f et g (en) B. D. Sturman, J. A. Mandarino et M. I. Corlett, « Marićite, a sodium iron phosphate, from the Big Fish River area, Yukon Territory, Canada », Canadian Mineralogist, vol. 15,‎ , p. 396-398 (lire en ligne [PDF])
  11. ↑ a et b (en) Hamdi Ben Yahia, Etienne Gaudin et Jacques Darriet, « Synthesis, structures and magnetic properties of the new vanadates AgMnVO4 and RbMnVO4 », Journal of Solid State Chemistry, vol. 181, no 11,‎ , p. 3103–3109 (ISSN 0022-4596, DOI 10.1016/j.jssc.2008.08.001, lire en ligne, consulté le )
  12. ↑ (en) Peter R. Tremaine et Caibin Xiao, « Enthalpies of formation and heat capacity functions for maricite,NaFePO4(cr), and sodium iron(III) hydroxy phosphate,Na3Fe(PO4)2· (Na4/3H2/3O)(cr) », The Journal of Chemical Thermodynamics, vol. 31, no 10,‎ , p. 1307–1320 (ISSN 0021-9614, DOI 10.1006/jcht.1999.0542, lire en ligne, consulté le )
  13. ↑ (en) Yvon Le Page et Gabrielle Donnay, « The crystal structure of the new mineral maricite, NaFePO4 », The Canadian Mineralogist, vol. 15,‎ , p. 518–521. (lire en ligne [PDF])
  14. ↑ a et b (en) Kyu Tae Lee, T. N. Ramesh, F. Nan et G. Botton, « Topochemical Synthesis of Sodium Metal Phosphate Olivines for Sodium-Ion Batteries », Chemistry of Materials, vol. 23, no 16,‎ , p. 3593–3600 (ISSN 0897-4756 et 1520-5002, DOI 10.1021/cm200450y, lire en ligne, consulté le )
  15. ↑ (en) P. Moreau, D. Guyomard, J. Gaubicher et F. Boucher, « Structure and Stability of Sodium Intercalated Phases in Olivine FePO4 », Chemistry of Materials, vol. 22, no 14,‎ , p. 4126–4128 (ISSN 0897-4756 et 1520-5002, DOI 10.1021/cm101377h, lire en ligne, consulté le )
  16. ↑ a et b (en) R. Thomas et J. D. Webster, « Strong tin enrichment in a pegmatite-forming melt », Mineralium Deposita, vol. 35, no 6,‎ , p. 570–582 (ISSN 0026-4598 et 1432-1866, DOI 10.1007/s001260050262, lire en ligne, consulté le )
  17. ↑ (en) Dante S. Lauretta, Peter R. Buseck et Thomas J. Zega, « Opaque minerals in the matrix of the Bishunpur (LL3.1) chondrite: constraints on the chondrule formation environment », Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 65, no 8,‎ , p. 1337–1353 (ISSN 0016-7037, DOI 10.1016/s0016-7037(00)00615-3, lire en ligne, consulté le )
  18. ↑ (en) C. L. Johnson, D. S. Lauretta et P. R. Buseck, « A High-resolution Transmission Electron Microscope Study of Fine-grained Phosphates in Metal from the Bishunpur LL3.1 Ordinary Chondrite », Meteorites and Planetary Science 35, Supplement A84,‎ (lire en ligne, consulté le )
  19. ↑ (en) A. Kracher, G. Kurat et V. F. Buchwald, « Cape York: The extraordinary mineralogy of an ordinary iron meteorite and its implication for the genesis of III AB irons. », GEOCHEMICAL JOURNAL, vol. 11, no 4,‎ , p. 207–217 (ISSN 0016-7002, DOI 10.2343/geochemj.11.207, lire en ligne, consulté le )
  20. ↑ (en) T. Partridge, W.U. Reimold et F. Walraven, « The Pretoria Zoutpan Crater: First results from the 1988 drilling project », Meteoritics, vol. 25,‎ , p. 396–398

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