Goethite

La goethite ( / ˈ ɡ ɜːr t aɪ t / , également aux États-Unis / ˈ ɡ oʊ θ aɪ t / ) est un minéral du groupe des diaspores , constitué d' oxyde-hydroxyde de fer (III) , en particulier du polymorphe α- . On le trouve dans le sol et d'autres environnements à basse température tels que les sédiments. La goethite est bien connue depuis l'Antiquité pour son utilisation comme pigment ( ocre brune ). Des preuves de son utilisation ont été trouvées dans des échantillons de pigments de peinture prélevés dans les grottes de Lascaux en France . Elle a été décrite pour la première fois en 1806 sur la base d'échantillons trouvés dans la mine de Hollertszug à Herdorf , en Allemagne . Le minéral a été nommé d'après le polymathe et poète allemand Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832).

La goethite est un oxyhydroxyde de fer contenant du fer ferrique . C'est le principal composant de la rouille et du minerai de fer des marais . La dureté de la goethite varie de 5,0 à 5,5 sur l' échelle de Mohs et sa gravité spécifique varie de 3,3 à 4,3. Le minéral forme des cristaux prismatiques en forme d'aiguilles (« pierre de fer en aiguilles » ) mais est généralement plus massif

La feroxyhyte et la lépidocrocite sont toutes deux des polymorphes de l'oxyhydroxyde de fer FeO(OH) qui sont stables dans les conditions de pression et de température de la surface terrestre. Bien qu'elles aient la même formule chimique que la goethite, leurs structures cristallines différentes en font des minéraux distincts.

De plus, la goethite possède plusieurs polymorphes à haute pression et haute température , qui peuvent être pertinents pour les conditions de l'intérieur de la Terre. Il s'agit notamment de l'ε-FeOOH, qui a une structure cristalline orthorhombique, pyrite cubique avec ou sans perte d'hydrogène et une structure hexagonale ultradense.

La goethite a la même structure cristalline que la diaspore , un minéral analogue à l'oxyde-hydroxyde d'aluminium. Les ions oxygène et hydroxyde forment une structure hexagonale compacte, avec des ions fer remplissant les sites octaédriques entre les anions. Les sites remplis par les ions fer forment des chaînes appariées sur toute la longueur du cristal, les deux chaînes de chaque paire étant jointes par des ions hydroxyde.

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  La structure cristalline de la goethite vue selon [001]. Les ions rouges sont du fer, les blancs sont de l'oxygène et les jaunes sont de l'hydroxyde.
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  La structure cristalline de la goethite vue selon [010]

La goethite se forme souvent par l' altération d'autres minéraux riches en fer et est donc un composant courant des sols , concentré dans les sols latéritiques . La goethite authigène nanoparticulaire est un oxyhydroxyde de fer diagénétique courant dans les sédiments marins et lacustres. La formation de la goethite est marquée par le changement d'état d'oxydation de Fe ²⁺ (ferreux) en Fe ³⁺ (ferrique), ce qui permet à la goethite d'exister dans des conditions de surface. En raison de ce changement d'état d'oxydation, la goethite est généralement considérée comme un pseudomorphe . Lorsque les minéraux contenant du fer sont amenés dans la zone d'oxydation dans le sol, le fer passe du fer (II) au fer (III), tandis que la forme d'origine du minéral parent est conservée. Les pseudomorphes courants de la goethite comprennent la pyrite , la sidérite et la marcassite , bien que tout minéral contenant du fer (II) puisse devenir un pseudomorphe de la goethite si les conditions appropriées sont réunies. Elle peut également être précipitée par les eaux souterraines ou dans d'autres conditions sédimentaires, ou se former comme minéral primaire dans les gisements hydrothermaux . On a également découvert que la goethite était produite par les processus d'excrétion de certains types de bactéries.

La goethite se rencontre partout sur la planète, généralement sous forme de concrétions , de formations stalactitiques , d'oolites (une forme composée de minuscules grains ronds cimentés ensemble), d'accumulations réniformes (en forme de rein) ou botryoïdales (globulaires, comme des grappes de raisin). C'est aussi un pseudomorphe très commun. On la rencontre fréquemment dans les zones marécageuses à la tête des eaux de source (« fer des marais »), sur les sols des grottes et au fond des lacs et des petits ruisseaux. Les caissons ou chapeaux de fer résultant de l' oxydation des gisements de minerai sulfuré sont formés de goethite ainsi que d'autres oxydes de fer et de quartz.

Des gisements importants de goethite se trouvent en Angleterre , à Cuba , dans le Minnesota , le Missouri , le Colorado , l'Alabama , la Géorgie , la Virginie et le Tennessee , aux États-Unis .

Des gisements importants par leur localisation, voire leur abondance, ont été découverts dans le cratère martien Gusev par le rover Spirit de la NASA , fournissant une preuve solide de la présence d'eau liquide sur la planète à un stade antérieur de son évolution.

Les dents des patelles sont composées d'environ 80 % de fibres de goethite de quelques dizaines de nanomètres de diamètre, suffisamment petites pour être insensibles aux défauts , ce qui explique leur résistance à la traction extrême de 3,5 à 6,0 GPa et leur module d'élasticité de120 ± 30 GPa .

Son utilisation moderne principale est comme minerai de fer , étant appelé minerai de fer brun . La goethite est un composant important des pigments ocres , et a été traitée thermiquement pour être utilisée comme pigment rouge depuis le Paléolithique . latéritiques riches en fer qui se sont développés sur des roches serpentinites dans les climats tropicaux sont exploités pour leur teneur en fer, ainsi que pour d'autres métaux.

Les beaux spécimens de goethite sont rares et sont donc des objets de collection appréciés. Les variétés rubanées ou irisées sont taillées et polies en cabochons pour la fabrication de bijoux.

Dans une tombe royale de l'ancien royaume de Phrygie , un corps a été retrouvé, supposé être celui du roi Gordias , père du légendaire roi Midas . Le linceul funéraire avait été coloré avec un colorant contenant de la goethite, qui, dans son état d'origine, aurait donné l'impression que le linceul était tissé d'or. Les historiens spéculent que la légende du toucher doré du roi Midas pourrait provenir de la royauté phrygienne portant des vêtements fabriqués à partir de ces textiles de couleur dorée.

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  Goethite irisée , Filón Sur Mine, Tharsis, Huelva , Espagne
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  Goethite du Minas Gerais , Brésil
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  Une calcite pointue en forme de disque a été ici complètement remplacée par de la goethite, qui a parfaitement conservé sa forme originale
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  Revêtement de goethite/remplacement des cubes de pyrite rouillés
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  Spécimen finement cristallisé de goethite du lac George , comté de Park, Colorado , États-Unis
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  Goethite de Negaunee, comté de Marquette, Michigan