Carnallite
| Carnallite Catégorie III : halogénures[1] | |
 Carnallite de la mine saline Thomas Münzer, à Bleicherode, Thüringe. | |
| Général | |
|---|---|
| Classe de Strunz | 3.BA.10
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| Classe de Dana | 11.01.02.01
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| Formule chimique | KMgCl3·6(H2O) |
| Identification | |
| Masse formulaire | 277,88 g/mol uma |
| Couleur | incolore à blanche (parfois bleu, jaune, rouge, vert clair en fonction des impuretés, souvent jaunâtre, rosâtre, roussâtre, rougeâtre dans la roche à texture massive). |
| Système cristallin | orthorhombique |
| Réseau de Bravais | primitif P |
| Classe cristalline et groupe d'espace | 2/m 2/m 2/m Pcna |
| Macle | étirable en lamelles doubles |
| Clivage | aucun |
| Cassure | conchoïdale facile |
| Habitus | petits cristaux pseudo-hexagonaux ou aplatis, rarement observable |
| Faciès | rarement en cristaux sous forme de tablettes épaisses, bipyramidaux ou pseudo-hexagonaux, parfois en petits cristaux individualisés, le plus souvent en agrégat granulaire, vitreux, parfois fibreux mais aussi en masse rocheuse |
| Échelle de Mohs | 2,5 pour les petits cristaux, 1 à 2 (masse rocheuse) |
| Trait | blanc |
| Éclat | vitreux, gras sur la cassure conchoïdale |
| Éclat poli | aspect graisseux |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | nα = 1,467 nβ = 1,476 nγ = 1,494 |
| Biréfringence | Biaxial (+) ; 0,0270 2V = 70° |
| Fluorescence ultraviolet | forte |
| Transparence | transparent à translucide |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 1,6 |
| Température de fusion | 265 °C |
| Fusibilité | facile |
| Solubilité | soluble dans l'eau, précipite en carnallite dans l'eau froide température inférieure à 19 °C, sinon décomposée en sylvine et chlorure de Mg |
| Comportement chimique | déliquescent |
| Propriétés physiques | |
| Magnétisme | aucun |
| Radioactivité | très faible, à peine mesurable |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
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La carnallite est un corps minéral défini, un chlorure double naturel de potassium et de magnésium hexahydraté de formule KMgCl3·6(H2O), soit KCl. MgCl2. 6 H2O[2]. Elle a été dénommée en 1856 par le chimiste et minéralogiste prussien Heinrich Rose en l'honneur de Rudolph von Carnall, ingénieur des mines du royaume de Prusse à partir d'échantillons de la mine potassique de Stassfurt.
Cristallochimie et géologie modifier
Le minéral de maille orthorhombique, non clivable, de faible densité 1,6 apparaît en masse dans une roche évaporite homonyme, par exemple l'ancien minerai de potasse de Stassfurt où le minéral a été décrit pour la première fois, par Heinrich Rose, selon les critères de la science minéralogique en 1856[3]. Il peut former des cristaux exceptionnels, tabulaires et épais, ou encore en pseudo-isoscéloèdres. Mais le minéral non clivable, mais à cassure conchoïdale facile, à éclat vitreux, apparaît le plus souvent en masse informe, incolore ou de couleur laiteuse, parfois diversement colorée par des traces d'oxydes de fer.
La roche tendre, très légère et fragile, hygroscopique et déliquescente qui la contient parfois pratiquement pure, souvent rouge, rousse ou rose, jaunâtre ou rougeâtre est colorée par des impuretés d'hématite ou de goethite[4]. C'est une roche évaporite typique des sommets des bassins évaporitiques salins ou sebkhas d'origine marine, elle est associée aux sels de potassium et de magnésium les plus légers, par exemple des chlorures et bromures, mais aussi des sulfates, qui précipitent en dernier lieu. Elle forme aussi des concrétions granuleuses dans d'autres roches.
C'est une roche évaporite abondante, dans les gisements de sels marins et de lacs salés. Ses gisements témoignent de la présence conjointe de sylvine KCl et de chlorure de magnésium MgCl2. Bien que caractéristique des chapeaux des gisements ou dômes salins, elle est associée à la halite.
Elle peut être aussi considérée comme le produit de la dégradation ou altération des roches salines.
Propriétés optiques modifier
La carnallite n'est pas seulement fluorescente, mais aussi souvent très phosphorescente. Elle est capable de luminescence.
Elle fond facilement et colore la flamme en violet, par effet des ions K+.
Propriétés chimiques modifier
La carnallite, hygroscopique, déliquescente et à si facile désagrégation à l'air humide, n'est pas stable en solution aqueuse. On dit que c'est un sel non congruent puisque sa dissolution provoque simultanément le dépôt de sylvine. Une telle sensibilité à l'action des solutions lui donne une importance considérable dans l'évolution secondaire des séries salines la contenant. Elle libère ainsi le chlorure de magnésium plus soluble dans la saumure.
Elle se solubilise ou se décompose dans l'eau en faisant un son grinçant caractéristique, le cri de la carnallite. Les échantillons doivent être conservés en milieu hermétique au sec.
Elle se décompose lentement à partir de 19 °C à pression normale, où elle atteint la solubilité théorique de 64,5 g pour 100 g d'eau. Elle est donc en pratique très soluble dans l'eau froide.
Elle se décompose facilement dans l'eau chaude et dans l'alcool. Par évaporation, on obtient d'abord des cristaux cubiques blancs de sylvine. Par cristallisation fractionnée, il est facile de purifier la sylvine, en laissant une saumure de chlorure de magnésium emporter les impuretés solubles.
C'est pourquoi, à l'instar de la sylvine ou sel amer, la carnallite a un goût amer ou une saveur amère.
La carnallite fond facilement et colore la flamme en violet. L'analyse chimique pondérale donne une composition en masse 14,07 % de potassium K, 8,75 % de magnésium Mg, 38,28 % de chlore Cl2 et 38,90 % H2O
Gisement modifier
Cette roche évaporite marine est présente dans les gisements sédimentaires, comme les bassins permiens de Staẞfurt en Saxe, le bassin homonyme de Perm dans l'Oural en particulier à Iekaterinbourg, Kalouj ou Solikamsk, le Bassin permien du Texas ou du Nouveau-Mexique... En Allemagne, parmi les nombreux gisement du Nord-Ouest ou de Basse-Saxe, le gisement de Beienrode est célèbre.
Dans l'ouest américain, il y a aussi les gisements de Carlsbad dans le Nouveau-Mexique, le Bassin Paradox au Colorado et dans l'Utah, ainsi que le Bassin Williston dans la province de la Saskatchewan au Canada.
On la trouve en Espagne dans la province de Barcelone et de Lerida, en Sicile, en Pologne dans la province de Silésie, en Ukraine, en Tunisie, au Mali, en Israël, en Iran ou en Chine.
L'eau de la mer Morte, devenue saumure concentrée par évaporation, précipite d'abord en sel marin NaCl, puis en carnallite.
Elle est ainsi fréquemment associée au sel gemme (halite), aux composés de sulfate de calcium (anhydrite, gypse), à la dolomite, et surtout à différents sels de potassium et/ou de magnésium (sylvine, kaïnite[5], kiesérite, polyhalite[6], glasérite[7], schönite[8]...)
Usage modifier
La carnallite est une source de potassium et de magnésium. Il s'agit d'un engrais potassique si le minéral est pur, sans sel gemme associé. La carnallite peut être aussi un minerai source de l'élément magnésium, potassium, chlore... et la roche sert parfois à l'extraction de cobalt, rubidium, brome et iode.
La carnallite permet d'obtenir facilement de la sylvine, à base de l'industrie de la potasse et des engrais potassique.
Utilisé en masse énorme pour l'industrie de la potasse, les gisements de carnallite contiennent aussi du brome (souvent au-delà de 300 ppm) et des chlorures de césium et de rubidium.
Ce chlorure double de potassium et de magnésium hydraté est aussi une source importante pour les sels de magnésium, et un minerai pour la chimie du magnésium, en tout cas, pour le monde russe.
Notes et références modifier
- La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- D'où sa dénomination de potasse hydratée, associée au sel chlorure de magnésium. Il appartient à la catégorie des halogénures ou haloïdes. En proportions stœchiométriques strictes, il s'agit de sylvine KCl associée au chlorure de magnésium, avec 6 molécules d'eau de solvatation.
- La carnallite y forme de grands bancs ou dômes en association avec surtout la halite ou sel gemme, et la kaïnite.
- Elle peut être aussi parfois bleue ou vert clair.
- KMgSO4.3H2O monoclinique 2/m de densité 2,1, de dureté 3...
- K2Ca2Mg(SO4)4.2H2O
- KANa(SO4)2
- K2Mg(SO4)2.6H2O
Voir aussi modifier
Bibliographie modifier
- André Hatterer, Henri Kessler, article « Potassium », Encyclopædia Universalis, 2001.début de l'article en ligne
- André Jauzein, article « Chlorures Naturels », Encyclopædia Universalis, 2001.[1]
- André Jauzein, Jean-Pierre Perthuisot « salines (roches) », Encyclopædia Universalis, 2001. [2]
- A. Montana, R, Crespi, G. Liborio, Minéraux et roches, éditions Fernand Nathan, Paris, 1981, 608 pages, § 51 Carnallite, (ISBN 2-09-284208-0). Traduction-adaptation par Jean-Louis Parmentier de l'ouvrage italien Minerali e rocce, edition Arnaldo Mondadori, Milan, 1977.
- Jiban PODDER, Shaoyu Gao, Richard W. Evitts, Robert W. Besant and D. Matthews, "Crystallization of carnallite from KCl-MgCl 2 brine solutions by solvent evaporation process and its structural and mechanical characterization", Journal of Metals, Materials and Minerals, Vol.23 No.2 pp.37-42, 2013.
Articles connexes modifier
Liens externes modifier
- Fiche sur le web minéral
- Données minérales de la carnallite
- La carnallite dans le Handbook of Mineralogy
- Une étude sur le couple carnallite-sylvite dans les formations dévoniennes d'évaporites canadiennes de la Saskatchewan
- Procédé de synthèse proposé en 2011 par les chimistes russes Shirev et Lebedev
- Un projet typique d'exploitation souterraine de carnallite en Saskatchewan par injection d'eau et pompage de solutions
