Filons de fluorine

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire des Sciences de la Terre

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

14/02/2005

Résumé

Remplissage de fractures par de la fluorine pure ou teintée.


Figure 1. Fissure remplie de fluorine

Fissure remplie de fluorine

Cette fissure recoupe un granite rose d'âge hercynien. Les deux bords de la fissure sont recouverts de couche de fluorine (CaF2). Le fluorure de calcium pur est incolore, mais il peut se colorer en présence d'impuretés ou de défauts de son réseau cristallin.


Nous avons vu la semaine dernière des cristaux de quartz, synthétiques ou nés par croissance naturelle sur les bords d'une fissure traversée par des fluides hydrothermaux. Pendant les semaines qui suivent, nous allons voir quelques exemples de ces fractures et filons, ainsi que de leur remplissage.

La figure 1 montre deux échantillons (remis dans leur position initiale) récoltés de part et d'autre d'une fissure ouverte. Ces échantillons ont été prélevés dans une ancienne mine d'uranium du secteur de Grury –Issy l'Evêque (71).

Il s'agit d'une fissure d'un à quatre centimètres de large, recoupant un granite rose, d'âge "hercynien". Les deux bords de cette fissure sont recouverts de couches de fluorine (ou fluorite), qui est un fluorure de calcium (CaF2). Le fluorure de calcium pur est incolore, mais une grande variété d'impuretés et de défauts dans son réseau cristallin peut lui donner de multiples couleurs (vert, violet, rose, jaune, bleu …).

Le fluorure de calcium est insoluble dans les eaux froides, mais comme la silice, les eaux chaudes peuvent en contenir des quantités notables. Au cours de la circulation de fluides dans cette fracture intra-granitique, les eaux ont d'abord déposé localement quelques millimètres de fluorine colorée en vert par un certain type d'impureté. Puis les conditions (P, T, Ph, nature des impuretés …) ont changé, et une couche de 5 mm de fluorine violette très pâle s'est déposée presque partout de part et d'autre de la fissure. Puis les conditions se sont encore modifiées, et en particulier les fluides sont devenus plus riches en uranium. Il s'est alors déposé une couche de fluorine violette très foncée, presque noire. Le remplissage de cette fissure s'est arrêté ici, laissant un vide nommé "druse". Si les deux bords de la fissure s'étaient rejoints localement en isolant une cavité fermée, celle-ci aurait pris le nom de "géode". C'est dans ces cavités (druses ou géodes) que peuvent se développer de magnifiques cristallisations, comme celles que nous vous montrerons la semaine prochaine. Dans le cas précis présenté aujourd'hui, les cristaux ne sont pas bien formés ; de plus recouverts d'une pellicule d'oxyde de fer (figure 2).

Parfois, l'épaisseur déposée sur les parois des fissures peut largement dépasser le centimètre, comme l'illustrent les photographies 3 et 4 montrant des échantillons provenant des anciennes mines de Maine et de la Petite Verrière (71). Dans ces deux cas, les conditions physico-chimiques et les impuretés ont considérablement changé entre le début du remplissage (en bas où se trouverait l'encaissant) et sa fin (en haut, où se trouve la druse). Ainsi s'expliquent ces nombreuses couches aux couleurs variées.

Quand le filon minéralisé en fluorine fait plus d'un mètre d'épaisseur, il est économiquement rentable de l'exploiter, ce qui a été très largement fait entre 1920 et 1980 dans tout le Massif Central. Toutes ces mines sont maintenant fermées. La fluorine est exploitée comme minerai de fluor, élément à la base de nombreuses applications en chimie, métallurgie …

Figure 2. Vue d'une paroi de la fissure recouverte de fluorine

Vue d'une paroi de la fissure recouverte de fluorine

Les différentes couleurs indiquent que les conditions de dépôt (pression, température, pH, nature des impuretés ...) ont changé. Une fine pellicule d'oxyde de fer recouvre la fluorine violette très foncée riche en uranium.


Figure 3. Dépôt de fluorine aux couleurs variées

Dépôt de fluorine aux couleurs variées

Échantillon ramassé dans l'ancienne mine de Maine (71). Les variations de couleurs proviennent des variations de la nature des impuretés.


Figure 4. Dépôt de fluorine aux couleurs variées

Dépôt de fluorine aux couleurs variées

Échantillon ramassé dans l'ancienne mine de la petite Verrière (71). Les variations de couleurs proviennent des variations de la nature des impuretés.