Spathfluor : Inclusions

LES INCLUSIONS DANS LA FLUORINE
Saumures, gaz, huiles et autres.

texte issu de "Fluid Incluisons in fluiorite : Brines, Gases, Oils and More"
par H. Albert Gilg
"Fluorite -- The collector's choice" - Extra Lapis - 2006

La fluorite héberge apparament une infinie variété d'inclusions fluides. En fait, les incluisons fluides dans la fluorite sont les plus étudiées après celles du quartz. L'intérêt des chercheur pour la fluorite à pour cause son abondance, sa transparence, sa dureté moyenne et sa structure de surface; tout ceci offre un beau piège pour toute sorte de fluides.

Dans n'importe quel minéral, les phases fluides telles que gaz, liquides aqueux, et/ou pétrole (toutes celles-ci sont classées en "inclusions fluides) ont du être piègées par des imperfections dans les cristaux lorsqu'ils étaient en formation (inclusions primaires), ou ont pu remplir des fractures apparues postérieurement ultérieurement "cicatrisées" (inclusions secondaires).

Les inclusions primaires sont ainsi des échantillons du fluide à partir duquel le cristal s'est formé et peuvent donc apporter une information importante sur la genèse du minéral.
Les inclusions secondaires sont également des archives interesantes sur les fluides qui ont migré ultérieurement dans les fractures des cristaux.
Les inclusions fluides sont souvent étudiées en examinant des morceaux polis des deux côtés, de 0,05 à 1 mm d'épaisseur, sous un microscope équipé d'un systeme de chauffage et de réfrigération. L'échantillon est soumis à des tempéraures de -180°C à +600°C, et on observe un changement d'état de l'inclusion, comme fonte pour les phases solides ou d'homogénéisation (disparition des bulles de vapeur ou des réductions des parties liquides).
Les données résultant de ces observations sont utilisées pour déterminer la composition et la densité des substances incluses et ainsi déterminer les conditions (températures, pressions) du processus de la formation du minéral. De telles études microthermomètriques révèlent que la fluorite s'est formée à des températures qui s'échelonnnent à des températures allant de 50°C à plus de 550°C.

Inclusions fluides dans la fluorine

Localité : Ouenza (gisement de fer) - frontière algéro-tunisienne.

Photos : ©Houria Akrour Paraire

Hôte à inclusions, grandes et petites :

La fluorite est un des rares minéraux contenant des inclusions fluides qui sont assez grandes pour être facielemnt observées à l'oeil nu. En faisant bouger le cristal, la bulle de vapeur peut "rouler" dans l'inclusion d'une façon similaire à celle d'un niveau de maçon. De grandes inclusions fluides ont été remarquées dans les fluorites anglaises depuis le début du XiXème siècle. Un collection exceptionnelle de très grandes inclusions fluides dans la fluorite de Weardale (Comté de Durham, Angleterre) est abrittée au British Museum d'Histoire Naturelle à Londres. Elle contient 21 spécimens; la plus grande inclusions atteint 2,4 cm et contient 1 à 1,5 centimètres cube de fluide. D'autres localitiés livrant de grandes inclusions sont la Mine Sovietskiy #1 -Russie, le district de Cave-in-Rock dans le sud Illinois-USA, Naica, Le mExique, et Bektau-ata-Kazakhstan.

La plupart des inclusions fluides, cependant, sont trop petites pour être vues à l'oeil nu et sont meiux étudiées en utilisant un microscope pétrographic. Des clivages octaèdriques dans la fluorite offrent souvent des surfaces transparentes et peuvent être vues sous microspcope dans polissage supplémentaire.
William Nicol, conférencier de "Natural Philosophy" à l'Univeristé d'Edinburgh, a développé une méthode de préparation pour des finessections de roches et minéraux, et en 1828, il fut le premier a examiner des inclusions fluides dans de la fluorite, en utilisant un microspcope (Nicol, 1828).
Quand Nicol comprimma le cristal hôte entre deux plaques de verre et ainsi ouvra l'inclusion, il trouva que l'inclusion s'expansa et chassa le fluide en dehors de l'inclusion. Dans le liquide explulsé précipita de petits cristaux cubiquesqu'il pensa être de la fluorite. Plus probablement, du sel plutôt que de la fluorite précipita à partir de la saumure incluse car la plupart des inclusions fluides dans la fluorite consitent en des solutions aqueuses salées. En fait, certaines de ces solutions ont une telle salinité (plus de 30% en poids, de sel) qu'un petit cristal de halite se forme lorsque l'ensemble se refroidit.

En dépit de ses erreurs, l'observation de Nicol sur les fluides qui s'expansaient, est remarquable en cela qu'on devrait s'attendre à voir des bulles dans un milieu salin aqueux ( phases liquide-vapeur) disparaître lors de l'ouverture.

A 25°C, une inclusion liquide-vapeur a une pressio interne de quelques millibars seulement, et les bulles de vapeur disparaissent quand l'inclusion est écrasée. Dans ce cas, le fluide qui s'expanse montre que l'inclusion était sous haute pression interne; et qu'il y avait des petites quantités de gaz comprimés comme le méthane, ou le dioxyde de carbone.

Cristaux négatifs et Inclusions Amiboïdes

La variété des formes trouvées dans les inclusions fluides de la fluorite est également remarquable. L'ideal thermodynamique pour une inclusion fluide est la sphère parfaite, ce qui est rarement rencontré. Les formes ellipsoïdes sont plus communes. Souvent des crsitaux négatifs se développent consécutivement à nature cristalline de l'hôte. Dans la fluorite, des cubes ou cuboïdes négatifs, des octaèdres négatifs, ou même des combinaisons complexes des deux précédents sont observés. Un cristal négatif ou une inclusion fluide sphérique se produit généralement dans une forme minerale à haute température ou reste à haute température pendant une période prolongée.

Par contraste, des formes amiboïdes (très irrégulières) sont caractéristiques des inclusions qui se forment à basse température ou des inclusions fluides qui se refroidissent rapidement après leur formation, et qui n'ont pas le temps d'achever la configuration de plus basse energie de la surface intérieure de l'inclusion.

La fluorite pourpre dégage parfois une odeur pugnace lorsqu'elle est clivée ou ecrasée, lui donnant ainsi les surnoms allemands de "Stinkspat" et "Stinkfluss" et le nom Anglais de "stinkspar". Ces emissions odoriférantes ont été étudiées pour la première fois en 1843 par Karl Emil von Schafhäutl, le premier professeur de géologie à l'Université de Munich (Allemagne).
Il a étudié la fluorite pourpre de Wölsendorf, Baravia et a conclu que le gaz agressif était de l'acide hypochloreux (HOCl).

En 1861, le professeur de chimie Christian Freidrich Schönbein, découvreur de l'ozone, suggéra que l'"antozone", un composé qu'il pensait être de l'oxygène, était responsable de cette odeur. Sa théorie s'avera être incorrecte; mais depuis, la fluorite pourpre a été appellée "antozonite", un nom de variété qui continue à être utlisée par les collectionneurs de minéraux.

Grégoire Wyrouboff a été le premier à déttecter des hydrocarbures dans les inclusions fluides de la fluorite, en 1866. Ultérieurement, des techniques nanalytiques plus élaborées telles que la spectroscopie de masse et la chromatographie gazeuse, ont montré que l'élément fluor le CO2, le monoxide de carbone, l'azote, l'hydrogène, l'ammoniac, l'hélium et même des fluorohydrocarbures naturels étaient présents dans les inclusions fluides de la fluorite. Des gaz riches en sulfure d'hydrogène (H2S) et en méthane (CH4) sont parfois rencontrés dnas la fluorite, des réservoirs de gaz. L'odeur dégagée par ces inclusions ressemble plus à l'odeur d'oeuf pourri qu'à celle de l'antozonite. La cause de l'odeur de l'antozonite broyée n'a pas encore été identifiée d'une façon certaine, cependant des sulfuryls et des thionyl fluorures (SOxFx) sont des candidats probables.

Des hydrocarbures liquides (pétrole) sont de fréquentes inclusions fluides dans la fluorite de toutes le couleurs qui sont formées à des températures comprises entre 50 et 180 °C, dans des bassins sédimentaires ou des roches cristallines adjacentes. Ces inclusions ont égalemnt été observées dans la fluorite provenant de complexes alcalins ignés tels ceux de Strange Lake, Québec-Labrador (Canada). Les huiles sont souvent teintées en jaune mais peuvent aussi être absolument incolores et non distingables de l'eau. Toutes ces huiles naturelles se présentant dans les inclusions fluides peuvent cpendant être détectées par des lampes emettant des ultra-violets. Les composés aromatiques (cycles insaturés à 6 atomes de carbone) montrent une forte fluorescence.

Des espèces rares et inhabituelles de fluides ont récamment été découvertes par Rainer Thomas du Geoforschungszentrum (GFZ) de Postdam, Allemagne. Dr Thomas a trouvé des "hydrosalines" fondus dans la fluorite des granites de Sachsenhöhe près de Zinnwald, dans le Erzgebrige Allemand (Saxe). Ces solutions salines fondues particulières sont présentes alors que les inclusions sont presque entièrement remplies de petits cristaux de divers sels mineraux, d'une bulle de vapeur tordues et de seulement de traces de liquide aqueux. Ces sels fondus proviennent d'un magma granitique riche en fluor se solidifiant, et piègés à des températures de plus de 580°C dans la fluorite magmatique, tout comme dans la topaze ou la cassitérite. A ce jour,, ce sont les fluides les plus chauds qui ont été trouvés dans la fluorite.