Clivage
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Leclivageest l'aptitude de certainsminérauxà se fracturer selon des surfaces planes dans des directions privilégiées lorsqu'ils sont soumis à un effort mécanique (un choc ou une pression continue). L'existence et l'orientation des plans de clivage dépendent de la symétrie et de lastructure cristalline(plans des liaisons les plus faibles du réseau) et sont donc caractéristiques des espèces.
Lorsque les surfaces de fractures sont irrégulières, on parle decassure.Clivages et cassures sont des critères importants de détermination des minéraux.
Il existe parfois des plans de séparation qui ne sont pas des clivages. Ces séparations (partingen anglais) ne sont pas directement liées à la structure du cristal mais s'expliquent par des variations dans la géométrie du réseau causées par un accident: altération, présence demacle,etc.
C'est à partir de ses observations sur les clivages de la calcite queRené Just Haüya développé la notion de « molécule intégrante » qui donnera naissance à celle demaille cristalline,introduite en 1840 parGabriel Delafosse,son élève (voircristal). Il passe à ce titre pour l'inventeur, avecJean-Baptiste Romé de L'Isle,de lacristallographie.
Plans de clivage
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Lesplans de clivagecorrespondent à des plans de faiblesse dans lastructure cristallineet sont spécifiques à chaque espèce minérale. Ils sont toujours parallèles à une face possible de laforme cristalline.Ils appartiennent, comme elles, à des familles deplans réticulairesparticuliers et peuvent être décrits à l'aide desindices de Miller.
Les plans de clivage présentent une densité de nœuds (d'atomes) maximale et une importantedistance interréticulaireavec les plans parallèles voisins (figure 1). Il en résulte une moindre résistance aux contraintes dans le sens des plans de clivages, alors que lacohésionest forte dans les autres directions. Un minéral possédant un clivage parfait est difficile à briser selon une autre direction. Le clivage est plus ou moins facile selon lacompacitédu cristal.
Observation
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Lorsque lescristauxsont bien formés, les clivages peuvent parfois être observés à l'œil nu ou à la loupe, sur le terrain, avec un simple marteau de géologue ou un couteau (figure 2). Cependant de très nombreux minéraux cristallisent sans développer de faces observables, par exemple: fibres,cristallites,agrégatsxénomorphes,etc.On a alors recours aumicroscope optique,le plus souvent enlumière polarisée.
Au microscope, on ne peut observer que deslames minces.Les clivages observables pour un minéral donné dépendent de l’orientation des sections de coupe. Lorsque deux directions de clivage sont visibles, on peut mesurer l'angle formé. En recoupant les observations sur différentes sections, on obtient une bonne indication de la symétrie et de la structure du minéral (figure 3).
Lorsque le clivage est parfait, il peut être difficile de différencier une face cristalline et une surface de fracture plane correspondant à un plan de clivage. Toutes deux reflètent la même géométrie et la même structure interne. Les faces cristallines sont généralement plus ternes. Les surfaces de clivages peuvent apparaître légèrement nacrées en raison de la pénétration d'air dans les plans de clivage sous-jacents[1].
Il n'est pas toujours utile de cliver totalement un cristal pour mettre les directions de clivage en évidence: on peut souvent deviner un « démarrage » de clivage à l'intérieur des cristaux.
Types
[modifier|modifier le code]En fonction de leur structure, les minéraux peuvent avoir aucune, une, ou plusieurs directions de plans de clivage. Le nombre de directions et les angles qu'elles forment entre elles permettent de définir des types de clivages génériques:
- pas de clivage: lorsqu'il se brise, le minéral ne présente que des surfaces irrégulières, quelconques. Les minéraux sans clivage sont rares. Par exemple, les minéraux de la famille duquartzne présentent que rarement des clivages, mais très communément unecassureconchoïdale typique (arcs de cercles autour du point de rupture, éclats lisses mais non plans, surfaces onduleuses);
- une direction de clivage dominante:clivage basal,oupinacoïdal.Les cristaux se fragmentent en paillettes, en lamelles ou en feuillets parallèles à la base du cristal. Les limites dans les autres directions sont irrégulières. Par exemple, lesphyllosilicates,et en particulier lesmicas;
- deux directions de clivage dominantes:clivage prismatique.Les plans de clivage verticaux fendent les prismes d'origine dans leur longueur. On obtient des cristaux de forme très allongée, pouvant aller jusqu'à former des fibres. C'est le cas notamment despyroxèneset desamphiboles;
- trois directions de clivage ou plus:clivage cubique,rhomboèdrique,octaédrique,etc.Les cristaux sont de forme compacte, sans allongement marqué. Par exemple, lahalitea un clivage cubique, parallèlement à ses faces cristallines.
Qualité du clivage
[modifier|modifier le code]Pour la détermination des minéraux, il peut être important d'avoir une description qualitative des clivages[2]:
- la facilité à obtenir le clivage renseigne sur lacompacitédu minéral. Les clivages sont ditsfaciles,difficilesoutrès difficiles(easy, hard, et difficult, en anglais);
- la qualité des surfaces de clivage renseigne sur lastructure cristallinedu minéral. On distingue différents degrés, par exemple:
- excellent:le minéral se clive en fines lamelles:graphite,gypse,muscovite,
- parfait:le minéral se clive en formes régulières délimitées par les plans de clivage:calcite,galène,halite,
- bon:les plans de clivage ne sont pas parfaitement droits:feldspath,pyroxène,
- imparfait:le clivage n'est pas net:soufre,apatite,cassitérite,
- mauvais:pas de clivage, on parle alors de cassure:argile,calcaire.
Utilité
[modifier|modifier le code]Le clivage est une clé de détermination des minéraux. La connaissance des espèces minérales et de leurstructure cristallinesont des informations essentielles dans de nombreux domaines scientifiques plus ou moins associés à lagéologietels que:pétrologie,volcanologie,pédologie,mais aussipaléontologie,astrophysique,planétologie,etc.
Le clivage est un élément important que leslapidairesprennent en compte pour la taille desgemmes.Les pierres avec un clivage facile peuvent se briser, ce qui les rend difficiles à tailler, les plans de clivage étant parfois très difficiles à distinguer. À l'opposé, les techniques de taille par percussion mettent à profit les clivages pour façonner une pierre selon sa forme cristalline naturelle. Le clivage a également été employé pour scinder de gros cristaux en pièces plus petites. Pour limiter les risques d'endommagement des pièces de valeur, on utilise aujourd'hui plus volontiers des scies perfectionnées ou lelaser.
Les matériauxsemi-conducteurssont desmonocristauxsynthétiques généralement commercialisés sous la forme dewafers,disques fins sur lesquels sont gravés en série lescircuits intégréset notamment lesmicroprocesseurs.La séparation mécanique des éléments gravés est facilitée par l'orientation fine des plans de clivage. Les semi-conducteurs élémentaires (Si, Ge, diamant) ont unestructure diamant:une orientation adéquate du wafer permet d'obtenir par clivage des rectangles presque parfaits. La plupart des autres semi-conducteurs commerciaux (GaAs, InSb, SiGe, etc.) ont unestructure blende,avec des plans de clivages similaires.
Galerie
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Lequartzne possède pas de plan de clivage. Il admet des cassures ditesconchoïdale. -
Clivage basalparfait dans unebiotite.On distingue les plans de clivage parallèles (feuilletage). -
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Clivage cubiquede lahalite(sel gemme). Les plans de clivage sont parallèles aux faces cristallines.
Notes et références
[modifier|modifier le code]- OleJohnsenet J.-P.Poirot (adaptation française),Guide Delachaux des minéraux,Delachaux & Niestlé,coll.« Les guides du naturaliste »,,438p.(ISBN2-603-01392-0)
- (en)«The Mineral Identification Key, Cleavage»,Collector's corner,surMineralogical Society of america(consulté le)
- (en)Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé«Cleavage (crystal)»(voir la liste des auteurs).
