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Kaolinite

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Kaolinite
Catégorie IX : silicates[1]
Image illustrative de l’article Kaolinite
Général
Numéro CAS 1318-74-7
Classe de Strunz
9.ED.05

9 SILICATES
 9.E Phyllosilicates
  9.ED phyllosilicates avec kaolinite layers
   9.ED.05 Dickite Al2Si2O5(OH)4
groupe d'espace Cc
groupe ponctuel m
   9.ED.05 Kaolinite Al2Si2O5(OH)4
groupe d'espace P1
groupe ponctuel 1
   9.ED.05 Nacrite Al2Si2O5(OH)4
groupe d'espace Cc
groupe ponctuel m
Classe de Dana
71.1.1.2

Phyllosilicates
71. Feuillets d'anneaux à six-membres
71.1.1/ Groupe de la kaolinite - serpentine, sous-groupe de la kaolinite
71.1.1.2 Kaolinite Al2Si2O5(OH)4
Formule chimique H4Al2O9Si2 Al2Si2O5(OH)4
Identification
Masse formulaire[2] 258,1604 ± 0,0036 uma
H 1,56 %, Al 20,9 %, O 55,78 %, Si 21,76 %,
Couleur blanc, rouge, bleu ou brun (impuretés)
Système cristallin triclinique
Classe cristalline et groupe d'espace Pédiale
P1
Clivage parfait à {001}
Cassure terreuse
Échelle de Mohs 2 - 2,5
Trait blanc
Éclat nacré, mat
Propriétés optiques
Indice de réfraction α=1,553-1,563
β=1,559-1,569
γ=1,560-1,570
Biréfringence Δ=0,007 ; biaxe négatif
Transparence translucide
Propriétés chimiques
Densité 2,5 à 2,6
Propriétés physiques
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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La kaolinite est une espèce minérale composée de silicate d'aluminium hydraté, de formule Al2Si2O5(OH)4 du groupe des silicates, sous-groupe des phyllosilicates.

Étymologie

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Le nom kaolinite provient du chinois[3] (sinogrammes : 高岭土, pinyin : gāo líng tǔ), signifiant « terre des hautes collines ».

Propriétés physiques

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La surface de contact de la kaolinite est de 5 à 20 m2/g, donc peu réactive.

Cristallochimie

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La kaolinite cristallise dans le système triclinique. Au plan structural, elle est formée d'un empilement de feuillets.

Structure atomique d'un feuillet de kaolinite

Feuillet

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La kaolinite est un minéral argileux de type 1/1, c'est-à-dire qu'un feuillet de kaolinite est formé de deux couches :

  • une couche octaédrique ; Al(OH)5O : 7 atomes pour 6 sommets + l'aluminium au centre. Les OH− et l'oxygène étant partagés entre les différents octaèdres qui composent la couche ;
  • une couche tétraédrique ; SiO4 : 5 atomes pour 4 sommets + le silicium au milieu. Les oxygènes étant partagés entre les différents tétraèdres qui composent la couche.

Empilement

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Groupe de la kaolinite

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La kaolinite est l'archétype groupe de la kaolinite, qui regroupe les minéraux isostructuraux :

Gisements

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Échantillon de kaolin.

Sur Terre

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La kaolinite, sous forme abondante et plus ou moins pure, se rencontre dans certains dépôts argileux comme ceux de kaolin, en milieu granitique ou dans des roches magmatiques comme le basalte, résultat de l'altération des feldspaths par le CO2 dissous dans les eaux météoriques :

feldspath + CO2 + H2O → kaolinite + carbonates

Pour l'anorthite, CaAl2Si2O8, le pôle calcique de la série des plagioclases, le bilan massique de sa réaction d'altération par le CO2 s'établit comme suit :

CaAl2Si2O8 + CO2 + 2 H2O → Al2Si2O5(OH)4 + CaCO3

C'est l'un des minéraux les plus courants, extrait sous forme de kaolin au Brésil, en France (Saintonge, Guyane, Plœmeur), en Grande-Bretagne, en Allemagne, en Inde, en Australie, en Corée, en Chine, en République tchèque et aux États-Unis.

Après érosion et altération des roches magmatiques, puis transport par l'eau, la kaolinite se retrouve également à l'état détritique parmi les sédiments des formations argileuses, mélangée à d'autres minéraux phyllosilicatés tels que l'illite, les smectites (montmorillonite) et les chlorites. Lorsqu'elle se forme in situ (en place), elle est dite authigène par opposition à un apport sédimentaire détritique ou clastique d'origine externe.

Sur Mars

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Les spectres infrarouges acquis par les orbiteurs martiens indiquent la présence de kaolinite dans plusieurs régions : cratère Leighton, Mawrth Vallis et Nili Fossae. Les bandes de liaison OH sont essentiellement dans la gamme de longueurs d'onde 2,205–2,212 μm. L'un des spectres montre cette liaison dans la bande 2,215–2,219 μm, probablement le signe d'une forte substitution Fe/Mg[4].

En 2024, des roches claires trouvées dans le cratère Jezero, photographiées et analysées par l'astromobile Perseverance, se révèlent riches en kaolinite, la première occurrence certaine de kaolinite ailleurs que sur Terre. Elle provient probablement de l'altération aqueuse de roches transportées depuis les bords du cratère, à une époque où le climat était chaud et humide[5],[6].

Utilisation

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  • Le kaolin est utilisé dans l'industrie du papier à la fois comme charge de masse et comme revêtement de surface. Il permet de réduire la quantité de pâte à papier, assez coûteuse, tout en améliorant les propriétés optiques. Sa blancheur augmente l'éclat et l'opacité à la surface du papier, tandis que la taille et la forme des particules individuelles de kaolin lui confèrent le brillant et la qualité d'impression requis pour certains types de papier[7].
  • En raison de sa stabilité dimensionnelle (absence de gonflement et de retrait consécutif lors du séchage de la pâte) et de sa blancheur, la kaolinite est utilisée en céramique , notamment pour la fabrication de porcelaine, dont elle est le principal constituant.
  • Administrée par voie orale, la kaolinite permet de traiter certains troubles digestifs. Elle tapisse la muqueuse gastro-intestinale, la protège, aide à sa cicatrisation et absorbe les toxines présentes dans le tube digestif (elle a en effet un fort pouvoir absorbant). Ainsi, la kaolinite est excellente pour les problèmes d'estomac, de ballonnements et de transit trop rapide.
  • La kaolinite calcinée est utilisée en agriculture (notamment en agriculture biologique) contre divers parasites tels que la cicadelle blanche, le puceron cendré du pommier et la mouche d'olive (Bactrocera oleae).
  • Le métakaolin, issu de la calcination et de la déshydroxylation de la kaolinite à environ 600 °C, est une forme désordonnée de kaolinite aux propriétés pouzzolaniques. C'est un produit de substitution partielle au clinker pour la production de ciment à faibles émissions de CO2.

Notes et références

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  1. ↑ La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. ↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. ↑ « Kaolin : Étymologie de kaolin », sur www.cnrtl.fr (consulté le )
  4. ↑ (en) Javier Cuadrosa, Christian Mavris, Joseph R. Michalski, Jose Miguel Nieto, Janice L. Bishop et Saverio Fiore, « Abundance and composition of kaolinite on Mars: Information from NIR spectra of rocks from acid-alteration environments, Riotinto, SE Spain », Icarus, vol. 330,‎ 1 5 septembre 2019, p. 30-41 (DOI 10.1016/j.icarus.2019.04.027).
  5. ↑ « Mars aurait-elle connu un climat tropical passé ? », sur CNRS Terre & Univers, (consulté le ).
  6. ↑ (en) C. Royer, C. C. Bedford, J. R. Johnson, B. H. N. Horgan, A. Broz et al., « Intense alteration on early Mars revealed by high-aluminum rocks at Jezero crater », Communications Earth & Environment (en), vol. 5,‎ , article no 671 (DOI 10.1038/s43247-024-01837-2 Accès libre).
  7. ↑ www.ima-europe.eu

Voir aussi

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Articles connexes

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