Fluorine

La fluorite est une espèce minérale composée de fluorure de calcium, de formule idéale CaF avec des traces : Y;Ce;Si;Al;Fe;Mg;Eu;Sm;O;ORG;Cl;TR. Ces différents ions expliquent les multiples couleurs et zonations colorées rencontrées pour ce minéral. La fluorite peut présenter les phénomènes de fluorescence, triboluminescence et thermoluminescence.

À noter que le terme francophone est fluorine (Cf. Synonymie).

Connu depuis l'antiquité, c'est la description de Georgius Agricola en 1529 qui fait référence. Le terme « fluorite » est du naturaliste Napione. Son nom vient du latin fluere qui veut dire fondant (qui coule).

Sankt-Joachimsthal, Erzgebirge (République tchèque).

La fluorite est un assemblage d'ions Ca et F. Les anions F sont deux fois plus nombreux que les cations Ca.

La fluorite cristallise dans le groupe d'espace cubique Fm3m (Z = 4) :

• paramètre de la maille conventionnelle : a = 5,463 Å ; V = 163,03 Å ;
• densité calculée = 3,18 g/cm

La structure de la fluorine correspond à un remplissage d'une structure hôte. Les anions F forment un réseau cubique simple dans lequel les cations Ca occupent la moitié des sites cubiques. Les cations et les anions ont à peu près la même taille. Il est aussi possible d'inverser les rôles des cations et des anions et de considérer que les cations Ca forment un réseau hôte cubique à faces centrées et les anions F occupent tous les sites tétraédriques. Ces deux visions sont équivalentes. La structure de la fluorite peut être assimilée à deux sous-réseaux : les cations Ca forment un sous-réseau cubique à faces centrées et les anions F forment un sous-réseau cubique primitif.

Dans la structure de la fluorite :

• la coordinence des cations Ca est de 8 : cubes CaF ;
• la coordinence des anions F est de 4 : tétraèdres FCa.

• Minéral des dépôts de basse température le plus souvent sous forme de filon.
• On la trouve aussi comme dépôt dans les granites ou des roches métamorphiques comme le gneiss.

Minéraux associés

Particulièrement les minéraux métalliques : les sulfures de plomb, de zinc et d'argent, où elle forme une partie de la gangue. Elle peut être associée alors avec de la barytine, du quartz et de la calcite.

Les grands gisements se trouvent surtout en Chine, au Mexique, en Afrique du Sud, mais la fluorite est répartie sur toute la planète.

En France

• Valzergues, Aveyron, Midi-Pyrènées.
• Peyrebrune
• Le Burc, Tarn, Midi-Pyrénées
• Le Beix, Puy-de-Dôme, Auvergne
• L'Aiguille Verte, massif du Mont-Blanc, Haute-Savoie : fluorines rouges, vertes. La « fluorite Laurent », découverte par un cristallier le 21 juillet 2006 dans une géode typique des montagnes de Chamonix, présente l'association unique de fluorine rouge framboise (couleur due à des défauts appelés « centres colorés » et irradiés naturellement) et de quartz fumé. C'est la première pierre à être reconnue « bien culturel d’intérêt patrimonial majeur » (loi du 1 août 2003 relative au mécénat), permettant ainsi de la faire classer dans la collection du Muséum national d'Histoire naturelle et de la rendre inaliénable.

Dans le Monde

• Boltsburn Mine, Rookhope District, Weardale, North Pennines, Co. Durham, Angleterre
• Mine d'El Hammam , Mont Hammam, Préfecture de Meknès, Région de Meknès-Tafilalet, Maroc

• androdamant
• bruiachite (Macadam 1886)
• chaux fluatée (René Just Haüy, 1801)
• chrome-fluorite, terme inapproprié pour une fluorine verte d'Amérique du Sud
• derbyshire spar, terme purement anglais en référence au célèbre gisement de ce minéral
• fluor calcium (Berzélius)
• fluores (Anselmus Boëtius de Boodt, 1609)
• fluorine (François Sulpice Beudant, 1835)
• liparite (Ernst Friedrich Glocker, 1847)
• spath fluor (Mongès) (reste son nom usuel dans l'industrie)
• spath fusible (Jean-Baptiste Romé de L'Isle, 1772)

Mélanges

• fluorbaryte, mélange de fluorite et de baryte décrit par J.F.L. Hausmann en 1847
• ratofkite, fluorite terreuse connue dans la haute région de la Volga en Russie et décrite par Fischer en 1809 ; le nom dérive de la rivière Ratofka. C'est en fait un mélange de diverses espèces minérales où la fluorite est majoritaire.

Variétés

• antozonite, (synonyme : fluorine fétide) variété de fluorite, violette foncée à noire (le plus souvent opaque), contenant du fluor à l’état gazeux, par bombardement de rayons α naturels, dans les dépôts thorium-uranium. L’écrasement du matériel libère ce gaz avec une odeur d’ozone (le fluor gazeux réagit avec l’humidité naturelle de l’air pour donner de l’ozone et de l’hydrogène fluoré. Décrite par Schöbein en 1861, à partir des échantillons de Wölsendorf, Schwandorf, Haut-Palatinat, en Bavière, Allemagne. En France elle se rencontre à Margnac, Compreignac, Haute-Vienne, dans le Limousin.
• chlorophane, variété de fluorite qui présente une forte thermoluminescence, trouvée initialement en Sibérie.
• yttrofluorite, variété riche en yttrium qui vient remplacer partiellement le calcium. Déclassé par l'IMA en 2006 de son rang d'espèce à celui de simple variété de fluorite. De formule idéale (Ca,Y)F_2-3. Décrite à partir des échantillons de Hundholmen, Tysfjord, Nordland, Norvège, par Th. Vogt en 1914.

Facile si elle est critallisée, par son habitus le plus fréquente en cube, et par son clivage caractéristique. Comme tous les minéraux contenant du calcium, il colore la flamme d'un orange-rouge caractéristique de ce métal. Chauffé, décrépite en une poudre blanche. On le dissout dans l'acide sulfurique H₂SO₄ pour produire du fluorure d'hydrogène HF.

En dehors de son utilisation ornementale, elle est utilisée comme fondant par les fabricants d'acier, dans la fabrication de la fibre de verre et du verre opale et surtout pour la production d'acide fluorhydrique et de produits fluorés dérivés, dont le fluorure d'aluminium, à partir duquel s'obtient l'aluminium métal. Le fluorure de calcium est également utilisé dans l'optique instrumentale, les propriétés de ce solide cristallin étant notoirement meilleures que celles des verres connus, notamment en termes de transmission, de réfraction et de dispersion chromatique.

Le fluorure de calcium (CaF) s'obtient sous forme de monocristal cubique obtenu sous vide par la méthode de Stockbarger. Sa transmission est bonne de l'ultraviolet dans le vide à l'infrarouge. Son excellente transmission des UV jusqu'à 170 nm et ses propriétés non biréfringentes en font un matériau idéal pour la transmission de l'UV à courte longueur d'onde. Le CaF pour l'infrarouge est obtenu à un coût nettement moindre à partir de fluorite extraite de mines naturelles. Le CaF étant sensible aux chocs thermiques, il doit être manipulé avec précaution. Bien que de faible dureté, elle peut être taillée.

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