Apatite: Phosphate de calcium

Apatite Catégorie VIII : phosphates, arséniates, vanadates
Apatite, Québec (Xl 32 cm).
Général
Classe de Strunz	8.BN.05 with Additional Anions, without H2O   8.BN With only large cations, (OH, etc.):RO4 = 0.33:1    8.BN.05 IMA2008-068 Ca2Pb3(PO4)3F Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Phosphohedyphane Ca2Pb3(PO4)3Cl Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 IMA2008-009 Sr5(PO4)3F Space Group P 63/m Point Group 6/m 2/m 2/m    8.BN.05 Alforsite Ba5(PO4)3Cl Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Apatite Ca5(PO4)3(OH,F,Cl) Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Belovite-(Ce) (Sr,Ce,Na,Ca)5(PO4)3(OH) Space Group P 3 Point Group 3    8.BN.05 Belovite-(La) (Sr,La,Ce,Ca)5(PO4)3(F,OH) Space Group P 3 Point Group 3    8.BN.05 Fermorite (Ca,Sr)5(AsO4,PO4)3(OH) Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Johnbaumite Ca5(AsO4)3(OH) Space Group P 63/m,P 63 Point Group Hex    8.BN.05 Apatite-(CaOH) Ca5(PO4)3(OH) Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Apatite-(CaCl) Ca5(PO4)3Cl Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Carbonate-fluorapatite? Ca5(PO4,CO3)3F Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Carbonate-hydroxylapatite? Ca5(PO4,CO3)3(OH) Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Clinomimetite Pb5(AsO4)3Cl Space Group P 21/b Point Group 2/m    8.BN.05 Apatite-(CaF) Ca5(PO4)3F Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Fluorcaphite (Ca,Sr,Ce,Na)5(PO4)3F Space Group P 63 Point Group 6    8.BN.05 Hedyphane Ca2Pb3(AsO4)3Cl Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Mimetite Pb5(AsO4)3Cl Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Apatite-(SrOH) (Sr,Ca)5(PO4)3(F,OH) Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Morelandite (Ba,Ca,Pb)5(AsO4,PO4)3Cl Space Group P 63/m,P 63 Point Group Hex    8.BN.05 Pyromorphite Pb5(PO4)3Cl Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Vanadinite Pb5(VO4)3Cl Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Svabite Ca5(AsO4)3F Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Turneaureite Ca5[(As,P)O4]3Cl Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Hydroxylpyromorphite Pb5(PO4)3OH Space Group P 63/m Point Group 6/m    8.BN.05 Apatite-(CaOH)-M (Ca,Na)5[(P,S)O4]3(OH,Cl) Space Group P 21/b Point Group 2/m    8.BN.05 Deloneite-(Ce) NaCa2SrCe(PO4)3F Space Group P 3 Point Group 3    8.BN.05 Kuannersuite-(Ce) Ba6Na2REE2(PO4)6FCl Space Group P 3 Point Group 3
Classe de Dana	41.08.01.00 Phosphates, arséniates et vanadates 41. Phosphates sans H2O (avec hydroxyl ou halogène) 41.8.1/ Groupe de l'apatite, sous-groupe phosphate de calcium
Formule chimique	Ca5(PO4)3(OH,Cl,F)
Identification
Couleur	incolore, jaune, bleue, verte, violette, rouge, brun-rouge
Système cristallin	hexagonal
Classe cristalline et groupe d'espace	Dipyramidal, ${\displaystyle 6/m\ }$
Clivage	imparfait selon {0001}
Habitus	le plus souvent, prisme hexagonal avec faces du prisme plus ou moins développées
Échelle de Mohs	5
Trait	blanc
Éclat	vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction	no=1,633-1,667 ne=1,630-1,664
Biréfringence	de 0,002 à 0,004 ; uniaxe négatif
Dispersion optique	δ=0,003
Propriétés chimiques
Densité	3,16-3,2
Solubilité	lentement sol. dans HCl (fluorapatite); sol. dans l'HNO3
Propriétés physiques
Magnétisme	aucun
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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L'apatite est un nom générique désignant des phosphates hexagonaux de composition assez variable, Ca₅(PO₄)₃(OH, Cl, F). Trois espèces sont reconnues par l'IMA, nommées selon l'anion prévalent :

• Chlorapatite Ca₅(PO₄)₃Cl
• Fluorapatite Ca₅(PO₄)₃F
• Hydroxyapatite Ca₅(PO₄)₃(OH)

Deux variantes monocliniques précédemment reconnues comme espèces (dont la clinohydroxyapatite) sont maintenant reconnues comme des polytypes.
Tous comportent des tétraèdres PO₄ isolés, avec des ions Ca²⁺ en coordination 9. Les carbonate-apatites remplacent un tétraèdre PO₄ par un groupe CO₃OH ou CO₃F.

Ayant des aspects et des couleurs variés l'apatite fut longtemps confondue avec des minéraux très divers, et sa composition chimique ne fut déterminée que vers la fin de XVIII^e siècle. C'est pour cette raison que le minéralogiste allemand Abraham Gottlob Werner lui a donné en 1786 ce nom qui est inspiré du grec apatan (« tromper »).

 

• Paramètres de la maille conventionnelle : a = 9,367, c = 6,884, Z = 2 ; V = 523,09
• Densité calculée = 3,20

Super-groupe de l’apatite

Elle sert de chef de file à un groupe de minéraux isostructuraux de formule générale : A₅(XO₄)₃Z_q. Dans lesquels le calcium est remplacé par du strontium, cérium, manganèse, yttrium, plomb et le phosphore est remplacé par l'arsenic, le vanadium, le soufre, le silicium... (pyromorphite, vanadinite, mimétite, fluorellestadite (en)...) Ce sont de minéraux de structure hexagonale ou pseudo hexagonale-monoclinique, contenant des arséniates, des phosphates et de vanadates. Ce groupe se scinde en deux sous-groupes : celui de l’apatite et celui de la pyromorphite.

• Groupe de l’apatite

Chlorapatite Ca₅(PO₄)₃Cl
Fluorapatite Ca₅(PO₄)₃F
Hydroxyapatite Ca₅(PO₄)₃(OH)
Fluorstrophite SrCaSr₃(PO₄)₃F

• Groupe de la pyromorphite

Mimétite Pb₅(AsO₄)₃Cl
Pyromorphite Pb₅(PO₄)₃Cl
Vanadinite Pb₅(VO₄)₃Cl

• Groupe de la svabite
• Hedyphane (it) Pb₃Ca₂(AsO₄)₃Cl
• Phosphohedyphane Ca₂Pb₃(PO₄)₃Cl
• Svabite (it) Ca₅(AsO₄)₃F

• Chlorapatite

Inventeur : Rammelsberg en 1860 le nom reprend l'espèce initiale supposée et la composition chimique spécifique ici le chlore.
Topotype : Kragerø, Telemark, Norvège
Formule : Ca₅ (PO₄)₃Cl
Gîtologie : veines dans les roches gabbroïques, et dans certaines météorites
Système cristallin : hexagonal et monoclinique
Particularité : présente dans certaines météorites

• Fluorapatite - c'est de très loin la plus fréquente

Formule : Ca₅ (PO₄)₃F avec des traces de : OH;Cl;TR;La;Ce;Pr;Nd;Sm;Eu;Gd;Dy;Y;Er.
Inventeur : Rammelsberg en 1860, le nom reprend l'espèce initiale supposée et la composition chimique spécifique ici le fluor.
Particularité : luminescence, fluorescence, phosphorescence, thermoluminescence

• Hydroxyapatite

Système cristallin : hexagonal et monoclinique
La clinohydroxyapatite est maintenant considérée comme un polytype monoclinique de l'hydroxyapatite
Formule:Ca₅ (PO₄)₃(OH)

masse moléculaire : 499.72 gm
Système cristallin : monoclinique
Uniaxe négatif;δ = 0.008
Particularité : radioactivité détectable
Topotype : district de Thunder Bay Nord-Ouest ontarien, Canada

•  
  Trilliumite - Liscombe (Ontario) 4,6 cm.
•  
  Apatite - Nantes (France).
•  
  Apatite - Panasqueira (Portugal).
•  
  Apatite taillée - Brésil 0,98 Ct.

• Les apatites sont des minéraux secondaires, communs dans les roches magmatiques, mais leur concentration n'est pas suffisante pour une exploitation industrielle.
• Les apatites sont souvent associées avec les gîtes de fer, ce qui représente un problème sérieux pour l'industrie sidérurgique : le phosphore contenu dans les minerais de fer passe en fait complètement dans la phase métallique : son élimination dans la phase d'affinage de l'acier est coûteuse. La forte teneur en phosphore a été la raison de l'abandon de la « minette lorraine ».
• Les apatites hydrothermales sont plus rares. Les apatites pegmatitiques ou métamorphiques sont des minéraux d’importance économique forte pour leur contenu en éléments rares plus que pour leur teneur en phosphore.
• Les apatites sédimentaires ont une origine chimique et/ou organique (biochimique) : la matière première « brute » pour l'industrie du phosphore est la phosphorite, une roche sédimentaire phosphoreuse dont le composant principal est la carbonato-fluorapatite (« carFap »). La partie inorganique des squelettes des vertébrés est essentiellement carbonato-hydroxyapatite (« carHap ») et ces squelettes forment des sédiments à phosphates. Le phosphate de calcium est soluble en environnement acide (rivière), mais beaucoup moins dans un environnement alcalin (mer). Le changement de pH quand une rivière se jette dans la mer produit la précipitation du phosphate, ce qui contribue aux eaux troubles des estuaires.

 

L’apatite (hydroxyapatite) est la principale source minérale primaire de phosphore dans certains types de sol. La libération de phosphore disponible dans le milieu biologique résulte d'une altération de ce minéral par des agents de dégradation biologique (bactéries, mycorhizes, micro-algues, lichens), le phosphore participant à la nutrition des organismes, entre notamment dans la composition des tissus végétaux, des tissus osseux et dentaire animaux^,,.

C'est aussi le constituant des microfossiles appelés conodontes.

• Source de phosphore pour fabriquer des engrais artificiels. Ces engrais peuvent contenir des traces du polonium 210 présent naturellement dans le minerai, comme ceux utilisés pour la fertilisation du tabac par les principales majors du secteur ^,,. L'apatite est également utilisée dans l'industrie chimique.
• Les apatites sont utilisées pour la thermochronologie basse température en géologie. En effet, elles comportent une quantité d'uranium dont l'isotope 238 se désintègre au cours du temps en entraînant une déformation du réseau cristallin (ce qu'on appelle une "trace de fission"). Ces traces sont en permanence résorbées si le minéral se situe à une température supérieure à 100 °C environ. En deçà de cette température, elles sont conservées dans le minéral. En utilisant la constante de désintégration de ²³⁸U, le comptage de ces traces permet de remonter à l'âge de refroidissement de la roche, c’est-à-dire sa remontée dans la croûte terrestre ou son exhumation.
• Lorsque ce minéral est de qualité gemme, il peut être utilisé en bijouterie (facettes, cabochons) comme une pierre fine.