3.

Cristallographie

On appelle cristallographie la science qui étudie la formation, la forme et les caractéristiques géométriques des cristaux. Quand les conditions sont favorables, chaque élément et chaque composé chimique tendent à cristalliser selon une forme définie et caractéristique. Ainsi, le sel tend à former des cristaux cubiques, mais le grenat, qui, occasionnellement, forme également des cubes, compose plus fréquemment des dodécaèdres (solides à 12 faces) ou des trisoctaèdres (solides à 24 faces). Malgré leur différence d'habitus (forme extérieure de la cristallisation), le sel et le grenat cristallisent toujours dans la même classe de symétrie et le même système cristallin. On distingue, en théorie, 32 classes de cristaux. Presque tous les minéraux communs sont répartis en douze classes, mais certaines classes n'ont jamais été observées. Ces 32 classes sont regroupées en sept systèmes cristallins, fondés sur la longueur et la disposition des axes des cristaux, lignes imaginaires passant par le centre du cristal, coupant les faces, et définissant les relations de symétrie du cristal. Les minéraux de chaque système partagent certains détails de symétrie et de forme cristalline, ainsi que de nombreuses propriétés optiques.

Ces sept systèmes de cristallisation, décrits ci-dessous, sont très importants pour les minéralogistes et les gemmologues (spécialistes des pierres précieuses) qui y recourent pour la description de chaque minéral.

1.

Cubique

Ce système comprend des cristaux présentant trois axes, tous perpendiculaires entre eux et tous de même longueur. L'élément de base est un cube.

2.

Quadratique

Ce système comprend des cristaux présentant trois axes, tous perpendiculaires entre eux et dont deux sont de même longueur. L'élément de base est un prisme droit à base carrée.

3.

Orthorhombique

Ce système comprend des cristaux présentant trois axes, tous perpendiculaires entre eux et tous de longueur différente. L'élément de base est un parallélépipède rectangle.

4.

Monoclinique

Ce système comprend des cristaux présentant trois axes de longueur inégale, dont deux forment un angle différent de 90°, le troisième leur étant perpendiculaire. L'élément de base est un prisme oblique à base losange.

5.

Triclinique

Ce système comprend des cristaux présentant trois axes de longueur inégale et formant entre eux des angles différents de 90°. L'élément de base est un parallélépipède à base losange.

6.

Hexagonal

Ce système comprend des cristaux présentant quatre axes. Trois de ces axes, de même longueur, sont dans un même plan et font entre eux un angle de 120°. Le quatrième axe, perpendiculaire aux trois autres, est un axe d'ordre 6 (structure symétrique par rotation de 60°). L'élément de base est un prisme droit à base losange.

7.

Rhomboédrique

Ce système comprend quatre axes comme le système hexagonal, mais le quatrième axe est d'ordre 3 (structure symétrique par rotation de 120°). L'élément de base est un parallélépipède dont toutes les faces sont des losanges.

Certains éléments et composés peuvent cristalliser dans deux systèmes différents créant des substances qui, bien qu'identiques dans leur composition chimique, sont différentes dans pratiquement toutes leurs propriétés physiques. Par exemple, le carbone cristallise dans le système cubique pour former le diamant et dans le système hexagonal pour former le graphite. Bien que le diamant appartienne au même système que le sel et le grenat, sa classe de symétrie est différente. Il cristallise sous forme de tétraèdre (4 faces) ou d'octaèdre (8 faces). Le sel et le grenat peuvent cristalliser sous forme d'octaèdres, mais pas de tétraèdres.