Quand on regarde un cristal, la première chose qu'on remarque généralement, c'est sa forme.
Faces planes, arêtes vives, géométries répétitives.
On dirait que quelqu'un s'est assis et l'a dessiné avec une règle.
Mais le plus intéressant, c'est ceci :
Tous les cristaux trouvés dans la nature, aussi différents soient-ils en apparence, appartiennent en réalité à seulement sept systèmes cristallins de base.
Diamant.
Cristaux de sel.
Quartz.
Émeraude.
Chacune d'elles se développe selon les règles de l'un de ces sept systèmes.
Dans cet article, nous expliquerons étape par étape ce que sont les systèmes cristallins, pourquoi il n'en existe que sept et comment ces systèmes déterminent la forme des minéraux.
Qu'est-ce qu'un système cristallin ?
Un système cristallin décrit comment un cristal est organisé à l'échelle atomique.
En d'autres termes:
- Comment les atomes sont disposés dans l'espace
- Le long de quels axes se répètent-ils ?
- Selon quels angles ces axes sont-ils reliés entre eux ?
Le point important est le suivant :
Un système cristallin est pas la forme que vous voyez de l'extérieur.
Il est de la ordre interne derrière cette forme.
De ce fait, deux minéraux :
- Peut sembler similaire de l'extérieur
- Mais appartiennent à des systèmes cristallins complètement différents
Ou le contraire:
- Ils peuvent appartenir au même système cristallin
- Mais présentent des formes très différentes
Le système cristallin et la forme des cristaux sont-ils la même chose ?
Non. Et c'est là que la confusion survient le plus souvent.
- Système de cristal → agencement atomique interne
- Cristal habitude → la forme extérieure du cristal
Par exemple :
- Le quartz ressemble généralement à un prisme hexagonal.
- Mais c'est son habitude.
- Ce qui compte vraiment, c'est que ses atomes soient agencés de la manière suivante : système trigonal
On ne peut donc pas toujours deviner correctement le système cristallin en se basant uniquement sur la forme.
Pourquoi n'existe-t-il que 7 systèmes cristallins ?
Parce que les atomes ne peuvent pas s'agencer dans l'espace de manière illimitée, mais seulement selon certaines règles mathématiques.
La cristallographie classe ces arrangements en fonction de :
- Le nombre d'axes
- Les longueurs des axes
- Les angles entre les axes
À la fin de cette classification, sept systèmes de base qui peuvent se former de manière stable dans la nature apparaissent.
Ce sont:
- Cubique (Isométrique)
- Tétragonale
- Hexagonal
- Trigone
- Orthorhombique
- Monoclinique
- Triclinique
Examinons-les maintenant un par un, de manière simple.
1. Système cristallin cubique (isométrique)
Ce système est le plus symétrique.
Ses propriétés :
- Il y a trois axes
- Ils sont tous de longueur égale
- Elles se croisent à angle droit.
De ce fait, les cristaux de ce système ressemblent généralement à :
- Cubes
- Octaèdres
- dodécaèdres
Minéraux communs :
- Halite (sel gemme)
- Galena
- Pyrite
- Diamond
La fragmentation cubique des cristaux d'halite n'est pas une coïncidence.
La configuration atomique rend cela nécessaire.
2. Système cristallin tétragonal
Ce système est similaire au système cubique, mais il existe une petite différence.
Ses propriétés :
- Il y a trois axes
- Deux sont de même longueur
- Le troisième axe a une longueur différente
- Tous les angles sont de 90 degrés.
Cela donne des cristaux :
- Une forme prismatique allongée
- Croissance principalement verticale
Minéraux communs :
- Zircon
- Rutile
- Cassitérite
L'allongement aciculaire des cristaux de rutile est lié à ce système.
3. Système cristallin hexagonal
Comme son nom l'indique, ce système possède une symétrie hexagonale.
Ses propriétés :
- Il y a quatre axes
- Trois d'entre elles sont dans le même plan et forment des angles de 120 degrés.
- Le quatrième axe leur est perpendiculaire.
Cette structure permet aux cristaux de croître comme suit :
- Prismes hexagonaux
- Structures stratifiées
Minéraux communs :
- Béryl (émeraude, aigue-marine)
- Apatite
- Graphite
La forme prismatique hexagonale caractéristique de l'émeraude est une conséquence directe de ce système.
4. Système cristallin trigonal
Le système trigonal est souvent confondu avec le système hexagonal.
Mais ce ne sont pas les mêmes.
Ses propriétés :
- La symétrie est triple
- Même si la structure semble hexagonale, l'agencement atomique est différent.
Ce système peut créer :
- Symétrie en spirale
- Faces de cristal inclinées
Minéraux communs :
- Quartz
- Calcite
- Corindon
La clé pour comprendre pourquoi le quartz a une apparence hexagonale mais n'est pas classé comme tel réside ici.
5. Système cristallin orthorhombique
Dans ce système, la symétrie est plus faible.
Ses propriétés :
- Il y a trois axes
- Ils ont tous des longueurs différentes.
- Mais les angles restent à 90 degrés.
Cela donne des cristaux :
- Une structure asymétrique mais ordonnée
- Une apparence rectangulaire
Minéraux communs :
- Olivine
- Soufre
- Topaz
L’aspect « irrégulier mais équilibré » des cristaux d’olivine provient de ce système.
6. Système cristallin monoclinique
Ici, la symétrie diminue encore davantage.
Ses propriétés :
- Il y a trois axes
- Deux angles mesurent 90 degrés.
- Le troisième angle est incliné
Cela donne aux cristaux l'apparence suivante :
- incliné
- Déplacé
Minéraux communs :
- Gypse
- feldspath orthose
- Malachite
C’est là que l’on comprend pourquoi les cristaux de gypse ont souvent une apparence « tordue ».
7. Système cristallin triclinique
Il s'agit du système présentant la plus faible symétrie.
Ses propriétés :
- Il y a trois axes
- Aucun d'eux n'est égal
- Aucun des angles ne mesure 90 degrés.
Dans ce système, les cristaux ressemblent à :
- Complètement asymétrique
- Complexe
Minéraux communs :
- albite
- Kyanite
- Turquoise
On comprend maintenant pourquoi ces minéraux semblent « sans règles ».
Pourquoi les systèmes cristallins sont-ils importants ?
Car le système cristallin affecte directement :
- Propriétés physiques du minéral
- Clivage et fracture
- Comportement optique
- Force mécanique
C’est pourquoi les systèmes cristallins constituent une connaissance fondamentale en :
- La gemmologie
- Pétrographie
- La science des matériaux
- utilisation des minéraux industriels
Conclusion
Les cristaux ne poussent pas de manière aléatoire.
Chacun d'eux est :
- Définie à l'échelle atomique
- Structuré mathématiquement
- Liés par des règles physiques
Les sept systèmes cristallins sont les cadre structurel derrière toute cette diversité dans la nature.
Quand on regarde un cristal, on ne voit plus seulement sa forme.
Vous percevez également l'ordre interne qui se cache derrière.
