Le quartz et la calcite sont deux des minéraux les plus courants sur Terre, et dans certains spécimens, il peut être étonnamment facile de les confondre.
Un cristal incolore qui pousse à l'intérieur d'une fracture rocheuse, un minéral blanc qui remplit une veine hydrothermale ou un spécimen transparent dans une collection peuvent être du quartz, de la calcite ou parfois quelque chose de complètement différent.
Du point de vue minéralogique, cependant, le quartz et la calcite sont très différents.
Le quartz est composé de dioxyde de silicium (SiO₂) et a une dureté Mohs de 7. La calcite est du carbonate de calcium (CaCO₃) et a une dureté de seulement 3.
Trois propriétés sont particulièrement utiles pour tenter de les distinguer :
Le quartz est beaucoup plus dur.
La calcite réagit fortement avec les acides dilués.
La calcite présente un excellent clivage rhomboédrique, tandis que le quartz se casse généralement par fracture conchoïdale plutôt que par clivage évident.
Une fois qu'on sait ce qu'il faut rechercher, la plupart des spécimens typiques ne sont pas très difficiles à distinguer.
Comment distinguer le quartz de la calcite ? Lequel raye le verre ? Pourquoi la calcite pétille-t-elle au contact de l’acide ? À quoi ressemble concrètement le clivage ? Et ces deux minéraux peuvent-ils se trouver dans la même roche ?
Qu’est-ce que le quartz ?
Le quartz est l'un des minéraux les plus abondants de la croûte continentale terrestre.
Sa formule chimique est :
SiO₂
ce qui signifie que sa structure est composée de silicium et d'oxygène.
Le quartz se forme dans une très grande variété d'environnements géologiques. On le trouve notamment dans :
- roches ignées granitiques et autres roches ignées riches en silice,
- roches métamorphiques,
- veines hydrothermales,
- pegmatites,
- roches sédimentaires,
- sable et grès.
Le quartz est également très résistant aux intempéries.
Lors de la décomposition du granite, le feldspath et certains autres minéraux peuvent finir par se transformer en minéraux argileux, tandis que les grains de quartz peuvent survivre beaucoup plus longtemps.
C’est l’une des raisons pour lesquelles le quartz est si courant dans le sable des plages, les sédiments fluviaux et le grès.
Lorsque le quartz dispose de suffisamment d'espace pour croître librement, il développe souvent des cristaux prismatiques caractéristiques. Les cristaux bien formés ont généralement une forme hexagonale avec des extrémités pointues.
Le quartz n'est pas toujours incolore.
De nombreuses variétés de minéraux et de pierres précieuses familières appartiennent à la famille du quartz, notamment :
- améthyste,
- citrine,
- quartz rose,
- quartz fumé,
- cristal de roche.
Bien que leur apparence puisse être très différente, leur composition minérale principale reste le SiO₂.
Qu'est-ce que la calcite ?
Natural calcite crystal showing characteristic cleavage and crystal formLa calcite est un minéral de carbonate de calcium de formule chimique :
CaCO₃
C'est l'un des minéraux carbonatés les plus importants sur Terre et le minéral principal de nombreux calcaires.
Lorsque le calcaire subit un métamorphisme et se recristallise en marbre, la calcite reste généralement un composant majeur.
La calcite peut également se trouver dans :
- veines hydrothermales,
- grottes,
- dépôts de sources thermales,
- sédiments marins,
- coquilles biologiques et matériel squelettique.
De nombreuses formations rocheuses classiques des grottes, notamment les stalactites et les stalagmites, sont composées en grande partie de calcite.
La calcite peut former une variété exceptionnellement large de formes cristallines. L'une de ses caractéristiques d'identification les plus utiles est cependant son excellent clivage rhomboédrique.
Lorsque la calcite se brise le long de ses plans de clivage, elle peut produire des fragments en forme de boîtes inclinées, ou de rhomboèdres, plutôt que de cubes.
Cela le différencie nettement du quartz.
Une variété de calcite particulièrement transparente, connue sous le nom de spath d'Islande, est également réputée pour sa forte biréfringence.
Quartz vs Calcite : Principales différences
| Fonctionnalité | Quartz | Calcite |
|---|---|---|
| Formule chimique | SiO₂ | CaCO₃ |
| Famille minérale principale | minéral de silice | minéral carbonaté |
| Dureté de Moh | 7 | 3 |
| Rayures sur du verre ordinaire ? | Généralement oui | Non |
| Décolleté | Aucun clivage proéminent utilisé pour l'identification de la main | clivage rhomboédrique parfait |
| casse typique | Fracture conchoïdienne courante | Se rompt généralement le long des plans de clivage |
| Réaction avec HCl dilué | Aucune effervescence visible | Forte effervescence |
| forme cristalline courante | Prismatique, généralement à six faces | Rhomboédrique, scalénoédrique et autres formes |
| forte double réfraction visible | Généralement non visible à l'œil nu | Courant dans la calcite claire |
| Associations rocheuses communes | Granite, quartzite, grès, veines | Calcaire, marbre, grottes, veines |
Notez que la couleur n'est pas l'un des meilleurs critères de différenciation.
Ces deux minéraux peuvent être :
- incolore,
- blanc,
- jaunâtre,
- brunâtre,
- transparent,
- translucide.
La couleur seule est souvent un mauvais moyen d'identifier les minéraux.
Comment distinguer le quartz de la calcite ?
Au lieu de se fier à une seule propriété, il est préférable de vérifier plusieurs caractéristiques simultanément.
Un ordre utile est :
Dureté → clivage ou fracture → forme cristalline → réaction acide si nécessaire
Cela permet également d'éviter d'endommager inutilement un bon spécimen.
1. Dureté : Le quartz est beaucoup plus dur que la calcite
L'une des différences physiques les plus évidentes est la dureté.
Sur l'échelle de Mohs :
Calcite = 3
Quartz = 7
C'est une grande différence.
Le quartz est plus dur que le verre ordinaire, dont la dureté se situe généralement entre 5 et 5.5 sur l'échelle de Mohs. Une pointe de quartz ou un tranchant net peut donc laisser une véritable rayure sur le verre.
La calcite est beaucoup plus tendre.
Normalement, il ne peut pas rayer le verre et se raye lui-même beaucoup plus facilement que le quartz.
Cela fait de la dureté l'un des tests de terrain les plus utiles lorsque la forme des cristaux est incertaine.
Il y a cependant un petit problème.
Un minéral peut laisser sur le verre une poudre qui ressemble à une rayure.
Une véritable rayure est une rainure physique dans le verre. Si la marque s'efface facilement du doigt, il s'agissait probablement de simple poudre minérale.
N'oubliez pas non plus qu'une roche peut contenir plusieurs minéraux.
Si un morceau de calcaire contient un petit grain de quartz, ce grain peut rayer le verre même si la majeure partie de l'échantillon est composée de calcite.
2. Pourquoi la calcite pétille-t-elle dans l'acide ?
L'une des propriétés les plus caractéristiques de la calcite est sa réaction avec les acides dilués.
La calcite contient du carbonate de calcium.
Lorsque de l'acide chlorhydrique dilué entre en contact avec une surface de calcite fraîche, une réaction chimique libère du dioxyde de carbone gazeux.
Le gaz qui s'échappe apparaît sous forme de bulles visibles.
Cette réaction est appelée effervescence.
Sur la calcite fraîche, la réaction avec l'acide chlorhydrique dilué est généralement immédiate et évidente.
Le quartz ne se comporte pas de cette manière dans les mêmes conditions d'essai sur le terrain car il est composé de SiO₂ plutôt que de carbonate de calcium.
C’est pourquoi les géologues emportent généralement avec eux de l’acide chlorhydrique dilué lorsqu’ils identifient les roches et les minéraux carbonatés.
Les acides ménagers faibles, comme le vinaigre, peuvent parfois réagir avec la calcite, mais cette réaction peut être beaucoup plus lente et difficile à observer.
Alors:
« Cela n’a pas pétillé avec le vinaigre, donc ce doit être du quartz. »
n'est pas une conclusion très fiable.
Un test à l'acide chlorhydrique dilué correctement réalisé donne un résultat beaucoup plus clair.
3. Le décolleté : un des meilleurs indices visuels
Le quartz et la calcite se cassent également différemment.
Calcite
La calcite présente un excellent clivage dans trois directions.
Ces directions ne se rencontrent pas à angle droit.
De ce fait, la calcite brisée produit souvent des fragments rhomboédriques caractéristiques.
Si un échantillon se brise de manière répétée en morceaux dont les surfaces lisses et planes se rejoignent selon des angles inclinés similaires, il faut envisager la présence de calcite.
Quartz
Le quartz ne présente pas le clivage marqué et évident que l'on observe dans la calcite.
Au contraire, elle se casse généralement par fracture conchoïdale.
Une fracture récente de quartz peut avoir une apparence incurvée et semblable à une coquille, un peu comme du verre brisé.
Cela est particulièrement évident dans le quartz clair ou massif.
Ainsi, bien que les deux minéraux puissent présenter des surfaces lisses et brillantes, la raison de ces surfaces peut être très différente.
Le clivage et les faces cristallines ne sont pas la même chose.
C'est une erreur facile à commettre.
Le fait qu'un minéral présente des surfaces planes ne signifie pas automatiquement que ces surfaces sont des plans de clivage.
Les cristaux se développent naturellement avec des faces cristallines planes.
Un cristal de quartz bien formé, par exemple, possède de nombreuses faces externes lisses.
Cela ne signifie pas pour autant que le quartz possède un bon clivage.
Le clivage décrit la tendance d'un minéral à se briser de manière répétée le long de plans particuliers contrôlés par sa structure atomique interne.
La calcite illustre parfaitement ce phénomène.
Le quartz, en général, ne le fait pas.
4. La forme du cristal peut-elle aider ?
Oui, surtout lorsque les cristaux sont bien développés.
Le quartz forme généralement des cristaux prismatiques allongés.
Les caractéristiques typiques incluent :
- un prisme à six faces approximativement égales,
- extrémités pointues,
- un corps cristallin relativement long.
La calcite est beaucoup plus variable.
Il peut se former :
- cristaux rhomboédriques,
- cristaux scalénoédriques,
- cristaux tabulaires,
- de nombreuses combinaisons complexes.
La calcite à l'aspect pointu et acéré, communément appelée calcite en dents de chien, peut être très différente du quartz ordinaire.
Toutefois, la forme cristalline ne doit pas être utilisée seule.
Les cristaux naturels peuvent être :
- cassé,
- altéré,
- recouverts d'autres minéraux,
- mal formées car elles avaient peu de place pour se développer.
La dureté et le clivage sont généralement des critères plus fiables.
Pourquoi la calcite transparente peut-elle donner l'impression qu'une image est double ?
L'une des propriétés les plus intéressantes de la calcite transparente est la biréfringence.
Si vous placez un morceau transparent de spath d'Islande sur une ligne ou un texte imprimé, vous verrez peut-être deux images au lieu d'une.
Cela se produit car la lumière traversant le cristal de calcite peut se diviser en deux rayons qui se propagent différemment à travers le cristal.
La propriété optique responsable de ce phénomène est appelée biréfringence.
La calcite possède une biréfringence exceptionnellement forte.
Le quartz est également biréfringent, mais son effet est beaucoup plus faible. Sur un échantillon ordinaire, il ne produit généralement pas la double image spectaculaire que peut présenter la calcite transparente.
Si un cristal transparent double clairement l'image située en dessous, la calcite devient une hypothèse très probable.
La calcite peut-elle rayer le verre ?
Normalement, non.
La calcite a une dureté Mohs de 3, tandis que le verre ordinaire est beaucoup plus dur.
Si un minéral que l'on pense être de la calcite produit facilement une véritable rayure dans le verre, son identification doit être remise en question.
Le quartz est une alternative possible.
Mais là encore, des spécimens mélangés peuvent prêter à confusion.
Une veine de calcite peut contenir de petits cristaux de quartz, et l'un de ces grains plus durs pourrait être responsable de la rayure.
C’est pourquoi il est important de tester une partie propre et connue de l’échantillon.
Pourquoi le quartz peut-il rayer le verre ?
Le quartz a une dureté Mohs de 7.
Cela le rend plus dur que le verre ordinaire.
Une lame de quartz neuve peut donc creuser une véritable rainure dans une surface en verre.
Cette propriété est utile pour l'identification sur le terrain et nous renseigne également sur les raisons pour lesquelles les grains de quartz résistent si bien à l'altération.
Mais il ne faut pas confondre dureté et ténacité.
Le quartz est dur, ce qui signifie qu'il résiste aux rayures.
Il reste cassant et peut se briser s'il est heurté.
Un minéral dur n'est pas forcément un minéral incassable.
Le quartz réagit-il avec l'acide ?
Dans les conditions ordinaires d'identification des minéraux, le quartz ne pétille pas avec l'acide chlorhydrique dilué comme le fait la calcite.
Cela rend le test à l'acide très utile pour comparer ces deux minéraux.
Cependant, la réaction acide seule ne permet pas d'identifier tous les minéraux blancs.
D'autres minéraux carbonatés peuvent également réagir avec l'acide.
La dolomite, par exemple, peut réagir plus faiblement, notamment lorsqu'elle est réduite en poudre.
L'identification minérale est donc plus fiable lorsque plusieurs propriétés concordent :
- dureté,
- clivage,
- habitus cristallin,
- réaction acide.
Un test isolé ne doit que rarement être considéré comme la réponse complète.
Le quartz et la calcite peuvent-ils coexister dans la même roche ?
Oui.
Ils peuvent même se trouver ensemble dans la même veine minérale.
Ceci est particulièrement fréquent dans les systèmes hydrothermaux.
Des fluides chauds et riches en minéraux circulent à travers les fractures de la roche. En fonction de la température, de la pression et de la composition chimique, différents minéraux peuvent précipiter à différentes étapes.
Une veine hydrothermale peut contenir des combinaisons de :
- quartz,
- calcite,
- minéraux sulfurés,
- fluorine,
- barytine.
Ainsi, lorsqu'on observe une veine blanche, il n'est pas prudent de supposer que la veine entière est composée d'un seul minéral.
Une partie peut être composée de quartz tandis qu'une autre est composée de calcite.
Parfois, les deux poussent directement l'une contre l'autre.
Où trouve-t-on couramment du quartz et de la calcite ?
Leurs contextes géologiques se chevauchent par endroits, mais chaque minéral possède également des environnements où il est particulièrement répandu.
Où trouve-t-on du quartz en abondance ?
Le quartz est fréquemment présent dans :
- granit,
- rhyolite,
- pegmatite,
- quartzite,
- grès,
- veines hydrothermales.
Le grès riche en quartz peut être principalement constitué de grains de quartz, tandis que le quartzite peut être composé presque entièrement de quartz recristallisé.
Où trouve-t-on couramment de la calcite ?
La calcite est particulièrement courante dans :
- calcaire,
- marbre,
- travertin,
- dépôts de grottes,
- veines carbonatées,
- certains systèmes hydrothermaux.
La connaissance de la roche hôte peut donc fournir un indice utile.
Les cristaux blancs qui remplissent une fracture dans le calcaire sont souvent de la calcite.
Les cristaux prismatiques bien formés à l'intérieur d'une pegmatite granitique sont plus probablement du quartz.
Ce sont des indices utiles, pas des règles absolues.
Une veine blanche dans du calcaire : quartz ou calcite ?
Ça peut être l'un ou l'autre.
Les fractures du calcaire peuvent être remplies de fluides riches en minéraux.
La calcite est extrêmement courante car le calcaire lui-même est riche en carbonate de calcium.
Mais les fluides riches en silice peuvent également déposer du quartz dans les fractures des roches carbonatées.
La méthode la plus sûre consiste encore à examiner le minéral lui-même.
La calcite est :
- plus douce,
- fortement clivable,
- réagit avec les acides dilués.
Le quartz est :
- Plus fort,
- elle ne présente généralement pas de décolleté apparent,
- ne mousse pas avec de l'acide chlorhydrique dilué.
La couleur seule ne résout pas le problème.
La méthode la plus rapide pour identifier le quartz et la calcite sur le terrain
Si vous trouvez un minéral inconnu, pâle ou transparent, une séquence simple fonctionne bien.
1. Observez le cristal et les surfaces brisées.
Les surfaces de clivage rhomboédriques répétées suggèrent la présence de calcite.
Un cristal prismatique hexagonal bien formé évoque le quartz.
2. Essai de dureté
Si le produit raye réellement le verre, il s'agit plus probablement de quartz.
Si elle se raye facilement et ne peut pas rayer le verre, la calcite devient plus probable.
3. N'utilisez de l'acide qu'en cas de nécessité.
Le dégagement gazeux important observé sur une surface fraîche avec de l'acide chlorhydrique dilué est une excellente preuve de la présence de calcite.
L'absence de réaction visible rend le quartz plus probable, mais d'autres propriétés doivent tout de même être vérifiées.
Dans de nombreux cas ordinaires, ces trois étapes suffisent.
Pourquoi confond-on si souvent le quartz et la calcite ?
Car la couleur est moins utile pour l'identification des minéraux qu'on ne le pense.
Ces deux minéraux peuvent être :
- blanc,
- incolore,
- transparent,
- translucide,
- vitreux.
Tous deux peuvent également combler les fractures et les veines.
Si les cristaux sont petits, cassés ou peu développés, leurs formes caractéristiques peuvent ne pas être évidentes du tout.
Mais une fois les propriétés physiques testées, la différence devient beaucoup plus claire.
Le quartz et la calcite sont un bon exemple de l'une des règles fondamentales de l'identification des minéraux :
Ne vous fiez pas uniquement à la couleur.
Questions fréquemment posées
Lequel est le plus dur, le quartz ou la calcite ?
Le quartz est beaucoup plus dur. Sa dureté Mohs est de 7, tandis que celle de la calcite est de 3.
La calcite peut-elle rayer le verre ?
Normalement, non. La calcite est considérablement plus tendre que le verre ordinaire.
Le quartz peut-il rayer le verre ?
Oui. Le quartz est plus dur que le verre ordinaire et peut généralement produire une véritable rayure.
Pourquoi la calcite pétille-t-elle dans l'acide ?
La calcite contient du carbonate de calcium. Lorsqu'elle réagit avec un acide, du dioxyde de carbone est libéré, produisant des bulles visibles.
Le quartz pétille-t-il dans l'acide ?
Non conforme au test à l'acide chlorhydrique dilué habituellement utilisé pour l'identification des minéraux.
Le quartz et la calcite peuvent-ils se trouver dans la même veine ?
Oui. Ces deux minéraux peuvent précipiter à partir de fluides hydrothermaux et peuvent se trouver ensemble dans la même veine.
Le quartz présente-t-il un clivage ?
Le quartz ne présente pas le clivage marqué qui permet d'identifier la calcite. À l'œil nu, il se casse généralement par une fracture conchoïdale.
La calcite présente-t-elle un clivage ?
Oui. La calcite présente un excellent clivage rhomboédrique dans trois directions.
Pourquoi la calcite transparente présente-t-elle une image double ?
La calcite présente une biréfringence très marquée. La lumière qui la traverse se divise en deux rayons, ce qui peut donner l'impression qu'un objet situé en dessous est dédoublé.
Peut-on identifier le quartz et la calcite à partir d'une photo ?
La forme des cristaux peut parfois fournir un indice utile, mais une photographie seule ne suffit pas toujours. La dureté, le clivage et la réaction à l'acide sont des critères d'identification bien plus fiables.
Réflexions finales
Le quartz et la calcite peuvent se ressembler étonnamment, mais leurs propriétés physiques et chimiques sont très différentes.
Le quartz est un minéral dur de SiO₂ avec une dureté Mohs de 7. Il peut rayer le verre et se casse généralement par une fracture conchoïdale.
La calcite est du CaCO₃, a une dureté de 3, présente un excellent clivage rhomboédrique et réagit facilement avec un acide dilué.
Ainsi, lorsque vous trouvez un cristal blanc ou transparent, la couleur n'est pas le meilleur point de départ.
Demandez plutôt :
Peut-il rayer le verre ?
Se rompt-elle le long de surfaces de clivage planes répétées ?
Est-ce que ça mousse lorsqu'on le teste avec de l'acide dilué ?
Lorsque ces propriétés sont considérées ensemble, la différence entre le quartz et la calcite est généralement beaucoup plus facile à percevoir.
Et cela nous amène à l'une des habitudes les plus utiles en matière d'identification des minéraux :
Accordez moins d'importance à l'apparence d'un minéral au premier abord, et plus d'attention à son comportement.
Références
- Mindat.org — Quartz : Informations minérales, données et localités. Formule SiO₂, dureté Mohs 7, éclat vitreux, fracture conchoïdale caractéristique et formes cristallines communes.
- Mindat.org — Calcite : Informations minérales, données et localités. Formule CaCO₃, dureté Mohs 3, clivage rhomboédrique, réactivité acide et propriétés optiques.
- Cours en ligne ouverts du MIT — 12.001 Introduction à la géologie : Guide d'identification des minéraux. Critères d'identification en laboratoire incluant la réaction de la calcite avec l'acide chlorhydrique, le clivage rhomboédrique, la double réfraction et la fracture conchoïdale du quartz.
