Grenat - Encyclopédie

    Classe : Silicates
    Sous-classe : Nésosilicates
    Système cristallin : Cubique
    Chimie : A3B2(SiO4)3
    Abondance : Fréquent

Les grenats constituent un groupe très important de silicates. Les minéraux de ce groupe ont en commun une structure identique qui peut intégrer des cations de tailles et de valences très variées ce qui en fait un groupe très diversifié et courant. Leur formule structurale s'écrit A3B2(SiO4)3, où A et B représentent respectivement des sites de coordinences 8, occupés par des grands cations divalents (Ca2+, Mg2+, Fe2+ et Mn2+), et des sites de coordinences 6, occupés par des cations trivalents de plus petites tailles (Al3+, Fe3+, Cr3+). Lorsque le site A est occupé par Ca2+, on parle de grenats ougrandite ou calcique (acronyme de OUvarovite, GRossulaire, ANDratite, ses 3 principaux représentants). Lorsqu'il est occupé par Mg2+, Fe2+ ou Mn2+ on parle de grenat pyralspite ou alumineux (acronyme de PYRope, ALmandin, SPessartite). Ce groupe doit son nom à l'ancien français pome grenate (grenade), lui même dérivé du latin malum granatum (pomme à grains) désignant le fruit grenade à cause de sa ressemblance avec ses grains. Il a été nommé ainsi vers 1250 par le philosophe allemand Albert le Grand (1200-1280). 

Série pyralspite - Grenats alumineux :

Pyrope - Mg3Al2Si3O12
Almandin - Fe3Al2Si3O12
Spessartite - Mn3Al2Si3O12

Série ougrandite - Grenats calciques :

Ouvarovite - Ca3Cr2Si3O12
Grossulaire - Ca3Al2Si3O12
Andratite - Ca3(Fe, Ti)2Si3O12
Série pyralspite des grenats (pyrope, almandin, spessartite)
Série ougrandite des grenats (ouvarovite, andratite, grossulaire)

L'almandin et le pyrope sont les grenats les plus répandus. Il existe des solutions solides étendues à l'intérieur de chacun des deux groupes de grenats et il est rare de trouver des termes purs. En revanche, les solutions solides entre ougrandite et pyralspite sont très limitées.

Certains substitutions rares donnent lieu à la formation de variétés de grenats : la mélanite (variété d'andratite) résulte du remplacement d'une partie de Fe2+ par Ti4+ et d'un peu de Ca par Na dans les sites A. Certains grenats comme l'hydrogrossulaire contiennent jusqu'à 8,5% d'eau sous la forme de groupes (OH)4. On admet que ces groupes remplacent des tétraèdres SiO4 avec des substitutions de Si4+ par 4H+.

Les grenats forment des cristaux caractéristiques, globuleux, isométriques, le plus souvent des trapézoèdres ou des dodécaèdres pouvant atteindre plusieurs décimètres. Leurs couleurs sont variables : rarement rouge grenat, plutôt brun-rougeâtre, brun, rose, noir, et parfois vert (démantoïde variété d'andratite au chrome, tsavorite variété de grossulaire au chrome et au vanadium, et l'ouvarovite). Très resistants à l'altération, ils peuvent former de véritables placers alluviaux ou littoraux.

Les grenats sont des minéraux très communs largement présents dans les roches métamorphiques (micashistes, amphibolites, pyroxénites, gneiss, anatexites) mais également dans les roches magmatiques. Ce sont des indicateurs précieux de degré de métamorphisme.


Le pyrope : c'est le grenat des roches ultrabasiques (péridotites, kimberlites), et des serpentinites qui en dérivent. Il est alors associés à des olivines et des pyroxènes. C'est aussi le grenat des éclogites, roche formés à très haute pression et où sa composition chimique varie dans cette dernière du pyrope à l'almandin.

L'almandin : c'est le grenat par excellence des roches métamorphiques. C'est un minéral issu du métamorphisme régional de sédiments argileux qui se forme à partir de chlorites ou de micas en fonction du degré de métamorphisme. L'almandin pur est typique du faciès granulite. Il est également présent dans les auréoles de métamorphisme de contact ou thermique avec la muscovite et le feldspath potassique. C'est également un minéral accessoire de certaines pegmatites alumineuses. On le rencontre en abondance dans les alluvions.

La spessartite : c'est le grenat manganifère typique des skarns et des assemblages riches en manganèse, dans lesquels il coexiste fréquemment avec la rhodonite et la pyroxmangite. C'est également un minéral accessoire de certains leucogranites et des pegmatites granitiques.
Pyropes taillés de 1,68 ct du Mozambique
Pyrope-Almandin de 1,65 ct d'Afrique
Almandin en trapézoèdre dans granitoïde de Madagascar
Spessartite en trapézoèdres de Marienfluss, Epupa, Namibie

Le grossulaire et l'andratite : ce sont les grenats typiques du métamorphisme régional ou de contact des calcaires impurs (riche en Mg, Fe, Al, Mn, V, etc...). Deux exceptions cependant : la mélanite, une variété noire d'andratite, c'est un minéral de certaines roches ignées alcalines, et le démantoïde, une variété chromifère très rare d'andratite, d'un vert superbe, se forme dans les serpentinites.

L'ouvarovite : c'est le plus rare des grenat "communs", d'une très belle couleur vert émeraude, il se forme lors de l'altération hydrothermale de serpentinites à chromite, ou lors du métamorphisme de contact exercé par des roches ultrabasiques minéralisées en chromite sur des roches calcaires ou dolomitiques. Son gisement le plus fameux est celui d'Outokumpu en Finlande.

Les hydrogrenats (hydrogrossulaires, hydrospessartites) se rencontrent dans les marnes métamorphisées.
Ouvarovite de 91,07 ct de Saranovskii mine, Russie
Grossulaire de Fushan Mine, She Co., Handan, Hebei, Chine
Andratite en dodécaèdre de
Quartzite Mountain, Arizona, USA
Démantoïde (andratite) de Antetezambato, Madagascar

Les cristaux de grenats bien formés sont recherchés des collectionneurs. Les grenats présentent fréquemment des variétés gemmes recherchées pour la joaillerie. L'escarboucle, le grenat de Bohème en vogue au Moyen-Âge est un pyrope, l'hessonite est un grossulaire, et le plus recherché le démantoïde, vert transparent, une andratite. L'almandin gemme est exploité dans certaines localités d'Inde et du Sri Lanka. Le grenat est en revanche essentiellement pierreux et sans valeur en joaillerie. Sa dureté (6,5 à 7,5) en fait cependant un abrasif de qualité, parfois exploité pour l'élaboration de papiers abrasifs spéciaux ("garnet paper") à Gore Mountain dans l'état de New York notamment. Le pyrope bénéficie d'une forte dureté, d'une bonne conductibilité et d'une certaine élasticité, ce qui lui vaut d'être utilisé comme coussinets dans les mécaniques de précision comme les montres.

Le grenat dans le Monde

Le grenat est tellement abondant à travers le Monde en cristaux développés qu'il est impossible de faire une liste exhaustive de ses plus belles occurences... Nous pouvons citer par espèce :

Pyrope : les meilleurs occurences des variétés gemmes de pyrope sont en Bohême Tchèque, où les cristaux, qui atteignent parfois la taille d'un oeuf de poule, proviennent surtout de kimberlite et des alluvions qui en dérivent (Trebenice, Merunice, Krems...). Le Zambie et la Tanzanie fournissent aussi de magnifiques cristaux gemmes "color-change" du rouge au bleu-vert avec parfois un astérisme net, ainsi que l'Inde (Sittampundi). Les plus grands cristaux dont la composition approche le pôle magnésien pur, sont des trapézoèdres en provenance de Parigi dans le Piémont Italien.

Almandin : les almandins gemmes les plus côtés proviennent d'Inde, plus particulièrement des régions de Jaïpur dans le Rajasthan, d'Hyderabad, de Pallavaram, où ils sont exploités depuis l'Antiquité. Des cristaux gemmes sont également extraits au Zimbabwé (Miami), en Tanzanie (Namaputa et Nambunju) ainsi qu'au Sri Lanka. Des almandins géants sont connus à Selvik en Norvège (de taille métrique), dans les pegmatites de Madagascar (trapézoèdres de 50 cm de diamètre) et dans plusieurs gisements de l'Est Américain : Gore Mountain (New York avec ses cristaux de 50 cm), Stony Creek (Caroline-du-Nord et ses cristaux de 30 cm), Little Pine (Caroline-du-Nord et ses cristaux parfaits de 10 cm), Russel (Massachussets) ou Topsham (Maine) et ses superbes cristaux de 25 cm. En Europe, les plus beaux cristaux sont incontestablement ceux du Tyrol Autrichien (Zillertal, Granatenwan, Seeberalpe), où les cristaux parfois translucides atteignent les 5 cm.

Spessartite : Les mines du district pegmatitique de Ramona (Californie) ont fourni de superbes associations de spessatite, schorl et quartz fumé. De magnifiques cristaux proviennent du district Pakistanais de Gilgit-Skardu où mes pegmatites recèlent des cristaux translucides mesurant jusqu'à 10 cm. Les pegmatites brésiliennes de Corrego do Urucum (Minas Gerais) ont donné des cristaux décimétriques gemmes qui sont peut-être les plus beaux spécimens mondiaux. Les pegmatites chinoises de Wushan Spessartine Mine (Tongbei) ont également produit des cristaux oranges vifs gemmes sur quartz fumé. Plus récemment la Tanzanie (Loliondo, près de Serengeti National Park) a produit de magnifiques cristaux de presque 10 cm. Dans un contexte différent, le gisement métamorphique de Broken-Hill en Australie a livré des dodécaèdres rouges jusqu'à 10 cm inclus dans la galène. Des cristaux de spessartine gemme, de couleur orangé ont été exploités à Ratnaura (Sri Lanka) et Madagascar (Mont Ibity). Les pegmatites de Virginie et de Pennsylvanie (Rutherford) ont quand à elles fourni des cristaux de 10 cm pesant jusqu'à 1 kg !

Grossulaire : les plus grands cristaux de grossulaire connus sont Mexicains. Des dodécaèdres blancs à roses dépassant les 10 cm ont en effet été extraits de Jaloxtoc (Morelos) et du lac Jaco (Coahuila). De nombreux gisements ayant fourni des cristaux de grande qualité existent aux Etats-Unis, notamment dans le Maine où le gîte de Sanford a fourni de superbes cristaux rouges de 5 cm et celui de Minot des cristaux de 12 cm. La tsavorite (variété vanadifère) a été découverte en exceptionnels cristaux gemmes vert émeraude près d'Arusha (Tanzanie), parfois assoiée à la tanzanite, et en bons cristaux à Voi (Kenya). L'hessonite est connue en superbes échantillons dans le Piémont Italien (Val d'Ala, Val de Susa...), avec clinochlore et diopside vert translucide. Mais les meilleurs cristaux proviennent de la Mine de Jeffrey (Québec, Canada) qui a fourni des cristaux gemmes orangés à brunâtres de 3 cm. Les hessonites du Sri Lanka sont elles activement recherchées pour la joaillerie.

Andratite : les plus beaux cristaux proviennent des gisements Américains de Franklin et Sterling Hill (New Jersey), où les dodécaèdres rouge sombre atteignent les 13 cm. De grands dodécaèdres viennent d'Arendal (Norvège), d'Alaska (cristaux de 7 cm à la mine Jumbo) et du Namaqualand (Afrique du Sud). Parmi les variétés gemmes, les démantoïdes du Val Malenco (Italie) et de l'Oural sont particulièrement célèbres ainsi que ceux découverts avec des topazolites en 2009 à Ambanja dans le Nord de Madagascar (jusqu'à 2 cm) .

Ouvarovite : les plus beaux spécimens d'ouvarovite proviennent de la région de Bisersk (Oural Russe) avec ses cristaux gemmes de 7 mm mais aussi de la mine de cuivre d'Outokumpu en Finlande. Cette dernière a livré des rhombododécaèdres ternes atteignant jusqu'à 3 cm, les plus grands connus. Ce grenat rare est aussi présent en excellents cristaux dans les mines du Québec (Magog et Thetford Mines) et dans plusieurs gisements de chromite de Turquie (Kop Krom), de Californie (Redlodge) et d'Oregon (Riddle).

Le grenat en France

Le grenat est très abondant dans le sous-sol français, aussi il est impossible de faire une liste exhaustive de toutes ses occurences... Nous pouvons citer par espèce :

Pyrope : on le retrouve dans les péridotites à grenats, cependant leurs affleurements sont rares en France...

Almandin : les meilleurs cristaux français proviennent des micashistes de Collobrières (Var) et de bons cristaux translucides d'un rouge profond et atteignant les 3 cm sont communs dans les cornéennes de Plélauff (Côtes d'Armor).

Spessartite : elle est connue dans les pegmatites du Limousin (Chanteloube, Crozant).

Grossulaire : le gîte de Raon l'Etape (Vosges) a fourni d'excellents cristaux de grossulaire, dépassant les 6 cm. On retrouve le grossulaire dans les Hautes-Pyrénées au Pic d'Arbizon, en Haute-Garonne à Luchon ainsi qu'au Roc d'Encledoux en Ariège.

Andratite : elle est connue en France en beaux cristaux notamment dans les skarns à Diélette (Manche), Kerdu près de Perros-Guirec (Côtes d'Armor), Costabonne (Pyrénées). De l'andratite fumerollienne a été découverte dans le Massif Central (Menet, Cantal).

Ouvarovite : non présent dans le sous-sol français.

Macles

Les macles ne semblent être observables qu'à l'aide du microscope polarisant, l'examen de lames minces montre alors, surtout chez les grenats calciques, des macles complexes ; la plus fréquente est une macle polysynthétique ayant {510} comme plan de macle.

Astérisme

Les almandins ou les rhodolites peuvent présenter un astérisme dû à des inclusions orientées d'aiguilles de rutile. Les étoiles à 4 branches sont communes, en revanche ces grenats peuvent aussi présenter des étoiles à 6 branches ou 4 et 6 branches combinées dans la même pierre. Les grenats étoilés proviennent d'Inde (photo de droite), du Sri Lanka et de l'Idaho (USA).

Les faux et arnaques

Le grenat à l'yttrium (YAG), de formule Y3Al2(AlO4)3, et le grenat au gadolinium-gallium (GGG) de formule Gd3Ga5O12 ont été utilisés comme gemmes synthétiques à cause de leurs indices de réfraction assez élevés. Le YAG et le GGG ont été utilisés comme imitation du diamant dans les années 1960 jusqu'à ce que des méthodes de production d'imitations plus réaliste en quantités commerciales soient développées (production du CZ). Les YAG peuvent également imiter les grenats verts les plus recherchés...

En ce qui concerne les pièces minéralogiques, des collages et assemblages peuvent être pratiqués notamment sur les spécimens des pegmatites Pakistanaises (avec topaze, apatite rose, fluorine, aigue-marine, etc...).



Dureté : 6 à 7,5
Densité : 3,5 à 4,3
Cassure : Conchoïdale à irrégulière
Trace : Blanc



TP : Opaque à transparent
IR : 1,72 à 1,94
Biréfringence : 0
Caractère optique : Aucun
Pléochroïsme : Aucun
Fluorescence : Aucune


Solubilité : Acide fluorhydrique

Magnétisme : Paramagnétique
Radioactivité : Aucune