QCM : Classification et reconnaissance des minéraux (48 questions)

Explication

La classification chimique distingue les éléments natifs et plusieurs familles de composés, dont les silicates et les halogénures. Les propriétés physiques, les types de roches et les catégories métalliques ne constituent pas cette liste de familles.

Explication

Un minéral se caractérise par son origine naturelle, son état solide, son homogénéité, une composition définie mais généralement non fixe et un arrangement atomique ordonné en structure cristalline; il est généralement formé par des processus inorganiques. Une composition strictement fixe, l’absence de structure cristalline ou une origine synthétique déforment cette définition.

Explication

L’équivalent synthétique d’un minéral porte le qualificatif « syn » après son nom, ce qui le distingue du minéral naturel. « Nat », une formule chimique ou le nom de la structure ne sont pas le qualificatif indiqué pour marquer cette origine.

Explication

La maille élémentaire est la plus petite unité dont la répétition génère la structure complète et qui contient les éléments de symétrie ainsi que les particularités chimiques du minéral. Un groupement isolé ne garantit pas ces propriétés, une unité plus grande n’est pas la plus petite, et la forme extérieure relève de la morphologie.

Explication

Un cristal se définit par l’arrangement ordonné de ses atomes, même si sa forme géométrique extérieure n’a pas pu se développer. Les faces et angles répétitifs peuvent caractériser son apparence, mais ne sont pas indispensables à cette définition; la composition chimique ne suffit pas à définir l’état cristallin.

Explication

La cristallographie étudie la morphologie, la texture et la structure des cristaux. La composition et les propriétés comme la dureté ne remplacent pas ces trois domaines, et l’empilement atomique correspond à la structure plutôt qu’à l’ensemble de l’étude.

Explication

Le cristal parfait, rigoureusement périodique, est un état théorique pratiquement jamais réalisé; un cristal réel comporte des défauts tels que des lacunes ou des dislocations. Traiter le modèle comme le cas habituel inverse cette distinction, et la présence de défauts n’empêche pas de qualifier l’échantillon de cristal réel.

Explication

Un atome excédentaire situé entre les sites réguliers est un interstitiel; lorsqu’il est de même espèce que les atomes du réseau, il s’agit d’un autointerstitiel. Une lacune correspond à l’absence d’un atome, un hétérointerstitiel est d’une autre espèce, et une dislocation est un autre type de défaut cristallin.

Explication

Le réseau direct s’obtient en représentant chaque motif par un point proche de celui-ci ; les points réguliers ainsi formés sont les nœuds, reliés par les translations du réseau. Confondre points et motifs complets méconnaît cette représentation, prendre les nœuds pour des vecteurs confond deux objets, et invoquer des rotations remplace à tort les translations.

Explication

Dans le réseau tridimensionnel, la translation s’écrit $\overrightarrow{OM}=u\vec a+v\vec b+w\vec c$ ; les valeurs données produisent $\vec a-2\vec b+3\vec c$. Le signe positif devant $\vec b$ oublie la valeur négative de $v$, l’échange des coefficients les associe mal aux vecteurs, et l’expression à deux vecteurs omet la troisième direction.

Explication

La géométrie d’une maille est définie par ses trois longueurs $a,b,c$ et ses trois angles $\alpha,\beta,\gamma$ ; les axes du repère primitif ne sont pas nécessairement perpendiculaires. Les longueurs seules omettent les angles, les coordonnées de l’origine ne constituent pas les paramètres de maille, et imposer des angles droits contredit la possibilité d’axes non perpendiculaires.

Explication

Les rapports donnent $h=\frac{a}{2a}=\frac{1}{2}$, $k=\frac{b}{b}=1$ et $l=\frac{c}{c/3}=3$. Les valeurs $2,1,\frac{1}{3}$ inversent les rapports, l’échange de $h$ et $k$ attribue les interceptions aux mauvais axes, et conserver les interceptions comme indices oublie de calculer les rapports.

Explication

Les indices d’un plan individuel s’écrivent entre parenthèses, tandis que les accolades désignent la famille de plans équivalents par symétrie. Utiliser les parenthèses pour la famille inverse les notations, les crochets ne sont pas la notation indiquée pour la famille, et remplacer les parenthèses du plan par des crochets attribue à tort un autre signe.

Explication

Une opération de symétrie place le corps dans une configuration équivalente et indiscernable de la configuration initiale, sans exiger que chaque point retrouve sa position exacte. L’identité de position exige une position identique, l’élément de symétrie est une entité géométrique, et une déformation ne garantit pas une configuration équivalente.

Explication

L’angle minimal de restitution se calcule par $\theta=\frac{360^\circ}{n}$ ; pour $n=8$, on obtient $\frac{360^\circ}{8}=45^\circ$. $2880^\circ$ vient d’une multiplication, $22{,}5^\circ$ divise encore le résultat par deux, et $60^\circ$ correspond à l’ordre 6.

Explication

La réflexion par un plan miroir produit des figures énantiomorphes, tandis qu’une rotation produit des figures congruentes. L’option parlant de figures congruentes après réflexion inverse cette distinction, celle attribuant des figures énantiomorphes à la rotation confond les effets, et la mention de l’inversion substitue une autre opération à la réflexion.

Explication

Les sept systèmes cristallins sont triclinique, monoclinique, orthorhombique, quadratique, cubique, rhomboédrique et hexagonal. Tétragonal remplace à tort quadratique, la répétition de triclinique confond deux noms, et la dernière liste omet monoclinique en introduisant tétragonal.

Explication

Le système monoclinique se caractérise par trois longueurs différentes et deux angles droits, le troisième étant oblique. L’orthorhombique possède trois angles droits, le triclinique des angles quelconques, et le quadratique ne correspond pas à cette combinaison de paramètres.

Explication

Les sulfures et leurs dérivés représentent 15 à 20 % des minéraux, et de nombreux minerais appartiennent à ce groupe. La valeur de 14 % correspond aux oxydes, celle de 9 % aux carbonates et celle de 5 à 6 % aux halogénures.

Explication

La halite, de formule NaCl, est un halogénure connu sous le nom de sel gemme. La calcite est un carbonate, l’hématite un oxyde et le gypse un sulfate.

Explication

Les carbonates se reconnaissent au groupement anionique $[CO_3]^{2-}$. $[SO_4]^{2-}$ désigne le sulfate, $[NO_3]^-$ le nitrate et $[PO_4]^{3-}$ le phosphate.

Explication

La calcite, de formule $CaCO_3$, est le constituant principal du calcaire. Le gypse est un sulfate, l’hématite un oxyde de fer et la halite un halogénure.

Explication

Les nésosilicates sont constitués de tétraèdres $[SiO_4]^{4-}$ isolés et représentent 2 % de la croûte terrestre. Les sorosilicates associent des paires, les cyclosilicates forment des anneaux et les inosilicates des chaînes.

Explication

Dans les sorosilicates, deux tétraèdres $SiO_4$ forment le groupe $[Si_2O_7]^{6-}$. $[SiO_4]^{4-}$ correspond à un tétraèdre isolé, $[SiO_3]^{2-}$ à une chaîne simple et $[Si_6O_{18}]^{12-}$ à un anneau.

Explication

Les chaînes doubles des inosilicates ont la composition $[Si_4O_{11}]^{6-}$, tandis que les chaînes simples ont la composition $[SiO_3]^{2-}$. $[Si_2O_7]^{6-}$ correspond à deux tétraèdres associés et $[Si_6O_{18}]^{12-}$ à un anneau.

Explication

L’angle entre les deux directions de clivage est d’environ $120^\circ$ chez les amphiboles, contre environ $90^\circ$ chez les pyroxènes. Les sorosilicates et les nésosilicates ne sont pas les familles distinguées par cet angle de clivage.

Explication

Les plagioclases sont des minéraux isomorphes tricliniques pouvant cristalliser dans toute proportion du mélange albite-anorthite. Une proportion égale n’est pas imposée, le système monoclinique concerne ici les phyllosilicates, et l’orthose n’est pas le terme calcique de la série.

Explication

Les phyllosilicates se caractérisent par des tétraèdres $SiO_4$ polymérisés dans deux directions, formant des couches chargées négativement. Les tectosilicates forment des réseaux tridimensionnels, tandis que les inosilicates sont organisés en chaînes et les nésosilicates en unités isolées.

Explication

La structure en couches des phyllosilicates est associée à un habitus en feuillets, un clivage basal parfait, une faible cohésion et une faible dureté, ainsi qu’à un poids spécifique peu élevé. Une forte cohésion ou un poids spécifique élevé ne correspond pas à ces caractéristiques.

Explication

L’étude des minéraux associe l’observation des propriétés physiques, l’observation optique en lame mince, l’utilisation des rayons X pour la structure cristalline et l’analyse chimique. Se limiter à une partie de ces méthodes omet une approche complémentaire.

Explication

La reconnaissance méthodique s’appuie sur les caractères physiques du minéral, notamment l’habitus, la cassure, le clivage, la macle, la couleur, l’éclat, la transparence, la réaction à l’acide, la dureté, la solubilité et le magnétisme. L’origine, l’âge ou les conditions de formation ne remplacent pas cette liste de critères.

Explication

En LPA, les critères comprennent la biréfringence et l’angle d’extinction. Le relief, le clivage et le pléochroïsme font partie des critères observés en LPNA.

Explication

Le pléochroïsme provient d’une absorption différente des longueurs d’onde selon la direction des axes de l’ellipsoïde des indices; la couleur est maximale lorsque $N’g$ est parallèle au plan de vibration du polariseur et minimale lorsque $N’p$ lui est parallèle. La biréfringence est un critère distinct, et l’inversion de $N’g$ et $N’p$ inverse les conditions de couleur maximale et minimale.

Explication

La stabilité dépend conjointement de la pression, de la température et de l’environnement chimique ; un changement peut rendre le minéral instable et entraîner son remplacement par un autre. La variation de composition sans remplacement confond substitution et transformation, la pression inchangée ne garantit pas la stabilité, et la température n’est pas le seul facteur.

Explication

Bowen a établi qu’une roche éruptive est une association de minéraux, et non un assemblage quelconque sans affinité chimique. L’agrégat sans affinité reprend précisément la conception écartée ; le minéral unique et la taille des cristaux ne définissent pas cette idée.

Explication

Dans la suite ferromagnésienne, l’ordre va de l’olivine au pyroxène, puis à l’amphibole et aux micas ; si la silice est excédentaire, le quartz vient ensuite. L’amphibole, le pyroxène et l’olivine sont des étapes antérieures de cette succession.

Explication

Dans la suite continue des plagioclases, la composition évolue de l’anorthite calcique vers l’albite sodique, tandis que la structure cristalline est conservée. Le changement de structure confond évolution chimique et changement structural ; le pyroxène appartient à l’autre suite, et l’inversion des termes renverse l’évolution.

Explication

Le quartz est un tectosilicate composé de dioxyde de silicium, de formule SiO₂, et de système cristallin trigonal. L’aluminosilicate correspond à la composition des feldspaths, le système cubique est erroné, et le calcium et le sodium caractérisent des compositions feldspathiques.

Explication

Un feldspath est un tectosilicate dont la composition correspond à un aluminosilicate de sodium, de potassium ou de calcium. Le quartz est aussi un tectosilicate, mais il est composé de dioxyde de silicium ; pyroxènes et olivines ne correspondent pas à la définition donnée.

Explication

La calcite est composée de carbonate naturel de calcium, de formule $\mathrm{CaCO_3}$. L’halite est du chlorure de sodium, la pyrite du disulfure de fer et la magnétite un oxyde de fer.

Explication

L’halite, appelée sel gemme dans le langage minier, est un minéral solide composé de chlorure de sodium $\mathrm{NaCl}$. La calcite est un carbonate, la pyrite un disulfure et la magnétite un oxyde.

Explication

La pyrite est le disulfure de fer $\mathrm{FeS_2}$ et est polymorphe de la marcassite. La magnétite est un oxyde de fer, tandis que la calcite et l’halite ont des compositions différentes.

Explication

La magnétite est un oxyde de fer de formule $\mathrm{Fe_3O_4}$ et constitue un matériau ferrimagnétique. La pyrite est un disulfure de fer, la calcite un carbonate et l’halite un chlorure.

Explication

La galène, de formule $\mathrm{PbS}$, est classée parmi les sulfures. Les sulfates comprennent notamment le gypse et la barytine, les éléments natifs comprennent l’or et le cuivre, et les oxydes-hydroxydes comprennent l’hématite.

Explication

L’homogénéité signifie qu’un minéral constitue une phase unique et ne peut pas être séparé mécaniquement en composantes chimiquement distinctes. Une composition définie concerne sa composition chimique, l’état solide son état physique, et l’origine naturelle sa formation hors d’une fabrication synthétique.

Explication

Le nom de chaque famille correspond à l’élément présent dans son groupement anionique : soufre, arsenic, antimoine ou tellure. L’association du soufre à un autre métal caractérise plutôt les sulfosels, tandis que l’oxygène et les halogènes relèvent d’autres groupes minéraux.

Explication

Le remplacement de $Si^{4+}$ par $Al^{3+}$ est compensé par l’ajout d’ions $K^+$, $Na^+$ ou $Ca^{2+}$. Des ions négatifs inversent le sens de la compensation, le silicium correspond à l’ion substitué, et l’option $Mg^{2+}$ ne fait pas partie des ions retenus par l’unité ciblée.

Explication

Un minéral idiochromatique garde la même couleur, alors qu’un minéral allochromatique peut varier de teinte en fonction de ses éléments de traces. Inverser les catégories confond leur définition ; la translucidité concerne la transparence et l’éclat métallique l’aspect de la surface.