Limonite, hematite et oxydes de fer

La limonite
(2Fe2O3·3H2O)

La limonite est non pas un minéral mais un ensemble d'oxydes et d'hydroxydes de fer divers et d'argiles. Les principaux composants sont la goethite et, en moindre teneur, la lépidocrocite. La limonite se présente en masses compactes poreuses, terreuses ou pulvérulentes, et elle colore les sols en brun ou jaunâtre à température ambiante ; avec une légère augmentation de la température, les sols deviennent rouges. La limonite se présente aussi en concrétions sphériques (oolithes et pisolites), en encroûtements ou en rognons mamelonnés à la surface noire et luisante. À température supérieure à celle de la surface, la limonite peut perdre de l'eau et se transformer en hématite.

Sa formation dépend de deux types de genèse : une origine sédimentaire biochimique et une formation par altération d'autres minéraux de fer préexistants.

1.En roche sédimentaire:
La limonite apparaît par précipitation du fer ferrique (Fe3+) à partir d'eaux acides riches en matière organique et en clastes. Ainsi, les oolithes (de 0,5 à 1 mm de diamètre) ou les pisolites (de diamètre supérieur à 2 mm) de limonite se forment dans des marais ou des zones lacustres (de profondeur comprise entre 0 et 12 m), où le fer en suspension précipite en minces couches concentriques autour d'un noyau (claste) sous l'action de bactéries spécifiques

2.Par altération chimique:
La limonite résulte aussi de l'altération de gisements métallifères sulfurés, dits « chapeaux oxydés ». Ces formations résultent de la dissolution des sulfates et des carbonates dans la zone comprise entre la surface et le niveau hydrostatique. Leur épaisseur dépend du climat.. L'évolution ultime aboutit à un sol ferralitique, sol rouge des régions tropicales humides (généralement sous couvert forestier) appelé aussi latérite (du latin later, brique). Si le couvert végétal vient à disparaître, la carapace ferralitique transforme la région en désert végétal.

La limonite se présente noirâtre, mais lorsqu’elle est moulée devient jaunâtre. La limonite se forme par altération superficielle de plusieurs minéraux de fer, notamment sidérite, magnétite, pyrite. En sidérurgie, la limonite a peu de valeur, à cause de son contenu en phosphates et arséniates. La limonite est surtout utilisée dans l'industrie des colorants et, actuellement, pour les variétés terreuses, comme argile à modeler puisqu'elle n'est pas caustique.






L'hématite

L’hématite, est une espèce minérale composée d’oxyde de fer(III) de formule Fe2O3 avec des traces de titane Ti, d'aluminium Al, de manganèse Mn et d'eau H2O. C'est le polymorphe α de Fe2O3, le polymorphe γ étant la maghémite.
C’est un minéral très courant, de couleur noire à gris argenté, brun à rouge, ou rouge.


­Cet oxyde de Fer (Fe2O3) existe sous différentes formes :
Hématite rouge : la rouille qui donne à Mars son surnom de planète rouge, cette hématite se forme en présence d’oxygène.
Hématite grise : se forme elle généralement en présence de liquide et c’est là son intérêt de marqueur de la présence d’eau passée.
(hématite brune : se forme en présence d’oxygène et de liquide ?)

Minéral très commun dans des contextes géologiques très variés. D'origine primaire, formé à haute température. Produit de fumerolles, il peut donner des concentrations dans des gîtes de contact. Il peut être un élément des roches éruptives. Parfois en dépôt important avec limonite et sidérite dans les roches sédimentaires.

Magnétisme faible et paramagnétique
Radioactivité aucune
Trait rouge, brun
Éclat métallique mat

Oxyde de fer(III)

L'oxyde de fer(III), également appelé oxyde ferrique, est le composé chimique de formule Fe2O3. C'est un oxyde paramagnétique stable du fer, dont une forme hydratée constitue la rouille. Il est de couleur ocre à rouille sous forme pulvérulente — ce qui donne notamment sa couleur à la planète Mars — mais grise à noire sous forme cristallisée. Il est l'un des trois oxydes principaux du fer, les deux autres étant l'oxyde de fer(II) FeO, plutôt rare, et l'oxyde de fer(II,III) Fe3O4 (parfois écrit FeO·Fe2O3), qu'on trouve naturellement dans la magnétite.



Il existe cinq phases distinctes d'oxyde de fer(III) :

- α-Fe2O3 a la structure rhomboédrique du corindon α-Al2O3 et est la forme la plus courante d'oxyde de fer(III), celle de l'hématite, principal minerai de fer. Il est antiferromagnétique en-dessous d'environ 260 K, et légèrement ferromagnétique entre cette température (sa transition de Morin) et environ 960 K, sa température de Néel9. Il peut être facilement préparé par thermolyse et précipitation en phase liquide. Ses propriétés magnétiques dépendent de plusieurs facteurs, en premier lieu de la pression, de la taille des particules et de l'intensité du champ magnétique appliqué.

- β-Fe2O3 a une structure cubique à faces centrées. Il est métastable, et redonne la phase α au-dessus d'environ 500 °C. Il peut être produit par réduction de l'hématite au carbone, pyrolyse d'une solution de perchlorure de fer ou thermolyse de sulfate ferrique.

- γ-Fe2O3 a une structure cubique. Il est métastable, et redonne la phase α à haute température. Sa forme minérale naturelle est la maghémite. Ses particules dont le diamètre est inférieur à 10 nm sont superparamagnétiques. On peut le préparer par déshydratation d'un oxyhydroxyde de fer(III) γ-FeOOH ou par oxydation ménagée de l'oxyde de fer(II,III) FeO·Fe2O3). Les particules ultrafines peuvent être produites par thermolyse d'oxalate de fer(III).

- ε-Fe2O3 a une structure rhomboédrique. Les propriétés de cette phase sont intermédiaires entre celles des phases α et γ. Elle n'a jamais été préparée sous forme pure jusqu'à présent, et a toujours été obtenue mélangé à une phase α ou γ. On peut la préparer par oxydation du fer au four à arc électrique ou par pécipitation sol-gel de nitrate de fer(III). Un matériau à taux élevé de phase ε peut cependant être obtenu par traitement thermique d'une phase γ. La phase ε est métastable, redonnant de la phase α au-dessus de 500 °C à 750 °C environ.

- Fe2O3 amorphe existe à haute pression.


Sources:

http://www.universalis.fr/encyclopedie/limonite/
http://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyde_de_fer%28III%29
http://fr.wikipedia.org/wiki/Hematite
http://fr.wikipedia.org/wiki/Limonite