Aragonite

L'aragonite est un minéral carbonaté et l'une des trois principales formes cristallines naturelles du carbonate de calcium, aux côtés de la calcite et de la vatérite. Elle se forme par des processus à la fois biologiques et physiques, comme la précipitation en milieux marins et d'eau douce. Sa structure cristalline est orthorhombique, produisant généralement des cristaux aciculaires, et un maclage répété peut créer des formes pseudo-hexagonales. Elle peut apparaître sous forme colonnaire ou fibreuse, et occasionnellement former des excroissances ramifiées hélictitiques appelées flos-ferri, nommées ainsi pour leur association avec les minerais de fer en Carinthie.

Le minéral a été décrit pour la première fois en 1754 par José Torrubia, qui a noté de grandes quantités de cristaux « hexagonaux » appelés « torrecillas » près de la rivière Gallo à Molina de Aragón. Il a été nommé par Abraham Gottlob Werner en 1797 d'après Molina de Aragón, bien qu'il ait cru par erreur que le lieu se trouvait en Aragon. Dans sa localité type, l'aragonite se présente sous forme de macles cycliques dans le gypse et les marnes du faciès Keuper du Trias. De tels dépôts sont courants en Espagne et se trouvent également en France. Les grottes d'aragonite notables incluent la grotte d'aragonite d'Ochtinská en Slovaquie et la grotte d'El Soplao en Cantabrie, Espagne, découverte en 1908 dans une ancienne mine de plomb et de zinc et ouverte au public en 2005. Aux États-Unis, des stalactites et des fleurs de grotte en aragonite apparaissent dans les grottes de Carlsbad et d'autres cavernes. Pendant une brève période au début des années 1900, l'aragonite a été extraite à Aragonite, Utah, aujourd'hui une ville fantôme. D'importants dépôts de sable aragonitique oolithique existent sur le fond marin aux Bahamas.

L'aragonite est la forme haute pression du carbonate de calcium, présente dans les roches métamorphiques des zones de subduction. Elle se forme naturellement dans presque toutes les coquilles de mollusques et dans les squelettes calcaires des coraux d'eau chaude et d'eau froide. Certains vers serpulidés ont des tubes aragonitiques. Le contrôle biologique du dépôt des coquilles peut produire des formes cristallines distinctes de l'aragonite inorganique. Chez certains mollusques, la coquille entière est en aragonite ; chez d'autres, elle n'apparaît que dans certaines parties d'une coquille biminérale. La couche nacrée d'aragonite dans certains fossiles d'ammonites éteintes produit un matériau irisé appelé ammolite. L'aragonite se trouve également dans l'endocarpe du micocoulier, dans les squelettes de certaines éponges calcaires, et sous forme de ciments marins inorganiques ou de cristaux libres dans l'océan. Dans les grottes, elle forme des spéléothèmes, et elle est courante dans les serpentinites où les fluides riches en magnésium inhibent la croissance de la calcite. L'aragonite est métastable à la surface de la Terre et se transforme généralement en calcite dans les fossiles sur des dizaines de millions d'années ; l'aragonite plus ancienne que le Carbonifère est pratiquement inconnue. Elle peut être synthétisée en mélangeant des solutions de chlorure de calcium et de carbonate de sodium au-dessus de 60 °C ou dans des mélanges eau-éthanol à température ambiante.

L'aragonite est thermodynamiquement instable à des pressions inférieures à environ 3 000 bars et à toute température, mais elle se forme fréquemment dans des conditions ambiantes. De faibles forces de Van der Waals influencent ses propriétés cristallographiques et élastiques. La différence de stabilité entre l'aragonite et la calcite, mesurée par l'énergie libre de Gibbs, est faible, et la taille des grains ou les impuretés peuvent affecter la forme qui se forme. Sa formation là où la calcite est stable peut suivre la règle des étapes d'Ostwald, une phase moins stable apparaissant en premier. Les ions magnésium peuvent favoriser l'aragonite par rapport à la calcite. Une fois formée, l'aragonite a tendance à se transformer en calcite sur 10 à 100 millions d'années. Une autre phase métastable du carbonate de calcium, la vatérite, se décompose encore plus facilement.

Dans les aquariums, l'aragonite est considérée comme essentielle pour reproduire les conditions récifales, fournissant des matériaux pour la vie marine et aidant à maintenir un pH naturel pour empêcher la dissolution du carbonate de calcium biogène. Elle a également été testée avec succès pour éliminer les polluants comme le zinc, le cobalt et le plomb des eaux usées contaminées.