Defects in minerals as observed with high-resolution transmission electron microscopy

Résumé En Fr

Minerals contain a wide variety of deviations from perfect crystalline periodicity. Such structural heterogeneities are observed within many mineral groups when they are examined by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and are particularly abundant in crystals consisting of structural building blocks that have two dimensions in common and the third variable. Conspicuous examples of such minerals are the biopyribole chain and sheet silicates. Column defects can occur in biopyriboles and are abundant in sulfides such as pyrrhotite. Stacking defects are common in sheet structures such as mica and chlorite but also occur in pyroxenes. Intercalation of different structural units is among the more spectacular features seen at high resolution ; in some cases reactions that have not gone to completion can be observed to involve transitional, intermediate intercalation states. Examples include biopyriboles, chlorite and serpentines. Finally, combinations of column and intercalation defects are prominent in the tunnel manganese oxide minerals.

Les minéraux présentent une grande variété d'écarts à la périodicité cristalline rigoureuse. De telles hétérogénéités structurales sont observables au sein de nombreuses familles minérales grâce à la microscopie électronique en transmission à haute résolution (METHR). Elles sont particulièrement abondantes dans les cristaux constitués d'éléments structuraux à variabilité unidimensionnelle. Les silicates en chaînes, rubans et feuillets du groupe des biopyriboles en sont des exemples frappants. Les défauts columnaires peuvent exister dans les biopyriboles et abondent dans des sulfures tels que la pyrrhotite. Les défauts d'empilement sont fréquents dans les phyllosilicates tels que mica et chlorite, mais se rencontrent aussi dans les pyroxènes. L'intercalation d'unités structurales différentes dans un même cristal compte parmi les phénomènes les plus spectaculaires visualisés à haute résolution ; dans certains cas, des réactions incomplètes mettent en jeu des états intermédiaires et transitoires d'intercalation. Les biopyriboles, la chlorite et les serpentines sont considérées à cet égard. Enfin, des combinaisons de défauts columnaires et d'intercalation dominent dans les oxydes de manganèse à structures cannelées.