Historique de la minéralogie

La minéralogie fut l'un des premiers domaines scientifiques à se développer, et l'intérêt porté aux minéraux est à l'origine de nombreuses découvertes en physique et en chimie. Georgius Agricola, parfois considéré comme le père de la minéralogie, a résumé les connaissances les plus anciennes dans ses ouvrages De natura fossilium ("De la nature des fossiles", 1546) et De re metallica ("Des métaux", 1556).

La cristallographie géométrique

Nicolas Sténon, au XVII^ème siècle, est le premier à démontrer que les faces d'un cristal de quartz, même si elles ont des tailles différentes, forment entre elles des angles identiques. Romé de l'Isle, reprenant les idées de Sténon, met en évidence - grâce à un appareil (le goniomètre) qui permet de mesurer très précisément les angles que font entre elles les faces d'un cristal - la loi dite de constance des angles (1772): "Quelles que soient les dimensions relatives de deux faces déterminées d'un même cristal, elles forment toujours entre elles le même angle dièdre". Ainsi, la forme d'un cristal est définie par les angles dièdres de ses faces, et non selon sa forme extérieure: cette découverte posait les bases d'une nouvelle science, la cristallographie.

On considère néanmoins que le père de la cristallographie est René Just Haüy (1743-1822), qui formula la loi selon laquelle les cristaux sont formés par un empilement de blocs structuraux identiques, les mailles élémentaires. Il énonça aussi les bases de la symétrie cristalline et décrivit les premiers systèmes cristallins. Parmi les autres scientifiques du début du XIX^ème siècle qui ont contribué au développement de la cristallographie, citons Johann Friedrich Hessel, William H. Miller et Auguste Bravais. Abraham Gottlob Werner, contemporain d'Haüy, et ses élèves ont proposé des méthodes d'identification des minéraux d'après leurs caractéristiques physiques.

À la fin du XIX^ème siècle, Arthur M. Schönflies, William Barlow et Ievgraf Stepanovitch Fedorov découvrent simultanément les 230 groupes spatiaux, qui sont tous les types d'arrangements possibles des structures cristallines.

Le début de la chimie des minéraux

La chimie se développa rapidement au début du XIX^ème siècle, et la détermination de la composition des minéraux s'améliora, notamment grâce aux efforts du Suédois Jöns Jacob Berzelius et de ses élèves. La première classification des minéraux en fonction de leur composition chimique fut publiée en 1837 par James Dwight Dana.

Des techniques de détermination des minéraux

Les propriétés optiques des minéraux furent mises en évidence au début du XIX^ème siècle par Jean-Baptiste Biot et David Brewster. Grâce à l'invention du microscope polarisant et à la possibilité d'obtenir des lames minces, on a pu voir par transparence les structures des différents minéraux (la lumière polarisée permet l'identification des minéraux à partir de leurs propriétés optiques). Henry Clifton Sorby, considéré comme le fondateur de la pétrographie, employa par la suite ces outils à l'étude des roches.

Avec la découverte - due à Max von Laue - en 1912 de la diffraction des rayons X, il devint possible de déterminer la structure atomique des cristaux. William H. Bragg et d'autres chercheurs appliquèrent très rapidement ce nouvel outil de recherche à la détermination des structures cristallines des minéraux. La diffraction des rayons X devint également une méthode rapide et objective de détermination des minéraux.

L'invention de la microsonde électronique, en 1949, par le Français Raimond Castaing (1921-1998) relança la minéralogie; cet outil permet en effet une analyse chimique ponctuelle très rapide des minéraux sans qu'il soit besoin de les séparer de leur gangue rocheuse: l'analyse se fait directement sur une lame mince polie recouverte d'une pellicule de carbone.

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