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HISTOIRE DE LA MINERALOGIE
D'après une conférence du Dr. Cristiano FERRARI
conservateur du Muséum National d'Histoire Naturelle de Paris
PREMIERE PARTIE
DE L'ORIGINE AU XVIIIè SIECLE
PREAMBULE
La minéralogie, avant d'être une discipline scientifique, peut être décrite a priori comme une multitude de savoirs culturels, parfois très évolués et surprenants, sur le monde minier et sur les matières composant la Terre. Son histoire ne débute qu'au xviie siècle et surtout à la fin du XVIIIe siècle au sens des sciences exactes, comme une partie de l'histoire naturelle qui traite des minéraux ou des corps singuliers directement ou indirectement recherchés, voire rejetés, extraits de la mine ou d'une exploitation souterraine. Mais elle est déjà présente au sein des sciences antiques, voire néolithiques.(Wikipédia : Histoire de la minéralogie)
Les roches et les minéraux ont depuis toujours été recherchés dans un but utilitaire, comme, par exemple, le silex pour façonner des outils durs et tranchants, mais aussi dans un but esthétique, de symbolisme religieux ou encore comme symbole de pouvoir ou de rang social.
Des matières curieuses, comme l'ambre de la Baltique sont très prisées et attestent de circuits d'échanges complexes à travers toute l'Europe depuis les âges les plus anciens.
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Galet aménagé, Melka Kunture, Éthiopie
(1,7 Ma).
Vénus de Willendorf - Paléolithique supérieur
Muséum de Vienne.
Biface de Vernerque – Paléolithique inférieur
Muséum de Toulouse.
Pierres percées pour collier ou bracelet .
10 000 ans.
Racloir, Paléolithique moyen, Moustérien, La Hestre-Bellecourt - Champ de la Pierre, Coll. Musée communal de Nivelles.
Perle: Entre -750 et -150, Age du fer,
Ste-Anne-sur-Brivet, Loire Atlantique, France
Musée Dobrée, Nantes.
Dans l’Egypte ancienne les minéraux et les roches tels que la turquoise, la cornaline, le feldspath, le lapis-lazuli, le quartz et l’obsidienne, les gemmes comme le corindon dans ses forme colorées les plus communes, tels que le saphir et le rubis, le béryl vert ou émeraude et les métaux comme le cuivre, l’argent et l’or sont très bien connus.
Bague en or et jaspe vert
Walters Art Museum, Baltimore Maryland - USA.
Bague en or et béryl-émeraude
Metropolitan Museum, New York - USA.
Entrée d’une des mines de la région de Wadi Sikait en Egypte.
Mais le royaume des pharaons nous a laissé des énigmes dont l’origine est liée à des connaissances «de géométrie cristallographique» de très haut niveau – Pourquoi, par exemple, entre la grande pyramide de Khéops (2560 av. J-C.) et l’octaèdre, la morphologie typique du diamant ou du spinelle, de la fluorine ou encore de l’or ou de l’argent, existe-t-il des relations géométriques si précises ?
Pyramides du plateau de Gizeh, Égypte.
Spinelle.
Fluorite.
Diamant.
Or.
Pyrite.
PREMICES DE LA MINERALOGIE
Ce désir de rapporter les formes à la systématique géométrique de la nature nous les retrouvons 1000 ans avant que les «cinq solides platoniens» soient décrits par Platon (423-347 av. J-C.); ce sont les peuples néolithiques d'Écosse qui ont construit des modèles en pierre de ces cinq solides.
Platon
Mais l’histoire nous dit que ce sont les mathématiciens de la Grèce antique, qui ont eu les premiers l’idée de ces formes solides.
Les pythagoriciens (Pythagore env. 530 av. J-C.) connaissaient le tétraèdre, l'hexaèdre, et le dodécaèdre.
L'octaèdre et l'icosaèdre seront découverts par le mathématicien Théétète d'Athènes (mort en 395 ou 360 av. J.-C.).
Pythagore
Téétète à droite et Platon
J.Y. Dupuis
Platon, vers 390 av. J.-C., les a étudiés et leur a donné leurs noms.
NAISSANCE DE L'ETUDE SCIENTIFIQUE DES MINERAUX
C’est encore au III siècle av. J.-C., que les premières notions scientifiques se rencontrent dans la météorologie d’Aristote (384-322 av. J-C.): il émet sa théorie de la matière et il est le premier à diviser le monde minéral en deux classes: les métaux et les fossiles.
Aristote
Aristotelis stagiritae
Théophrastus
Théophraste (372-287 av. J.C.), élève d’Aristote, classe les minéraux en "pierres", "terres" et en "métaux": il sera le premier à faire une description de la chrysocolle, du cinabre, du gypse et du saphir.
Vers 250 av. J.C., d’après les études d’Archimède, des tests de dureté et de densité seront utilisés pour décrire des espèces minérales.
Achimède
Ier SIECLE
Dans «l’Histoire Naturelle» de Pline l'Ancien (23-79 ap. J.C.), les quatre derniers volumes sont consacrés aux minéraux et aux gemmes.
C'est à Pline l'Ancien que nous devons les noms, diamant, galène et orpiment.
Pline l'Ancien
Il ne décrit pas seulement de nombreux minéraux mais discute aussi de leurs applications et de leurs propriétés.
Il est le premier à reconnaître correctement l'origine de l'ambre à partir de l'observation d'insectes piégés dans certains échantillons.
Il a posé la base de la cristallographie en discutant l'habitus des cristaux, en particulier la forme octaédrique du diamant.
Pendant la période qui va de Pline à Avicenne (980-1036), on ne trouve aucun écrit consacré véritablement à l'étude des minéraux.
Xème SIECLE
Avicenne range les minéraux en quatre classes: les pierres, les métaux, les soufres et les sels et démontre l’utilité de l’analyse pour différencier les différents corps.
Avicenne
Avicennite Ti2O3
Erzmatt, Buus, Sissach, Bâle-Campagne,
Suisse.
Albert le Grand (1193-1280), pendant la deuxième moitié du Moyen Age, et, grâce aux recherches des métallurgistes sur le traitement des minerais, classe les minéraux en quatre groupes: «les pierres et les gemmes», «les minerais», «les combustibles» et «les sels».
Albertus Magnus
Albert le Grand
Au XVè siècle, l'antimoine est décrit par un alchimiste connu seulement par son pseudonyme «Basile Valentin», un élève de Paracelce, il est fort probable que ce soit Johann Thölde.
Basilius Valentinus
Basile Valentin
L'INVENTION QUI VA CHANGER L'ETUDE SCIENTIFIQUE
Une première étape qui évoluera...
C'est à la fin du XIIIe siècle ou au début du XIVe que les lunettes, qui auront une importance grandissante pour la recherche scientifique, sont inventée on se perd en conjonctures pour l'inventeur .
Quand les lunettes virent-elles le jour ? Pour certains, un moine franciscain anglais, Roger Bacon, fut le premier en 1268 à imaginer un curieux montage de deux lentilles convexes en cristal de roche montées sur un pince-nez.
on lui doit d'ingénieuses observations sur l'optique (il eut l'idée de la trichromie) et la réfraction de la lumière. On lui a attribué l'invention des verres grossissants et du télescope, on trouve en tout cas dans ses écrits des passages où ces diverses inventions sont souvent décrites avec une bonne précision.
Mais les Chinois affirment qu’ils utilisaient des verres grossissants, dès le Xe siècle.
Pour d’autres, c’est un dominicain italien, Alessandro della Spina, qui, dans un atelier de la célèbre verrerie de Murano, eut l’idée en 1300 ou encore son compatriote, le physicien Salvino degli Armati à la même époque, mais il semble que ce dernier se soit limité à perfectionner la monture. Bref, on n’y voit pas très clair…
Ce que l’on sait avec certitude, par contre, c’est, qu’à la fin du Moyen-Âge, les lunettes commencent à se répandre dans la population. L’invention de la presse mécanique dans l’imprimerie par Gutenberg au XVe siècle n’est pas étrangère à ce phénomène.
Les intellectuels, les savants notamment, s’équipent de lunettes, le plus souvent passé l’âge de 50 ans. Leurs travaux s’en trouvent facilités, les lunettes donnent ainsi un sérieux coup de pouce au développement de la technologie et du savoir. Progressivement, la fabrication des lunettes se développe. En France, en 1581, la corporation des miroitiers-bimbelotiers-lunetiers est créée et les statuts du métier sont définis.
Le moine franciscain
Roger Bacon
Lunettes de la fin du Moyen-âge
A la Renaissance la minéralogie (re)devient objet d’investigations.
Georgius Agricola (1494-1555) donne, dans son traité «De re metallica», la description de beaucoup de minéraux et emploie pour leur détermination des caractères comme la dureté, la densité, la coloration, l'éclat, etc ; il découvre le bismuth.
Pour la commission de l’IMA (CNMNC) sur la nomenclature et classification des nouvelles espèces, l’année 1546 est «l’an Zéro» avec les descriptions du Bismuth, de l’Almandin et du Spinelle.
Georguis Agricola
De Re Metallica
Contemporain d'Agricola, l’alchimiste Philippus Aureolus Theophrastus Bombast von Hohenheim, dit Paracelse, décrit le Zinc.
Philippus Aureolus Theophrastus Bombast von Hohenheim, dit Paracelse
En 1575, Bernard Palissy à Paris, donne des cours sur la minéralogie qui furent suivis avec empressement.
Bernard Pallissy
Le début de l'évolution qui ne finira sans doute jamais...
Zacharias Janssen est reconnue par l’histoire comme l’inventeur du premier microscope composé. Ce qui encore parfois encore débattu par certains historiens.
Zacharias Janssen pensait que derrière les objets visibles il y avait un des choses plus petites. Pour le prouver, Zacharias Janssen réussit en 1590 à créer le premier microscope. Ce microscope consiste en une combinaison de lentilles convexes et concaves combinées. Ce premier microscope était très simple. Sa précision pour voir les petits objets n’était que d’environ 20 fois la taille de l’objet original.
Un compatriote de Zacharias Janssen, Antony Van Leeuwenhoek, a continué à affiner le microscope, un instrument capable d’agrandir des objets jusqu’à des centaines de fois. Toutefois ses instruments étaient surtout destiné à la biologie.
Le microscope de Janssen
Zacharias Janssen
Antony Van Leeuwenhoek.
Le XVIIe siècle marque un point dans l’histoire de la systématique minéralogique avec les travaux de Johannes Kepler en 1611 qui décrit le flocon de neige et de Nicolas Sténon (Stensenn), qui dans son livre «De solido intra solidum contento», publié en 1669, remarque que les angles entre les faces d'un cristal de quartz ne varient pas, bien que ses côtés puissent varier. En 1669, il suggère que la forme hexagonale des cristaux de quartz est préservée au cours de la croissance par les apports successifs de couches parallèles, déposées par un liquide extérieur. Cette idée est reprise par Guglielmini qui propose quatre formes de base pour les cristaux (le prisme hexagonal, le cube, le rhomboèdre et l’octaèdre).
Johannes Kepler
Nicolas Stenon
Domenico Guglielmini
Domenico Guglielmini dans une dissertation sur les sels publiée en 1707, reprend, pour sa part, les vues de Sténon, et observe que "attendu qu'il y a un principe de cristallisation, l'inclinaison des plans et des angles est toujours constante ".
Erasmus Bartholin (1625-1698) publie en 1669 ses observations des propriétés optiques du Spath d'Islande. Il avait remarqué qu'un rayon réfracté par un tel cristal produisait deux rayons, un rayon «ordinaire» et un rayon «extraordinaire». Les deux rayons ayant des propriétés différentes: c'est la découverte de la biréfringence.
Erasmus Bartholin
Christian Huygens (1629-1695) étudie aussi la double réfringence des cristaux de spath, et observe que l'intensité de la lumière transmise par deux cristaux dépend de l'orientation de ces derniers. Il y a donc une asymétrie autour de la direction de propagation: ce sont les bases de la polarisation.
Spath d'Iceland montrant sa biréfringence.
Christian Huygens
Le XVIIIe siècle est caractérisé par une rapide évolution des techniques de constructions des microscopes notamment pour ce qui est du système optique. L’utilisation de lentilles différentes en géométrie et en nature permet notamment de réduire les effets de l’aberration chromatique (Christian Huygens) et d’augmenter la résolution.
1707 est l’année de naissance du réformateur universel des sciences naturelles Karl von Linné (1707-1778) ; il introduit en minéralogie l'importance de la forme cristalline et établi que les formes géométriques des cristaux constituent leur caractère le plus essentiel.
Karl von Linné
Linnaeite - Müsen, Hilchenbach, Siegerland, North Rhine-Westphalia, Allemagne
En 1750 Magnus von Bromell est le premier qui classe les minéraux d'après la manière dont ils se comportent sous l'action de la chaleur.
Bromellite
Långban, Filipstad, Värmland, Suède
Magnus von Bromel
En 1756, Axel Fredrik Cronstedt, propose une classification fondée sur la composition élémentaire des minéraux, quoiqu'il n’exclue pas les caractères extérieurs (Avicenne) et les propriétés faciles à reconnaître par des expériences simples (Bromell). Sa classification, comme celles introduites par Linné, faisant appel aux notions de classes, d'ordres, de genres et d'espèces.
C'est à ce minéralogiste que l'on doit la découverte du nickel qu'il décrit comme "le cuivre du diable". En 1756, il décrit la première zéolithe, à partir de la stilbite, qui sera décrite par René Just Haüy. Il reconnaît les zéolithes comme une nouvelle classe de minerais constituée d'aluminosilicates hydratés et de terres alcalines. Cronstedt l'appelle « zéolithe », à cause de son caractère intumescent quand ce minéral est chauffé par une flamme de chalumeau.
Axel Fredrik Cronstedt
Cronstedtite, Goethite et Marcasite
Mine de Brunita, Sierra Minera de Cartagena-La Unión, La Unión, Murcie, Espagne