A217 - Free

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Coordination générale : Y. Lignereux
Dernier enregistrement : 15/10/2009
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Ce document est confidentiel et le devoir de réserve s'y applique
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S’EXPOSER aux puissances
Forces, mouvements, énergies
TERRE ACTIVE
« Il y a quatre éléments fondamentaux dont sont faites toutes choses : la terre, l'eau, l'air et le feu »
EMPEDOCLE (env. 490-435 av. J.-C.)
« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme »
Antoine-Laurent de LAVOISIER (1743-1794)
Points forts :
- la formation de notre planète : composition et mécanismes,
- sa surface est modifiée par des forces qui agissent sur des millions
d’années mais qui peuvent aussi la bouleverser en de soudaines catastrophes,
- elle se trouve ainsi en équilibre relatif, instable et dynamique,
- et est en perpétuelle évolution.
Notre vision temporelle limitée peut en donner une image de stabilité relative, mais la Terre, toujours
en équilibre instable et dynamique, se transforme sans cesse, à toutes les échelles de temps et
d’espace.
Ainsi les éléments chimiques s'agrègent et se désagrègent, ils se recombinent en permanence. De
même, les quatre éléments terrestres ne sont jamais en repos : la terre, le feu, l'eau et l'air jouent et
rivalisent sans cesse.
C'est sur une scène en perpétuelle évolution, générant une multitude de milieux, que s'établit la vie,
elle-même variée, changeante, déconcertante.
TERRE
ACTIVE
CLASSER
POUR CONNAITRE
CONTINUUM
ET RUPTURES
GRANDES
FONCTIONS
TABLEAU
DE BORD
ORDRE
DU VIVANT

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MERVEILLEUSE ALCHIMIE (minéraux et roches)
Points forts :
- le visiteur est à l'intérieur de la terre, comme dans un laboratoire où
s'exercent les forces de l'infiniment petit,
- celles-ci construisent minéraux et roches : jeu de construction et structure
géométrique,
- splendeur, étrangeté (noms, formules quasi magiques…) et infinie variété
du monde minéral.
L'intérieur de la terre est un laboratoire où se forment des minéraux*, leur stabilité n’est qu’apparente
(recombinaisons). Les forces* de l’infiniment petit (forces nucléaires et électromagnétiques)
structurent la matière* terrestre en permanence.
Les roches* sont constituées de minéraux, assemblages d’éléments* chimiques variés.
Ces éléments, ces minéraux, ces roches sont soumis aux lois de la physique et de la chimie ainsi qu’à
des forces phénoménales, tremblement de terre, volcanisme, érosion*, qui les transforment et les
recyclent en permanence.
Dans le couloir d’accès, le visiteur est invité à un voyage à la découverte du monde souterrain
minéral, univers de splendeur (géode* à cristaux d'améthyste d’Itiaia au Brésil) et de mystère,
l'imaginaire se mêlant au réel minéral. Une lecture poétique de cet univers est proposée avec une
phrase de l’écrivain Roger CAILLOIS et un décor de paroi rocheuse habitée de gnomes*.
Texte de Roger CAILLOIS :
« L’Homme leur envie la durée, la dureté, l’intransigeance et l’éclat, d’être lisses et impénétrables, et
entières même brisées. Elles sont le feu et l’eau dans la même transparence immortelle, visitées
parfois de l’iris et parfois d’une buée. Elles lui apportent, qui tiennent dans sa paume, la pureté, le
froid et la distance des astres, plusieurs sérénités. » Pierres, Roger CAILLOIS, Gallimard/Poésie, 1966.
Roches
Pour nous, simples promeneurs, sables, cailloux, rochers, cristaux, gemmes* ne sont que de la pierre.
Ordinaire ou magnifique, grossière ou d’une infinie délicatesse de formes, de couleurs, de touchers,
mais surtout, immuable… en apparence !
Pourtant, les roches naissent, s’altèrent et se reforment, chaque fois nouvelles, différentes. Elles sont
composées d’assemblages chimiques variés : les minéraux. Éléments chimiques et forces* de la
matière sont leur secret.
Au premier coup d’œil, tous les minéraux ne possèdent pas de belles et pures formes géométriques.
Pourtant, même les grains d'une roche comme le granite sont de véritables cristaux*.
DIAPORAMA : photos de cristaux en lames minces prises en lumière polarisée* donnent l’exemple du
granite et des trois minéraux qui le constituent (quartz*, feldspath et mica).
Nuances infinies
Du diamant aux poussières d’argile, du plus étincelant au plus terne : on connaît plus de 4 500
minéraux. Ce sont souvent des cristaux. La forme d’un minéral* dépend de l'arrangement des
infimes "briques" qui le composent, les atomes*, et des conditions de sa genèse.
SPECIMENS : 16 minéraux parmi plus de 4500 connus.

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Mille formes, mille lumières
Rubis rouge, saphir bleu, malachite verte, azurite bleue : certains cristaux ont toujours la même
couleur. Cependant, il n’est pas rare qu’un même minéral se montre sous des aspects différents.
Il suffit de quelques cassures, de quelques défauts ou encore de quelques éléments étrangers qui
s’insinuent dans la géométrie parfaite d’un cristal*, pour que son aspect change.
Ainsi, dans un béryl, la seule présence de chrome ou de vanadium donne une émeraude, celle de fer
donne une aigue-marine : il s'agit pourtant du même minéral.
Cette diversité ne facilite pas pour autant l’identification des minéraux qui reste très complexe.
Couleurs différentes ?
Les variations de teinte sont dues à la présence d’éléments étrangers à la composition de base, les
impuretés, ou à des défauts du réseau cristallin (cassures, irrégularités). La couleur n'est pas un
critère suffisant pour déterminer un minéral : la variété des couleurs d'un même minéral est illustrée ici
par les fluorites.
Formes différentes ?
La forme dépend de l'arrangement des atomes composant le minéral et des conditions de sa genèse.
Elle n'est pas un critère suffisant pour déterminer un minéral : la variété des formes d'un même
minéral est illustrée ici par les calcites.
Formes et couleurs différentes ?
Un minéral peut présenter une grande variété de formes et de couleurs : cas des silices (quartz).
La forme et la couleur ne sont donc pas des critères suffisants pour déterminer les minéraux.
Curiosités
Un agencement particulier des éléments ou des imperfections suffit pour que naissent d’étranges
propriétés.
Images insolites
Observées avec un microscope particulier, les lames minces de roche montrent d’étranges couleurs
changeantes lorsqu'on tourne la platine du microscope. En traversant les minéraux, la lumière est
transformée par les plans qui les organisent. L’étude de ces “vitraux” naturels aide à reconnaître
roches et cristaux.
DIAPORAMA : photos de lames minces de minéraux prises en lumière polarisée (identiques à celles
projetées à l’entrée de la salle).
On voit double : Double réfraction
D’autres minéraux transparents renvoient deux images d’un même objet. La lumière qui les traverse
est déviée dans des directions différentes par la géométrie interne du minéral. C’est la double
réfraction*.
SPECIMENS : 3 calcites spath (d'Islande).

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Lueurs cachées : Photoluminescence*
Éclairés en lumière ultraviolette*, certains minéraux se montrent d'une couleur particulière. Cela
dépend souvent de la présence d'impuretés, généralement des métaux* lourds, à l'intérieur du cristal.
SPECIMENS : 11 minéraux luminescents dont un synthétique (Corindon rouge).
Jeu de construction infini
La matière dans son ensemble est constituée d’infimes "briques", les atomes. Il existe seulement 92
espèces atomiques naturelles ou 92 éléments chimiques, dotés de propriétés particulières.
L’ensemble de l’Univers : la Terre, les roches mais aussi notre corps, les plantes… et jusqu’aux plus
lointaines étoiles sont construits avec ces 92 éléments.
MAQUETTE : stèle des 92 éléments.
"Recettes" cristallochimiques* : à chaque minéral ses "recettes", mode et temps de préparation.
Pour lier entre eux les éléments, pression et température peuvent être colossales. Cependant,
certains minéraux se forment à température et sous des pressions ordinaires : calcite, gypse,
anhydrite et halite (évaporites*).
Pureté
Dans la nature, certains minéraux sont composés d’atomes, tous identiques. On les appelle les
éléments natifs* : pépites d’or ou d’argent, fils de cuivre, mais aussi diamant, graphite…
SPECIMENS : graphite, soufre, cuivre, zinc, arsenic, argent, antimoine, platine, or, bismuth, mercure.
Organisation parfaite
Pourquoi ces plans, ces pointes, ces arêtes ?
À l’intérieur d’un cristal, les atomes ou les ions* sont parfaitement ordonnés ; défauts et impuretés y
sont minimes. Les affinités entre les éléments leur permettent de s'assembler par des liaisons*
chimiques, en formant des constructions géométriques rigoureuses, qui progressent jusqu’à devenir
visibles à l’œil nu. Les dimensions d’un cristal dépendent essentiellement de la durée de sa
croissance et de la place dont il dispose.
MAQUETTE au centre : une structure cristalline à l’échelle atomique de la silice de formule (SiO2)n, le
quartz. Elle symbolise l’univers minéral et les règles de sa construction.
DECOR : au-dessus des vitrines, bandeau circulaire portant des formules chimiques et des noms de
minéraux.
Morphologies multiples : feuillets, aiguilles, pyramides !
Les minéraux présentent différentes formes. Cette étonnante diversité est le résultat d’une
organisation interne soumise aux rigoureuses lois de la cristallographie*.
Selon leur composition chimique* et les conditions de leur genèse, certains cristaux grandissent dans
tous les sens comme la galène, d’autres selon des plans parallèles comme les feuillets de mica,
d’autres encore dans une seule direction comme les aiguilles de stibine… Il s'en suit la formation de
boules, cubes, feuillets, fibres, aiguilles, pyramides…
SPECIMENS : 9 minéraux aux formes surprenantes (feuillets, aiguilles, pyramides).

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Ordre et géométrie
Malgré leur extrême variété de compositions chimiques, de couleurs, de formes, tous les cristaux
s’organisent suivant sept types d’arrangements géométriques qui déterminent leurs axes et plans de
symétrie : les systèmes cristallins*.
La perfection d’un cristal dépend des conditions de sa formation.
Certains minéraux, comme l’obsidienne*, se solidifient sans se cristalliser : ce sont des verres*
minéraux dont la structure est amorphe (sans forme).
MAQUETTES ET SPECIMENS : modèles des systèmes cristallins (formes élémentaires des cristaux).
- cubique  pyrite
- quadratique  vésuvianite
- hexagonal  béryl
- rhomboédrique  calcite
- orthorhombique  danburite
- monoclinique  orthose
- triclinique  axinite
BORNE VISUELLE : Démonstration en images de l’accroissement d’un cristal entraînant sa
transformation à partir d’une forme cristalline de base : le système cubique vers d’autres formes
dérivées.
SPECIMENS : Cuprites (recouvertes de malachite).
La cuprite est un minéral appartenant au système cubique. Le cristal de base, la plus petite molécule
de cuprite, est un cube. Lorsque le minéral s'accroît, les atomes s'apposent les uns aux autres,
comme si des petits cubes s’ajoutaient au cristal de base, aboutissant à une forme cubique ou
apparentée au cube.
L'adjonction de petits modules cubiques ne donne donc pas forcément un cube, elle peut aussi aboutir
à des formes dites dérivées du cube : isocaèdres etc.
Dur ?
Du talc au diamant, les minéraux n’ont pas tous la même dureté*. Elle dépend de l'architecture du
minéral, de la force des liaisons qui unissent ses atomes.
Cependant, un minéral dur peut être fragile ! L’obsidienne raye de nombreuses roches mais elle se
casse facilement.
Échelle de dureté relative de MOHS (un minéral de dureté supérieure raye le minéral de dureté
inférieure), avec SPECIMENS dans la colonne :
Dureté 1  Talc
Dureté 2  Gypse
Dureté de l'ongle
Dureté 3  Calcite
Dureté 4  Fluorite
Dureté de l'acier doux
Dureté 5  Apatite
Dureté du verre
Dureté 6  Orthose
Dureté 7  Quartz
Dureté 8  Topaze
Dureté 9  Corindon
Dureté 10  Diamant