Les minéralogistes qui travaillent au Musée pratiquent l’identification visuelle des minéraux depuis des années, mais la plupart des 5 636 espèces de minéraux connues ne dévoilent pas leur nom si facilement. Deux techniques faisant appel aux rayons X peuvent aider nos yeux à faire leur travail d’identification.  

En termes simples, un minéral est un solide comportant une structure cristalline (la disposition de ses éléments), qui se répète dans l’espace, et une composition chimique fixe (les ratios entre ces éléments). Ces deux caractéristiques nous servent à identifier les minéraux. 

Des polygones de couleur représentant la structure cristalline de la schizolite.
La structure cristalline d’un minéral, la schizolite. Les polygones de couleurs différentes représentent des groupes d’atomes; les boules représentent des atomes de sodium. Image: Aaron Lussier © Musée canadien de la nature.

Pour déterminer la composition chimique d’un minéral, nous pouvons le bombarder d’un faisceau d’électrons et faire la collecte des rayons X résultants. En disposant les rayons X selon leur longueur d’onde, nous obtenons un spectre qui révèle la nature des éléments du minéral et, selon la hauteur des pics, la quantité de chaque élément. 

Un spectre montrant les pics de rayons X d’un échantillon de columbite-(Mn). Des pics jaunes sur fond bleu.
Le spectre radiographique de la columbite-(Mn). Chaque élément chimique est représenté par un pic, dont la hauteur correspond à la quantité de cet élément. Image: Glenn Poirier © Musée canadien de la nature.

Tous les minéraux du groupe columbite-tantalite se ressemblent beaucoup; il est impossible de les identifier sans connaître leur composition chimique. La collection du Musée contenait de pleins tiroirs de spécimens minéraux de columbite-tantalite non identifiés. En prélevant des échantillons minuscules – souvent de l’ordre du dixième de millimètre – et en analysant leur composition chimique, nous avons réussi à identifier ces minéraux par leur nom pour la première fois depuis leur acquisition par le Musée! 

Un tiroir de rangement contenant vingt spécimens noirs de columbite-tantalite, chacun dans sa boîte de carton.
Un tiroir de la collection de minéraux du Musée, rempli de minéraux non identifiés du groupe columbite-tantalite. Image: Glenn Poirier © Musée canadien de la nature.
Un échantillon noir de columbite-(Fe) dans une boîte de carton sur laquelle les mots « columbite-tantalite » ont été biffés et remplacés par « columbite-(Fe) ».
Trente-sept ans plus tard, le spécimen de minéral CMNMC 48946 porte enfin son nom véritable!  Image: Glenn Poirier © Musée canadien de la nature.

La deuxième technique d’identification des minéraux utilisée par les minéralogistes est la diffraction des rayons X, aussi appelée la diffractométrie X. En bombardant un échantillon avec un faisceau de rayons X et en notant l’effet produit par la structure cristalline, nous obtenons l’« empreinte digitale » du minéral.  

Un rectangle rouge et plusieurs portions de cercles jaunes.
Un diffractogramme de rayons X est un diagramme de la diffraction des rayons X sur un échantillon de minéral. Chaque portion de cercle est la diffraction à partir d’un plan cristallin spécifique; la brillance du cercle correspond à la puissance de cette diffraction.  Image: Ralph Rowe © Musée canadien de la nature.

À l’aide d’une base de données, nous comparons cette « empreinte » à celles d’autres échantillons, ce qui nous permet d’identifier des spécimens qui, visuellement, semblent identiques, comme la sérandite et la schizolite. 

Un échantillon orange de sérandite, orienté à la verticale, parsemé de cristaux blancs d’analcime.
Un spécimen connu mondialement de sérandite orange provenant du mont Saint-Hilaire, au Québec. Les cristaux blancs sont de l’analcime. (spécimen CMNMC 37124). Image: © Michael Bainbridge
Un échantillon de schizolite aux lames orange disposées en rayons.
Pendant des années, on considérait la schizolite comme un synonyme vieilli de la sérandite. Toutefois, une étude récente menée par des chercheurs du Musée au moyen de la diffractométrie X et de l’analyse chimique a rétabli le statut d’espèce minérale de la schizolite, en plus de démontrer qu’un grand nombre des magnifiques spécimens de sérandite de notre collection sont en fait de la schizolite – notamment celui-ci, qui provient du mont Saint-Hilaire, au Québec (spécimen CMNMC 46265a). Image: © Michael Bainbridge

Il est important pour la collection de n’importe quel musée de connaître le nom véritable des minéraux. L’analyse chimique et la diffraction des rayons X sont deux des principaux moyens dont disposent les minéralogistes pour ordonner notre collection et s’assurer que chaque spécimen est identifié correctement.