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Fragment de sciences
Rencontre du 3e type avec les verres naturels
Il y a plus de 5000 ans le moyen-orient découvrait le verre. Depuis, il nous a fait découvrir l'infiniment petit et l'infiniment grand. Mais saviez-vous que le verre est apparu peu après le Big Bang ? Et que la Terre est la plus grande verrerie connue à ce jour ?
Rencontre du 3e type avec les verres naturels.
Ces verre naturels ont plus de 4 Milliards d’années au compteur. Ce sont les missions Apollos qui ont fait leur connaissance sur la lune. Le basalte lunaire, par exemple, contient pratiquement 52% de SiO2 (la silice, ingrédient principal du verre).
Ce que vous allez découvrir ne se substitue pas à un article scientifique; Nous sommes là pour entrevoir la magie et la puissance des éléments à l'oeuvre dans la formation des verres naturels. Car oui le verre (l'état vitreux plus précisément) est une matière naturelle. Avant d'entrer dans les détails, et afin d'éclaircir tout malentendu sur ce qu'est le verre, concentrons-nous sur les notions primaires.
Notions primaires
Affirmons que toute création de l'homme est formelle et géométrique, comme la structure secrète de l'univers.
Vasarely, 1954
Ce plasticien hongrois, père de l'OP Art, l'art optique (je ne l'ai pas choisis pour rien), à l'origine du logo de Renault en 1972 (mais ça n'a rien a voir) nous parle d'une vision ordonnée et scientifique. C'est une vision du monde à l'image de l'état cristallin de la matière.
Mais qu'est-ce qu'un état cristallin ?
Qu'est-ce qu'un état cristallin ?
C'est une organisation très régulière des atomes. Une répétition d'éléments géométriques et d'angles à différentes échelles. On pense aux fractales mathématiques. On retrouve cette structure dans de nombreuses matière comme les cristaux de neige et de sel, les ossements, le quartz de nos montre, la pointe graphite d'un crayon et dans le sable. Le verre, quand à lui, se caractérise par un état vitreux, ce qui signifie que toutes les molécules sont identiques mais désordonnées. La structure du verre est dite amorphe. Petit mémo récapitulatif 👉
L'état cristallin est donc un faux ami du cristal tel que nous le connaissons dans les maisons françaises. Faisons un bref détour pour parler de l'origine du cristal.
📌 Mémo n°1
- Cristallin = atomes structurés en fractal
- Amorphe = atomes désordonnés
- SiO2 (silice) cristallin = quartz
- SiO2 (silice) amorphe = verre
L'origine du cristal
Le service en cristal, qui a fait la renommé des maisons françaises, prend sa source dans la géologie. En effet les lustres, considérés comme des bijoux avant d'être des luminaires, étaient à l'origine façonné en cristal de roche, le fameux cristal de quartz. Il était réputé pour sa lumière et sa transparence. Mais au 17è siècle il se fait de plus en plus rare et c'est un verrier anglais qui eu la lumineuse idée de rajouter un ingrédient métallique dans la composition du verre: le plomb (entre 22 et 40%) Cet objet passé au rayon X apparaît alors comme un objet métallique, dont le son résonne encore après avoir trinqué.
On dit que c'est un cristal artificiel, contrairement au cristal de roche. Qui lui n'est pas du verre, même naturel, de par son état cristallin. Et le verre cristallin est un verre avec - de 10% de plomb; C'est à partir de 22% de plomb dans la composition que le verre devient du cristal. Vous suivez ? Comprendre les faux amis et la science permet d'élargir ses connaissances et d'affiner son vocabulaire.
Mais revenons à la géologie et à l'origine du verre naturel.
A l'origine du verre naturel
De nombreuses explosions sont à l’origine de la création de verres naturels. C’est tout simplement de la silice fusionnée. Tout simplement ? Je ne dirais pas ça. Nous ne ferons pas un cours de chimie mais voici un second mémo 👉
📌 Mémo n°2
- Beaucoup de silice + refroidissement lent= verre
- Peu de silice + refroidissement rapide= verre
Il y a donc une histoire de composition, de point de fusion et de vitesse de refroidissement. Gardons en tête ces deux premiers mémos pour rendre visite aux trois grandes familles de verres naturels: le verre de volcan, le verre de foudre, le verre de météorite et le verre d'altération. Par l'eau et par le feu ! Avec des noms poétiques tels que "cheveux de pelée" ou " oeil de perdrix", commençons notre voyage au centre de la terre.
Voyage au centre de la terre
Vous souvenez-vous du roman éponyme de Jules Verne ? Un scientifique, son neveu et leur guide, commencent leur odyssée en entrant dans un volcan islandais éteint. Moins on a de connaissances plus on est téméraires n’est-ce pas ! Entrons avec eux et commençons donc par les verres de volcans.
Le verre de volcan
Un verre volcanique est un matériau amorphe issu du refroidissement d’un magma. Le magma c'est une réserve de roche en fusion dans le manteau de la terre. Ce refroidissement se passe à l'air libre ou sous l'eau. On va distinguer une vitrification dans la masse avec l’obsidienne (lave acide, très visqueuse et riche en silice issue d'un volcan explosif) et une vitrification "en surface" avec le verre basaltique (lave basique, peu visqueuse et pauvre en silice issue d'un volcan éruptif).
📌 Mémo n°3
- La viscosité n'a rien à voir avec la température mais avec la composition chimique. Une lave riche en silice est visqueuse; pauvre en silice elle est dite "fluide"
- Cette composition influe sur la polymérisation (union de plusieurs molécules pour créer un corps nouveau)
- De cette polymérisation va dépendre la vitrification
Le verre basaltique: une vitrification de surface
Le basalte est sombre, allant généralement du noir au gris foncé, avec une texture à grain fin. Son plus célèbre représentant est la pierre ponce, très légère et très utile dans un hamman. Le verre basaltique est issue d'une lave basique, peu visqueuse car pauvre en silice et chaude (1200°). Il nécessite un refroidissement soudain avec un milieu "froid", roche encaissante ou eau. Pourquoi ? Parce que sa composition chimique l'en empêche et que le choc thermique avec l'air ambiant n'est pas suffisant. Il ne peut donc se vitrifier qu'en surface, ou en bordure du corps magmatique, sur quelques millimètres seulement. Ce verre est le plus présent sur Terre. Laissons de côté les roches encaissantes pour se concentrer sur les verres d'eau.
Les verres d'eau
Ce petit jeu de mot n'a aucune valeur scientifique. C'est un moyen mnémotechnique pour imager la confrontation entre le feu et l'eau dans la création de verre naturel. Autrement dit c'est du volcanisme hydromagmatique.
Rencontre avec la palagonite, les pillows lava et les tachylites.
Les tachylites
Les tachylites sont les pendants des obsidiennes de par leur apparence lustrée, presque résineuse. Faible en silice, ce verre basaltique mafique (roche silicatée riche en fer et en magnésium) est brun verdâtre. Elle est composé parfois de cristaux de feldspath et d'olivine. Les éruptions des roches mafiques sont moins explosives que ses consoeurs.
Les pillows lava
Les pillow lava ou lave en coussin se forment lors d'éruptions dont la coulée rencontre l'eau. Chaque année ce sont des dizaines de milliard de tonne de verre de basalte qui sont ainsi produit ! Les plus connues sont néanmoins sous-marines, au niveau des dorsales océaniques, les chaîne de montagnes où se forme la croûte océanique. Le choc thermique vitrifie le basalte en surface (en moins d'une minute) mais la lave continue de pousser comme un ballon de baudruche atteignant parfois un mètre. Ce qui va empêcher le dégazage explosif du magma, donc l'explosion en plusieurs concrétions, est la pression de l'eau exercée: nous sommes entre 2000 et 6000m de profondeur !
Cette pression, quasi inexistante en surface, avec le même phénomène, produit la palagonite.
Photothèque de la NOOA
La palagonite
Son nom fut donné par Von Waltershausen, un géologue allemand du 19e, en référence aux formations volcaniques de Palagonia, en Sicile. Sans cette pression de l'eau le dégazage et par conséquent la fragmentation du magma peut avoir lieu. La lave basaltique va provoquer la vaporisation explosive de l'eau et la pulvérisation de la lave en minuscules fragments vitreux. En retombant, ces fragments s'accumulent pour former une roche d'éclat de verre. Avec l' hydratation et le temps, cette roche entame un processus de palagonisation: une altération minéralogique et géochimique complexe. Cette roche d'aspect tuffeuse, brune, jaune ou verte est composé de sidéromélane ou réticulite.
Réticulites: la plus fine membrane de verre
De son petit nom « mousse de basalte », la réticulite est une ponce d'origine basaltique rare et très fragile, composée à 97% de gaz et de seulement 3% de matière vitreuse. C'est aussi léger que la mousse d'une bière, c'est 95% de vide et pourtant elle coule. Son nom provient du latin reticulum qui signifie « réseau, résille ». C'est une scorie en dentelle filée dotée d'une structure complexe en nid d'abeille tridimensionnelle. Certaines éruptions très liquides s'accompagnent d'abondants dégagements gazeux et à l'explosion, comme une bulle de savon, les parois s'envolent. (Pauvre en silice + refroidissement rapide = Vitrification) Cette mousse de lave roule au vent et se retrouve coincée dans les anfractuosités, isolée.
Pas comme sa cousine Pelée, l'obsidienne capillaire.
L'obsidienne capillaire: qu'est-ce que c'est ?
Si la lave est extrêmement liquide et l'explosion puissante avec un vent à décorner les boeufs alors se forme l'obsidienne capillaire, un étirement hydrodynamique appelé "cheveux de Pelée" (nom tiré de la déesse hawaïenne du feu et des volcan). En Islande c'est Nornahár: "cheveux de sorcière".
C'est poétique mais si ces cheveux retombent dans les zones agricoles, c'est un désastre pour les récoltes: il y comme un cheveux dans la soupe, ça croque sous la dent.
Nous avons abordé l'obsidienne capillaire car elle possédait la finesse de la réticulite. Mais le verre basaltique n'a rien avoir avec le verre d'obsidienne.
L'obsidienne: un phénomène de masse
Ce verre naturel est dense, cassant avec un éclat vitreux (dû à sa grande quantité de silice). Le plus connu est noir brillant. Sa couleur est due à la présence d'oxydes de fer, plutôt faible par rapport aux verres basaltiques (0,2 à 1%). Elle se forme à partir d'un magma acide riche en silice (75% à 77%) et en alumine (10 à 15%). Cette richesse va lui demander un refroidissement plus lent pour se vitrifier (Voir mémo n°2). L'obsidienne fait partie de l'histoire des hommes.
Les hommes et l'obsidienne
Dans la célèbre série Games of Thrones l'obsidienne est également appelée Verredragon. Dans l’ancienne Valyria (une contrée du Games) on l'appelait zīrtys perzys, ce qui se traduit par «feu gelé». Cette appellation marque les esprits mais ce mythe persistant est faux. Souvenez-vous du mémo n°2 (beaucoup de silice + refroidissement lent = verre). La série à eu le mérite de redorer le blason du verre naturel.
Mais saviez-vous que que les hommes préhistoriques, il y a 50 000 ans, en faisaient des couteaux ou des bijoux ? Et que les premiers miroirs étaient en obsidienne, fabriqués par les Incas en Amérique du sud ? Les amérindiens ont également donné leur nom à un verre naturel: les larmes d'apache.
Le larmes d'Apaches
Cette obsidianite est plutôt transparente comme le quartz fumé.
La légende raconte ceci: après une bataille en 1870, les guerriers apaches, choisissant la mort plutôt que le déshonneur de la capture, se jetèrent du haut d'une falaise. Leurs veuves pleurèrent leurs guerriers et leur larmes se transformèrent en pierres noires. Ces larmes d'apaches, ou marékanites, rejoignent la science. En effet ces marékanites sont des noyaux d'obsidienne coincés dans la perlite. La perlite se forme par l'hydratation de l'obsidienne. C'est à dire qu'un refroidissement différentiel dû à une trempe dans l'eau va faire pénétrer cette dernière dans l'obsidienne, créant la perlite, comme une coquille dont le noyaux intact est cette larme d'apache. Enfin la rondeurs de ces nodules est dû à leur érosion par le sable lorsqu'elles sont charriées dans les rivières. On en trouve beaucoup au Mexique.
Mais est-ce que l'obsisienne est toujours noire ?
L'obsidienne est-elle toujours noire ?
Le Mexique revient souvent dans mes articles et à la question l'obsidienne est-elle toujours noire, ce pays répond non ! En témoigne la flocon de neige, incrustée de cristaux de cristobalite (une silice stabilisée à 1470°). En témoigne également l'obsidienne acajou (dû à une inclusion d'hématite), en rouge et noir, provenant également du Mexique. Il y a également l'obsidienne arc-en-ciel, l'obsidienne de feu, l'obsidienne moucheté...
Si vous êtes amateurs de volcans je vous conseil de suivre ce compte instagram
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Nous venons de plonger au coeur des entrailles de la terre avec les verres volcaniques.
Levons maintenant la tête pour une rencontre du 3e type avec les verres non-volcaniques
Les verres non-volcaniques
Ces verres non-volcaniques proviennent du ciel ou de l'espace. Ce sont les verre de météorites ou les verres de foudres. C'est dû à un violent impact sur terre. En effet pour se vitrifier il faut une puissante décharge d'énergie pour atteindre le point de fusion. Ces énergies sont électriques, par frottement, par impact et nucléaire.
Le ciel va-t-il nous tomber sur la tête ? C'est ce que croyaient les anciens avec la foudre.
Le verre de foudre
Si vous avez déjà subit les affres d'un violent orage vous savez que la foudre qui claque votre sommeil réveille votre mémoire primale. Un instinct de survie électrise tout votre corps de manière fulgurante. D'ailleurs la racine latine "fulgur" signifie foudre. On les appellent les fulgurites.
Les fulgurites
Appelé également "tube de foudre" ou "pierre de tonnerre". Poétiquement parlant ce sont des éclairs pétrifiés. Les fulgurites se présentent sous forme tubulaires ou de filaments de verre, comme une racine fossilisée. La foudre, avec ces milliers de degrés, provoque la fonte de la silice lorsqu'elle frappe le sol, jusqu'à plusieurs mètres sous terre. L'évènement ce produit parfois dans des sols latéritiques (pauvre en silice mais riche en alumine) mais les fulgurites abondent plutôt dans des zones sablonneuses comme les déserts. Ce sable vitrifié n'est pas suffisamment pur pour être transparent. Leur aspect de tubes hérissés d’innombrables aspérités témoignent également des différences de température le long de la "racine".
Grâce à cette pétrification on recueil des données sur le climat de certaines époques. Ces biominéraux sont des marqueurs des paleoenvironnements.
Des époques où les météorites ont profondément changer le cours de l'histoire, la surface de la terre.
Le verre de méteorite
Les verres de météorite sont des roches modifiées et non éjectées par l'impact d'une météorite. Grâce à elles nous savons que le nombres d'espèces minérales a augmenté au cours du temps (d'une douzaine à plus de 5000 !). De nombreux processus géologique et thermodynamiques sont créateurs de ces espèces. En témoigne le verre de météorite. Formé par la chaleur et la pression lors de l'impact d'une météorite sur la Terre.
Nous distinguons deux modes de production: les tectites et les impactites. Il y a le verre d'Adrar, de Tenoumer, de Wabar (les "perles du harem"), le verre de Darwin, les irghizites mais le plus connu est le verre lybique.
Le verre lybique: roi des impactites
Les verre lybiques sont des fragments de silice amorphe presque purs éparpillés dans le désert, résultant d'une haute pression et d'une haute chaleur. Le désert lybique est situé entre l'Égypte, la Lybie et le Soudan. Ce site de 6500 m2 se nomme le Silica glass ou le LDG (Lybian Desert Glass). Ce verre est généralement de couleur jaune à vert clair, voire blanc. Il est chimiquement impossible à reproduire et à stabiliser. Il vous faudrait 98% de silice pure et une météorite ! La recette est la suivante: prenez une météorite, faites-la exploser à plus ou moins 15 kms de la surface de la terre et laisser faire l'onde de pression atmosphérique. 🤯 C'est plus de 600 fois la bombe Hiroshima qui va vitrifier le sol à + 2000° et c'était il y a 28 millions d'années. Le vent et l'érosion feront le reste.
C'est l'homme du désert le plus célèbre, l'explorateur Théodore Monod, qui à découvert le plus gros fragment: 26,5 kg.
Toute cette violence est taillée en précieux bijoux. Le plus connu étant le scarabée central du pectoral de Toutankhamon (1347-1337 avant notre ère). Avec sa belle robe jaune pâle le verre lybique est très apprécié des collectionneurs et des bijoutiers-créateurs. Avec toute la contrebande qui va avec (du verre moderne de même couleur est vendu sous l'appellation de verre lybique).
Le verre lybique est lié à une onde de pression provenant d'une explosion de météorite dans l'atmosphère.
L'impact directe d'une météorite sur terre (la composition chimique corrèle cette provenance) crée les tectites.
Les tectites: les larmes de la terres
Les tectites, du grec "τηκτ́ος" (tektos), puis de l'allemand tektit, signifie "fondu". Ce sont des fragment de roche vitreuse en forme de goutte ou de larme noire, vert, brun ou gris. La puissance de l'impact va soulever les roches fusionnées et les projeter loin, très loin (à des centaines voire des milliers de kms de l'impact).
Elles ont 2 points de fusion dûs à leur trajectoire parabolique (terre-haute atmosphère-terre). Le premier lors de la vitrification à l'impact. Le second, par frottement, lors de la rentrée atmosphérique. C'est ce frottement à la redescente qui va leur donner leur forme mathématiques (goutte, sphère, disque, haltère), inhabituel dans la nature.
💧Pour l'image: lâchez un cailloux dans l'eau, toutes les gouttes projetées en dehors de l'onde sont des tectites.
📌
Une tectite c'est: une solidification rapide "en l'air" d'un liquide silicaté. Pierre Thomas
On distingue 4 champs de tectites dans le monde mais nous retiendrons, en tant que verriers, le plus connu. Vous allez comprendre pourquoi. Il s'agit des moldavites (ou vltaviny) de République tchèque (sud de la Bohème et sud-ouest de la Moravie). Pour infos les tectites aux Philippine s'appellent les philippinites . La République tchèque est un foyer historique et important dans l'histoire du verre. Du verre "artificiel" et du verre naturel. On extrait 275 tonnes de moldavites du sous-sol tchèque par an, d'une couleur vert-bouteille dont les bijoutiers et les lithothérapeutes sont friands.
Les pseudotachylites:
Les pseudotachylites sont générées par deux processus distincts:
- fusion par friction
- bréchification/fusion par choc
Une brèche, en géologie, c'est un conglomérat de roches fractionnées et anguleuses liées par un ciment naturel. Cela se produit généralement lors de l'impact d'une météorite par l'expulsion de ces agrégats, formant le cratère. La silice fusionnée va en profiter pour "couler" dans certaines veines. Ces veines faites de roche fondue sont de couleur très sombre. Elles ressemblent à de la tachylite (verre basaltique) d'où leur nom de pseudotachylite.
Mais elles sont en général associées aux failles sismiques majeures (fusion par friction). Cette friction à l'interface des plaques tectoniques va entraîner une fusion de la roche qui va donner un verre noir.
Toutes ces veines fondues (entre 750 et 1600°) et vitreuses sont larges de quelques centimètres jusqu'à moins d'un mm.
La terre reçoit chaque année 200 tonnes de pierres venu du ciel !
Terminons par une petite anecdote.
A la fin du 18è siècle, le français Jean-Antoine Chaptal (agronome, homme d’état et chimiste) a tenté de fabriqué des bouteille à partir de « la lave à oeil de perdrix » (désignation historique de son cru mais temporaire). Ce fut un échec cuisant. Néanmoins la vitrescibilité du basalte sera mise à profit par Chaptal pour la fabrication d’ émaux et de verreries économiques (il abaissera le point de fusion par adjonction de soude). Cette découverte permettra aux verriers de moins taper dans les forêts pour chauffer les fours. Répondant ainsi à la demande des États du Languedoc (qui gérait l'économie et les ressources), il en profitera pour demander son anoblissement.
S'il fallait conclure
L'étude des verres naturels a inspirés les humains pour la synthèse du verre actuel. Les échanges entres la communauté des naturalistes et celles des industriels est à l'origine de nombreuses avancées. Leur collaboration est de plus en plus étroite du fait d'une démarche de plus en plus scientifique de la production verrière.
Cet article a bénéficié de la relecture de Mr Thomas Pierre, Laboratoire de géologie de Lyon responsable du département....lyon cnrs; de Mr Richet Pascal du Laboratoire de physique des minéraux et magmas à Paris; Mr Tissandier Laurent du Laboratoire de recherche pétrographique et géochimique du cnrs; et de mon vieil ami et formateur Mr Guillot Allain, verrier et consultant au cnrs. Qu'ils en soient ici chaleureusement remercié.
🌏 Les verres naturels : une plongée dans la beauté de la nature !
https://www.verreonline.fr/verre/14_Une_petite_encyclop%C3%A9die_du_verre.pdf
https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/cristaux-biologie.xml
https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/Img638-2019-04-29.xml
https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/obsidienne.xml
Il y a plus de 5000 ans le moyen-orient découvrait le verre. Depuis, il nous a fait découvrir l’infiniment petit et l’infiniment grand. Mais saviez-vous que le verre est apparu peu après le Big Bang ? Et que la Terre est la plus grande verrerie connue à ce jour ? Rencontre du 3e type avec les verres naturels.
Ces verre naturels ont plus de 4 Milliards d’années au compteur. Ce sont les missions Apollos qui ont fait leur connaissance sur la lune. Le basalte lunaire, par exemple, contient pratiquement 52% de SiO2 (la silice, ingrédient principal du verre).
Ce que vous allez découvrir ne se substitue pas à un article scientifique; Nous sommes là pour entrevoir la magie et la puissance des éléments à l’oeuvre dans la formation des verres naturels. Car oui le verre (l’état vitreux plus précisément) est une matière naturelle. Avant d’entrer dans les détails, concentrons-nous sur les notions primaires, ceci afin d’éclaircir tout malentendu sur ce qu’est le verre.
Notions primaires
Affirmons que toute création de l’homme est formelle et géométrique, comme la structure secrète de l’univers.
Vasarely. 1954
Ce plasticien hongrois, père de l’OP Art, l’art optique (je ne l’ai pas choisis pour rien), à l’origine du logo de Renault en 1972 (mais ça n’a rien a voir) nous parle d’une vision ordonnée et scientifique du monde. C’est une vision du monde à l’image de l’état cristallin de la matière.
Qu’est-ce qu’un état cristallin ?
C’est une organisation très régulière des atomes. Une répétition d’éléments géométriques et d’angles à différentes échelles. On pense aux fractales mathématiques. On retrouve cette structure dans de nombreuses matière comme les cristaux de neige et de sel, les ossements, le quartz de nos montre, la pointe graphite d’un crayon et dans le sable.
Le verre, quand à lui, se caractérise par un état vitreux, ce qui signifie que toutes les molécules sont identiques mais désordonnées. La structure du verre est dite amorphe. Petit mémo récapitulatif.
📌 Mémo n°1
- Cristallin = atomes structurés en fractals
- Amorphe = atomes désordonnés.
- SiO2 (silice) cristallin = quartz
- SiO2 (silice) amorphe = verre.
Ce qui fait que le verre est du verre c’est sa composition, son point de fusion et un autre paramètre que nous allons voir. Car oui il y a souvent des températures extrêmes à l’origine du verre naturel.
A l’origine du verre naturel
De nombreuses explosions sont à l’origine de la création de verres naturels. C’est tout simplement de la silice fusionnée. Tout simplement ? Je ne dirais pas ça. Nous ne ferons pas un cours de chimie mais voici un second mémo:
📌 Mémo n°2
- beaucoup de silice + refroidissement lent = verre.
- Peu de silice + refroidissement rapide = verre
Il y a donc une histoire de composition, de point de fusion et de vitesse de refroidissement. Gardons en tête ces deux premiers mémos pour rendre visite aux trois grandes familles de verre naturels: le verre de volcan, le verre de foudre, le verre de météorite et le verre d’altération. Par l’eau et par le feu ! Avec des noms poétiques tels que « cheveux de pelée » ou » oeil de perdrix »…
Temps de trajet: 6 min. Point de départ: le centre de la terre.
Voyage au centre de la terre
Vous souvenez-vous de ce roman de Jules Verne ? Un scientifique, son neveu et leur guide, commencent leur odyssée en entrant dans un volcan islandais éteint. Moins on a de connaissances plus on est téméraires n’est-ce pas ! Entrons avec eux et commençons donc par les verres de volcans.
Le verre de volcan
Un verre volcanique est un matériau amorphe issu du refroidissement d’un magma. Le magma c’est une réserve de roche en fusion dans le manteau de la terre. Ce refroidissement se passe à l’air libre ou sous l’eau. On va distinguer une vitrification dans la masse avec l’obsidienne (lave acide, très visqueuse et riche en silice issue d’un volcan explosif) et une vitrification « en surface » avec le verre basaltique (lave basique, peu visqueuse et pauvre en silice issue d’un volcan éruptif).
📌 Mémo n°3
- La viscosité n’a rien à voir avec la température mais avec la composition chimique. Une lave riche en silice est visqueuse; pauvre en silice elle est dite « fluide ».
- Cette composition influe sur la polymérisation (union de plusieurs molécules pour créer un corps nouveau)
- De cette polymérisation va dépendre la vitrification
Maintenant que nous le savons, zoom sur le verre basaltique.
Le verre basaltique
Le basalte est sombre, allant généralement du noir au gris foncé, avec une texture à grain fin. Son plus célèbre représentant est la pierre ponce, très légère et très utile dans un hamman. Très faible en silice, le basalte a besoin d’un refroidissement brutal pour se vitrifier. Pourquoi ? Parce que sa composition chimique l’en empêche. Il ne peut donc se vitrifier qu’en surface, sur quelques millimètres. Lorsque l’éruption se produit sous l’eau ils forment des « pillow lava », des coussins à la croûte vitrifiée. Il existe une sorte de basalte composée à 97% de gaz et de seulement 3% de matière vitreuse appelée la réticulite.
Réticulites: la plus fine membrane de verre
De son petit nom « mousse de basalte », la réticulite est une ponce d’origine basaltique rare et très fragile. C’est aussi léger que la mousse d’une bière, c’est 95% de vide et pourtant elle coule. Son nom provient du latin reticulum qui signifie « réseau, résille ». Certaines éruptions très liquides s’accompagnent d’abondants dégagements gazeux et à l’explosion, comme une bulle de savon, les parois s’envolent. Pauvre en silice + refroidissement rapide = Vitrification 😉 Cette mousse de lave roule au vent et se retrouve coincée dans les anfractuosités, isolée. Pas comme sa cousine Pelée, l’obsidienne capillaire.
L’obsidienne capillaire: qu’est-ce que c’est ?
Si la lave est extrêmement liquide et l’explosion puissante avec un vent à décorner les boeufs alors se forme l’obsidienne capillaire, un étirement hydrodynamique appelé « cheveux de Pelée » (nom tiré de la déesse hawaïenne du feu et des volcan).
C’est poétique mais si ces cheveux retombent dans les zones agricoles, vous comprenez bien qu’il y comme un cheveux dans la soupe, ça croque sous la dent.
Pour résumé le verre basaltique est issue d’une lave basique, peu visqueuse et pauvre en silice, ayant subit un refroidissement soudain. Contrairement à l’obsidienne
L’obsidienne
Saviez-vous que les premiers miroirs étaient en obsidienne, fabriqués par les Incas en Amérique du sud ? Ce verre naturel est dense, cassant avec un éclat vitreux (dû à sa grande quantité de silice). Le plus connu est noir brillant. Les hommes préhistoriques, il y a 50 000 ans, en faisaient des couteaux ou des bijoux (larme d’apache, oeil céleste…). Dans la célèbre série Games of Thrones il est également appelé verredragon. Dans l’ancienne Valyria (une contrée du Games) on l’appelait zīrtys perzys, ce qui se traduit par «feu gelé». L’obsidienne est bien ce « feu gelé ». Mais l’obsidienne n’est pas une lave refroidie rapidement contrairement à ce mythe persistant. Je m’explique. Quand on dit brutalement attention, ce n’est pas la même qu’avec les cheveux de pelée mais à l’échelle planétaire ce sont ces chocs thermiques qui modifient les structures internes.
Généralement noire sa couleur est due à la présence d’oxydes de fer, elle est transparente sous faible épaisseur, mais on peut déceler des cristaux de feldspath ou de pyroxène, ou de silice. Elle se forme à partir de magma acide riches en silice (75% à 77%) en alumine (10à15%) et avec une teneur en fer plutôt faible(0,2 à 1%) par rapport aux verres basaltiques. Son magma est très visqueux et chaud (1200°C) Elle est pauvre en eau: 0,5 à 3%. Si elle est enrichie en eau (10%) elle prend un aspect poisseux et devient « pechstein ». Mise en place sous faible épaisseur d’eau, elle donne des petites billes, et donne ce qu’on appelle « perlite » laquelle recèle les fameuses larmes d’apaches
Les larmes d’apaches
Les « larmes d’apaches » aussi appelées « marekanites » sont formées lors d’éruptions sous lacustres ou sousmarines. Le verre trempé par l’eau est aussi très fortement hydraté. Il donne une roche appelée « perlite » (celle- ci provient de Roumanie) et l’on peut trouver au coeur de ces boules de l’obsidienne intacte souvent brun clair et très transparentes.
Mais toutes les obsidiennes ne sont pas noires: la « flocon de neige » de Chihuahua Mexique aux grands agrégats de cristaux de cristobalite (une silice de haute température)
celle que l’on aurait pu baptiser « la Stendahl » parcequ’elle arbore « le rouge et le noir » de Mahogany Chihuahua Mexique ou de Guatemala city, dont le rouge est dû à des inclusions d’hématite.
Je me permets de vous rappeler l’information simplifiée: c’est la vitesse de ce choc thermique qui va définir la qualité du verre.
- Peu de silice + refroidissement rapide = verre
- beaucoup de silice + refroidissement lent = verre.
C’est l’étude de la lave et des roches magmatiques par des naturalistes qui ont contribué aux progrès de l’industrie verrière. Citons par exemple le français Jean-Antoine Chaptal (agronome, homme d’état et chimiste). A la fin du 18è siècle il a tenté de fabriqué des bouteille à partir de « la lave à oeil de perdrix » (désignation historique de son cru mais temporaire). La vitrescibilité du basalte sera mise à profit par Chaptal pour la fabrication d’ émaux et de verreries économiques (il abaissera le point de fusion par adjonction de soude). Cette découverte permettra de moins taper dans les forêts pour chauffer— résultat invoqué par les États du Languedoc. Il en profitera pour demander son anoblissement. Être verrier c’est être noble (lien vers article)
Palagonite
Pseudotachylite
https://fr.wikipedia.org/wiki/Pseudotachylite
boninite
Diatomées, algues unicellulaires, frustules de silice (amorphe)
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Les verre non-volcaniques
Ces verres non-volcaniques proviennent du ciel ou de l’espace. Ce sont les verre de météorites ou les verres de foudres. C’est dû à un violent impact sur terre. En effet pour se vitrifier il faut une puissante décharge d’énergie pour atteindre le point de fusion. Ces énergies sont électriques, par frottement, par impact et nucléaire. Le ciel va-t-il nous tomber sur la tête ? C’est ce que croyaient les anciens avec la foudre.
Le verre de foudre
Si vous avez déjà subit les affres d’un violent orage vous savez que la foudre qui claque votre sommeil réveille votre mémoire primale. Un instinct de survie électrise tout votre corps de manière fulgurante. D’ailleurs la racine latine « fulgur » signifie foudre. On les appellent les fulgurites.
Les fulgurites
Appelé également « tube de foudre » ou « pierre de tonnerre » (on dirait un nom amériendien). Poétiquement parlant ce sont des éclairs pétrifiés. Les fulgurites se présentent sous forme tubulaires ou de filaments de verre, comme une racine fossilisée. La foudre, avec ces milliers de degrés (35 000°), provoque la fonte de la silice lorsqu’elle frappe le sol, jusqu’à plusieurs mètres sous terre. L’évènement ce produit parfois dans des sols latéritiques (pauvre en silice mais riche en alumine) mais les fulgurites abondent plutôt dans des zones sablonneuses comme les déserts. Ce sable vitrifié n’est pas suffisamment pur pour être transparent: c’est aussi à cause des aspérités provoqués aux différences de tpc lors le long Leur apparence n’est cependant pas vitreuse, car leur aspect de tubes hérissés d’innombrables aspérités
reflète l’irrégularité des élévations de température causées au sol par la foudre. Grâce à cette pétrification on recueil des données sur le climat de certaines époques. Ces biominéraux sont des marqueurs des paleoenvironnements. Des époques où les météorites ont profondément changer le cours de l’histoire.
une fulgurite belge de 8,4m découverte en 1955, à Zutendaal. C’est la plus grande d’Europe.
Verre de choc: Terre reçoit plus de 200 tonnes de pierres venues du ciel
Le verre de méteorite ou les impactites vitreuses
Ce sont des roches modifiées et non éjectées par l’impact d’une météorite.
Un minéral donné trace un processus particulier dans un environnement particulier. Grâce aux météorites nous savons que le nombres d’espèces minérales a augmenté au cours du temps (d’une douzaine à plus de 5000 !). De nombreux processus géologique et thermodynamiques sont créateurs de ces espèces. En témoigne le verre de météorite. Formé par la chaleur et la pression lors de l’impact d’une météorite sur la Terre. Nous distinguons deux modes de production: les tectites et les impactites. Il y a le verre d’Adrar, de Tenoumer, de Wabar (les « perles du harem »), le verre de Darwin, les irghizites mais le plus connu est le verre lybique.
Verre lybique ou claytonite
Les verre lybiques sont des fragments de silice SiO2 amorphe presque purs éparpillés dans le désert. Le désert lybique est situé entre l’Égypte, la Lybie et le Soudan. Et c’est l’homme du désert le plus célèbre, l’explorateur Théodore Monod, qui à découvert le plus gros fragment: 26,5 kg. Le verre lybique est dépourvu de système cristallin: Il est amorphe (contrairement au quartz). Amorphe signifie que les atomes n’ont pas eu le temps de s’organiser à cause d’un refroidissement brutal.
⚠️ C’est le seul verre naturel à être transparent et non juste translucide.
Il est chimiquement impossible à reproduire et à stabiliser. Il vous faudrait 98% de silice pure, 2% d’alumine et une météorite ! La recette est la suivante: prenez une météorite, faites-la exploser à plus ou moins 15 kms de la surface de la terre et laisser faire l’onde de pression atmosphérique. Le souffle de chaleur va vitrifier le sol à 2000°. C’était il y a quelques millions d’années. Cette hypothèse se dispute le devant de la scène avec le véritable impact dont on n’a pas trouvé de trace. Mais on sait que la terre, avec son érosion et sa tectonique des plaques, efface les traces, contrairement à Mars ou à la Lune. Si vous êtes féru de précisions scientifiques je vous invite à lire cet article.
Toute cette violence est taillée en précieux bijoux. En effet le scarabé central du pectoral de Toutankhamon, par exemple, est en verre Lybique. Avec sa belle robe jaune pâle le verre lybique est très apprécié des collectionneurs et des bijoutiers-créateurs. Avec toute la contrebande qui va avec (du verre moderne de même couleur est vendu sous l’appellation de verre lybique).
Les tectites: les larmes de la terre
Du grec « τηκτ́ος » = fondu, les tectites sont des fragment de roche vitreuse en forme de goutte ou de larme, généralement noire. Je viens de parler du souffle chaud de la météorite. Cette puissance va soulever les roches fusionnées et les projeter loin, très loin (à des centaines voire des milliers de kms de l’impact).
💧Pour l’image: lâchez un cailloux dans l’eau, toutes les gouttes projetées en dehors de l’onde sont des tectites.
Une tectite c’est: une solidification rapide « en l’air » d’un liquide silicaté.
Pierre Thomas
Ils ont 2 points de fusion dûs à leur trajectoire parabolique (terre-haute atmosphère-terre). Le premier lors de la vitrification à l’impact. Le second, par frottement, lors de la rentrée atmosphérique. C’est ce frottement à la redescente qui va leur donner leur forme mathématiques (goutte, sphère, disque, haltère), inhabituel dans la nature.
On distingue 4 champs de tectites dans le monde mais nous ne retiendrons, en tant que verriers, le plus connu. Vous allez comprendre pourquoi. Il s’agit des moldavites ou vltaviny de Tchéquie (sud de la Bohème etsud-ouest de la Moravie. moldavites. (les tectites aux Philippine s’appellent les philippinites). Donc vous devinez la suite. La République tchèque est un foyer historique et important dans l’histoire du verre. On en extrait 275 tonnes du sous-sol tchèque, d’une couleur vert-bouteille dont les bijoutiers et les lithothérapeutes sont friands.
Les pseudotachylites: la fusion du granite
https://www.alexstrekeisen.it/english/meta/pseudotachylyte.php
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/001282529500033X
la pseudotachylite pourrait être générée par deux processus distincts, à savoir par bréchification/fusion par choc et par fusion par frictionRoche vitreuse de composition granitique. Ces veines faites de roche fondue sont de couleur très sombre, roche qui ressemble à de la tachylite (verre basaltique) d’où leur nom de pseudotachylite. Ces pseudotachylites sont en général associées aux failles sismiques majeures (fusion due à la chaleur dégagée par les frottements). C’est un verre d’impact. D’impact de météorite, encore elle. Mais elle est plus « fréquente » sous terre, lors d’un séisme. Un séisme ce sont des plaques tectoniques qui se frottent les unes aux autres. Ce friction à l’interface va entraîner une fusion de la roche qui va donner un verre noir, avec des inclusions mineures de fragments minéraux.
Le pseudotachylyte est associé à des événements tels qu’un cratère d’impact de météorite, un effondrement de cratère, un effondrement de caldeira et des glissements de terrain géants sur des superfailles superficielles dans des veines de plus de 1 cm d’épaisseur.
On pense que la fusion à des températures comprises entre 750 et 1 600 °C se produit sur la veine de faille principale d’un pseudotachylyte. Une partie de la masse fondue peut pénétrer dans des failles mineures, qui partent de la veine de faille principale dans la roche encaissante et forment des veines d’injection. Le petit volume de fusion ainsi formé se refroidit rapidement jusqu’à la température de la roche encaissante. En conséquence, la fusion se transforme en un verre ou un matériau aphanitique à grains très fins qui se produit le long des plans de faille et des veines d’injection ramifiées adjacentes.
Bien que les pseudotachylites ne soit pas d’origine volcanique, son curieux nom vient de sa ressemblance avec le tachylyte, un verre volcanique mafique.
Les tachylites
Verre basaltique noir, brun ou vert ressemblant à l’obsidienne, mais chimiquement pauvre en silice et proche de la famille des gabbros-basaltes.
Le verre d’altération
Produit par l’altération chimique de la roche par des fluides hydrothermales. Il se présente souvent sous forme de croûtes ou de revêtements sur la surface de la roche. Le plus connu d’entre tous étant le cristal de quartz.
Le cristal
Le mot « cristal » employé chez les souffleurs de verre est donc un faux amis, dans le sens ou le cristal c’est du verre avec une pincée de plomb (de 24% à 40%). Et le plomb possède ce fameux état cristallin. Nous opposons donc l’état cristallin à l’état amorphe dans les différents états de la matière.
Historique et ouverture
Lucie viaud: https://atelierlucileviaud.com/verre-marin-glaz/
Pour finir
L’étude des verres naturels a inspirés les humains pour la synthèse du verre actuel. Les échanges entres la communauté des naturalistes et celles des industriels est à l’origine de nombreuses avancées. Leur collaboration est de plus en plus étroite du fait d’une démarche de plus en plus scientifique de la production verrière.
Cet article a bénéficié de la relecture de Mr Thomas Pierre, Laboratoire de géologie de Lyon responsable du département….lyon cnrs; de Mr Richet Pascal du Laboratoire de physique des minéraux et magmas à Paris; Mr Tissandier Laurent du Laboratoire de recherche pétrographique et géochimique du cnrs; et de mon vieil ami et formateur Mr Guillot Allain, verrier et consultant au cnrs. Qu’ils en soient ici chaleureusement remercié.
