Restes d'une mine d'étain à Cornwall, Angleterre. L'extraction de métaux a donné lieu à de nombreux minéraux qui ne se seraient pas formés autrement, par exemple lorsque les mineurs ont déversé des déchets dans l'océan. Crédit :Herbythyme, Wikimedia Commons
Aucune autre espèce dans l'histoire de la Terre n'a laissé une marque sur la planète aussi profonde et durable que l'Homo sapiens. A tel point que les scientifiques plaident de plus en plus pour la désignation d'une nouvelle période géologique :l'Anthropocène. Dans un article publié ce mois-ci dans la revue American Mineralogist, deux scientifiques de l'UA donnent encore plus de mérite à cette idée en identifiant pour la première fois un groupe de 208 espèces minérales provenant principalement ou exclusivement d'activités humaines.
L'équipe, dirigé par Robert Hazen de la Carnegie Institution for Science, rapporte que 208 minéraux, sur plus de 5, 200 minéraux officiellement reconnus par l'Association minéralogique internationale, doivent leur existence aux activités humaines sous une forme ou une autre.
« Dans les couches sédimentaires laissées par notre époque, les futurs minéralogistes trouveront des matériaux de construction abondants tels que des briques, parpaings et ciment; alliages métalliques tels que l'acier, titane et aluminium; ainsi que de nombreux sous-produits radioactifs mortels de l'ère nucléaire, " dit Marcus Origlieri, un minéralogiste et un associé qui travaille avec le professeur de géosciences de l'UA Robert Downs et est l'un des co-auteurs de l'article. "Ils pourraient également s'émerveiller devant certaines des belles pierres précieuses manufacturées comme la zircone cubique, moissanite, rubis synthétiques et bien d'autres."
La plupart des personnes à médiation humaine, les minéraux anthropiques ont été créés par l'exploitation minière - dans les décharges de minerai, par l'altération des scories, formé dans les parois du tunnel, eau de mine ou bois, ou par des feux de mines. Six ont été retrouvés sur les murs des fonderies; trois formés dans un système de canalisation géothermique. Un minéral, calcaire, trouve son origine dans une ancienne armoire de rangement du musée. Trois ont été découverts dans des artefacts en plomb corrodé à bord d'une épave tunisienne, deux sur les artefacts en bronze en Égypte et deux sur les artefacts en étain au Canada. Quatre ont été découverts sur des sites de brûlage sacrificiel préhistoriques dans les montagnes autrichiennes.
« Étant donné les influences omniprésentes de l'humanité sur l'environnement, il doit y avoir des centaines de « minéraux » encore méconnus dans les vieilles mines, fonderies, bâtiments abandonnés et autres sites, " dit Downs. " Pendant ce temps, de nouvelles suites de composés peuvent maintenant se former dans, par exemple, décharges de déchets solides où de vieilles batteries, électronique, appareils électroménagers, et d'autres rejets de haute technologie sont exposés aux intempéries et à l'altération."
Comment se forment les minéraux et pourquoi ?
Origlieri :Les minéraux se forment parce que la terre n'est pas seulement faite de roche sèche, mais de fluides, trop. Ces choses peuvent être transportées, déplacé et déposé. Pensez à la façon dont le sucre se dissout dans l'eau :une fois que vous avez vidé l'eau, vous avez des cristaux de sucre. Les minéraux se forment de cette manière exacte. Par exemple, quand la lave monte sous un continent et se refroidit alors qu'elle est encore sous terre, il peut former un granit. Ou il peut sortir directement comme un gaz, comme dans le parc national de Yellowstone, où vous pouvez voir des cristaux de soufre se former sur un rocher.
Ce spécimen de fiedlérite, trouvé en Grèce, formé après que d'anciens mineurs aient déversé des déchets miniers, ou du laitier, dans la mer Méditerranée. Crédit :Projet RRUFF
Pourquoi y a-t-il tant de variations différentes de minéraux ?
Origlieri :Tout dépend de l'environnement où se forme le minéral. Lorsque deux dépôts se forment à des profondeurs différentes, à différentes températures, vous obtenez différents minéraux. Vous pouvez disposer les mêmes atomes dans une structure différente et obtenir deux minéraux différents. Calcite et aragonite, par exemple, sont tous deux fabriqués par différents groupes d'animaux qui utilisent différentes voies biologiques pour fabriquer leurs coquilles. Gisements de minerai, comme le cuivre, ne sont pas les mêmes partout dans le monde. Certains endroits ont du cuivre sous forme de cuivre métallique. Chez les autres, où il y a un manque d'oxygène, le cuivre se forme dans les sulfites. Autre part, le cuivre est oxydé, résultant en carbonate de cuivre. La méthode d'extraction change en fonction de la façon dont le cuivre se produit dans la roche.
Dans votre papier, vous plaidez en faveur d'une nouvelle ère géologique basée sur des minéraux qui doivent leur existence à l'homme. Quelle est l'idée derrière cela?
Origlieri :Étant donné que les humains ont eu un si grand impact sur la Terre et l'environnement, les scientifiques discutent à quel moment nous devrions couper l'ère complètement naturelle et géologique qui s'est apparemment terminée et commencer une nouvelle ère, celui qui reconnaît que l'homme a changé la Terre. Nous soutenons qu'une façon d'indiquer cette ère est la spéciation au sein du règne minéral. D'autres personnes ont parlé des isotopes nucléaires que nous avons formés; d'autres ont parlé des couches de plastique que nous avons créées. Nous avons cité tout cela dans notre article. Notre liste de minéraux artificiels n'est qu'un autre marqueur indiquant que les humains ont changé la stratigraphie géologique, les sédiments qui existent. Disons qu'un futur géologue les trouve dans un échantillon. Ces minéraux indiqueraient quelque chose qui a été perturbé ou modifié par l'homme. Au moment où nous avons écrit le papier, nous rapportons 208 de ces minéraux. C'est 4 pour cent de tous les minéraux connus. Pensez-y. C'est beaucoup de "Terre faite par l'homme".
Quelle est l'histoire derrière de tels minéraux artificiels ?
Origlieri :Une partie de la définition d'un minéral est qu'il se forme sans l'action de l'homme. C'est pourquoi les plastiques ne sont pas des minéraux. Les minéraux peuvent se former par des processus biologiques. Par exemple, certains minéraux se trouvent dans le cactus saguaro séché, ou guano de chauve-souris, ou dans l'émail des dents. Les minéraux dont nous parlons dans notre article sont à la fois complètement naturels, aspects géologiques à leur formation ainsi que les aspects humains. Quand tu creuses une mine, par exemple, vous exposez des minéraux moins stables à l'oxygène de l'air. Vous créez donc l'environnement d'une réaction chimique, mais pas délibérément et pas de manière contrôlée. Dans la Grèce antique et à Rome, par exemple, les gens déversaient des déchets miniers dans la mer, où il réagirait avec l'eau de mer et créerait de nouveaux minéraux dans le processus. Nous appelons ces minéraux des scories. Ces minéraux particuliers ne se seraient pas formés si l'homme n'avait pas jeté la substance dans la mer, mais comme la mer était déjà là, l'activité humaine vient de changer les choses en transportant la matière. Une partie du processus est naturel, et une partie ne l'est pas.
Comment les minéraux sont-ils classés et quel rôle joue l'UA dans ce processus ?
Abhurite récupéré par des plongeurs de l'épave du SS Cheerful, un cargo transportant des lingots d'étain d'une fonderie lorsqu'il a coulé en 1885 au large de la côte de Cornouailles, Angleterre. Crédit :Projet RRUFF
Origlieri :La Commission sur les nouveaux minéraux et la nomenclature des minéraux examine les propositions de nouveaux minéraux faites par les minéralogistes qui étudient les minéraux. L'organisation distribue ensuite l'information à ses membres votants. Ils votent sur deux critères :Si le minéral leur paraît valable, et s'ils aiment le nom. Il y a des cas où un nom proposé est rejeté, par exemple, parce que ça sonne mal dans une langue étrangère, ou peut-être pensent-ils qu'il devrait porter le nom de quelqu'un, ou parce que cela ressemble trop à un nom existant ou obsolète. L'UA héberge la liste officielle des minéraux de l'Association minéralogique internationale. Il y en a 5, 231 espèces minérales reconnues à ce jour. Chaque année, plus de 100 sont ajoutés à la base de données. La contribution de Bob Downs était qu'il a développé une base de données à partir de cette liste qui la rendait accessible à tous. Cette ressource contient des liens vers des références scientifiques, il montre la première fois que le nom du minéral a été publié, à quels minéraux il est lié, et il comprend également des données spectrographiques. Il intègre vraiment beaucoup de données qui sont disponibles gratuitement. Cela aide vraiment les scientifiques qui n'ont peut-être pas tous les livres publiés, et ainsi, avec la base de données, ils peuvent identifier les minéraux à l'aide de ces données.
Pouvez-vous nous parler d'un minéral que vous avez découvert ?
Origlieri :Il y a quelques années, un spécimen trouvé dans une mine de manganèse sud-africaine a été amené à un spectacle minéral qui avait l'air différent de tout ce que j'avais jamais vu. Je l'ai analysé avec une technique appelée spectroscopie Raman, et ça ne correspondait à rien. Ensuite, j'ai fait des tests de diffraction des rayons X, et ça ne correspond à rien. Finalement, une analyse chimique a montré qu'il était similaire à autre chose, mais juste un peu différent. Il s'est avéré que c'était un intermédiaire entre deux minéraux connus. Je l'ai caractérisé et présenté à la réunion de l'Association minéralogique internationale. Il s'appelle Marshallsussmanite.
Quels sont les environnements les plus probables où l'on trouverait un nouveau minéral ?
Origlieri :Très probablement dans les endroits où les éléments rares sont concentrés. Vous remarquerez que notre document répertorie beaucoup de minéraux d'uranium. L'uranium réagit avec l'oxygène de l'air et tout ce qui se trouve autour. S'il y a de l'eau et du carbone autour, il forme un carbonate. S'il y a du soufre autour, il forme un sulfate. Tout autre élément dans la roche provoque la formation d'un autre minéral. Les minéraux d'uranium sont très divers.
Est-il concevable qu'il y ait de nouveaux minéraux qui se forment dans les profondeurs d'une décharge qui pourraient être utiles à quelque chose ?
Origlieri :Certains peuvent avoir des propriétés intéressantes, et peut fournir des idées aux scientifiques des matériaux pour créer de nouveaux composés. Peut-être y a-t-il des minéraux naturellement formés qui n'ont pas encore été trouvés ou d'autres fabriqués dans un laboratoire où l'arrangement des atomes est un peu différent qui ont une propriété souhaitable et pourraient servir de modèle pour un nouveau matériau. Mais honnêtement, une petite quantité d'un minéral exotique ne sera pas trop utile. Je veux dire, en général, ces types de minéraux ne se trouvent pas en grande quantité, et la plupart des minéraux ne sont pas exactement purs. Pour les applications industrielles, généralement, vous voulez contrôler la chimie de votre matériau.