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Les Sidérites


Les sidérites tirent leur nom du grec sideros = fer, à la base du champs lexical de la sidérurgie par exemple. Il est à remarquer que l’on trouve dans la langue francaise un autre mot important d’étymologie similaire, l’adjectif « sidéral ». Cette ressemblance profonde n’est pas fortuite car il faut savoir que la seule source de fer métallique utilisée par l’homme durant le chalcolithique, était les météorites métalliques. Leur nom actuel reflète donc autant leur nature que leur origine. 
 
Etymologie et utilisation dans l'antiquité 
 
Pendant très longtemps, on ignora comment transformer les minerais de fer, telles la limonite, la pyrite… en fer métallique. Le métal/alliage le plus utiliser était alors le bronze. Pendant cette période le fer, forcement météoritique, et donc très rare, était souvent considéré plus précieux que l’or, comme on peut le lire dans L’Iliade. Dans la tombe de certains pharaons, on a même trouvé parmi le trésor royal des ustensiles en fer météoritique.

Cartouche égyptiens signifiant « fer tombé des cieux », présent en couverture du journal de la Meteoritical Society durant des années
D'autres anecdotes... 
 

Une anecdote intéressante à ce sujet est celle de la découverte de la météorite de Cap York. En 1818 l’explorateur John Ross fut surpris de voir les Inuits utiliser des lames de traîneaux et des couteaux en fer alors qu’ils ne maîtrisaient pas la technique de fabrication du fer et le les avaient pas obtenus par commerce. D’après les Inuits eux-mêmes, leur gisement était une énorme masse de fer natif qu’ils avaient découvert des années auparavant. Il s’agissait en fait d’une météorite, finalement localisée en 1894 par une expédition américaine. Trois masses grandement martelées furent retrouvées : la Tente (31 tonnes), la Femme (3 tonnes) et le Chien (0,4 tonne). La zone de trouvaille couvre 10 Km, et la masse totale répertoriée est de 58 tonnes. 
 
La Tente (ou Ahnighito en langage local) est la météorite la plus massive conservée dans une collection muséale. 
 
Les utilisations pratiques pour les météorites se sont aussi développées en Europe, et ce jusque très tardivement. La météorite de Ensisheim fut utilisée comme outil de propagande lors de la guerre entre Habsbourg et la couronne de France, mais l’utilisation la plus intéressante est celle faite par les soldats de Napoléon de la météorite de Bitburg (découverte en 1805). Ils fondirent la quasi-totalité de sa masse imposante (1500kg) pour en faire… des boulets de canon !! Il n’en reste plus que 5 Kg repartis dans différents musées...
Météorite de Cape York, localisée en 1894 par l'explorateur américain Robert Peary sur l'île Saviksoah. Le chargement nécessite la construction de l'unique chemin de fer du Groenland  (trois ans seront nécessaires à l'enlevement de toutes la masses)
Mécanisme de formation 
 
Toutes les sidérites ont en commun un même mécanisme de formation. Elles dérivent toutes des chondrites, qui, par agglomérations successives, ont formé dans le Système Solaire primitif des corps de plus en plus massique. Tant que la taille d’un corps ne dépasse pas 200 Km de diamètre, les forces de frictions internes sont plus fortes que la force de gravité, et leur forme reste très asymétrique, «patatoïde». Cependant à partir de la taille limite de 200Km, la gravité l’emporte, et un nivelage les rend sphériques. On assiste alors à une ségrégation entre fer et silicates, aidée par des échauffements dus aux frictions internes et aux désintégrations de certains isotopes à courte durée de vie (Al26 notamment). On se retrouve alors avec un corps sphérique dont le cœur est métallique et la croûte rocheuse. 
 
Dans les temps qui suivent, le cœur métallique liquide a tendance à dissiper sa chaleur et à cristalliser. Cette chaleur va se dissiper dans les couches rocheuses supérieures, mais arrivée à la surface, l’énergie calorique ne peut se dissiper dans le vide de la même manière (par diffusion de l'agitation moléculaire). L’élimination se fait donc sous forme de rayonnement. Le phénomène est similaire à celui qui vous permet de sentir la chaleur dégagée par un foyer, à travers une vitre ou une grande distance, la chaleur étant portée non par l’agitation moléculaire de l’air ambiant, mais par le rayonnement lumineux émis (dans le spectre visible ou non, et dans le cas de celui ressentit par l’homme, dans l’infrarouge). Des astéroïdes de tailles (et donc de surfaces d’émissions) différentes auront des temps de refroidissement très différents. Ceux-ci vont de 10 000 ans à 10 000 000 d’années. Dans un premier temps le mélange de ferronickel central cristallise en un solide riche en nickel appelé taénite, puis quand le liquide restant est suffisamment appauvris en ce métal, la kamacite (taux de nickel entre 4 et 7.5%) remplis les interstices. Ces deux espèces minérales ont un système cristallin du type cubique à face centrée.
Diagramme liquide-solide pour divers melanges binaires Fe/Ni
 
Les structures de Widmanstätten 

En 1804, le chimiste William Thompson polit un spécimen de la météorite de Krasnoïarsk (voir mesosidérite-pallasite) et attaqua cette surface avec de l’acide nitrique. La taénite riche en nickel fut moins attaquée que la kamacite, et une structure macroscopique de cristallisation en forme de filet apparut sous ces yeux. Thompson ne croyant pas du tout en l’existence des météorites, et l’histoire a finalement retenue le nom d’Aloys Von Widmanstätten (chimiste et porcelainier de son état) qui réitéra en 1808 cette expérience avec la météorite de Hraschina, tirant des conclusions opposées quant à l’origine du spécimen. Les structures de Widmanstätten sont typique de la majorité des météorite métalliques, et servent de test premier pour définir l’origine de certaines trouvailles. 

 
Classification
 
Les sidérites se subdivisent en trois catégories principales : les Ataxites, les Octaèdrites, et les Hexaèdrites. 

 
¤    Les hexaèdrites sont les plus pauvres en nickel (entre 5 et 6%), et ont une structure microcristalline hexaédrique. Leur composition générale et leurs conditions de formations n’ont par permis la formation de structures de Widmanstätten, mais l’on peut fréquemment admirer des structures de déformation dues aux chocs subit par ces météorites, et appelées lignes de Neumann. 
 
¤    Les octaèdrites sont les plus courantes des sidérites, moyennement riches en nickel (entre 7 et 15%). Elles sont classées selon les différents styles (largeurs et structures) de bande de Widmanstätten qu’elles montrent. 
 
¤    Les ataxites (du grec ataxos = sans ordre), sont les sidérites les plus riches en nickel (de 16% jusqu’à très exceptionnellement 32%). Les structures de Widmanstätten sont ici microscopiques, et une attaque à l’acide nitrique ne révèle rien. Généralement les ataxites sont présentées avec une face polie comme un miroir. 
 

                    Hexaèdrites (H)                    
       Octaèdrites très larges (ogg)                        Octaèdrites larges (og)                         Octaèdrites moyennes (om)        
                   Kamacite >50mm               Kamacite 3.3 à 50mm               Kamacite 1.3 à 3.3mm               Kamacite 0.5 à 1.3mm
                    Nickel % 4.5-6.5                     Nickel % 6.5-7.2                     Nickel % 6.5-8.5                      Nickel % 7.4-10
                  Classes IIAB et IIG
                  Classes IIAB et IIG                 IAB, IC, IIE, IIIAB, IIIE                  IAB, IID, IIE, IIIAB, IIIF
              Octaèdrites fines (of)                    
         Octaèdrites très fines (ogg)                         Octaèdrites plessitiques (opl)                                        Ataxites (D)                                 
                   Kamacite >50mm               Kamacite 3.3 à 50mm               Kamacite 1.3 à 3.3mm               Kamacite 0.5 à 1.3mm
                    Nickel % 4.5-6.5                     Nickel % 6.5-7.2                     Nickel % 6.5-8.5                      Nickel % 7.4-10
                  Classes IIAB et IIG
                  Classes IIAB et IIG                 IAB, IC, IIE, IIIAB, IIIE                  IAB, IID, IIE, IIIAB, IIIF
 
Un classement chimique plus strict scientifiquement et plus systématique recouvre la double classification précédente (par la largeur des structure de Widmanstätten et par contenu de nickel). Elle s’opère à partir du contenu des éléments traces iridium, gallium, germanium platine et or. Replacées dans des diagrammes spécifiques, les sidérites se regroupent en 23 catégories. Faiblesse principale, 25% des sidérites restent non groupées avec cette méthode :
Diagrammes de classification par l'Iridium et le Germanium