Description et propriétés
La wollastonite est un silicate de calcium de formule chimique CaSiO₃. Elle appartient à la famille des inosilicates, c'est-à-dire des silicates dont les tétraèdres SiO₄ sont liés en chaînes. Elle se distingue des pyroxènes par la périodicité de ses chaînes et est rattachée pour cette raison au groupe des pyroxénoïdes.
Le minéral se présente le plus souvent en masses fibreuses, en agrégats aciculaires ou en cristaux tabulaires allongés. Sa couleur habituelle est blanche, parfois grisâtre, crème ou légèrement teintée par des impuretés. Son éclat est vitreux à nacré sur les plans de clivage.
Caractéristiques principales
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Formule | CaSiO₃ |
| Système cristallin | Triclinique (forme la plus courante) |
| Dureté (échelle de Mohs) | 4,5 à 5 |
| Clivage | Parfait selon une direction, bon selon d'autres |
| Éclat | Vitreux à nacré |
| Couleur | Blanc, gris, crème |
Plusieurs formes structurales de même composition sont connues. La variété triclinique est la plus répandue dans la nature ; la parawollastonite, monoclinique, est plus rare, tandis que la pseudowollastonite correspond à une phase de haute température. Le nom du minéral rend hommage au chimiste et minéralogiste anglais William Hyde Wollaston.
La forme aciculaire de ses particules, une fois broyée, confère à la wollastonite des propriétés recherchées dans l'industrie, notamment comme agent de renforcement.
Formation
La wollastonite est un minéral caractéristique du métamorphisme des roches carbonatées impures. Elle résulte principalement de la réaction entre la calcite et le quartz, qui produit du silicate de calcium en libérant du dioxyde de carbone :
CaCO₃ (calcite) + SiO₂ (quartz) → CaSiO₃ (wollastonite) + CO₂
Cette réaction exige des températures relativement élevées, dont la valeur dépend de la pression et surtout de la composition des fluides présents dans la roche. Une phase fluide pauvre en dioxyde de carbone, par exemple enrichie en eau, favorise l'apparition du minéral à des températures plus basses.
Deux grands contextes de formation sont reconnus :
- le métamorphisme de contact, au voisinage d'intrusions magmatiques qui chauffent des calcaires siliceux encaissants et forment des skarns ou des cornéennes calco-silicatées ;
- le métamorphisme régional de haut degré, qui transforme des séquences sédimentaires entières de calcaires, de dolomies et de grès en marbres et en roches calco-silicatées.
La wollastonite est fréquemment associée au diopside, au grenat de type grossulaire ou andradite, à la calcite résiduelle, au quartz, à la vésuvianite et à divers autres silicates calciques. Les fluides issus d'intrusions peuvent également intervenir dans sa genèse en modifiant la composition chimique de la roche ou en abaissant la pression partielle de dioxyde de carbone.
Contexte géologique au Québec
Au Québec, la wollastonite est surtout liée à la Province de Grenville, qui couvre une large part du sud du Bouclier canadien, des Laurentides et de l'Outaouais jusqu'à la Côte-Nord. Cette province géologique est issue de l'orogenèse grenvillienne, au Mésoprotérozoïque, au cours de laquelle des séquences sédimentaires anciennes ont été enfouies et métamorphisées à haut degré.
Parmi ces séquences figurent des calcaires et des dolomies impurs, aujourd'hui transformés en marbres et en roches calco-silicatées. Ces métasédiments sont répartis dans plusieurs terranes grenvilliens du sud du Québec et offrent les conditions chimiques nécessaires à la formation de la wollastonite : présence de carbonate de calcium, apport de silice et températures élevées.
Les grands massifs d'anorthosite et les autres intrusions qui ont pénétré la croûte grenvillienne ont pu constituer des sources de chaleur et de fluides additionnelles. Le complexe anorthositique du Lac-Saint-Jean, l'un des plus vastes massifs de ce type au Canada, en est un exemple : des métasédiments calco-silicatés qui y sont enclavés ou qui l'avoisinent renferment de la wollastonite.
Les bases de données géoscientifiques du gouvernement du Québec, notamment le Système d'information géominière (SIGÉOM), recensent les indices minéraux et les rapports d'exploration relatifs à ce minéral. Géologie Québec a également inscrit des occurrences de wollastonite dans ses inventaires de sites de minéraux de collection.
Gisement du canton Saint-Onge
Le gisement de wollastonite du canton Saint-Onge, situé au nord du lac Saint-Jean dans la région administrative du Saguenay–Lac-Saint-Jean, est l'occurrence québécoise la mieux documentée. Il se trouve dans le complexe anorthositique du Lac-Saint-Jean, au sein de roches calco-silicatées associées à des métasédiments, notamment du marbre, du quartzite et des gneiss.
Caractéristiques géologiques
Dans ce gisement, la wollastonite forme des lits qui alternent avec des lits de diopside. Les roches encaissantes sont fortement plissées, témoignant de la déformation intense subie pendant l'orogenèse grenvillienne. Une étude réalisée à l'Université du Québec à Chicoutimi a porté sur l'origine du gisement ; elle interprète la formation de la wollastonite dans le cadre du métamorphisme lié à la mise en place du complexe anorthositique et examine le rôle possible des fluides associés aux intrusions.
Travaux d'exploration et projets
Plusieurs documents déposés auprès du ministère responsable des ressources naturelles consignent des travaux réalisés sur la propriété Saint-Onge :
- un rapport de travaux géologiques rattaché à un projet de mise en valeur de la wollastonite ;
- une étude hydrogéologique préparée en vue de l'exploitation proposée d'un gisement à ciel ouvert ;
- une étude des répercussions environnementales portant sur une exploitation commerciale de wollastonite dans le canton.
Les tonnages et les teneurs mentionnés dans ces rapports constituent des estimations historiques propres à chacun de ces documents. Ils ne correspondent pas nécessairement à des ressources ou à des réserves établies selon les normes de divulgation actuelles.
Usages industriels
La wollastonite fait partie des minéraux industriels, c'est-à-dire des substances minérales exploitées pour leurs propriétés physiques ou chimiques plutôt que pour un métal qu'elles contiendraient. Ses principaux usages découlent de sa composition calcique et siliceuse, de sa blancheur et de la forme aciculaire de ses particules.
- Céramique : elle entre dans la composition de carreaux, de glaçures et de produits céramiques, où elle contribue à abaisser la température de cuisson et à limiter le retrait.
- Charges minérales : dans les plastiques, les peintures et les revêtements, elle sert de charge de renforcement grâce à ses particules allongées.
- Produits de friction et matériaux de construction : elle a été employée comme substitut à l'amiante dans certaines applications, notamment des panneaux et des garnitures.
- Métallurgie : elle sert de fondant et de constituant de certains flux utilisés dans la coulée de l'acier.
- Agriculture : elle est utilisée dans certains contextes comme amendement apportant du calcium et du silicium aux sols.
La valeur commerciale d'un gisement dépend notamment de la pureté du minerai, de sa blancheur, du rapport longueur-largeur des fibres après broyage et de la facilité à séparer la wollastonite des minéraux associés, comme le diopside, le grenat et la calcite.
Intérêt scientifique et minéralogique
Pour les géologues, la wollastonite est un indicateur des conditions de métamorphisme. Sa présence dans une roche carbonatée signale que la réaction entre la calcite et le quartz a été franchie, ce qui renseigne sur la température atteinte et sur la composition des fluides en circulation au moment du métamorphisme.
Dans la Province de Grenville, l'étude des assemblages minéralogiques des roches calco-silicatées, dont la wollastonite fait partie, contribue à reconstituer l'évolution thermique de la croûte au cours de l'orogenèse grenvillienne et à préciser l'influence des grands massifs intrusifs, comme le complexe anorthositique du Lac-Saint-Jean, sur leurs roches encaissantes.
La wollastonite présente aussi un intérêt pour les collectionneurs. Certains échantillons montrent une fluorescence sous lumière ultraviolette, propriété qui varie selon les impuretés présentes et selon les gisements. Géologie Québec a publié une liste de sites de minéraux de collection au Québec qui mentionne des occurrences de ce minéral.
Enfin, la wollastonite est étudiée dans le domaine de la séquestration minérale du carbone : en tant que silicate de calcium, elle peut réagir avec le dioxyde de carbone pour reformer du carbonate de calcium, la réaction inverse de celle qui lui donne naissance.