Percée majeure en géologie : le mystère séculaire de la Dolomie enfin résolu !
Après deux siècles de tentatives infructueuses, la création de la dolomite n'est plus un mystère : une nouvelle théorie révolutionnaire permet sa culture en laboratoire et résout l'un des grands mystères de la géologie.
La dolomite, composée de couches ordonnées de carbonate de calcium et de magnésium, est le minéral responsable des formations géologiques emblématiques comme les montagnes des Dolomites en Italie, l'escarpement du Niagara en Amérique du Nord, et les falaises blanches de Douvres au Royaume-Uni. Sa présence abondante dans de nombreux endroits a déconcerté les scientifiques pendant deux siècles, car elle est presque inexistante dans les formations récentes et n'a pas pu être reproduite en laboratoire. Cependant, cela est sur le point de changer.
Initialement, on croyait que la dolomite se formait par évaporation de l'eau salée, créant une solution concentrée de carbonate de calcium et de magnésium. Cependant, cette théorie échouait lorsqu'on tentait de reproduire ce processus en environnement de laboratoire.
Nouvelle théorie :
Des scientifiques de l'Université du Michigan et de l'Université de Hokkaido ont présenté une nouvelle théorie qui pourrait résoudre ce mystère : pour construire des montagnes de dolomite, elle doit être dissoute périodiquement.
Lorsque les minéraux se forment dans l'eau, les atomes se déposent généralement de manière ordonnée au bord de croissance du cristal. Dans le cas de la dolomite, ce bord est constitué de rangées alternées de calcium et de magnésium. Cependant, ces rangées ne s'adhèrent pas toujours de manière ordonnée, créant des défauts dans la structure cristalline. Ces défauts entravent la formation de couches supplémentaires de dolomite, ralentissant sa croissance.
Néanmoins, si l'environnement où se forme ce minéral subit des fluctuations de température ou de salinité, comme cela peut se produire sur une plage ou dans une lagune, le processus d'ordonnancement s'accélère significativement. Ces variations peuvent aider à aligner les rangées de calcium et de magnésium au bord du cristal de dolomite. Cela est dû au fait que ces fluctuations modifient la solubilité des ions de calcium et de magnésium dans l'eau. Lorsque la solubilité d'un ion augmente, il se dissout plus facilement dans l'eau, et lorsqu'elle diminue, il se dépose plus facilement sur le cristal.
Le lavage répété de ces défauts permet la formation d'une couche de dolomite en quelques années et, au fil du temps géologique, des montagnes peuvent s'accumuler. Les quelques zones où se forme aujourd'hui la dolomite sont inondées de manière intermittente puis sèchent. Ceci est conforme à la théorie selon laquelle les fluctuations de température ou de salinité sont nécessaires à la formation de la dolomite.
Test en laboratoire :
Pour confirmer la théorie, les chercheurs ont démontré qu'il était possible d'obtenir la croissance de la dolomite en laboratoire. Après avoir placé un petit cristal de dolomite, agissant comme une semence pour une croissance cristalline plus importante, dans une solution de calcium et de magnésium, ils ont recréé des conditions cycliques utilisant un faisceau d'électrons qui a frappé le cristal environ 4 000 fois pendant deux heures.
Ce faisceau divise la solution, générant un acide qui élimine les points instables et préserve les points stables. Les lacunes dans la structure cristalline sont rapidement comblées par des atomes de magnésium et de calcium qui précipitent de la solution, formant les rangées d'atomes nécessaires à la dolomite.
Un accroissement d'environ 100 nanomètres a été observé dans le cristal de dolomite, soit environ 250 000 fois plus petit que le diamètre d'une pièce de monnaie. Bien que seulement environ 300 couches de dolomite aient été formées, cela dépasse largement la limite de cinq couches précédemment atteinte en environnement de laboratoire.
Cette possible solution à l'énigme des Dolomites offre non seulement une nouvelle perspective, mais aussi une approche innovante pour l'ingénierie et la production de matériaux cristallins. Ces matériaux ont de nombreuses applications dans les technologies modernes telles que les semi-conducteurs, les panneaux solaires, les batteries et d'autres domaines technologiques.
Référence de l'article :
Joonsoo Kim, Yuki Kimura, et. al.“La disolución permite el crecimiento de cristales de dolomita cerca de las condiciones ambientales", Science (2023).