L'échelle de Mohs pour les enfants : roches, minéraux et pierres précieuses expliqués

Ramassez un galet, un cristal et une perle brillante dans le même bocal et vous pourriez vous demander lequel est lequel. Les scientifiques ont des réponses simples : trois mots (roche, minéral, pierre précieuse) et une règle célèbre en dix étapes, l'échelle de Mohs. Voici un guide simple pour les enfants et les adultes qui les aident, avec les sources.

Roches et minéraux pour les enfants : quelle différence ?

Le U.S. Geological Survey (USGS) donne de courtes définitions. Un minéral est « un élément ou composé inorganique d'origine naturelle ayant une structure interne ordonnée ». Une roche est « un agrégat d'un ou de plusieurs minéraux », et les roches courantes comprennent le granite, le basalte, le calcaire et le grès.

Le Smithsonian National Museum of Natural History utilise une salade. Si une roche est une salade, chaque minéral est un ingrédient : on peut les séparer, et une carotte reste une carotte, quelle que soit la finesse avec laquelle on la coupe. Le granite, dit-il, est composé des minéraux quartz, feldspath et d'autres minéraux mineurs.

L'article de Wikipédia sur les roches les regroupe en trois familles : éruptives, sédimentaires et métamorphiques.

Qu'est-ce qui fait d'une pierre une pierre précieuse ?

Une pierre précieuse est un morceau de cristal minéral taillé ou poli pour faire des bijoux ou d'autres parures, selon Wikipédia. Le Smithsonian ajoute que les cristaux minéraux appréciés pour leur couleur, leur pureté, leur beauté, leur durabilité et leur rareté peuvent convenir pour être façonnés en gemmes, et qu'une gemme a des facettes, les côtés taillés et polis par un tailleur de gemmes.

Les catégories se chevauchent. Wikipédia note que certaines roches, comme le lapis-lazuli, l'opale et l'obsidienne, et certains matériaux organiques qui ne sont pas des minéraux, comme l'ambre, le jais et la perle, sont aussi souvent considérés comme des pierres précieuses. Une pierre précieuse est donc un usage et une qualité, pas un type de matériau distinct.

Qu'est-ce que l'échelle de Mohs ?

Britannica définit la dureté de Mohs comme une mesure approximative de la résistance d'une surface lisse à la rayure, exprimée sur une échelle imaginée en 1812 par le minéralogiste allemand Friedrich Mohs. Wikipédia ajoute qu'il l'a introduite dans un livre dont le titre se traduit par Attempt at an Elementary Method for the Natural-Historical Determination and Recognition of Fossils (Essai d'une méthode élémentaire pour la détermination et la reconnaissance historico-naturelles des fossiles).

L'idée est plus ancienne que Mohs. Wikipédia dit que comparer la dureté en regardant quel minéral en raye un autre a été mentionné par Théophraste vers 300 av. J.-C. et par Pline l'Ancien vers 77 apr. J.-C. Mohs lui a donné des chiffres : sa biographie sur Wikipédia dit que le diamant a reçu 10, et que des minéraux plus tendres comme le talc ont reçu 1. Le gypse a reçu 2 parce qu'il raye le talc.

• Talc1
• Gypse2
• Calcite3
• Fluorine4
• Apatite5
• Orthose (feldspath)6
• Quartz7
• Topaze8
• Corindon9
• Diamant10

Source : Britannica, « Mohs hardness », et Wikipédia, « Mohs scale », qui listent les mêmes dix minéraux et les mêmes nombres.

Pour l'utiliser, on cherche le matériau le plus dur que votre pierre peut rayer, ou le plus tendre qui peut la rayer. L'exemple de Britannica : un minéral rayé par l'orthose mais pas par l'apatite a une dureté comprise entre 5 et 6.

L'échelle est un classement, pas une règle

Ne lisez pas les barres ci-dessus comme des étapes égales. Wikipédia appelle l'échelle de Mohs une échelle ordinale et donne cet exemple : le corindon (9) est deux fois plus dur que la topaze (8), mais le diamant (10) est environ quatre fois plus dur que le corindon, en dureté absolue. Britannica fait la même remarque : passer de la calcite à la fluorine (3 à 4) représente une augmentation d'environ 25 pour cent, tandis que du corindon au diamant (9 à 10), c'est plus de 300 pour cent.

• 1 Talc1
• 2 Gypse2
• 3 Calcite14
• 4 Fluorine21
• 5 Apatite48
• 6 Orthose72
• 7 Quartz100
• 8 Topaze200
• 9 Corindon400
• 10 Diamant1500

Source : Wikipédia, « Mohs scale », tableau de dureté absolue mesurée par un scléromètre.

Britannica dit aussi que le test de Mohs aide beaucoup à identifier des minéraux sur le terrain mais ne convient pas pour mesurer avec précision la dureté de matériaux industriels comme l'acier ou la céramique.

Comment identifier les pierres précieuses et autres pierres : quatre indices

Le Kansas Geological Survey, qui fait partie de l'Université du Kansas, liste les indices courants :

• La couleur. C'est la plus facile à décrire, et pour certains minéraux purs elle aide : l'or est toujours jaune, la turquoise toujours bleu clair. Mais les impuretés changent souvent la couleur des minéraux.
• L'éclat. C'est le caractère de la lumière réfléchie par le minéral : métallique, vitreux, terreux, nacré, soyeux, etc.
• La trace. Frottez le minéral sur de la porcelaine non émaillée et il laisse une trace de fine poudre. La trace peut différer en couleur du minéral lui-même, et le Survey la qualifie d'excellent contrôle. L'hématite laisse toujours une trace brun-rouge.
• La dureté. Essayez de rayer la pierre avec des objets courants : un ongle a une dureté de 2,5, la lame d'un canif 5,5, et le verre un peu moins de 6. Les minéraux d'une dureté de 6 ou plus rayent facilement le verre.

Le même Survey liste aussi la forme des cristaux et le clivage, la tendance de certains minéraux à se casser selon certains plans. Un avertissement honnête de Britannica : assurez-vous qu'une rayure est une vraie rayure, pas une marque de craie qui s'efface en frottant. Et comme un test de rayure marque la pierre la plus tendre, faites-le sur un morceau de rechange, pas sur une pierre que vous aimez.

Pourquoi une collection de pierres précieuses est une bonne façon de s'exercer

Ces indices sont plus faciles à comprendre avec de vraies pierres dans la main. Les géologues du Smithsonian ont identifié à ce jour plus de 6,000 minéraux différents : il y en a donc toujours un autre à rechercher.

Ce que nous choisirions

Si vous voulez des pierres à comparer, notre Gemstone Advent Calendar (calendrier de l'Avent de pierres précieuses) a 24 portes numérotées avec, derrière chacune, une pierre précieuse ou un minéral roulé. Il existe en deux collections, A et B, pour que des frères et sœurs n'aient pas les mêmes pierres. L'âge recommandé est 6+ ; il comporte de petites pièces, n'est pas pour les enfants de moins de 3 ans et n'est pas fait pour être mâché. Les minéraux naturels varient en couleur et en forme : les vôtres seront donc un peu différents des photos. Nous ne listons pas quelles pierres sont à l'intérieur, et nous n'indiquons pas la valeur d'une pierre en particulier.

Pour une étagère de cristaux d'un autre genre, notre Crystal Solar System (système solaire en cristal) est une boîte en bois avec des pierres de cristal colorées en forme de planètes, chacune avec sa propre couleur et son propre motif. Elle contient de petites pierres : gardez-la hors de portée des enfants de moins de 3 ans.

Sources

• What is the difference between a rock and a mineral?, U.S. Geological Survey : les définitions de minéral et de roche et les exemples de roches courantes.
• Gems and Minerals – Beauties and Building Blocks, Smithsonian National Museum of Natural History : la comparaison avec la salade, les minéraux du granite, ce qui fait une gemme, les facettes, et plus de 6,000 minéraux identifiés.
• Mohs hardness, Britannica : l'échelle de 1812 de Friedrich Mohs, les dix minéraux et leurs nombres, l'exemple de l'orthose et de l'apatite, la non-linéarité (25 pour cent et plus de 300 pour cent), l'usage sur le terrain et l'avertissement sur la rayure.
• Mohs scale, Wikipédia : l'échelle ordinale, le titre du livre de 1812, Théophraste et Pline, le tableau de référence et la dureté absolue.
• Friedrich Mohs, Wikipédia : le diamant à 10, le talc à 1, le gypse à 2 parce qu'il raye le talc.
• Gemstone, Wikipédia : la définition, les roches et matériaux organiques utilisés comme gemmes.
• Rock (geology), Wikipédia : roches éruptives, sédimentaires et métamorphiques.
• Kansas Rocks and Minerals: Minerals, Kansas Geological Survey, University of Kansas : couleur, éclat, trace, dureté, objets d'essai du quotidien et clivage.