Grands Cristaux sur Porcelaine

 

PETIT CRISTAL DEVIENDRA GRAND
 
 

 

 
Observer les cristallisations...
 

 

 
Photo n°1 - sphérolite d'environ 1.6 x 2.3 mm
 

Cette photo a été prise avec un microscope USB sur la surface d'une pièce émaillée avec l'éclairage à leds intégré à ce petit appareil.

 
 
 
  
Observer la naissance d'une cristallisation avec un fort grossissement est révélateur :
 
 
Cette image agrandie environ 100 fois permet d'observer une cristallisation naissante dont la faible envergure (environ 1.6 x 2.3 mm) n'offre que peu de détails à l'oeil nu. Elle a été prise à l'aide d'un microscope USB, petit gadget électronique bon marché vendu sur internet, mais qui permet néanmoins d'intéressantes investigations.
 
Cet ensemble cristallin a été sélectionné au sein d'une glaçure visqueuse (Bleu de Fer en oxydation) dont les cristallisations les plus développées atteignent environ 2 cm en diamètre. Sa taille permet de déterminer le temps mis pour atteindre ce stade de formation. Pour cette glaçure cela correspond à un peu moins d'une 1 heure en palier de croissance.
 
On distingue ici les départs des différents faisceaux d'aiguilles cristallines nommés sphérolites(*) en forme d'éventails (ou francisques) qui radient à partir d'un amas central légèrement en relief dans la glaçure. Cet amas diffus constitue le nucléus de l'ensemble, c'est le point de départ des faisceaux à croissance bi-dimensionnelle de cette cristallisation de silicate de zinc (Zn2.SiO4). Ils se déploient, se superposent, se transpercent, s'entremêlent, se repoussent et nagent à la surface de la glaçure, ressemblant à un plumage d'oiseau.
 
En considérant bien cette construction, il est difficile de la nommer "cristal", mais plutôt "cristallisation" car il s'agit d'un ensemble de ramifications cristallines complexes et non d'un élément unique. La partie commune des ces faisceaux rayonnants étant le noyau (nucléus).
 
A un stade plus avancé de croissance ce type de cristallisation produit des motifs ronds ou en forme de fleur (Pensée). Les faisceaux supérieurs totalement déployés s'enroulent et masquent entièrement ceux du dessous qui passent inaperçus au final. La morphologie initiale des cristallisations disparait donc au fur et à mesure de leur croissance. Ces cristallisations quasiment sans épaisseur occupent essentiellement la surface de la glaçure, ce qui signifie que leur croissance radiale est favorisée par la surface de la glaçure (faible énergie de surface).
 
(*) : Un sphérolite est un agrégat de cristaux en aiguilles à structure rayonnante, rappelant la forme de fleur, de papillon ou d'éventail.
 
 
 
 
Vase à glaçure "bleu de fer" utilisé pour les photographies
 
 
 
 
Croissance sphérolitique :
 
Chaque filament d'un faisceau est constitué d'une aiguille cristalline de willémite (Zn2.SiO4). Ces aiguilles ont une section de l'ordre de quelques microns. L'ensemble de ces aiguilles constitue un faisceau cristallin à structure rayonnante appelé sphérolite. Une cristallisation en sphérolite est un assemblage de faisceaux qui prennent la forme de fleur, de papillon, de francisque, d'éventail… Les ramifications rayonnantes peuvent former plusieurs niveaux qui vont cacher progressivement les niveaux inférieurs en se déployant. Les sphérolites ont des formes qui varient selon leur vitesse de croissance (viscosité de la glaçure, température, richesse en éléments cristallisants, impuretés ou oxydes colorants). Leur taille dépend du temps laissé à cette croissance. Elles s'organisent et croissent à la surface de la glaçure fondue car l'énergie y est plus faible.
 
 
Les sphérolites cristallins ont un contact important avec le milieu nourricier de la glaçure. On dit qu'ils croissent par accrétion (**). Les aiguilles qui radient vont chercher leurs éléments de construction toujours plus en avant dans la glaçure, comme les racines d'une plante qui cherchent à puiser l'eau et les sels minéraux de la terre.
Le phénomène d'accrétion s'accélère avec le diamètre et la surface couverte par les sphérolites car ils augmentent leur contact avec le milieu nourricier de la glaçure (Le rayon d'un sphérolite est proportionnel au temps, mais la surface du déploiement est en accélération continue).
 
(**) Accrétion : Désigne le développement progressif d'une forme ou d'une accumulation qui s'enrichit par des apports nouveaux. Les cristallisations croissent par accrétion, elles puisent leurs éléments dans la glaçure en fusion.
 
 
 

 

Photo n°2 - sphérolite d'environ 3.5 x 5.0 mm
 

 

 
 
Photo n°3 - sphérolite d'environ 20 mm de diamètre
 
 
 
Mode de croissance des sphérolites :
 
Les photos 1, 2 et 3 ont été prises sur la même pièce à la même distance de l'objectif du microscope et avec le même grossissement, elles visent toutes trois le noyau.
 
- Sur la photo 1 nous avons un plan sur un sphérolite a ses débuts, mesurant environ 1.6 x 2.3 mm et visible dans sa totalité sur l'image. Nous ne percevons qu'un concentré de faisceau ou les aiguilles sont difficilement distinguables.
 
- La photo 2 montre le centre d'un sphérolite dans un état de croissance un peu plus avancé où les aiguilles se détachent un peu plus nettement. Sa taille est environ le double de celui de la photo 1.
 
- La photo 3 montre le centre d'un sphérolite dans un état très avancé de croissance (diamètre extérieur environ 20 mm). Les aiguilles sont nettement visibles et ont une taille appréciable (leur diamètre moyen est estimé entre 5 à 10 microns).
 
Ces trois photos montrent qu'un sphérolite se développe en continu de manière tridimensionnelle au cours de sa croissance. Les aiguilles cristallines croissent et se développent tel un jeune arbre qui grandit rapidement en hauteur et dont le tronc croit aussi en diamètre.
Les sphérolites cristallins de silicates de zinc ont donc une croissance tridimensionnelle bien qu'elle semble essentiellement bidimensionnelle vue à l'œil nu. Le diamètre des aiguilles croit aussi en même temps que leur longueur mais dans des proportions différentes.
 
 
Denis Caraty / Novembre 2011
 
 
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