Des cristaux et des hommes : la minéralogie au Muséum

 

basse defA l’occasion de l’Année Internationale de la Cristallographie, la Bibliothèque universitaire de l’Université Claude Bernard Lyon1, organise de nombreuses manifestations (expositions, ateliers, conférences) afin de faire découvrir les multiples facettes d’une science qui depuis l’Antiquité joue un rôle clé pour répondre aux plus grands défis de l’humanité : la santé, l’énergie, les matériaux, l’environnement…

En écho au programme de la BU, Philippe Jaussaud présente dans cet article les grandes figures du Muséum pionniers de la cristallographie moderne.

 

 

 

 

Située à l’interface des sciences de la Terre et de la matière, la cristallographie puise ses racines historiques dans la minéralogie. En effet, c’est grâce à l’étude de composés minéraux naturellement cristallisés que Jean-Baptiste Romé de l’Isle (1736-1790) et l’abbé René-Just Haüy (1743-1822) ont fondé la cristallographie géométrique (cf. infra).

Portrait

Portrait

Haüy a occupé au Muséum, durant vingt ans, la chaire de « Minéralogie ». Celle-ci est l’une des deux seules de l’établissement – avec la « Géologie » – à avoir bravé le temps. Créée en 1793, elle n’a jamais été transformée, ni supprimée, ni rebaptisée jusqu’en 1985. Ses dix titulaires successifs ont utilisé, comme l’a montré Jean Orcel (cf. Bibliographie), la cristallographie pour atteindre un but commun : définir la notion d’espèce minéralogique. Nous allons le voir, chacun de ces professeurs a jeté sur le cristal un regard très personnel.

Avant 1793, alors qu’il remplit les fonctions de Garde du Cabinet d’histoire naturelle du Jardin du roi, Louis Daubenton (1716-1800) s’attache à enrichir et classer la collection de minéraux héritée de l’ancien droguier de l’établissement. Il publie un Tableau méthodique des minéraux (1784), décrivant les diverses formes, faces et facettes des espèces cristallines. Devenu impotent à la fin de sa vie, Daubenton continue à veiller sur ses chers minéraux, se faisant conduire jusqu’à eux pour en surveiller la disposition.

Le marquis Dieudonné (dit Déodat) de Gratet de Dolomieu (1750-1801) publie des descriptions du béryl et de l’émeraude (1796) aux beaux cristaux colorés. Par ailleurs, il découvre plusieurs espèces minérales nouvelles, comme la célestine ou l’anthracite. Membre de l’expédition de Bonaparte en Égypte, Dolomieu est capturé sur le chemin du retour par ses ennemis. Il est incarcéré près de deux ans à Messine, dans un cachot infect où il commence à rédiger son traité Sur la philosophie minéralogique et sur l’espèce minéralogique (1801). Personnage haut en couleurs, Dolomieu inspirera plusieurs romanciers.

Le bris accidentel d’un prisme de spath calcaire amène Haüy à considérer les cristaux comme des empilements réguliers et tridimensionnels de « molécules intégrantes ». Développant sa théorie structurale à partir du début des années 1780, le savant abbé énonce deux lois fondamentales de la cristallographie géométrique : celle de symétrie et celle des troncatures simples. Un Traité de minéralogie (1801) et un Traité de cristallographie (1822) rendent compte de ces travaux. Mais, les théories d’Haüy sont rejetées par Romé de l’Isle, le découvreur de la troisième loi cristallographique fondamentale – celle de la constance des angles dièdres. Romé de l’Isle traite son adversaire de « cristalloclaste », dans son Essai de cristallographie ou description des formes propres à tous les corps du Règne Minéral (1782).

Haûy, Renée-Just. Traité de cristallographie. Cote 45730

Haûy, Renée-Just. Traité de cristallographie. Cote 45730

Haüy a occupé au Muséum, durant vingt ans, la chaire de « Minéralogie ». Celle-ci est l’une des deux seules de l’établissement – avec la « Géologie » – à avoir bravé le temps. Créée en 1793, elle n’a jamais été transformée, ni supprimée, ni rebaptisée jusqu’en 1985. Ses dix titulaires successifs ont utilisé, comme l’a montré Jean Orcel (cf. Bibliographie), la cristallographie pour atteindre un but commun : définir la notion d’espèce minéralogique. Nous allons le voir, chacun de ces professeurs a jeté sur le cristal un regard très personnel.

Avant 1793, alors qu’il remplit les fonctions de Garde du Cabinet d’histoire naturelle du Jardin du roi, Louis Daubenton (1716-1800) s’attache à enrichir et classer la collection de minéraux héritée de l’ancien droguier de l’établissement. Il publie un Tableau méthodique des minéraux (1784), décrivant les diverses formes, faces et facettes des espèces cristallines. Devenu impotent à la fin de sa vie, Daubenton continue à veiller sur ses chers minéraux, se faisant conduire jusqu’à eux pour en surveiller la disposition.

Le marquis Dieudonné (dit Déodat) de Gratet de Dolomieu (1750-1801) publie des descriptions du béryl et de l’émeraude (1796) aux beaux cristaux colorés. Par ailleurs, il découvre plusieurs espèces minérales nouvelles, comme la célestine ou l’anthracite. Membre de l’expédition de Bonaparte en Égypte, Dolomieu est capturé sur le chemin du retour par ses ennemis. Il est incarcéré près de deux ans à Messine, dans un cachot infect où il commence à rédiger son traité Sur la philosophie minéralogique et sur l’espèce minéralogique (1801). Personnage haut en couleurs, Dolomieu inspirera plusieurs romanciers.

Le bris accidentel d’un prisme de spath calcaire amène Haüy à considérer les cristaux comme des empilements réguliers et tridimensionnels de « molécules intégrantes ». Développant sa théorie structurale à partir du début des années 1780, le savant abbé énonce deux lois fondamentales de la cristallographie géométrique : celle de symétrie et celle des troncatures simples. Un Traité de minéralogie (1801) et un Traité de cristallographie (1822) rendent compte de ces travaux. Mais, les théories d’Haüy sont rejetées par Romé de l’Isle, le découvreur de la troisième loi cristallographique fondamentale – celle de la constance des angles dièdres. Romé de l’Isle traite son adversaire de « cristalloclaste », dans son Essai de cristallographie ou description des formes propres à tous les corps du Règne Minéral (1782).

Véritable « législateur de la minéralogie » – selon Georges Cuvier -, Haüy s’intéresse également aux propriétés physiques des cristaux. Il étudie leur action sur une aiguille aimantée, ainsi que l’émission d’électricité consécutive à une compression ou un chauffage. Auteur d’un Traité des caractères physiques des minéraux, pour la distinction des pierres précieuses qui ont été taillées (1817), Haüy prend effectivement en compte les caractères électriques, magnétique, optiques – couleur, densité, dureté, réfraction – et mécaniques – densité, dureté – pour classer les minéraux. Il triple la collection du Muséum, où il dépose des modèles de cristaux en bois de poirier construits sur ses indications. Après sa mort, sa collection personnelle est vendue fort cher au duc de Buckingham (1823).

Cristallographie (1)

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Le successeur d’Haüy, Alexandre Brongniart (1770-1847) est davantage géologue, paléontologue et stratigraphe que minéralogiste. Néanmoins, il publie un traité de minéralogie appliquée aux arts (1807) et une Classification et caractères minéralogiques des roches homogènes et hétérogènes (1827). Brongniart oriente Antoine César Becquerel (1788-1878), futur professeur de physique au Muséum, vers l’étude des minéraux.

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Disciple d’Haüy, Gabriel Delafosse (1796-1878) précise le caractère discontinu de la structure cristalline et applique la théorie atomique à la minéralogie. Il fonde le concept capital de « réseau cristallin » : celui-ci résulte de la juxtaposition de « mailles élémentaires » parallélépipédiques – les « molécules intégrantes » d’Haüy. Sur les nœuds du réseau sont fixés les atomes ou les molécules chimiques. Delafosse étudie aussi la formation et les propriétés physico-chimiques des cristaux, ce qui lui permet de classer les espèces minérales. Il publie un Nouveau cours de minéralogie, comprenant la description de toutes les espèces minérales avec leurs applications directes aux arts (1858-1862).

Delafosse, Gabriel.  Cours de minéralogie. Paris : De Roret, 1858-1862. Cote 46087

Delafosse, Gabriel.
Cours de minéralogie.
Paris : De Roret, 1858-1862. Cote 46087

Armand Dufrénoy (1792-1857) est l’auteur d’un Traité de minéralogie (1844-1847), dans lequel les minéraux se trouvent identifiés par leurs caractères cristallographiques et chimiques. Par ailleurs, il établit avec Léonce Élie de Beaumont la première carte géologique précise et complète de la France – au 1/500000ème (1841). La collection de minéraux du Muséum a acquis entre temps une telle importance, que Charles X ordonne la construction de l’actuelle galerie. Exécutés selon les plans de l’architecte Hubert Rohault de Fleury, les travaux durent de 1833 à 1837. Louis-Philippe pose la première pierre et charge Dufrénoy d’acheter au duc de Buckingham la collection Haüy (1848). En 1855, la galerie abrite plus de 200 000 spécimens.

Dufrenoy, Armand. Traité de minéralogie. Carilian-Goery et Vor Dalmont, 1844-1847. Cote 45766

Dufrenoy, Armand. Traité de minéralogie.
Carilian-Goery et Vor Dalmont, 1844-1847. Cote 45766

Élève de Brongniart, Dufrénoy et Biot, Alfred Le Grand Des Cloizeaux (1817-1897) visite dans sa jeunesse les gisements de spath biréfringent d’Islande (1845-46). Ce spécialiste de la cristallographie optique examine les échantillons avec des microscopes polarisants, inventant même un instrument de ce type. Des Cloizeaux, qui décrit les propriétés optiques de près de cinq cents espèces minérales transparentes, travaille vingt ans sur les feldspaths. Il étudie le pouvoir rotatoire des cristaux d’un composé organique : la strychnine. Auteur d’un Manuel de minéralogie (1862-1874), Des Cloizeaux a publié de nombreuses notes ou mémoires spécialisés, comme De l’emploi des propriétés biréfringentes en minéralogie (1857). La galerie de minéralogie accueille en 1892 une série de diamants offerts par le banquier Louis Raphaël Bischoffheim.

Des Cloizeaux, Alfred. Manuel de minéralogie. Paris: Dunod, 1862. Cote 45768

Des Cloizeaux, Alfred. Manuel de minéralogie. Paris: Dunod, 1862. Cote 45768

Alfred Lacroix (1863-1948) se familiarise dès son enfance avec les cristaux, dans le petit musée minéralogique et pétrographique constitué par son grand-père. Surtout géophysicien et pétro-minéralogiste, il n’en apporte pas moins une forte contribution à la cristallographie minérale. Lacroix décrit ainsi une cinquantaine d’espèces nouvelles. Ce grand voyageur publie des ouvrages sur la minéralogie de la France et de ses territoires d’outre-mer. Par ailleurs, Lacroix réorganise et enrichit la galerie de minéralogie, où affluent les dons : une série unique de cristaux de Madagascar, un présent du gouvernement brésilien et la collection Pierpont-Morgan.

Très tôt, Jean Orcel (1896-1978) se passionne pour l’étude physico-chimique des minéraux. Il s’intéresse successivement à la chimie des silicates, aux propriétés optiques des minéraux opaques présents dans les minerais métalliques, puis aux gisements d’uranium, aux argiles et à la chimie des météorites. Pendant la seconde guerre mondiale, Orcel s’attache à la sauvegarde des collections du Muséum. Celles-ci s’enrichissent du legs Vésigné, incluant un  cristal d’aigue-marine de quatre-vingt kilos.

Comme Lacroix, Jacques Fabriès (1932-2000) associe la minéralogie à la pétrographie. Les cristaux lui permettent d’étudier les roches du manteau de la Terre. Ainsi, il utilise les propriétés de l’olivine et de la spinelle pour réaliser de délicates mises au point de calibration géothermométrique. Fabriès associe au CNRS le laboratoire dépendant de sa chaire, afin de créer une unité mixte de recherche de « Minéralogie des roches profondes et des météorites ».

En 1985, la chaire de « Minéralogie » du Muséum disparait. Elle se fond – comme toutes les autres chaires de l’établissement – dans un département pluridisciplinaire : celui d’« Histoire de la Terre ». Mais, la galerie de minéralogie subsiste et ses splendides collections de cristaux géants aux couleurs vives rappellent au visiteur tout ce que la cristallographie doit aux professeurs dont la mémoire vient d’être évoquée.

Article rédigé par Philippe Jaussaud, Université Lyon 1 (EA 4148 S2HEP et IUT Biologie).

Bibliographie:

Orcel, Jean. « Histoire de la chaire de Minéralogie du Muséum national d’histoire naturelle », Bulletin du Muséum national d’Histoire naturelle, 2e série, 1938, vol. 10, pp. 328-354.

Orcel, Jean. « Les sciences minéralogiques », in Taton, René (dir.) Histoire générale  des sciences, t.III, La science contemporaine, vol. I, Le XIXème siècle, Paris : Presses Universitaires de France, 1961.

Schubnel, Henri-Jean. « Le trésor du Muséum », in : Dorst, Jean (dir.) Muséum national d’Histoire naturelle – Récits et découvertes, Paris : Nathan, 1980.

Schubnel, Henri-Jean. « Minéralogie », Connaissance des Arts, n° spécial Le Muséum national d’Histoire naturelle, 1995, pp. 41-43.

 

 


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2 réponses

  1. LERCH dit :

    On ne trouve jamais l’explication physico-chimique du pourquoi des troncatures. Et symétriques de surcroît.
    Pourrait-on en recevoir une, même simple ?

    Merci d’avance pour le cas où.

    Alain Lerch professeur de SVT et son association de géologues.
    Caen 14

  2. Interfaces/fonds anciens BU Lyon dit :

    Bonjour,
    J’ai transmis votre demande d’explication à une spécialiste de notre université voici sa réponse: « Troncature est un vieux mot abandonné qui expliquait comment à partir de la maille élémentaire du cristal on obtenait des plans passant par des points sur les arêtes définis à partir d’un sommet comme correspondant à des fractions des côté de cette maille, qui était donc « tronquée » par ces plans. En fait les troncatures sont des plans de la morphologie du cristal, des plans réticulaires plus ou moins développés suivant leur densité atomique d’une part et les conditions de croissance locales d’autre part (voir par exemple les quartz de l’Oisans avec la morphologie « en sifflet »). Ils vont donc contribuer à donner à une espèce ce qu’on appelle l’habitus (habit en anglais), associé à un gisement.Ces plans réticulaires respectent la symétrie du cristal, mais il peut arriver que toutes les faces attendues ne soient pas toutes présentes du fait d’un développement différent du aux conditions de croissance (empêchement stérique ou dissymétrie de l’apport des atomes). »
    Cordialement.

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