Le gypse est un minéral composé de sulfate dihydraté de calcium, de formule chimique CaSO4 · 2 H2O.
Le même mot, gypse, désigne aussi une roche évaporite majeure, constituée principalement du minéral gypse.
Le neutre gréco-latin gypsum, emprunté au grec γύψος (gypsos), désigne la pierre à plâtre, le gypse, voire la craie et le ciment en général, mais surtout le plâtre jusqu’à ses applications antiques, statue ou portrait en plâtre dès l’époque de Juvénal.
Une fausse étymologie hellénique prétend décomposer le grec gupsos en gê (la terre) et ipson (brûler). Ce serait ainsi la « Terre (pierre, élément terrestre) qui est grillée au feu ». Mais la racine du mot est probablement sémitique car la connaissance du gypse et l’art d’en obtenir des plâtres de diverses qualités est attestée en Égypte antique. Des plâtres mélangés avec du sable fin constituent la base du mortier employé pour la construction des pyramides et des tombeaux.
L’ancien français du début du xiiie siècle connaît les termes gip, gif ou gist qui désignent autant le gypse que le plâtre. Le latin médiéval a influencé la graphie gips, attestée en 1464 avant la réécriture humaniste qui a donné gypse en français. L’anglais a gardé l’écriture savante gréco-latine gypsum. En allemand, der Gips ou le dialecte alsacien Gips entretiennent la même confusion que l’ancien français ou l’anglais entre plâtre (forme cuite réhumidifiée ou non) et le minéral ou la roche initiale. L’adjectif gypseux n’est attesté en français moderne qu’à partir de 1560.
Autrefois, les plâtriers désignaient le gypse naturel ou l’anhydrite comme la pierre de lune. Ils considéraient que la variété transparente fournissait l’image minérale de la lune. Il semble que cette tradition, supposant aussi une influence lunaire sur la formation des multiples variétés ou l’instabilité thermique du gypse, soit gréco-romaine, puisque le mot grec σεληνη (sélêné), connu dans tout l’Empire pour désigner la lune était un autre nom du gypse. La sélénite, terme de formation savante, issu de l’antique vocable gréco-latin sēlēnītes (masculin) ou sēlēnītis (féminin), pierre (lithos) de lune (sēlēna), désigne indistinctement les roches et les minéraux à base de sulfate de calcium, principalement gypse et anhydrite, au début du xviie siècle, bien avant de se spécialiser dans une grande forme cristalline spécifique.
Les ouvriers gypsiers ou les plâtriers distinguaient sans ambages la pierre gypseuse ou pierre à plâtre du plâtre cru, qui vient de prendre du plâtre dur durci et sec après la pose, le plâtre vif ou le plâtre à raviver soit la poudre fine de plâtre à pouvoir de prise du plâtre mort, c’est-à-dire une poudre de plâtre, préalablement bien trop humidifié sans aucun pouvoir de prise.
L’hémihydrate et le dihydrate de sulfate de calcium, soient respectivement le plâtre et le gypse, l’anhydrite sont des espèces chimiques précisément dénommées d’après la nomenclature lavoisienne, par des chimistes français œuvrant à la compréhension chimique du plâtre de Paris depuis la fin du XVIIIe siècle.
Le gypse est légèrement soluble dans l’eau pure, soit une solubilité maximale de 2,5 g par litre dans les conditions normales de température et de pression. La solubilité du gypse, pour 100 g d’eau pure, n’est que 0,223 g à 0 °C (eau froide) et 0,257 g à 50 °C. La solubilisation est plus efficace entre 30 et 40 °C. Le passage en solution ou dissolution est en général imperceptible à l’œil. L’eau qui a solubilisé du gypse était nommée par les anciens chimistes eau séléniteuse, ou autrefois « eau de lune » dans la tradition médiévale des plâtriers. Cette eau séléniteuse est impropre à la cuisson des aliments et au savonnage du linge. Elle était autrefois détestée par les lavandières et les ménagères ou cuisinières, mais aussi par les forgerons et les tailleurs de pierre, car le gypse ou les composés de la famille des sulfates de calcium, anhydrites, plâtres, mirabilite… plus ou moins solubles, ou portés par les poussières après asséchement favorisent la rouille du fer, comme une altération plus précoce des pierres. La décomposition de l’eau séléniteuse, sous l’action de matières organiques en milieu anaérobie, est d’ailleurs pestilentielle, en dégageant du gaz hydrogène sulfuré H2S.
Le minéral gypse ne peut être caractérisé par une effervescence aux acides. L’eau chargée de dioxyde de carbone ou légèrement acide n’a aucun effet sur le minéral. Le gypse est toutefois soluble dans les acides forts, en particulier facilement l’acide chlorhydrique à chaud. Il est aussi soluble dans le glycérol, les solutions diluées d’acides, de sels d’ammonium, de peroxodisulfate de sodium, voire de chlorure de sodium et/ou de chlorure de magnésium. Toutes ces dernières solutions diluées favorisent la dissolution du gypse. Il est insoluble dans les alcalins et les solvants organiques courants.
Une lame transparente de gypse blanchit puis s’effrite lorsqu’elle est chauffée légèrement. Elle tombe en poudre après avoir généré un brouillard humide. Le test de chauffe, s’il est réalisé dans un tube à essai en verre suffisamment allongé, ne laisse au fond du tube qu’une petite masse poudreuse et une buée caractéristique, se condensant et se rassemblant en petite gouttelettes d’eau, sur les parois du tube les plus éloignées de la zone de chauffe.
Placé dans une flamme, le gypse décrépite, blanchit et s’exfolie.
Chauffé entre 120 et 130 °C, ce corps minéral se décompose en une poudre fine d’hémihydrate de sulfate de calcium, encore communément dénommée le plâtre ou correspondant en minéralogie à la bassanite.
CaSO4.2H2O solide cristal → CaSO4. ½H2O poudre ou masse solide plus ou moins pulvérulente + 3/2H2O vapeur d’eau
Dans les conditions normales de pression, la perte des trois demi-moles de la réaction ci-dessus est rapide à 128 °C. Mais la perte de deux moles d’eau peut être complète à 163 °C, avec la réaction suivante :
CaSO4. ½H2Opoudre ou masse solide → CaSO4poudre d’anhydrite ou masse anhydre + 1/2 H2O vapeur d’eau.
En pratique, les réactions présentées restent indicatives. De 60 °C à 200 °C, avec des cinétiques variables, différentes formes allotropiques métastables d’hémihydrates puis d’anhydrites apparaissent. Elles doivent être souvent réduites en poudre, car la plupart ne possède pas une consistance pulvérulente dès leurs formations.
Ajoutons sommairement que le gypse, comme l’anhydrite, est utilisé pour la fabrication industrielle du plâtre. Par chauffage, on obtient un sulfate hémihydraté qui, après broyage, forme un liant qui se réhydrate en gypse au contact de l’eau. La prise du plâtre peut s’expliquer par un feutrage d’aiguilles de gypse renaissant.
Le gypse possède des propriétés plastiques caractéristiques des minéraux d’évaporites, soumis à forte pression, il peut s’écouler et constituer une semelle de glissement, par effet de gravité ou de pression tangentielle. Les montagnes qui reposent sur des bancs de gypse sont susceptibles d’être glissées, versées ou coulissées au loin par des nappes de charriage.
Le gypse est un des sulfates naturels les plus communs, terme majeur des dépôts évaporites, car plus abondant que la halite. Le minéral se formerait en principe par sédimentation épaisse au cours de l’évaporation de lagunes d’eau de mer coupées de la mer, par la première cristallisation des sels contenus dans l’eau marine.
Les bancs puissants de gypse font partie des roches sédimentaires salines, encore appelées roches évaporites. Leur préformation lagunaire ou en playas ou plages à rivages oscillants, typiques de milieux salins ou saumâtres sursaturés, semble évidente dans une modélisation simpliste :
- lorsque le niveau des océans augmente, des lagunes se remplissent ;
- lorsque le niveau baisse, ces lagunes sont coupées de la mer, leur eau s’évapore et le gypse se dépose au fond.
Pourtant, les vases filtrantes, les fluctuations diurnes ou saisonnières de température, les éventuels rares lavages par inondation jouent aussi un rôle. Les dépôts salins ou d’évaporites complexes sont recouverts ensuite par d’autres sédiments, notamment des vases argileuses ou des argiles ou soumis à d’autres multiples influences géologiques. C’est pourquoi de gros blocs en concrétions de gypse se forment par diagenèse dans les argiles et marnes.
Le gypse peut perdre les molécules d’eau retenues au cours de sa cristallisation à partir de 42 °C, voire pratiquement dès 33 °C, pour donner naissance à l’anhydrite, le cristal anhydre de sulfate de calcium (CaSO4), qui se retransforme lentement en gypse si elle entre à nouveau en contact avec l’eau ou si la température ou la pression baisse. L’anhydrite peut constituer un mode de stockage, puis le gisement parvenu en surface se transforme en couche de gypse par hydratation aérienne ou par lente imprégnation humide.
Le gypse formé en couches épaisses d’évaporites (marines ou lacustres) ou inséré très fréquemment dans les roches sédimentaires se rencontre en présence de minéraux comme l’anhydrite, l’aragonite, la calcite, la célestine, la dolomite, la halite et les sulfures.
Le gypse est aussi un dépôt de précipitation assez commun à partir de sources thermales. Le gypse apparaît autour des dépôts par sublimation directe de fumerolles, phénomènes associés en profondeur aux batholites. Il peut avoir aussi avoir une origine volcanique, notamment de sources chaudes.
Le gypse des mines métallifères, notamment dans les zones de minerais sulfurés soumis à dégradation oxydante des sulfures, provient de filons hydrothermaux nés au contact des plutons granitiques.
Le gypse est également parfois présent dans certaines météorites.
Dans les zones désertiques, les dépôts sédimentaires remaniés par l’érosion éolienne, avec dépôt et reprise par le vent, génèrent l’accumulation progressive de sables gypseux en dunes impressionnantes, composés parfois de minéraux érodés quasi-purs, comme à White Sands au Nouveau-Mexique. Parfois, le vent dissémine simplement les fins cristaux, qui finissent par constituer des agrégats en « rosettes », de couleurs plus ou moins brunes ou rougeâtres, avec souvent à l’origine des noyaux d’origines diverses (sables calcaires ou siliceux, argiles…), dans les endroits de dépôts.
En France d’importants dépôts de gypse apparaissent entre −250 et −33 millions d’années.
Les principaux gisements de gypse, intensément exploités dans l’économie contemporaine, sont des bancs de roches évaporites, suffisamment puissants.
Dans l’Antiquité, des cristaux de gypse particulièrement purs, débités en fines lames transparentes ou translucides, ont été employés dans la fabrication de vitres, en l’absence de verre, comme en atteste Pline l’Ancien.
Notons que cet usage technique n’est pas isolé : de nombreuses sources antiques attestent l’emploi du gypse comme matériau de construction et de décoration à l’air libre, assez commun dans les régions arides.
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Sources : Wikipédia, YouTube.
