Pyrolusite — carte d’identité du dioxyde de manganèse

La pyrolusite est le dioxyde de manganèse, MnO₂, et le plus commun des minerais de ce métal. Elle cristallise dans le système tétragonal, sur le même modèle structural que le rutile et la cassitérite, mais ses cristaux nets — que l’on désignait autrefois sous le nom de polianite — restent rares. Le plus souvent, elle se présente en masses compactes, en aiguilles rayonnantes, en croûtes fibreuses ou, à l’autre extrême, en poudre noire, mate et friable, qui noircit tout ce qu’elle touche. Cette double nature explique le paradoxe de sa dureté : dure et cassante (6 à 6,5) quand elle est bien cristallisée, tendre au point de se rayer à l’ongle quand elle est terreuse.

Elle naît presque toujours en surface, dans la zone d’oxydation des gisements de manganèse. L’eau chargée d’oxygène altère les carbonates et les silicates manganésifères — la rhodochrosite, la manganite, la rhodonite — et le manganèse, porté à son degré d’oxydation le plus élevé, précipite sous forme de MnO₂. On la trouve donc dans les chapeaux d’altération, les nodules sédimentaires, les dépôts lacustres et marins, et jusque dans les célèbres nodules polymétalliques qui tapissent certaines plaines abyssales, où le manganèse s’accumule au rythme de quelques millimètres par million d’années.

Sa signature la plus familière n’est pourtant pas un cristal, mais un dessin. Le long des fissures et des joints de stratification des calcaires et des grès, les solutions riches en manganèse déposent la pyrolusite en fines arborescences noires qui imitent à s’y méprendre des fougères, des mousses ou des rameaux fossilisés. Ces dendrites trompent depuis toujours les promeneurs, qui y voient des plantes pétrifiées ; ce ne sont que des cristallisations minérales, guidées par la diffusion du fluide dans la roche. Les fameuses « pierres-paysages » de Florence et les plaques de calcaire lithographique de Solnhofen doivent à ce phénomène leurs paysages miniatures.

Le nom de la pyrolusite raconte son plus vieil usage. Dès l’Antiquité, les verriers savaient qu’une pincée de ce minerai noir jetée dans le verre en fusion en effaçait la teinte verdâtre due au fer : le manganèse oxyde le fer ferreux, décolore la pâte, et un léger excès la teinte au contraire de violet. On l’appela « savon des verriers », et son nom scientifique, forgé en 1827, dit la même chose en grec : la pierre qui « lave par le feu ».

Ce minerai discret a joué un rôle décisif dans l’histoire de la chimie. C’est en chauffant de la pyrolusite avec de l’acide chlorhydrique que Carl Wilhelm Scheele obtint, en 1774, un gaz jaune-vert suffocant : le chlore. La même année, à partir du même minéral, Johan Gottlieb Gahn isola pour la première fois le métal manganèse. Longtemps, la pyrolusite fut aussi la source de laboratoire de l’oxygène et un oxydant de choix pour la teinture et la préparation des sels de manganèse.

Son histoire est plus ancienne encore que la chimie. Le dioxyde de manganèse compte parmi les tout premiers pigments noirs de l’humanité : on en retrouve dans les peintures pariétales et, surtout, en quantité sur les sites néandertaliens. Les chercheurs pensent aujourd’hui que ces blocs de manganèse soigneusement raclés ne servaient pas seulement à peindre le corps, mais peut-être à faciliter l’allumage du feu, le MnO₂ abaissant la température de combustion du bois — un usage qui, s’il se confirme, ferait de la pyrolusite l’un des plus vieux auxiliaires techniques connus.

Aujourd’hui, l’essentiel de la pyrolusite extraite part vers l’acier. Le manganèse est l’additif métallurgique le plus universel qui soit : ajouté à la fonte sous forme de ferromanganèse ou de spiegeleisen, il capte le soufre et l’oxygène qui fragilisent le métal, puis durcit l’alliage. Il n’existe pratiquement pas d’acier sans manganèse, et la sidérurgie mondiale en absorbe à elle seule plus de neuf dixièmes de la production. Ce petit oxyde noir se trouve donc, invisible, dans le moindre rail, la moindre poutre et la moindre carrosserie.

L’autre grand débouché du dioxyde de manganèse est électrique. Depuis la pile de Leclanché jusqu’aux piles alcalines modernes, le MnO₂ sert de matière active à l’électrode positive, où il joue le rôle de dépolarisant en captant l’hydrogène qui, sans lui, viendrait bloquer la réaction. Des milliards de piles bâtons, boutons et de lampes de poche reposent sur cette propriété ; on emploie aujourd’hui surtout un dioxyde de manganèse électrolytique, de synthèse, mais le principe est celui de la vieille pyrolusite des mineurs.

La géographie du minerai dessine une carte très concentrée. Le champ manganésifère du Kalahari, en Afrique du Sud, renferme à lui seul une part écrasante des réserves mondiales ; le Gabon, avec l’immense gisement de Moanda, l’Australie, le Brésil, l’Ukraine — autour de Nikopol — et la Chine complètent le peloton de tête. En Europe, les localités classiques du Harz allemand, d’Ilfeld et d’Elgersburg, ont fourni les beaux cristaux qui garnissent les vitrines depuis le XIXᵉ siècle, davantage prisés des collectionneurs que des industriels.

Sur le terrain, la pyrolusite se reconnaît à peu de frais. Une masse noire, mate ou faiblement métallique, qui laisse une trace noire sur la porcelaine et salit franchement les doigts, est déjà suspecte. On la sépare du graphite, plus léger, gris de plomb et gras au toucher, qui ne tache pas de la même suie noire ; et de la manganite, qui lui ressemble mais donne une trace brune. Ses variétés bien cristallisées, dures et brillantes, se distinguent des formes terreuses par une simple pointe d’acier : les premières résistent, les secondes s’effritent.

Un mot, enfin, sur les précautions. La pyrolusite n’est pas dangereuse à manipuler à sec dans une vitrine, mais sa poussière de manganèse doit être respectée : l’inhalation chronique de poussières manganésifères est neurotoxique, un risque bien connu des mineurs et des soudeurs sous le nom de manganisme. Pour le collectionneur, quelques règles suffisent — ne pas poncer ni pulvériser les échantillons friables, se laver les mains après manipulation, tenir la pièce à l’écart des enfants. La pyrolusite est un minerai industriel et un minéral de collection, sans tradition établie en lithothérapie ; cette fiche relève de la minéralogie et non de la santé : pour toute question de cet ordre, seul un professionnel qualifié est compétent.