Stabilisation des pyrites

Stabilisation des sulfures de fer

Lors de diverses prospections nous récoltons des fossiles et ou des minéraux en pyrite ou marcassite plus ou moins oxydées. Après nettoyage est mis en vitrine des spécimens, il arrive fréquemment qu’il y ait une dégradation de l’objet. Cette dégradation est repérable par des traces d’oxyde de fer (couleur rouille), des suintements au niveau des fissures voir des traces blanches de sulfate de calcium (plâtre). On remarque plus rarement, des traces jaunes de réduction des sulfures en soufre. Un tel objet mis dans une vitrine engendre une odeur acide qui se répand et attaque les autres minéraux ou fossiles de notre collection ce produit corrosif est de l’acide sulfurique (H2SO4). A contrario, lors de la récolte de minéraux ou de fossiles dans la roche saine et hors de contact avec les eaux météoriques, on récoltera un produit non corrodé de très bonne qualité qui se conservera dans le temps mais le fait de mettre un minéral ou un fossile contaminé à côté contamine la pièce saine et risque de le détériorer.

Explication des phénomènes

Les minéraux ou fossiles en contact avec l’eau météorique et avec l’air du sol crée un milieu propice au développement bactérien. Dans ce milieu où coexistent le soufre (réduit en sulfures), l’oxygène (apporter par l’air) et l’eau (apporter par les pluies météoriques) créer un milieu favorable aux bactéries sulfo-oxydantes.

Les bactéries sulfo-oxydantes s’immiscent dans toutes les petites fissures de l’objet. À titre d’exemple les bactéries du genre Thiobacterium ont une taille allant de 0,6 à 5 µm (0,0006 à 0,005 mm). À titre de comparaison, un cheveu à un diamètre moyen de 65 µm (0,065mm). La transformation de sulfures en sulfate par des bactéries s’accompagne d’une augmentation de volume de 8%. Cette augmentation de volume au niveau des fissures constitue des forces qui toutes conjuguées transformeront le minéral où votre fossile en un tas de sable ! Parmi les bactéries sulfo-oxydantes un groupe (Chlorobacteriaceae) est doté d’un noyau chlorophyllien, ceci implique l’utilisation de la lumière (photosynthèse) dans la dégradation des sulfures. Pour nous cela signifie une augmentation de la dégradation des objets de collection due à une exposition à la lumière.

Un autre genre de bactéries intervient dans ce milieu. Elle transforme le faire ferreux (Fe2+) du sulfure de fer en fer ferrique (Fe3+) produisant de la limonite FeO(OH). Cette réaction se fait en milieu acide (pH inférieur à cinq) en présence d’oxygène et d’eau. Comme nous l’avons vu précédemment toutes les conditions sont réunies pour que ces bactéries prolifèrent. Il est à noter que l’acidité du milieu est apportée par la réaction de la dégradation des sulfures en sulfate.

En résumé

Pour stabiliser les sulfures de fer il va falloir :

• Détruire l’ensemble des bactéries qui occasionnent la destruction des sulfures et du fer ferreux.
• Supprimer le contact entre l’air et la pyrite
• Supprimer le contact entre l’eau (vapeur d’eau de l’air) et la pyrite.

Remèdes

Pour détruire les bactéries on pourrait utiliser l’alcool ou l’eau de Javel mais ces liquides ne sont pas assez pénétrants (pouvoir mouillant faible) et ne peuvent atteindre le coeur de l’objet. Il ne reste qu’une seule méthode efficace c’est la stérilisation. Il suffit simplement de mettre l’objet préalablement bien sécher (deux ou trois jours sur un radiateur) dans un four à 250° C. pendant un certain temps. Le temps de chauffe dépend de l’épaisseur de l’objet. Comptez une heure de chauffage par centimètre. Le temps est relativement long mais il faut qu’une température suffisante atteignent le coeur de l’objet (160° C pendant une demi-heure). Après ce chauffage la pièce est stérilisée mais ce milieu peut être recolonisé. Il faut aussi éviter que la pyrite ait un contact avec l’air ou/et l’eau. Pour éviter cela on utilisera un vernis très pénétrant. C’est encore mieux, si ce vernis stabilise la rouille. Actuellement sur le marché on trouve facilement le Rustol-Owatrol. On peut aussi utiliser un dégrippant comme le WD-40 ou le 3-en-1. Dans les deux cas, il suffit d’immerger la pièce dans le liquide, 5 à 10 mn. Après un égouttage de quelques heures, les pièces immergées dans le dégrippant pourront prendre place dans la vitrine tandis que les pièces ayant fait un séjours dans un vernis devront continuer à sécher complètement avant la mise en vitrine. Pour un séchage parfait, l’utilisation d’une pince à becs pointus sera nécessaire.