Les applications industrielles des inosilicates sont variées. La jadéite est recherchée comme pierre précieuse et ornementale. La wollastonite est largement utilisée dans les céramiques, les peintures, les plastiques, les matériaux composites et comme charge minérale dans les polymères. Certaines amphiboles fibreuses, autrefois exploitées comme variétés d'amiante pour leurs excellentes propriétés isolantes et leur résistance thermique, ont vu leur utilisation fortement restreinte ou interdite dans de nombreux pays en raison des graves risques sanitaires liés à l'inhalation de leurs fibres.

Le terme inosilicate provient du grec is, inos (= fibre ou tendon) et fait référence à cette organisation allongée qui distingue ces minéraux des autres classes de silicates. Les inosilicates occupent une place essentielle dans la minéralogie, la pétrologie magmatique et métamorphique, la géochimie et les sciences planétaires. Ils sont particulièrement abondants dans le manteau supérieur terrestre, dans les roches magmatiques mafiques et ultramafiques, ainsi que dans de nombreuses roches métamorphiques. Leur importance découle de leur rôle dans les processus de cristallisation des magmas, de différenciation des planètes telluriques et de circulation des éléments chimiques au sein de la lithosphère.

Les inosilicates se répartissent en deux grands ensembles structuraux. Les inosilicates à chaîne simple possèdent une succession linéaire de tétraèdres partageant chacun deux oxygènes. Leur unité répétitive correspond à la composition idéale (SiO3)^2−, ce qui conduit à un rapport Si/O de 1/3. Les inosilicates à chaînes doubles résultent de l'association latérale de deux chaînes simples partageant périodiquement certains tétraèdres. Leur composition moyenne devient (Si4O11)^6−, avec un rapport Si/O voisin de 4/11. Cette différence structurale explique les propriétés très distinctes des deux principaux groupes que sont les pyroxènes et les amphiboles.

Les pyroxènes constituent le groupe le plus important des inosilicates à chaîne simple. Leur formule générale peut être écrite XY(Si,Al)2O6, où les sites cristallographiques X et Y sont occupés par différents cations tels que Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Ca²⁺, Na⁺, Mn²⁺, Li⁺, Al³⁺, Cr³⁺ ou Ti⁴⁺. Cette grande diversité chimique permet la formation d'un très grand nombre d'espèces minérales et de solutions solides complexes, dont la composition reflète les conditions de cristallisation des roches.

Parmi les pyroxènes les plus abondants figurent l'enstatite (MgSiO3), la ferrosilite (FeSiO3) et le diopside (CaMgSi2O6). L'enstatite et la ferrosilite définissent une importante série de solutions solides entre les pôles magnésien et ferrifère. Le diopside, riche en calcium, est largement répandu dans les basaltes, les gabbros, les péridotites et de nombreuses roches métamorphiques. L'augite représente un pyroxène particulièrement complexe, incorporant simultanément calcium, magnésium, fer, aluminium, titane et sodium. Elle constitue l'un des principaux minéraux des roches mafiques terrestres.

Les pyroxènes sodiques comprennent notamment la jadéite (NaAlSi2O6) et l'aegyrine (NaFe³⁺Si2O6). La jadéite est un minéral caractéristique des éclogites formées à très haute pression dans les zones de subduction. Elle constitue également l'un des deux principaux constituants du jade utilisé depuis des millénaires comme pierre ornementale et matériau artistique dans de nombreuses civilisations d'Asie orientale.

Les pyroxénoïdes constituent un groupe voisin des pyroxènes, mais leurs chaînes de tétraèdres présentent une périodicité différente et une légère ondulation. Les principaux représentants sont la wollastonite (CaSiO3), la rhodonite (MnSiO3) et la bustamite. Ces minéraux apparaissent principalement dans les roches métamorphiques riches en calcium ou en manganèse ainsi que dans certains skarns.

Les amphiboles représentent les principaux inosilicates à chaînes doubles. Leur formule générale est complexe et peut être résumée sous la forme A0−1B2C5T8O22(OH,F,Cl)2, où les différents sites cristallographiques accueillent une grande variété de cations. Cette complexité explique l'existence de nombreuses espèces minérales et d'importantes possibilités de substitutions chimiques.

Les amphiboles les plus répandues comprennent la hornblende, la trémolite, l'actinote, la ferro-actinote, la glaucophane, la riebeckite, l'anthophyllite et la cummingtonite. La hornblende constitue le principal amphibole des roches magmatiques intermédiaires telles que les diorites et les andésites. La trémolite et l'actinote se rencontrent fréquemment dans les marbres métamorphiques et les schistes verts. La glaucophane est caractéristique des schistes bleus formés dans les zones de subduction à haute pression et basse température.

La présence de groupes hydroxyles (OH)^-, parfois remplacés par du fluor ou du chlore, distingue fondamentalement les amphiboles des pyroxènes. Cette particularité fait des amphiboles d'importants réservoirs d'eau dans la lithosphère. Certaines espèces peuvent contenir jusqu'à plusieurs pour cent d'eau structurale. Lors de leur déstabilisation en profondeur, cette eau est libérée sous forme de fluides qui abaissent le point de fusion des péridotites mantelliques et favorisent la genèse des magmas calco-alcalins caractéristiques des zones de convergence. Les amphboles jouent ainsi  un rôle essentiel dans les mécanismes de fusion partielle responsables du volcanisme des arcs insulaires.

Les chaînes de tétraèdres sont maintenues ensemble par des cations occupant plusieurs sites de coordination. Les sites octaédriques accueillent principalement Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ ou Al³⁺, tandis que les sites de coordination plus élevée sont occupés par Ca²⁺, Na⁺ ou K⁺. Les nombreuses substitutions possibles expliquent les variations importantes de densité, de couleur, de stabilité thermodynamique et de propriétés optiques observées au sein des inosilicates.

Les propriétés physiques des inosilicates reflètent directement leur structure cristalline. Les pyroxènes présentent deux plans de clivage se recoupant selon un angle voisin de 90°, conséquence directe de la disposition des chaînes simples dans le réseau cristallin. Les amphiboles possèdent également deux plans de clivage, mais ceux-ci forment un angle caractéristique d'environ 56° et 124°, résultant de la géométrie particulière des chaînes doubles. Cette différence constitue l'un des critères les plus utilisés pour distinguer ces deux groupes en pétrographie.

La dureté des inosilicates varie généralement entre 5 et 7 sur l'échelle de Mohs. Leur densité est comprise entre environ 2,9 et 3,6 g/cm³, selon leur composition chimique et leur teneur en éléments lourds comme le fer ou le manganèse. Les couleurs sont très variables : les pyroxènes magnésiens sont souvent verts ou brun clair, tandis que les variétés riches en fer deviennent brun foncé ou noires. Les amphiboles présentent fréquemment des teintes vertes, noires, bleu foncé ou brun foncé.

Les propriétés optiques sont particulièrement importantes pour leur identification. Les pyroxènes présentent généralement une biréfringence modérée et un pléochroïsme faible, tandis que les amphiboles montrent un pléochroïsme beaucoup plus marqué en raison de leur structure plus complexe et de leur richesse en fer. Au microscope polarisant, les angles d'extinction et les couleurs d'interférence constituent des critères diagnostiques essentiels.

La stabilité thermodynamique des inosilicates dépend fortement de la température, de la pression, de la composition chimique et de la présence d'eau. Les pyroxènes dominent les assemblages minéralogiques des magmas relativement secs et des roches mantelliques, alors que les amphiboles deviennent stables dans des conditions plus hydratées. Cette différence joue un rôle majeur dans l'évolution des magmas et des séries volcaniques.

Les inosilicates occupent une place centrale dans la série réactionnelle discontinue de Bowen. Les pyroxènes cristallisent après les olivines lors du refroidissement des magmas basaltiques. À mesure que la température diminue et que la teneur en eau augmente, ils peuvent réagir avec le liquide résiduel pour former des amphiboles, lesquelles peuvent ensuite évoluer vers des biotites dans les derniers stades de la cristallisation. Cette succession reflète l'évolution chimique progressive des liquides magmatiques.

Dans le manteau terrestre, les pyroxènes constituent, avec les olivines, les principaux constituants des péridotites. Les orthopyroxènes dominent généralement les harzburgites, tandis que les clinopyroxènes sont abondants dans les lherzolites. Leur composition chimique permet de déterminer les températures d'équilibre, les profondeurs de cristallisation et les processus de fusion partielle ayant affecté le manteau supérieur.

Less pyroxènes apparaissent dans les métamorphismes de haute température, tandis que les amphiboles dominent les faciès des schistes verts et des amphibolites. La glaucophane est un minéral emblématique du faciès des schistes bleus, indiquant des conditions de haute pression et de basse température caractéristiques des zones de subduction. Les transformations entre chlorite, amphibole, pyroxène et grenat enregistrent les variations de pression et de température au cours de l'évolution des chaînes de montagnes.

L'altération chimique des inosilicates conduit progressivement à la formation de phyllosilicates, de carbonates et d'oxydes de fer. Les pyroxènes s'altèrent fréquemment en chlorites, serpentines, talc ou argiles selon les conditions physicochimiques. Les amphiboles peuvent être remplacées par des chlorites, des épidotes ou divers minéraux secondaires lors des processus hydrothermaux.

Les insosilicates extraterrestres.
Les inosilicates sont largement présents dans les météorites. Les pyroxènes constituent l'un des principaux composants des chondrites ordinaires, des achondrites, des météorites lunaires et martiennes. Leur composition isotopique et chimique fournit des informations précieuses sur les premiers stades de la condensation de la nébuleuse protosolaire, la différenciation des planétésimaux et les processus magmatiques précoces des corps planétaires.

Des pyroxènes ont été identifiés sur la Lune, sur Mars, sur Mercure, sur Vesta et sur de nombreux astéroïdes différenciés grâce aux observations spectroscopiques orbitales et aux analyses des missions spatiales. Les basaltes lunaires sont particulièrement riches en pyroxènes calciques et ferrifères. Les rovers martiens ont révélé la présence de pyroxènes peu altérés dans de nombreuses régions volcaniques, indiquant que certaines roches ont subi une altération aqueuse limitée. Les pyroxènes dominent également la composition de nombreuses météorites provenant de Mars et de Vesta.

Les amphiboles sont plus rares dans les météorites en raison des faibles quantités d'eau disponibles lors de leur formation, mais elles ont été identifiées dans certaines météorites ayant subi une altération hydrothermale ou dans des roches terrestres métamorphisées incorporées aux collections météoritiques après impact.

Classification des inosilicates