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lion différente* dans une même préparation microscopique. Ces teintes variables avec la substance considérée et, dans cette substance, les variations constatées et mesurées suivant diverses directions désignées par la théorie peuvent, avec quelques autres propriétés optiques des minéraux, observées également au microscope, fournir le moyen de reconnaître en plaque mince une roche quelconque, composée de minéraux quelconques.

Je donne, par exemple, ici trois figures, représentant, sans les cou-

Fig. 5. — Granité de l'Allier vu à un grossissement de 30 diamètres. On voit les cristaux enchevêtrés d'orthose (OR), d'oligoclase maclé (OL), de quartz avec lignes d'inclusions (Q), de biotite ou mica noir (Bj.

Fig. 6. — Microgranulite de l'Allier vue à un grossissement de 150 diamètres. On voit les grands cristaux de quartz rongés sur les bords (Q), d'orthose (OR;, et de biotite (B), dans un milieu cristallisé à éléments plus petits, où domine la micropegmatite (Ml>).

leurs qui leur prêtent un aspect diapré, les aspects microscopiques d'un granité, d'un porphyre quartzifère (microgranulite) et d'une labradorite (fig. 5, 6 et 7). 11 n'est besoin d'aucune connaissance minéralogique particulière pour constater à quel pointées trois aspects sont dissemblables, et décèlent une structure différente chez les roches correspondantes. La reconnaissance de beaucoup de minéraux individuels s'opère également dès le premier coup d'œil, même sur des minéraux qui ont à peine, en réalité, un cinquantième de millimètre de large et l'on voit, par suite quelles facilités donne le microscope pour déterminer une série de roches d'aspect amorphe oucompact, auxquelles on avait attribué jadis par impuissance, certains noms généraux et vagues englobant les

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choses les plus dissemblables : (trapp, basanite, grûnstein, propylite, etc.)

Avec la pratique de la minéralogie microscopique, ces premières divergences d'aspect se particularisent et s'expliquent; les minéraux individuels sont reconnus un à un et, linalement, la roche, définie à la fois par les minéraux constituants et par leur répartition, par leur mode d'agencement, peut être rapportée à un type antérieurement classé, désignée par un nom, qui en fait connaître aussitôt la nature et les propriétés. Je signale simplement, comme un caractère très net au microscope, la diflérence immédiatement visible entre les minéraux ordinaires et les minéraux maclés, c'est-à-dire formés de deux cristaux diversement orientés et accolés l'un à l'autre. Le contraste entre les deux parties d'un tel cristal, presque insaisissable à l'œil nu, apparaît au microscope polarisant avec une netteté incomparable ; et encore mieux, quand on a ce qu'on appelle des lamelles hémitropes, comme dans les feldspaths dits plagioclases, c'est-à-dire une série de plages juxtaposées ayant l'une après l'autre subi une rotation de 180° par rapport à la précédente : dès la plaque introduite dans l'appareil, on voit, dans un tel minéral, des apparences de bandes parallèles, reproduites, par \ xemple.sur l'oligoclase ouïe labrador des figures b et 7, qui ne permettent plus de s'y tromper.

En même temps qu'il a permis la reconnaissance proprement dite des roches et de leurs éléments, le microscope a mis en évidence plusieurs caractères importants pour l'explication de leur genèse, parmi lesquels je citerai l'ordre de cristallisation des minéraux dans une roche, les phases successives de ce phénomène et les inclusions solides, vitreuses, liquides ou gazeuses, que beaucoup de minéraux renferment : faits éminemment révélateurs des conditions et du milieu où s'est opérée la solidification de cette roche.

11 semble, qu'on assiste, en quelque sorte à la formation des roches

Fig.7. — L'ibradorite de Mételin (Archipel) vue à un grossissement de 80 diamètres. Grands cristaux de labrador (7), mica noir (19) et (19'), pyroxène augite (20), péridot (23) dans une pâte de microlilhes labradoriques.

170 LA SCIKNCE GÉOLOGIQUE

en les examin.int au microscope et l'on acquiert ainsi les notions les plus précieuses pour essayer ensuite leur reproduction par synthèse dans les conditions de la nature. Si l'on étudie, par exemple, un granité (fig. 5), on verra que de petits cristaux de magnétite, d'apatite, de rutile, de zircon (non représentés sur la figure) y sont englobés dans des micas, qu'entourent eux-mêmes parfois desfeldspaths, le tout étant enveloppé de quartz et que cette succession s'est opérée sans arrêt, sans que les conditions générales aient notablement changé, « en un seul temps de consolidation ». Les conditions de gisement accusent, d'autre part, cette cristallisation tranquille, homogène, faite d'un seul bloc, en profondeur.

Tout au contraire, si nous prenons la roche que l'on appelle une microgranulite (fig. 6), nous voyons quelques grands cristaux de quartz, de feldspath orthose et de micabiotite éparpillés dans une pâte, formée d'éléments tellement plus petits qu'on ne les distingue pas les uns des autres à l'œil nu et, néanmoins, les mêmes, et présentant les mêmes groupements que dans un granité ou une granulite. Les premiers grands cristaux sont là cassés, rongés, pénétrés par le magma, qui peut se soudera eux et, tout naturellement, l'idée vient qu'ils représentent un « premier temps de consolidation », opéré tranquillement en profondeur avec une stabilité permettant aux cristaux d'acquérir ces grandes dimensions ; après quoi, toute la masse encore fluide, entraînant ces premiers cristaux, s'est élevée dans des fissures de l'écorce terrestre, ainsi qu'on le reconnaît, d'autre part, en étudiant les conditions de gisement et le magma refroidi s'est pris en masse dans un « second temps de consolidation ».

D'autres catégories de roches, auxquelles on réserve aujourd'hui le nom de porphyre, présentent, au lieu de cette pâte granulitique en petit ou microgranulitique, une pâte amorphe, avec de simples commencements de cristallisation, d'orientation moléculaire, sous la forme de globules ou de sphérolithes.

De même encore, les coulées de roches éruptives, opérées à la surface (fig. 7), sont aussitôt décelées par deux temps de consolidation analogues : l'un, le plus ancien et le plus profond, avec de grands cristaux; l'autre avec une pâte à cristaux plus fins, dits « microlithes », englobant ces premiers et, dans cette pâte, la fluidité de la masse, sa coulée pendant la solidification sont accusées par la disposition régulière de tous ces petits microlithes feldspathiques, qui apparaissent souvent comme des quantités de bâtonnets parallèles, comme les troncs de sapins flottés sur une rivière du Nord.

Les inclusions sont également révélatrices. Par exemple, en constatant l'abondance des bulles de chlorure de sodium ou d'acide carbo-

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nique liquide englobées dans des quartz, des topazes, etc., on est amené à penser que leur cristallisation s'est opérée dans des bains aqueux, où ces deux éléments, le ciilorurc de sodium et l'acide carbonique liquide sous pression, ont dû jouer un rôle essentiel'. Divers observateurs ont cherché à évaluer, par des expériences de dilatabilité, la température, à laquelle avait dû se former le quartz à inclusions salines^ de certaines roches. On a trouvé 307* pour des diorites quartzifières de Bretagne. 356° pour un trachyte. L'altération des feldspaths peut, d'ailleurs, comme la montré M. Whitman Cross, développer aussi, dans ces minéraux, par une réaction secondaire, des files alignées d'inclusions liquides.

Ailleurs, on aura <les inclusions do matière amorphe vitreuse, parfois avec indication de « cristallites ». l^ microscope a, en effet, permis de reconnaître la fréquence, dans les pâtes de certaines roches ou dans leurs minéraux, tels que la silice et les silicates, de matières vitreuses non cristallisées, mais offrant, à de foHs grossissements, des sortes de formes cristallines élémentaires, ou cristallites, où l'on croit voir le passage, très intéressant pour les théories sur la matière, de l'état amorphe à 1 état cristallin, particulièrement caractérisé dans les substances siliceuses, qui peuvent être, tantôt cristallisées, tantôt amorphes ou colloïdes.

Ces cristallites, dont je reproduis quelques ilgurcs (lig. 8), ont des

Fig. 8. — Cristallites et trîchiles d'une obsidienne de Milo (Grèce\ vus à un grossissement de oOO diamètres, d'après M.M. FouûPÈ et Michel Lévy {Minéralogie micrographique, pi. XVI). On voit des bâtonnets de pyroxène (20) et des trichites (58) dans un magma vitreux 139).

1. Les inclusions liquides présentent, en général, une bulle mobile, ou libelle. Quand le libelle a moins de yôHq *^® millimètre, il parait animé d'une bizarre trépidation propre et indépendante de toute circonstance extérieure, dite mouvement brownien. Ce mouvemeni, qui est à retenir dans les théories générales, a été attribué à un échange constant entre les molécules liquides et gazeuses sur le contact.

formes singulières et qui ne sont pas sans analogie avec des termes élémentaires de la matière organique, ou du monde des microbes. Il est surtout curieux d'y voir les individus se former en chapelets, suivant des alignements, qui, eux-mêmes, peuvent présenter une sorte de symétrie grossière autour d'un centre ou par rapport à un axe.

L'étude des terrains sédimentaires au microscope, seulement développée dansces toutes dernières années et, notamment, parM. CayeuxS permet, elle aussi, de reconnaître les débris organiques, ou minéraux, qui ontconstitué ces sédiments : calcaire, gaize, tuffeau, craie, et, jusqu'à un certain point, de retrouver leur origine, en un mot de déterminer le rôle qu'il convient d'attribuer aux agents mécaniques, chimiques et physiologiques dans leur formation.

Enfin, récemment, une tendance très générale s'est manifestée dans les études pétrographiques pour combiner l'analyse chimique, dont il va être question plus loin, avec l'examen microscopique. Tandis qu'auparavant on demandait seulement à celui-ci une analyse qualitative, une détermination des minéraux constituants, aujourd'hui l'on vise à une analyse quantitative, c'est-à-dire que l'on ne se tient pas satisfait si l'on n'a pas apprécié aussi, avec l'aide de la chimie, la proportion relative de ces minéraux. 11 est évident que, le jour où l'on connaîtrait, pour chaque roche, tous les minéraux constituants, leur proportion, leur ordre de formation et leur mode de groupement, la roche serait aussi bien déterminée que possible et pourrait, dès lors, être représentée par une notation, correspondant à quelque chose de tout à fait précis, au lieu des définitions vagues, auxquelles on était réduit jadis.

b) Séparation des minéraux d'une roche par le magnétisme, la densité, etc. — Avant qu'on eût réussi à distinguer par l'examen microscopique les éléments constituants d'une roche, on s'attachait à les trier réellement les uns des autres, afin d'en obtenir une quantité suffisante pour pouvoir les analyser. Ces procédés sont encore en usage dans certains cas.

Ils consistent essentiellement à pulvériser la roche, puis à utiliser diverses propriétés physiques, spéciales à tel ou tel des minéraux, pour le mettre à part des autres. C'est, en petit et dans une opération scientifique, quelque chose de tout à fait analogue à ce qu'on cherche à obtenir, industriellemerit et en grand, dans tous les ateliers de préparation mécanique, où l'on sépare, soit de leur gangue, soit d'une autre substance métallique, les minerais de plomb, de zinc, de fer, de cuivre, etc.

1. Coiilribulion à l'étwle micrographique des terrains sédimentaires. 1897.

CIIAl». V. — PÉTROGRAPim:. — EMPLOI DES RÉACTIONS CHIMIQUES 173

La préparation magnétique ne réussit bien que pour quelques minéraux; elle consiste à utiliser l'attraction différente des éléments par un électro-aimant de puissance variable, ou, dans des cas plus simples, par un simple aimant. On sait, d'ailleurs, que, dans nos mines, le triage de la magnétite et de la chalcopyrite ou de la blende, des minerais de fer et du quartz, du feldspath ou de l'apatile se font couramment ainsi. Plus un minéral silicate est riche en fer, plus, en moyenne, il est attirable; en augmentant peu à peu l'intensité, on attire, d'abord, le fer oxydé, puis la hornblende, l'augite et le péridot, puis le mica.

hsi préparation mécanique utilise la densité différente des minéraux, en les mettant en suspension, soit dans de l'eau animée d'un courant plus ou moins rapide, soit dans une série de liqueurs titrées, combinées de manière que leur densité propre soit justement intermédiaire entre celles de deux minéraux à séparer. Ces liqueurs lourdes sont formées avec des corps, tels que le tétrabromure d'acétylène, dont la densité est de 3; le biodure de mercure et de potassium, qui atteint 3,19; le borotungstate de cadmium, qui arrive à 3,28; ou l'iodure de méthylène (3,33). Un mélange avec de l'eau donne toute l'échelle des densités que l'on désire. Pour des densités plus fortes, on peut opérer dans un bain fondu de chlorure de plomb, dont la densité est de o, ou dans un mélange de ce chlorure avec le chlorure de zinc (3,2). Dans tous les cas, on y introduit la roche en poudre, dont une partie tombe au fond et l'autre reste flottante.

c) Réactions chimiques. — L'emploi des analyses et réactions chimiques prend une importance chaque jour plus grande en géologie, à mesure que ces analyses donnent des résultats plus précis et sur lesquels on peut compter plus sù-ement.

Les réactions chimiques sont utilisées en pétrographie : 1° pour faire l'analyse totale d'une roche ; 2° pour analyser partiellement des éléments homogènes, extraits de cette roche au moyen des procédés précédents ; 3° pour isoler un minéral des autres ; ,4** pour caractériser un minéral, soit dans un examen à l'œil nu, soit surtout dans une étude microscopique. On se sert, en outre, de la chimie pour analyser des eaux et des gaz (eaux courantes, eaux thermales, eaux des bassins d'évaporation, fumerolles volcaniques, gaz des émanations quelconques, air à diverses altitudes, etc.)

1"* L'analyse totale des roches, après avoir été beaucoup pratiquée au début, avait été quelque peu délaissée pour l'examen microscopique ; ainsi que je l'ai dit plus haut, on y revient pour la combiner avec cet examen et en déduire la composition quantitative d'une roche com-

174 LA SCIENCE Gl50F.0GIQUE

plexe en minéraux définis. La proportion de certaines substances caractéristiques, comme la silice, laluminc, la potasse ou la soude, le fer, la magnésie, la chaux, qui forment la majeure partie de toutes les roches cristallines, sert également de base à toutes les théories modernes sur la différenciation des magmas, sur les familles pétrographiques dans une région déterminée, etc., etc., qui seront rappelées plus loin '.

Cette analyse, portant presque toujours sur des silicates, a seulement cela de particulier qu'on doit commencer par rendre ces silicates solubles, par exemple par la méthode Sainte-Claire De ville (attaque au carbonate de chaux et reprise à l'acide nitrique).

2° L'analyse de minéraux homogènes, triés au préalable par une préparation mécanique ou magnétique quelconque, peut servir de confirmation à l'étude optique des minéraux; elle la complète aussi en faisant connaître plus précisément la composition des minéraux compris dans les roches : composition, qui pourrait différer de celle des minéraux isolés, souvent cristallisés d'une tout autre façon dans des géodes, des druses, des filons, etc.

3* L'isolement de certaines substances peut s'obtenir par une attaque de leur gangue au moyen de réactifs appropriés. On emploie couramment en paléontologie l'acide chlorhydrique très dilué pour réaliser le dégagement des fossiles, que la nature produit lentement, d'autre part, sur des tranchées exposées à l'air, par l'action progressive de l'eau superficielle chargée d'acide carbonique. On utilise de même en pétrographie l'acide fiuorhydrique concentré, qui attaque, dans des phases successives : d'abord, les matières amorphes ; puis, les feldspaths ; puis, le quartz ; puis, les silicates ferrugineux.

4° La reconnaissance des minéraux après une attaque préalable forme toute une petite science, appelée la micro-chimie, dont le principe, différent de celui de la chimie ordinaire, consiste, non à obtenir les corps les plus insolubles à l'état de précipités comme dans les recherches analytiques, mais à produire des corps peu solubles cristallisant rapidement dans la solution et à les reconnaître par la détermination de leurs formes (chaux à l'état de gypse, alumine et alun de cœsium, etc.). Le procédé Boricky permet de reconnaître à la fois plusieurs corps au moyen d'une réaction unique. En faisant agir, sur une plaque mince de roche, l'acide hydrofluosilicique, on obtient, avec une douce chaleur, des hydrofluosilicates cristallisés, dont la forme est caractéristique. On distingue ainsi très vite les minéraux potassiques donnant des cubes, des minéraux sodiques donnant des prismes hexa-