LA CRISTALLOGRAPHIE ET LA MINÉRALOGIE

Nous ne sortirons pas encore du domaine des sciences physiques en jetant un coup d’œil sur la minéralogie et la géologie, en laissant toutefois de côté,. dans celle-ci, la paléontologie qui trouvera sa place dans un autre chapitre. |

Grâce au concours des mathématiciens, les cristallographes ont pu élucider certaines propriétés en rapport immédiat avec la structure moléculaire des corps cristalhsés. Il y a trente ans, Soncke et Mallard avaient déjà généralisé la conception de Bravais sur la structure de ces corps, en montrant que le principe de l’homogénéité était sauvegardé, en substituant aux molécules symétriques de Bravais des groupes de molécules asymétriques disposés symétriquement. Plus récemment, MM. Schœænflies et von Fedorow reprirent, en s’aidant des travaux de M. Jordan, la question au point de vue mathématique ; ils recherchèrent tous les types de groupes de mouvement d'ordre fini; le groupement en

systèmes de polyèdres correspondants, de manière à Ps

remplir l’espace, épuise toutes les possibilités dans la recherche de la structure des cristaux (voir page 41). A vrai dire, quelques-uns seulement de leurs résultats * sont à utiliser pour faire la théorie de toutes les propriétés découlant de la structure moléculaire. Dans cet ordre d'idées, les recherches de M. Wallerant ont élargi encore les cadres tracés par Haüy, et déjà successivement agrandis par Bravais et Mallard. Les groupes asymétriques de molécules, que M. Wallerant nomme particules fondamenlales, en se groupant entre elles au moyen de rotations autour d’axes de symétrie et de renversements par rapport à des plans de symétrie, donnent naissance aux particules complexes qui possèdent des éléments de symétrie proprement dits et des éléments de symétrie limites; les premiers se retrouvent dans les corps cristallisés, les seconds deviennent les éléments de symétrie des groupements cristallins. Mais deux cas peuvent se présenter. Les éléments-limites peuvent faire entre eux les mêmes angles que les éléments de symétrie proprement dits d’un polyèdre, le groupement ne comprendra qu'un nombre limité de cristaux, et il pourra se faire que l’ensemble présente, dans sa forme extérieure, l’aspect d’un cristal unique ayant dans sa forme cristalline une symétrie plus élevée que celle inhérente à chacun des cristaux composants. Il y aura, par suite, contradiction entre la symétrie extérieure et la symétrie révélée par d’autres propriétés telles que les propriétés optiques,

MINÉRALOGIE ET GÉOLOGIE mA à:

et il en résultera en apparence des anomalies optiques. Si, au contraire, les éléments-limites ne font pas entre eux les mêmes angles que les éléments de symétrie d’un polyèdre, le groupement n'aura, comme éléments de symétrie, qu’une partie des éléments-limites de la particule complexe, tantôt les uns, tantôt les autres. Il pourra done se produire plusieurs groupements. .

Ce dernier résultat conduit à une explication du polymorphisme : si les particules fondamentales se groupent en particules complexes, c’est qu’elles possèdent des éléments-limites se transformant en éléments réels dans cette particule complexe. Il pourra donc, dans certains cas, se produire plusieurs sortes de particules complexes donnant naissance à plusieurs sortes de cristaux de symétries différentes, mais tels que les éléments de symétrie de l’un soient les éléments de symétrie des groupements de l’autre, et inversement.

Pasteur avait cru reconnaître la loi régissant les formes cristallines d’un corps polymorphe, en cons- tatant que leurs réseaux différaient fort peu ; c’est là un fait exact, mais qui n’est pas spécial aux formes d’un même corps. Une étude approfondie des corps cristallisés les plus différents a permis à Mallard de constater que les réseaux diffèrent fort peu d’un réseau cubique, et on peut dire que dans les différentes formes cristallines, la symétrie totale est toujours celle d’un cube. |

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Il est clair que les représentations précédentes avec des particules fondamentales et des particules complexes rentrent dans le type général ces théories, c'est-à-dire de systèmes d’images ayant pour objet de synthétiser les observations et de conduire parfois à la prévision de faits nouveaux. Comme toute théorie, ces représentations sont donc sujettes à discussions ; celles-ci n’ont pas manqué et se continuent, car on n apportera jamais une interprétation définitive dans des questions touchant à la physique moléculaire, ce qu’est véritablement la cristallographie. Ainsi, il n’y a pas une opinion unanime sur lindividualité de cette particule complexe, qui parait jouer en cristallographie le même rôle que la molécule en chimie. On doit cependant reconnaître une grande valeur aux raisons données par M. Wyrouboff et par M. Wallerant en faveur de l’individualité, au moins relative, de la particule complexe, une des plus fortes étant fournie par l'étude des cristaux mous, comme ceux d’oléate d'ammoniaque, ou encore par les cristaux liquides. Sur bien des points il va falloir modifier les raisonnements un peu simplistes de la minéralogie classique ; les lois d’Hauy et de Bravais n ont rien d’absolu. On doit tenir compte des conditions de cristallisation; en modifiant celles-ci, on peut arriver à produire de nouvelles faces, et l’étude des faces courbes devra né jour occuper les minéralogistes.

Je viens de faire allusion aux cristaux mous et

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aux cristaux liquides ; leur découverte est certainement, dans le domaine de la cristallographie, le fait le plus marquant de ces dernières années : leur étude permettra de préciser les conditions auxquelles doit satisfaire la structure d’un corps pour posséder les propriétés d’un édifice cristallin. En particulier, les cristaux liquides nous amènent à nous demander -si la répartition réticulaire des éléments constituants est nécessaire pour entraîner l’ensemble des propriétés physiques constatées dans les cristaux, Je dois ajouter qu'il y a là encore de nombreux sujets de discussion. Les liquides anisotropes sont troubles; on a pu penser qu'ils ne sont pas homogènes et qu'il s’agit d’une émulsion, ou bien encore admettre l'existence de corps solides anisotropes en suspension. R

Ces problèmes de mécanique moléculaire dans les milieux symétriques sont de la plus haute importance ; on y voit en quelque sorte la matière chercher à prendre des formes stables, variables d’ailleurs avec les conditions physiques, et les physico-chimistes ont cherché à rattacher leurs explications théoriques au principe de la moindre action. Ces recherches ont été inaugurées par Pasteur, et les mémoires de M. Gernez sur les cristallisations provoquées dans les liqueurs sursaturées, sont depuis longtemps devenus classiques ; ces études sont cultivées aujourd'hui surtout en Allemagne.

On est assez porté actuellement à regarder un

cristal comme une sorte d’être vivant, susceptible l'accroissement, et réparant ses pertes quand il a été blessé; les mots mêmes provoquent ici la comparaison. Il y a là un rapprochement artificiel, et il ne paraît pas légitime de comparer la formation cristallographique, qui marche uniformément dansle -même sens, avec l’assimilation et la désassimilation périodiques qui sont la caractéristique des phénomènes vitaux ; le cristal absorbe et n’excrète pas. D'une manière plus générale, on parle assez couramment aujourd’hui de la vie de la matière, en entendant par là les transformations souvent très lentes qui se produisent dans des milieux qui paraissent en équilibre. C’est ainsi qu’un thermomètre dont le zéro se déplace devient un être vivant, ou encore le morceau d’étain gris de la page 204, atteint d’une sorte de maladie contagieuse, bien connue des constructeurs d’orgues, transmissible aux morceaux d’étain voisins, maladie que la chaleur peut heureusement guérir. On imagine aussi une mémoire de la matière qui se souvient de ses états antérieurs et s'arrange en conséquence. Au lieu de vie et de mémoire, il vaudrait mieux simplement parler d'hérédité, au sens où nous l’avons entendu dans un chapitre précédent; il est impossible dans ces phénomènes de conserver l'hypothèse de non-hérédité qui, nous l’avons dit, est à la base de la mécanique classique. Je me suis déjà expliqué (chap. III, sect. III) sur cette mécanique avec hérédité, où se présente-

ront, semble-t-il, les équations fonctionnelles plus compliquées que les équations différentielles auxquelles nous sommes habitués. Elles renfermeront,

ai-je dit plus haut, des intégrales qui seront Le témoi-

gnage d’une sorte d’hérédité. Le même mot intégrale vient aussi sous la plume des biologistes, quand ils parlent de l’hérédité. « Elle est, dit M. Giardi, une intégrale : c’est la somme des variations produites sur chaque génération antérieure par les facteurs primaires de l’évolution ». Dans les rapprochements signalés, un mécanicien ne doit voir rien de plus que cette hérédité; il est amusant sans doute, mais bien inutile, de parler là de vie et de mémoire. N’ayons pas l’air d’expliquer obscurum per obscurius.

Nous venons d’envisager succinctement une partie de la minéralogie qui, sous le nom de cristallographie, est véritablement la physique moléculaire des milieux symétriques. Nous n’avons pas à nous arrêter

à cette subdivision de la minéralogie qu’on appelle la minéralogie descriptive, mais il est une partie

de la minéralogie nommée pétrographie, qui com-

prend l'étude des phénomènes volcaniques anciens

et modernes, et qui est de grande importance. Lorsque Sorby eut l’heureuse idée d’appliquer l'examen microscopique à l'étude des roches, on constata tant de faits insoupçonnés que, dans l’enthousiasme des premières recherches, on put espérer résoudré

4. A. Gianp. Le principe de Lamarck et l'hérédité des modifcalions somatiques. Controverses transformistes, page 135.

‘tous les problèmes que soulevait la genèse des roches

éruptives. On fit passer sous le microscope les roches les plus diverses, et l’on put ainsi constater qu’elles se ramenaient à un petit nombre de types réunis par tous les intermédiaires. Il semble d’abord étonnant que l’on puisse regarder au microscope à travers un granit ou un basalte, mais on taille des lames dont l'épaisseur est d'environ deux centièmes de millimètre, et c'est un curieux spectacle que celui de la marquetterie présentée par ces plaques minces; il est hautement instructif pour le pétrographe, qui fait ainsi l’analyse des éléments composant la roche. On aperçoit parfois sous le microscope des inclusions, liquides ou gazeuses, qui peuvent renseigner sur les conditions dans lesquelles s’est opérée la solidification. Les travaux de MM. Fouqué et Michel Lévy sur ces sujets sont devenus classiques.

Les études précédentes ne suffisent pas cependant pour opérer une classification naturelle. En réalité, la genèse des roches ne peut être complément élucidée que par leur reproduction synthétique, le microscope intervenant pour identifier les produits arlificiels avec les produits naturels. Un grand pas a été fait dans cette voie par MM. Fouqué et Michel Lévy qui ont obtenu, dans leur laboratoire, des roches microlithiques basiques, identiques aux roches naturelles, comme l’anorthite, le péridot, l’oligoclase et bien d’autres; ces remarquables expériences ont montré l'importance du rôle de la

un ve. don

ds.

fusion ignée dans la cristallisation des roches,

fusion suivie d'un lent refroidissement. Jusqu'ici les roches acides à quartz, mica, etc., comme le granit, ont été réfractaires à toute reproduction, Ce n’est pas que la synthèse simultanée du quartz et de l’orthose n'ait pas été faite; elle a été réalisée, en 1879, par Friedel en faisant intervenir des carbo-

nates alcalins comme minéralisateurs, et antérieu-

rement on avait pu obtenir des cristaux de quartz en faisant agir sur les silicates la vapeur d’eau comprimée. Dans ses belles études sur les phénomènes volcaniques de la Martinique, M. Lacroix a constaté la formation du quartz sous l’action de la vapeur d’eau comprimée, ce qui est bien en accord avec les expériences précédentes. |

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