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Si, au lieu d'examiner, à un faible grossissement, les cristaux de quartz ainsi obtenus, on les soumet à un grossisse-

ris. 140. -Ciislil dF qu montre nsUament daui de ISO diimèU'o.

ment d'environ 120 diamètres, on y distingue les facettes dissymétriques bien connues sous le nom de plagièdres. Sur

CiiiUl de qnarti obUnu dam la déeompotitiaDlda verre par l'eau luricbaDn'^. M m

■ ■' '- -'luation* gauche de la face plagiédre; 11 prtMnte une

loae. — Crauluemcnt de IM dlamjtret.

Fig.Ul.

série de «trin apparlenaDt

les uns, les plagièdres sont droits (fig. 159); sur les autres, ils sont jdwAej (fig. 141); sur quelques échantillons on voit deux facettes tournées du même côté et d'inclinaison dif-

^86 OBSEHVàTIO>S THÉORIQUES.

férenle (fig. 140). Des stries parallèles se montreiil dans les zones des plagièdres.

Ce caractère cristallographique très remarquable, qui a\>particnt surtout .111 quartz de certains gisements bien connus des minéralogistes, dans les Alpes, au Brésil, etc., n'a pas été signalé dans les cristaux antérieurement obtenus. 11 est possible que ce trait de ressemblance entre les cristaux na-

dci géode) el des druiei. — q, crisiaui de quirti isolrs ; a, >mp<iuLe>i > tlg. Ut, on ToiL sur l» Iranche du verre la struclure i la [oit ÛLrcusc el Inattonaé. — Groiiissenitnl : ! i 1.

turels et les cristaux artificiels corresponde à une certaine similitude dans le mode de Tormation.

Tantôt les cristaux de quartz sont isolés dans la pâle opaque; tantôt ils sont implantés sur les parois du tube primitif (fig. 156, 142, 145, 144 et 148). ils y forment de véritables géodes et des druscs, qu'il serait de toute impossibilité de distinguer, à la dimension près, de celles que les roches cristallines el métamorpbiques présentent si fréquemment.

Soumis à un acide, le verre transformé se désagrège ; on en isole ainsi : 1" des globules à peu près opaques; 2' des

FORMATION EXPËR1ME>TALE DES SILICATES DANS L'EAU SURSCHAUFKËE. 287

cristaux aciculaires transparents, iiifusiblcs, agissant sur la lumière polarisée, et quelquefois groupés en faisceaux.

le pefil» crislam incolores (microlillif née, qucli]ues-un> isoléi q: î* dei criilaui icrditr< globuluqul correipondcnl pcul-£tre i ceux qu'isoli principiui ûet nicolt. — GroiiiHemeal 180 diaméli

— pp.p'p'.pitm de poIariulloD

Ces globules cl ces aiguilles résistent ù l'aclion de l'acide concentré et bouillant. Cette analyse immédiate concorde avec le résultat de l'examen microscopique dont il vu être

pagnons de la houille. Les amas de sel gemme qui se montrent fréquemment dans le trias sont, en général, enclavés dans des argiles ou des marnes, auxquelles ils doivent leur préservation contre l'infiltration des eaux. Dans le terrain jurassique, divers étages d'argiles ou de marnes alternent avec les calcaires. Il en est de même dans le terrain crétacé, où Ton en exploite de très estimées, ainsi que dans les terrains tertiaires. Beaucoup d'argiles utiles se rencontrent aussi dans les terrains de transport.

On avait autrefois considéré les argiles comme le résultat de la trituration d'autres roches. Ce qui devait faire croire qu'il en était ainsi, c'est qu'elles sont souvent mélangées ou associées à des sables, comme si elles n'en différaient que par un degré plus grand de ténuité. D'un autre côté, on voit des roches de nature variée se réduire par l'usure, sous l'eau, en une pâte qui ressemble à de l'argile ; le quartz, le feldspath, le calcaire, dans les expériences où Ton fait frotter chacune de ces roches sur elle-même, se comportent ainsi. La boue du macadam de nos chaussées offre un exemple bien connu de ce fait.

Les argiles, comme le kaolin, se sont produites par la transformation de roches silicatées préexistantes, ainsi que l'a bien démontré Ebelmen, avec la sagacité dont tous les travaux de ce savant, si prématurément enlevé à la science, portent l'empreinte.

Quels sont les agents qui ont produit des changements dans des combinaisons aussi stables? On sait que le feldspath, en particulier, même quand il est réduit en poussière, est inattaquable par les acides chlorhydrique et sulfurique.

D'abord les roches granitiques peuvent être particulièrement préparées à subir une décomposition, non seulement par les fissures nombreuses qui les traversent, mais par

Fig, m, — Verre ImwAinné, obi«rvt:' i la luiniéi« polarisée. Il » compou de globuleiiiiitapnét e. préienlant la croii noire r?l daa( Il surrm sst hénités d'ispërilte. — pp, p'p\ pluu de polarisation prlncijouc d« niçois. — Grmsiuemrot de 100 diamètres,

9M OBSERVATIONS TUËOItIQUES.

d'aspérités, qui correspondent peut-être à une cristallisa-

Fi|. IW. — V«rrs traniroimé, obsfrré t la lumière polirisée ; coupe tnnivenile pr«MnUnt aiic ■tniclurc i la foli concenlriquc ■( flbreuui normale aui parois, ivec Jei parlions de globule* c-, en lormt dt Kcteun iphériquet ; 0, enduit de quarli hyalin et criilalliii appliqué nir H •urfïce inlernB. — pp el p'p', plani de polarisaliun principaux dei nicolt. — Grorai»temenl de SD diamitiej.

tion, ainsi que des concrétions irrégulières (lig.^146 et 147); 2° D'innombrables microlilhes aciculaires, incolores, dans

FORMATION EXPÉRIMENTALE DES SILICATES DANS L'EAU SURfiCHAUFFÉE. 391

lesquelles la disposition rayonnée est très fréquente (lig. 145) ; plus rarement, les aiguilles, au lieu d'être groupées, sont isolées (q') ; elles résistent à Taction de l'acide, comme le ferait le quartz ou un silicate anhydre;

3* Des cristaux de pyroxène d'un vert foncé py (fig. 145), dont il sera question plus loin.

La lumière polarisée y fait aussi reconnaître des globules constitués par des cristaux incolores, dont chacun s'éteint parallèlement à son axe; ces globules c donnent la croix noire (fig. 145), à la manière de la calcédoine et de certaines zéolilhes. Ces sphérolithes atteignent un rayon de 5/10" de millimètre. Leur caractère optique persiste après que la plaque mince a été soumise à Tacide chlorhydrique concentré : on doit donc supposer qu'il est dû, non à une zéolithe fibreuse, mais à une substance inattaquable, comnie la calcédoine.

Sur la fig. 148, qui donne la coupe transversale d'un tube, les sphérolithes sont représentés par des secteurs sphériques &y et les structures fibreuses et concentriques, que l'on reconnaît, même à l'œil nu, y sont représentées avec leurs détails.

Ce qui rend la transformation du verre, qui vient d'être signalée, encore plus remarquable, au point de vue géologique, ainsi que sous le rapport chimique, c'est qu'elle s'obtient par une quantité d'eau très faible, a peine égale au tiers du poids du verre transformé.

Dans les expériences dont il s'agit, les deux tubes n'étant pas complètement remplis d'eau, le tube en verre ne peut plonger dans le liquide que par sa partie inférieure, aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur. Cependant il est toujours attaqué avec uniformité dans toute son étendue. Ce résultat prouve que, dans les conditions où nous avons opéré, la vapeur d'eau, par suite de la température et de la densité

qu'elle acquiert, agit chimiquement comme l'eau liquide. On entre alors dans un état de choses où la voie humide vient presque se confondre avec la voie sèche.

Peut-être serait-on porté à objecter que certains cristaux préexistaient dans le verre où ils resteraient latents, comme les cristaux d'étain mis en évidence par le moiré métallique après le traitement à l'acide. En effet, c'est aussi en se servant de l'action d'un acide que Leydolt^ a voulu prouver que le verre possède, en général, une structure cristalline, et, en quelque sorte, porphyroïde : après avoir attaqué le verre par l'acide fluorhydrique, on observe sur la face corrodée des formes cristallines.

Je crois pouvoir conclure de mes observations que, dans la plupart des cas au moins, les aiguilles cristallines qui apparaissent après le traitement par l'acide fluorhydrique n'appartiennent pas à la substance vitreuse elle-même, mais au fluosilicate de potasse, qui, si l'action est lente, se dépose à la surface du verre. Les cristaux ainsi formés protègent le verre contre une érosion ultérieure : aussi, quand on lave la surface corrodée, elle parait couverte de cristallisations; mais ces cristallisations y ont été décalquées, comme les dessins que l'on réserve par des enduits de cire, dans la gravure sur verre.

Quand le verre, au lieu d'être traité par l'acide fluorhydrique, est attaqué par un séjour, prolongé plusieurs mois, dans l'eau bouillante, comme j'ai eu occasion de le constater sur des tubes indicateurs de chaudières à vapeur, il se produit des érosions très variées, mais sans indice de cristallisation.

Cependant, dans ce dernier mode d'opérer, l'action étant très lente, les cristaux devraient apparaître bien plus net-

* Comptée rendus de V Académie, t. XIXIY, p. 565. 1852.

FORMATION UPÉRIHEISTALE DES SrLICATES DANS L'EAD SURËCHAOPFÉE. M5

tement encore que dans le premier cas, si l'opinion doDt je parle était fondée.

Un autre fait prouve clairement la validité de mon observation .: sur un verre incolore, qui était doublé d'une feuille mince de verre rouge de cuivre, et dans lequel on avait corrodé les verres des deux couleurs, on pouvait reconnaître sur le bord des entailles que les mêmes aiguilles passaient, sans aucune altération, du verre rouge sur le verre blanc.

PIg. I49fllisa> — CritUldcpTraiino el frigroent de Fclil^pilb. 1 li lu..... >.^^„ u-..v déposer da qu.irlt criiUlliM 9,g,q.-~ GrOHluemeat da 3 folipoor U Bg. 119; gnadtar

Elles résultaient donc simplement d'une empreinte extérieure, comme nous l'avons annoncé.

Pour s'assurer que les divers cristaux dont il vient d'être question ne préexistaient pas dans le verre soumis à l'expérience, on a examiné une tranche mince du verre non modifié. Même à l'œil nu, on peut ; reconnaître des indices de couches concentriques. La lumière y fait voir aussi des dé> fauts d'homogénéité, par exemple des fragments anguleux, qui correspondent peut-être à des grains de quartz incomplètement combinés aux bases, ainsi que quelques cristaux allongés; mais on n'y trouve rien d'analogue aux cristaux qui apparaissent à la suite de l'action de l'eau suréchauffée,

394 OBSERVATIONS THËORIQUES.

Ces divers cristaux résultent donc bien d'une transformation OU d'un métamorphisme du verre.

Les roches volcaniques vitreuses, les obsidiennes et les perlithes, soumises à l'action de l'eau suréchaufTée, paraissent se comporter d'une manière comparable aux verres artificiels. Hais les résultats obtenus ne sont pas assez nettement caractérisés pour que je croie devoir les mentionner ici.

Avec les fragments d'obsidienne et de perlithe sur lesquels j'ai opéré se trouvaient des morceaux de feldspath vitreux, détachés du trachyte du Drachenfels, et de Toligoclase de Suède. Ces deux derniers minéraux n'ont subi aucune altération appréciable ^ On ne peut toutefois affirmer que, si l'eau n'avait pas immédiatement trouvé d'alcali à enlèvera l'enveloppe, elle n'en aurait pas pris au feldspath. Des cristaux de pyroxène n'ont pas davantage changé d'aspect. Il en est à peu près de même de feuilles très minces de mica potassique de Sibérie : elles ont à peine perdu de leur transparence.

Nous voyons ici une sorte de confirmation de l'expérience précédente sur la stabilité des silicates, qui ont originairement cristallisé dans des conditions peut-être assez voisines de celles où ils se ti;*ouvaient de nouveau placés.

Dans ces dernières expériences, les morceaux de feldspath, de pyroxène et d'obsidienne ont été complètement enveloppés de cristaux de quartz, à la manière de certains bonbons qui sont incrustés du sucre cristallisé.

Pour examiner, autant du moins que la présence du verre le permettait, comment se comportent, à l'état suréchauffé, les dissolutions naturelles de silicates alcalins que l'on trouve communément dans les eaux, je me suis servi de l'eau

■ Cependant le feldspath peut se décomposer à froid par la trituration, comme je Tai n]onti*é ailleurs ' Annales det minet, 3* série, t. XII, p. 547, 1857).

provenant des sources thermales de Plombières, qui est comparativement riche en silicates de potasse et de soude. Cependant, ne pouvant opérer que sur 20 à 30 centimètres cubes, j*ai préalablement concentré cette eau, par une évapora tion assez rapide pour que Tacide carbonique de Tair n'en décomposât pas sensiblement les silicates, et de manière à la réduire au vingtième de son volume primitif.

Après une expérience qui avait été arrêtée au bout de deux jours seulement, les parois du tube étaient déjà recouvertes d'enduits de silice, sous la forme de quartz cristallisé et aussi de calcédoine. Gomme le verre n'était encore altéré qu'à sa surface, ce ilépôt devait provenir, au moins presque en totalité, de la décomposition du silicate alcalin contenu 4fan» Teau de Plombières.

Ainsi, sans l'application d'aucun réactif chimique, sous la seule influence de la chaleur, l'eau tenant en dissolution des silicates alcalins, telle que celle des sources de Plombières, dépose du quartz cristallisé ou cristallin.

Production de silicates aîihydres à l'état cristallisé. — Parmi les produits de ces expériences, il en est un qui mérite une attention particulière. A la surface et dans l'intérieur de la masse blanchâtre résultant de la transformation du tube de verre, j'ai obtenu d'innombrables cristaux très-petits, mais de forme parfaitement nette, doués de beaucoup d'éclat et bien transparents; ils présentent diverses nuances de vert, et beaucoup d'entre eux ont la teinte vert-olive. Leur forme est celle d'un prisme oblique symétrique, dont les bases sont remplacées par deux biseaux ; deux des arêtes opposées sont ordinairement tronquées, comme dans le pyroxène que Haûy a nommé homonome (fig. 151etl52).Ges cristaux rayent sensiblement le verre ; ils restent inaltérables en présence de l'acide chlorhydrique concentré et bouillant. Ils fondent au chalumeau en un émail noir. Enfin ils ont la composition

du pyroxène à base de chaux et de fér, et, par leur transparence, ils appartiennent à la variété diopside.

Ces cristaux sont, les uns isolés, les autres groupés de manière à Tormer de petits globules hérissés de pointements, et plus rarement des incrustations minces. Les uns et les autres rappellent immédiatement par leur aspect les cristaux de diopside les plus connus.

En outre, en examinant au microscope, comme il a été dit plus haut, des tranches minces du verre transformé, j'ai reconnu, à part les globules de calcédoine, des cristaux ver-

ia

Ta

Fig. 151 et 152. — Forme des cristaux de pyroxène diopsiJc, obtenus dans la décora position du verre par l'eau suréchauffée. La flgure 151 le montre de profil, comme il se présente fréquemment. La figure 152 le donne en perspective. — Grossissement : 250 diamètres.

dâtrespy, ayant la forme caractéristique du pyroxène (fig. 145); ils présentent les faces jo, m et gf, la face /? étant prédominante. Ces cristaux sont quelquefois terminés assez irrégulièrement, comme s'ils étaient maclés ; mais la manière dont ils se comportent à la lumière polarisée montre qu'il n'en est pas ainsi. Comme il arrive souvent dans le pyroxène des roches, on remarque des inclusions, qui n'ont pas l'éclat métallique de la magnétitc, mais plutôt Téclat pierreux (tel que celui de la picotite). Dans l'échantillon observé, ces cristaux de pyroxène sont associés à de nombreux sphérolithes; ils se montrent surtout dans les parties où ces derniers sont clairsemés et se rapprochent quelquefois jusqu'à des distances de 1/1 0*^ ù 1/20* de millimètre*

De l'argile deKiingcnberg, près Cologne, que Ton emploie pour faire les creusets de verrerie, étant chauffée dans des tubes en verre, se charge d'une multitude de paillettes blanches, nacrées et douées de Téclat du mica. Elles sont hexagonales et jouissent d'un axe optique de double réfraction '. Elles sont fusibles, indiquent au chalumeau la présence de la silice. Elles sont attaquables par l'acide chlorhydrique, qui manifeste les réactions de l'alumine. La trop faible quantité de ces paillettes que j'ai obtenues jusqu'à présent ne m'a pas permis d'en faire l'analyse quantitative. Il parait toutefois très-probable que la substance est un mica à un axe ou une chlorite.

Rédmlion du bois m anthracite. — Les végétaux fossiles

Fig. 155. — Authracite obtenue dans la décomposition du bois, et granulée par l'eau suréchauffée ; la forme de ces globules annonce que la substance a nécessairement passé par un état de ramollissement. — Grandeurs naturelles.

ayant subi des modifications sous l'influence des mêmes agents que les matières pierreuses, il convenait de voir ce que devient du bois dans Teau suréchauffée.

Des fragments de bois de sapin se sont transformés en une masse noire, douée d'un vif éclat, d'une compacité parfaite ayant, en un mot, l'aspect d'une anthracite pure, elle est assez dure pour qu'une pointe d'acier la raye difficilement.

Cette sorte d'anthracite, bien qu'infusible, est entièrement granulée sous forme de globules réguliers de diverses dimensions (fig. 155), d'où il résulte clairement que la substance a été fondue en se transformant. Sa calci nation ne donne que des traces de substances volatiles; la matière ligneuse est

1 D'après l'examen qu*en a bien voulu faire de Sénafiuoiif.

donc arrivée à son dernier degré de décomposition. Ce carboné compact ne se consume qu'avec une excessive lenteur, même sous le dard oxydant du chalumeau. Il diffère des charbons formés à haute température, en ce qu'il ne conduit pas réiectricitéf non plus que le diamant.

Dans ces expériences, il s'est formé aussi des produits liquides et volatils, ressemblant aux bitumes naturels par leur odeur caractéristique*

Les filons d'argent de Kongsberg en Norwëge, qui sont encaissés dans le gneiss, renferment de l'anthracite qui présente la plus grande ressemblance avec l'anthracite artificielle dont il vient d'être question. Elle s^est moulée au milieu de la chaux carbonatée et de l'argent natif, sons des formes qui annoncent qu'elle a aussi passé par un état de mollesse. L'anthracite découverte en Russie, à Ghounga, au nord du lac Onega, offre aussi le même aspect.

A des températures moindres et dans des conditions d'ailleurs analogues, le bois se transforme en une sorte de lignite ou de houille ; c'est ce qui résulte déjà des expériences de Cagniard de LatourV

Ainsi que nous venons de l'exposer, l'eau su réchauffée, vers 500 degrés, devient capable de former, non-seulement le quartz, mais encore de produire et de faire cristalliser des silicates anhydres, tels que le pyroxène diopside. Des combinaisons semblables avaient déjà été produites, il est vrai, par la voie sèche, mais à des températures incomparablement plus élevées que celle où la présence de l'eau permet de les obtenir. Dans ce dernier cas, le point de cristallisation est de beaucoup au-dessous du degré de fusion. C'est la première fois qu'un silicate anhydre et cristallisé a été obtenu au milieu et par l'intermédiaire de l'eau.

> Comptée rendue de V Académie, t. XXXII, p. 295; 1851.

En résumé, on reconnaît, par les ei^péricnces^qui précèdent, que Teau suréchauffée a une influence très énergique sur les silicates ; elle en dissout un grand nombre, détruit certaines combinaisons à bases multiples, en fait naître de nouvelles, soit hydratées, soit anhydres ; enfin elle fait cristalliser ces nouveaux silicates bien au-dessous de leur point de fusion. L'acide silicique mis en liberté dans ces dédoublements s'isole sous forme de quartz cristallisé.

Des transformations si complètes sont d'ailleurs obtenues par de très faibles quantités d'eau. En général on y distingue cette loi que, vers le rouge naissant, les affinités de la voie humide acquièrent, en ce qui concerne la production des silicates, le même caractère que celles de la voie sèche.

On voit comment la formation de silicates anhydres et cristallisés, par l'intermédiaire de l'eau, trouve son application dans de nombreux phénomènes, tels que ceux du métamorphisme, par exemple, dans d'importants massifs de phyllades et dans des calcaires qui, bien que parfois d'époque géologique peu ancienne, ont servi de milieu de production à des silicates anhydres, tels que le grenat, le pyroxène, l'amphibole, le wernérite et l'albite.

De même, en voyant le quartz se séparer si facilement du verre, il est impossible de ne pas reporter sa pensée sur les veines de quartz qui sillonnent les quarzites et les phyllades et qui se sont probablement formées, comme dans l'expérience, aux dépens des roches avoisinantes.

Dans les expériences qui ne durent que quelques jours, on a dû avoir recours à une haute température pour faire cristalliser des silicates anhydres au milieu de l'eau. Mais sans doute il ne serait nullement nécessaire d'un degré de chaleur aussi élevé si, au lieu de se réaliser en un temps aussi court, les réactions pouvaient ne se développer que lentement. Ce qui s'est passé dans les maçonneries romaines

300 OBSBRVATIONS THÉORIQUES.

de Plombières fournit u ce sujet un fait significalif, en montrant, produits avec l'aide des siècles, des silicates cristallisés que les expériences les plus ingénieuses n'ont pu parvenir à imiter.

En même temps que cette étude du métamorphisme fait ressortir la puissance de l'expérience pour la démonstration des phénomènes géologiques, ainsi que je l'ai exposé ailleurs S elle nous permet de prendre, en quelque sorte sur le fait, l'eau souterraine dans l'accomplissement d'une de ses fonctions les plus générales et les plus importantes.

' GéologU expérimentale, p. 131-234.