CHAPITRE II

La détermination de la position respective des axes n/ et n^ de Tellipse fE'), découpée dans Tellipsoïde inverse (E) par une lame mince, se fait par les diverses méthodes usitées en minéralogie. Les plus commodes à employer en lumière parallèle sont basées sur l'emploi d'une lame de quartz, parallèle à Taxe, et taillée en biseau ; sur celui d'une lame de môme nature donnant entre les niçois croisés le violet sensible n* 2 (entre le deuxième et le troisième ordre) ; enfin, sur l'emploi d'une lame de mica blanc quart d*onde.

1" Quartz parallèle taillé en biseau, — Il est commode d'allonger, perpendiculairement au biseau, cette lame de quartz et de procéder à sa taille, de telle façon que l'axe optique se trouve à 45* du biseau et, par suite, dé l'allongement. On marque au diamant, sur une des faces, la direction de cet axe ; si par exemple, elle est à 45" N.-E. ^ dans une des positions à plat de la lame sur la platine du microscope, on peut, en la retournant simplement, amener l'axe du quartz à 45° N.-O., dans une orientation perpendiculaire à la précédente. La flèche gravée, sur une des faces, se verra directement ou par transparence dans la vraie direction de

* Nous supposons la plalinedu microscope disposée par rapport à l'observateur comme une carte géographique, le N. en haut, TE. à droite.

Taxe optique positif di| quart, c'est-à-dire dans celle du plus grand axe de son ellipse (E'), qui coïncide ici avec n^.

Avec un pareil instrument, on peut procéder à la compensation en plaque mince de la plupart des minéraux. En effet, ces biseaux vont en général du gris bleu de premier ordre au gris violacé sensible entre le troisième et le quatrième ordre, c'est-à-dire de 1/4 d'onde pour les rayons jaunes, jusqu'à trois ondes entières.

Dans des plaques minces de 0"°,02 on peut ainsi compenser des minéraux dont la biréfringence maxima (n^ — n^) atteint 0,08. La dolomie, l'aragonite, la calcite, le rutile, le sphène dépassent seuls, parmi les minéraux usuels des roches, une pareille biréfringence.

Pour procéder à la compensation d'une section, on la place entre les niçois croisés, à 45° de ses extinctions ; puis on introduit E.-O. le compensateur; sa direction Wg ou Wp est alors N.-E. ou N.-O. Si la compensation s'effectue, on sait qu'il est croisé avec les n\ et w'p de la section. Sinon, on le retourne et on recommence l'essai.

On est prévenu que la compensation a réellement lieu, lorsque par un petit déplacement vers l'est et ensuite vers l'ouest on obtient successivement les mêmes couleurs symétriquement disposées de part et d'autre de la position de compensation, et dans l'ordre croissant de la gamme de Newton. Cette vérification est toujours utile ; car lorsque la combinaison de la section et du biseau passe par une teinte sensible, il y a décroissance d'intensité lumineuse et Ton peut parfois croire à une compensation complète. Mais alors de petits mouvements à droite et à gauche ne donnent pas naissance successivement à des couleurs symétriquement disposées ; on obtient par exemple du rouge d'un côté et du bleu de l'autre.

Quand la compensation est complète, en retirant la plaque mince et observant le biseau seul, on doit lui trouver une coloration et une intensité lumineuse identiques à celles de la section étudiée, vue également seule entre les niçois croisés. On retire lentement le quartz , en comptant les teintes sensibles qui passent.

2* Qtiartz parallèle donnant la teinte sensible n* 2. — Son emploi est suffisant et fort commode avec les minéraux dont la biréfringence maxima ne dépasse pas deux tiers de longueur d'onde; ainsi les microlithes feldspathiques, les plages de quartz, de cordiérite, etc., les sphérolithes de calcédoine, d'opale, de feldspath peuvent être étudiés au point de vue de leur signe par ce moyen très simple. On introduit, entre les niçois, le quartz sensible de façon que son axe soit par exemple à 43° N.-E. Les microlithes dont la zone d'allongement est positive, se teintent de bleu dans les quadrants N.-E. et S.-O., et de jaune dans les quadrants N.-O. et S.-E.

Dans les sphérolithes à croix noire, la même méthode fait apparaître une croix violette située dans les plans principaux des niçois, et une croix bicolore à 45° ; une des branches de cette seconde croix tire vers le jaune, et l'autre vers le bleu ; suivant la position N.-E. ouN.-0.de Tune de ces branches, on peut induire que chaque rayon du sphérolithe est positif ou négatif dans sa zone d'allongement. Ainsi les sphérolithes de calcédoine des porphyres pétrosiliceux et des pyromérides sont positifs ; les sphérolithes d'oligoclase * de la variolite de la Durance sont négatifs; ceux d'opale des perlites et des rhyolitesse montrent également négatifs, ce qui suppose une compression du dehors vers le centre.

Les inclusions gazeuses de certains corps isotropes, tels que rhatiyne, développent autour d'elles une zone de compression qui présente entre les niçois croisés les apparences des sphérolithes négatifs; l'élasticité optique y est plus grande radialement que tangentiellement (fig. 15).

Dans toute une classe de porphyres [globulaires, les sphérolithes,- régulièrement radiés en lumière ^^' ^*

naturelle, se comportent entre les niçois croisés comme un cristal unique et présentent quatre extinctions à angle droit, pour une rotation de 360° sur la platine du microscope. Quand un débris de quartz ancien sert de centre au sphérolithe, son extinction se fait simultanément avec celle du sphérolithe ; il est dès lors vrai-

* Michel LÉYY, Variolite de la Durance (B. S. G,, 232, V, 1877).

semblable que ce dernier s*est finalement imprégné de quartz, après avoir présenté pendant sa formation un état colloïde *. L'emploi du quartz à teinte sensible démontre avec rigueur que cette hypothèse est fondée : le sphérolithe se montre en effet finement pointillé de la môme teinte que le débris de quartz ancien ; ce dernier s'est donc pour ainsi dire nourri aux dépens de la silice du sphérolithe, comme un cristal qui s'accroît au sein d'une solution saturée.

On doit à M. Fouqué des observations qui montrent que les sphérolithes peuvent manifester, même en lumière dite parallèle, certaines propriétés analogues à celles que développe la lumière convergente dans les cristaux uniaxes. En mettant au point un plan légèrement plus bas ou plus haut que le centre de la section, suivant que la position du centre du sphérolithe est au-dessus ou au-dessous de la plaque, on voit apparaître des cercles d'interférence. Ces propriétés ne se développent que dans les sphérolithes composés de cristaux uniaxes (Em. Bertrand) ; de plus, elles ne sont appréciables en plaque mince que sur des minéraux très biréfringents, tels que la calcite. Leur application pratique est donc ici assez restreinte. M. Mallard ' a donné une explication rationnelle du phénomène.

Supposons (fig. 16) un sphérolithe à fibres uniaxes convergeant

(f vers le centre 0, allongées sui-

vant l'axe optique unique, et coupées par la plaque mince assez

( /'/^/jf//!] \\\\\\\ ] ï^î" ^^ centre. Les rayons de ^ '^ ^ ^^ [ ^ ! ' ^ ^ j ^ ^ ^^ '^ ^ ' lumière parallèle mn, supposés

I monochromatiques, ne contrac-

' * teront pas les mêmes différences

de phases 0-E, suivant qu'ils traverseront cet assemblage près ou loin du centre. Comme tout est symétrique par rapport à l'axe 0, si les retards, afférents à deux cercles, suffisamment distants, peuvent différer entre eux d'une demi-longueur d'onde, il se produira des anneaux d'interférences, et en lumière blanche des cercles colorés

* Michel LÉVY. Structure de roches acides {Ann.des mineSy viii, 337, 1875). " Bull. Soc. Min. 1881. p. 67.

analogues à ceux' que produit la lumière convergente dans un cristal taillé perpendiculairement à son axe optique unique. La croix noire, propre à tout sphérolithe uniaxe, se superposera à ces anneaux colorés.

En réalité le miroir et le condenseur ordinaire du microscope n'envoient pas à la plaque mince des rayons rigoureusement parallèles et les anneaux colorés sont assez brouillés, quand on met au point la surface même du sphérolithe. Si au contraire on cherche à mettre au point le plan idéal contenant le centre du sphérolithe, les abords immédiats de ce point présentent une image assez nette ; car les différents rayons, qui y convergent, suivent presque rigoureusement des chemins optiquement analogues dans chacune des fibres du sphérolithe. En particulier le centre est noir, car tous les cristaux élémentaires sont traversés parallèlement à leur axe optique.

Le mica quart d'onde agit sur cette image comme sur les images de lumière convergente et M. Bertrand a pu déterminer ainsi le signe de quelques substances uniaxes (nouméite, etc.), exclusivement connues en sphérolithes.

Mais, d'une part, des corps biaxes à petit angle présentent des phénomènes analogues, et d'autre part il est nécessaire d'opérer sur des sphérolithes de grande taille et très biréfringents pour pouvoir observer les anneaux. L'application aux plaques minces est très restreinte.

3* Mica quart d'onde, -r- La lame de mica quart d'onde procure un moyen commode d'agir sur les sections produisant un retard de plus de un tiers d'ondulation, c'est-à-dire atteignant le blanc de premier ordre dans l'échelle de Newton. Son emploi revient à celui du quartz sensible; seulement ici, au lieu de partir de la teinte sensible et de chercher les légères modifications que les minéraux peu biréfringents, convenablement orientés, lui font subir, on part de la teinte du minéral et on lui fait subir une légère modification en lui superposant le mica quart d'onde.

Le principe est d'ailleurs toujours le même : si les deux ellipses E' et E* du minéral étudié d'épaisseur e et du minéral auxiliaire d'épaisseur e* ont leurs axes superposés de telle façon que

n'g et n', coïncident, les intensités lumineuses du minéral seul, de la plaque auxiliaire seule, enfin de leur ensemble, sont proportionnelles.

Si l'on néglige la dispersion, on voit qu'il suffit d'additionner les retards du minéral et de la plaque auxiliaire pour obtenir le retard de l'ensemble composé de leur superposition parallèle, et par suite pour prévoir la teinte résultante.

Si n\ coïncide avec n*p, l'addition se change en soustraction. L'emploi du mica quart d'onde revient donc k ajouter ou k retrancher au retard du minéral étudié un quart d'onde du jaune moyen ; le plus souvent les résultats ainsi obtenus sont nets et ne prêtent à aucune amphibologie.

II nous reste à déterminer où se trouvent les axes n, et n^ de la lame de mica auxiliaire. On sait que c'est une lamelle de clivage de muscovite, perpendiculaire à la bissectrice négative n,; la plaque contient donc les axes n^ et n„; et la direction «j est nécessairement jalonnée par la trace du plan des axes optiques qui contient le plus grand et le plus petit indice de la substance.

Or c'est précisément sur cette trace que se produisent, en lumière convergente, les deux points noirs qui caractérisent les minéraux négatifs, lorsqu'on les essaye avec le mica quart d'oilde. Pour plus de commodité, on allonge la lame auxiliaire à 45' de cette direction qui servira pour indiquer les minéraux négatifs en lumière convergente, et qui jalonnera le plus grand indice de réfraction n^ ou j autrement la direction positive de la F>6.n. -Mica quart donde. pj^^^^ j^ ^j^^^^ ^^ lumière paraUèle. Dans lu li^-iiif n, on a représenté un mica 1/4 d'onde ainsi disposé : à gauche sont les indications afférentes à la lumière convergente iC) ; à droite, en P, on a tracé la direction de l'indice n, de la lame de mica.

Tous les procédés indiqués ci-dessus échouent dans un cas heureusement fort rare en plaque très mince, quand la section étudiée est extrêmement biréfringente et tombe dans les gris supérieurs au quatrième ordre. Pour déterminer le signe de la substance on doit alors avoir recours aux procédés afférents à la lumière conveiçente, en choisissant des sections favorables. L'emploi du compensateur Babinet, modifié par M. Jamin, peut dans ce cas rendre des services précieux, en lumière monochromatique.