RECHERCHES

SUR L'APPLICATION DE LA BflNÉRALOGIE OPTIQUE

A l'étude des minéraux D£ TRÈS PETITES DIMENSIONS ASSOCIÉS EN PLAQUES TRÈS MINCES

GÉNÉRALITÉS

L'étude de certaines associations minéralogiques, et notamment de la plupart des roches compactes qui composent Técorce terrestre, nécessite la préparation de plaques transparentes, excessivement minces, dans lesquelles les minéraux de très petites dimensions puissent être vus sans superpositions trop multiples. Dans ces conditions, les minéraux se distinguent individuellement et Ton peut en aborder Texamen détaillé.

A ce point de vue, M. Sorby, en montrant (1856-1858) que la plupart des roches peuvent être réduites en plaques minces de quelques centièmes de millimètre d'épaisseur, a donné aux études lithologiques une féconde impulsion, dont la minéralogie n'a pas tardé à bénéficier de son côté. On conçoit en effet que l'emploi de lames relativement épaisses masque en général les inclusions étrangères, qui rendentimpur le minéral étudié, et dissimule d'autre

part les groupements cristallins ou les anomalies optiques, en ne laissant parvenir à l'œil qu'une impression d'ensemble, qui ne permet pas de détailler les délicats phénomènes d'interférence que Ton provoque dans les milieux biréfringents.

Les procédés de préparation des plaques minces et Thabileté manuelle des préparateurs ont été se perfectionnant sans cesse; actuellement les plaques minces couramment étudiées ont une épaisseur oscillant entre 0"°,01 et O^^jOS; elles ne dépassent pas ce maximum; car le quartz, dans ses plages les plus biréfringentes, reste dans le blanc pur et n'atteint pas le blanc paille de premier ordre. On a fait d'ailleurs de nombreuses mesures directes de ces épaisseurs et ces mesures ont confirmé les chiffres précédents.

But à atteindre. — Le but à atteindre est d'appliquer, à l'étude des minéraux associés dans de telles plaques minces, les procédés optiques d'investigation usités en minéralogie ; on sait qu'ils tendent à la détermination des éléments de Tellipsoïde inverse d'élasticité (E) de Fresnel, en grandeur et en position, relativement aux axes cristallographiques.

Lorsque les cristaux sont isolés et de dimensions maniables, on peut, en partant de leurs formes extérieures ou de leurs clivages, disposer de leur orientation et les tailler en lame mince suivant une direction voulue ;' c'est ainsi que la plupart ^es constantes optiques ont été déterminées.

Les cristaux microscopiques * , associés en lames très minces, ne permettent pas une pareille étude ; mais ils présentent un nombre indéfini de sections orientées dans tous les sens, soit que le minéral en question soit abondamment réparti dans une seule plaque mince d'environ un centimètre carré de surface ; soit encore, chose rarement nécessaire, que l'on soit amené à l'étudier dans plusieurs plaques minces.

Mesures possibles. — Alors, tantôt certains phénomènes optiques présentent d'eux-mêmes un maximum susceptible de mesure ; tel

* On entend sous cette désignation les cristaux visibles seulement à un grossissement de 30 diamètres. Quant aux autres, on peut souvent les extraire et leur appliquer les procédés ordinaires.

GENERALITES 3

est le cas de la biréfringence. Tantôt il convient de déterminer le problème qui, sans cette détermination, ne présenterait pas de données mesurables ; tel est le cas des extinctions en lumière parallèle, qu'il convient d'étudier dans des sections choisies au préalable et de rapporter à des directions cristallographiques spéciales. Deux opérations doivent donc se succéder; la première consiste dans le choix des sections convenables ; la seconde, dans la mesure des données optiques qui leur sont applicables.

La plaque mince découpe, dans l'association des divers minéraux juxtaposés, une foule de sections polygonales à contours plus ou moins réguliers. La nature des traces de clivage, celle des inclusions, le relief et le poli de chaque minéral, sa coloration, sont autant de propriétés qui, pour ainsi dire, sautent aux yeux en lumière naturelle, et permettent de faire un premier triage pendant lequel il convient d'abaisser le condenseur du microscope ou même de le supprimer.

Chaque minéral fournit ainsi un certain nombre de sections réelles qui, parallèlement à la plaque mince, découpent des ellipses idéales dans l'ellipsoïde (E). Considérons une onde plane polarisée qui chemine dans l'intérieur d'un cristal en déterminant une vibration rectiligne; cette vibration est parallèle à l'un des rayons vecteurs de l'ellipsoïde (E), et l'on sait que la vitesse de propagation normale de l'onde considérée est inversement proportionnelle à ce rayon vecteur.

Ce dernier, par un choix convenable d'unité, est donc égal à l'indice de réfraction de cette onde.

Soient n^ > na,> n^ les indices de réfraction principaux du minéral étudié ; son ellipsoïde (E) aura pour équation :

(E) — . + -^ + — , = 1 n/ n.* rip*

et l'intersection de cet ellipsoïde par la plaque mince sera une certaine ellipse (E') qui, rapportée à ses axes, aura pour équation :

* On sait que l'on a : n'g < rig et n'p < n, .

Principales divisions à effectuer dans Texamen optique. — Le microscope polarisant nous permettra de préciser la position des deux axes principaux n\ et n\ de l'ellipse (E') {extinctions en lumière parallèle)^ de distinguer ces deux axes entre eux (signes) ^ de déterminer la différence n' ^ — n\ (biréfringence), enfin d'avoir une notion sur la grandeur absolue des indices (réfringence).

Les différences constatées par l'emploi de diverses lumières monochromatiques nous donneront des indications sur la dispersion.

En utilisant un seul nicol, nous pourrons constater si le minéral est polychroîque et quelles sont les deux couleurs principales coïncidant avec les directions n\ et n! ^ en plaque très mince.

EnQn l'emploi de la lumière convergente est devenu courant et rapide avec les plaques les plus minces et les minéraux les plus petits; certaines sections convenablement orientées nous donneront donc des notions sur l'ellipsoïde (E) tout entier, nous indiqueront si cet ellipsoïde est ou non de révolution, et quels sont l'angle et la position des axes optiques.