CHAPITRE XXIII

SILICE

L’on connaît la silice dans la nature sous deux états isomériques très différents : i° l’un est présenté par la silice insoluble dans les acides et dans les dissolutions alcalines. Elle est toujours anhydre; elle a pour densité 2,6, et la structure cristalline. Le quartz a

L ES ; MINÉRAUX

[Fig. 210.

pour indice de réfraction moyen i,544- C’est de cette silice que sont faits le quartz hyalin, les agates, les jaspes. 20 L’autre espèce de silice contient presque toujours de l’eau,

dont la proportion est quelquefois même assez considérable; elle a une densité de 2,2 au plus. C’est la matière des opales. L’opale a pour indice de réfraction moyen 1 , 44- Toutes les variétés de silice connues sont attaquables par l’acide fluorhy. drique.

Quartz hyalin (cristal de roche). — Acide silicique SiO% composé de silicium (46,67) et oxygène (53,33).

Formes cristallines dominantes : le prisme hexagonal régulier (fig. 210), terminé par des pyramides à six faces, ou les faces des pyramides seules (dihexaèdres) (fig. 211). Les faces du prisme sont souvent marquées de stries horizontales ou transverses.

Angles d’une face de la pyramide et de la face adjacente du prisme : i4i°47' ; angle des faces adjacentes du prisme : 120°; angle de deux faces alternes d’une pyramide ou du rhomboèdre primitif: 9 4° *5'.

Assez souvent on voit les angles à 4 faces où se rencontrent la pyramide et le prisme modifiés par des facettes dissymétriques tournant, en hélice de droite à gauche (quartz droits) ou de gauche à droite (quartz gauches). Cet enroulement est en rapport avec le sens de la rotation que les cristaux de quartz exercent sur le pian de polarisation de la lumière. Des clivages peuvent être obtenus sur les faces du prisme et sur celles de la pyramide, mais difficilement.

Le quartz a pour dureté 7; il est plus dur que le feldspath; il est rayé par la topaze. Il est soluble dans la potasse en fusion, lorsqu’il a été finement pulvérisé. Pur, il est incolore et limpide; mais on le rencontre coloré en noir (quartz enfumé) par des ma-

Fig. 211.

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tières bitumineuses ou charbonneuses; en violet par du manganèse ( améthyste ); en bleuâtre, en rose, en vert, par diverses matières; en rouge, en jaune, par des oxydes de fer. Dans les roches, il est ou incolore, ou d’un blanc grisâtre, parfois violacé ou enfumé; il a souvent l’aspect un peu gras, et toujours la cassure vitreuse. Il est infusible au chalumeau. Si on le chauffe avec du carbonate de soude, sur le charbon, il se produit un silicate de soude facilement fusible en perle transparente, et une vive effervescence occasionnée par l’acide carbonique et l’eau que dégage le carbonate. Chauffé dans une perle de sel de phosphore, un fragment de quartz y tournoie sans subir aucune altération sensible. Le quartz possède la propriété de faire tourner le plan de la lumière polarisée. Une lame d’un millimètre d’épaisseur exerce une rotation d’environ 210 sur le plan de la lumière jaune (flamme contenant du chlorure de sodium). Cette rotation est proportionnelle à l’épaisseur. Certains cristaux la déterminent de la droite vers la gauche; d’autre, de la gauche vers la droite.

Le quartz fait partie des cristaux optiquement uniaxes. Aussi les plaques de ses cristaux perpendiculaires à l’axe de symétrie montrent-elles des anneaux colorés circulaires, entre deux niçois croisés en lumière convergente ; mais, à cause de la rotation qu’elles impriment au plan de la lumière polarisée, elles ne laissent voir les deux lignes noires rectangulaires qui traversent les anneaux qu’au-dessous de 3 millimètres d’épaisseur. Elles sont optiquement positives.

Les indices de réfraction principaux sont 1, 55338 et 1,544^3, d’après M. Mascart. M. Dufet a donné la loi des changements que subissent ces indices de réfraction pendant les variations de température.

Dans les porphyres, les trachyteset leurs modifications vitreuses, le quartz offre ordinairement des formes géométriques assez régulières, arrondies cependant ou incomplètes quelquefois; il est presque toujours assez limpide dans ces roches et assez pur, bien qu’on y observe par places des cavités remplies de fluides. Ses

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cristaux montrent en section droite des hexagones, des doubles triangles isocèles. Dans les granités et les schistes cristallisés, il se présente en grains qui se moulent sur les autres éléments qui

lui sont associés.

Dans les pegmatites, il enveloppe le feldspath, et les sections de ses cristaux offrent des lignes polygonales, souvent parallèles, qui s’éteignent toutes à la fois. Le quartz des granités et des schistes cristallisés est rempli d’une foule d’inclusions qui l’obscurcissent; Sorby et Zirkel regardent la masse de ces matières comme composée d’eau renfermant des cristaux de chlorure de sodium.

Au microscope, en lumière polarisée, les grains de quartz présentent une sorte de noyau plus ou moins coloré au milieu de régions concentriques colorées de teintes différentes.

Les variétés fibreuses s’éteignent parallèlement à leur longueur, direction de l’axe optique; l’allongement en est positif.

Souvent dans les porphyres, lesrhyolites, le quartz présente une structure globulaire, sphérolithique ; les fibres noyées dans une masse d’opale peuvent s’éteindre toutes ensemble; souvent aussi les fibres sont parallèles aux rayons du globule, et l’on observe entre deux niçois croisés une croix noire positive.

Agates. — Variétés de quartz amorphes, translucides, à cassure esquilleuse; on y aperçoit une foule de petites cavités canaliculaires. Elles offrent souvent des colorations assez vives et assez régulièrement disposées, agates œilléés, rubannées, onyx.

On appelle cornaline l’agate rouge cerise, sardoine l’agate d’un brun orangé, prase celle d’un vert pomme, etc. Les agates sont susceptibles d’un beau poli.

Silex. — Éclat moins vif. Cassure conchoïde ou conique. Dureté : 7. 11 se brise en éclats tranchants, translucides, au moins sur les bords. La lessive de potasse en dissout ordinairement une très petite proportion. Le silex contient à peine 1 0/0 d’eau et 10/0 de chaux, alumine et oxyde de fer.

11 s’en dégage quelquefois par le choc une odeur un peu bitumineuse. Souvent la partie extérieure de ses nodules est plus

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blanche et plus friable que la masse. C’est de la silice farineuse, plus ou moins soluble dans les dissolutions alcalines. Le silex est très répandu en rognons, en petits bancs, en lits interrompus, dans les terrains secondaires et en particulier dans la craie. La couleur en est très variable; ordinairement elle est d’un gris plus ou moins noirâtre. Le ton en est en général trop ingrat pour des applications aux besoins de l’homme. Il n’a en général servi qu’aux premiers humains pour la confection de leurs armes ou des instruments de leur industrie primitive.

Jaspe. — Quartz cristallin, en masse compacte, opaque, mat, coloré en jaune, en rouge, en vert, en noir, en bleuâtre, en gris perle, etc., par diverses matières, surtout par des oxydes métalliques. Dans certaines variétés, les couleurs alternent deux à deux par bandes parallèles du plus agréable effet. La roche est dure, mais elle peut recevoir un beau poli. Le jaspe se trouve en petites masses ordinairement peu importantes, et souvent accompagnées de silex corné au voisinage des serpentines et des mélaphyres.

Hornstein. Silex corné. — Silex à cassure esquilleuse, presque plate, ayant l’aspect de la corne, grisâtre ou brun, souvent schistoïde. On le rencontre surtout dans les dolomies du trias.

Meulière. — Silex molaire. Silex d’un blanc grisâtre, rougeâtre, verdâtre, jaunâtre, etc. , ayant quelquefois l’éclat résinoïde ou terne ou terreux. Son caractère est d’être criblé de cavités, de trous, de pores vides ou remplis d’argile (terrains terliaires des environs de Paris).

Calcédoine. — La calcédoine, d’un blanc laiteux, translucide, a ordinairement la forme de concrétions cristallines, à cassures esqui lieuses, formées de fibres parallèles à la direction de plus grande élasticité optique, que leur signe négatif distingue de celles du quartz; les fibres sont tellement fines qu’il est difficile d’y constater si elles sont à un ou deux axes; on est souvent porté à les regarder comme biaxes ; elles ont une double réfraction faible ; elles semblent souvent noyées dans de l’opale, elles constituent des enduits sur les parois des cavités de roches porphyriques

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ou des sphérolithes montrant la croix d’interférence propre à cette structure dans la masse de ces roches ou dans celle de certains schistes siliceux. La densité de la calcédoine varie de 2,5 à 2,6.

Opale. — Silice amorphe, soluble, non seulement dans l’acide üuorhydrique et dans la potasse en fusion, mais aussi dans les dissolutions alcalines bouillantes ; rarement transparente, ordinairement translucide. Cassure conchoïdale. Éclat vitreux, un peu résineux dans les variétés communes. Dureté : un peu plus faible que celle du quartz; elle varie de 5 à G. Densité : 2,2 au maximum.

Cette silice a chimiquement la même composition que le quartz, à cela près qu’elle renferme en général de l’eau, mais dans des proportions qui varient depuis o jusqu’à plus de 20 0/0, et dont la plus grande partie n’est pas de l’eau de constitution.

Nous avons trouvé à Bry-sur-Marne (1) une variété de silice très hydratée, qui perd son eau d’elle-même lorsqu’on l’abandonne à l’air. Elle reprend cette eau dans une atmosphère humide.

L’opale proprement dite a une structure gommeuse, colloïde . À cet état, elle est généralement inactive sur la lumière polarisée ; c’est aussi l’état de la silice gélatineuse, qu’on obtient en décomposant un certain nombre de silicates par les acides (mésotype, etc.).

La silice gélatineuse produite dans les dissolutions de bisilicate de potasse, d’abord soluble dans l’acide chlorhydrique, perd cetle solubilité, avant sa dessiccation complète par l’action de la chaleur ; elle la perd aussi à la longue, et l’on trouve des variétés d’opale, telle que celle de Bry-sur-Marne, sur lesquelles l’acide chlorhydrique n’est pas sans action. L’acide silicique est, d’ailleurs, un acide éminemment polybasique, capable de s’unir à des proportions d’eau très différentes. Les variétés naturelles appartenant au quarlz proprement dit offrent des passages aux variétés d’opale. Sous la forme d’opale colloïde, les variétés les plus pures montrent accidentellement de belles irisations, qui les classent parmi les

(1) Bull . Soc. géol. de France , 2° série, t. XVIIJ, p. 673 (1861).

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plus belles pierres de la joaillerie (opales nobles de Hongrie, contenant 10 o/o d’eau), et qui proviennent de fissures entrecroisées où la lumière se décompose en donnant lieu à ce que les physiciens appellent phénomène des réseaux. D’autres variétés du Mexique portent le nom à' opales de feu. Enfin les plus ordinaires sont mêlées de substances colorantes minérales, telles que des siliates de fer et d’autres oxydes métalliques, ou même de matières organiques (opale rose, de Méhun-sur-Yèvre, Cher).

Quelquefois les variétés les plus hyalines montrent en lumière polarisée parallèle des phénomènes de coloration qui caractérisent un certain nombre de substances à structures sphérolithiques, c’està-dire des anneaux colorés circulaires traversés par une croix noire. M. Emile Bertrand a expliqué ces phénomènes dans les calcaires qui ont cette structure, et dans lesquels le phénomène rentrerait dans les lois habituelles, en ce sens qu’il serait dû à l’obliquité des rayons qui traversent les petits sphéroïdes et qui possèdent à l’émergence une différence de phase qu’ils n’auraient pu acquérir dans des lames très minces auxquelles ils seraient restés perpendiculaires ; mais ici les sphérolithes ne paraissent pas appartenir au quartz qui est optiquement uniaxe; ils appartiennent à lopale, dont le système cristallin est sans doute biaxe. En tout cas, ce phénomène est très net.

Tridymite. — Une variété anhydre, qui doit être rattachée au quartz, est bien définie par sa densité, sa forme et ses caractères optiques. C’est la tridymite de W. von Rath. Ce savant a observé en druses, dans la trachyte de San-Cristobal, près Pachuca, à Mexico, une silice dont la forme différait de celle du quartz, et qu’il a nommée tridymite. Cette matière a été retrouvée plus tard dans le trachyte du Mont-Dore (Auvergne) et du Capucin, au Puy. G. Pmse en a constaté l’existence dans plusieurs opales. Les cristaux sont des. tables hexagonales, incolores, limpides, groupées tantôt par trois, tantôt par deux, souvent accolées en grand nombre, imbriquées en séries quelquefois étagées les unes sur les autres, en amas avec des contours plus ou moins nets : M. von Lasaulx

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Fig. 212.

pense que ce sont des prismes biobliques, d’environ 120% groupés en hexagones réguliers, à la manière des prismes droits d’aragonite ou de wéthérite. Les lames de tridymite sont si minces que les deux rayons issus par double réfraction d’un même incident n’ont pas une différence de phase appréciable. La différence des indices = 0, ooo53.

En admettant avecvom Rath pour forme primitive un prisme géométriquement hexagonal et pour facette g1 une face parallèle aux arêtes et inclinée sur la. base de ii7°39', on observe les

angles: pb* ~ i47°3‘2/; pb 4/3 z= 1 44°56/; p b* — 162021'; mh 4/s

— i69°7f (fik* 212), Ordinairement, les cristaux se groupent d’après l’une des deux lois suivantes : i° parallèlement à la face é6 (les deux faces appelées p font entre elles un angle de 35° 18 ); 20 parallèlement à la face b 4/3, les deux faces p étant inclinées l’une sur l’autre de G9°02'.

Enfin, et particulièrement dans les cristaux du Cerro San Cristobal, deux cristaux extérieurs se maclent suivant b 6 avec un cristal central, l’angle des. bases des cristaux extérieurs étant de 7o°36' (fig. 21 3). Les cristaux sont à deux axes optiques, dont le plan est parallèle à h1 et la bissectrice aiguë verticale positive. A i3o°, la tridymite devient uniaxe et positive comme le quartz (mérian).

La tridymite a une densité de 2,27 et un indice de réfraction moyen de 1,432. Elle paraît résulter d’altérations comme la silice que nous avions signalée à Bry-sur-Marne: Elle est sou vent abondamment répandue dans les roches trachytiques.

Gustave Rose regarde comme de la tridymite la silice qui tournoie dans les perles de borax obtenues dans les essais des silicates au chalumeau. La tridymite a été reproduite en cristaux par

Fig. 213.

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MM. Hautefeuille, Ch. Friedel et Sarrasin, par MM. Fouqué et Michel Lévy, par M. Léon Bourgeois.

Depuis quelques années on a donné différents noms à des variétés d’opale, qui diffèrent les unes des autres par le signe optique de l’allongement de leurs fibres.

Lussatite. — La lussatite de Mallard est une variété fibrolamellaire qui enveloppe les cristaux de quartz, dans le bitume de Lussat, près de Pont-du-Château (Puy-de-Dôme). On la trouve aussi dans les Cornouailles, dans l’opale des îles Feroë. Sa densité est 2,04, celle de l’opale; son indice de réfraction est aussi celui de l’opale, 1 ,440 ; elle contient 7 à 8 0/0 d’eau; les fibres de lussatite se distinguent par leur signe optique, qui est positif, des fibres de calcédoine allongées négativement. (V. Mallard, Bull. Soc. fr. de min., t. XIII, p. 63).

Quartzine. — La quartzine de M. Michel-Lévy est une variété à fibres positives, montrant deux axes dont l’angle est 35° ; elles sont allongées suivant l’axe de plus faible réfraction. La biréfringence y est supérieure à 6,007. Elle est associée à la calcédoine de Longpont et de Propiary (Haule-Garonne).

Lutécine. — La lutécine de MM. Michel Lévy et Munier- Chalmas a des fibres allongées à 290 de la direction de plus petite élasticité (%). On y observe des pyramides dissymétriques à structure très complète autour d’un axe d’apparence hexagonale.

L’arrangement le plus régulier des fibres de calcédoine, dit M. Michel Lévy [Bull. soc. fr. de min., t. XV, 1892, p. 190), donne des sphérolithes à zones concentriques, dont chaque fibre présente une modification d’orientation en forme d’enroulement hélicoïdal à pas constant autour de la direction du plus petit indice de réfraction, np. L’arrangement le plus régulier de la quartzine donne du quartz par agrégation ternaire autour de la direction n(J. L’arrangement le plus régulier de la lutécine donne la lutécite par ses agrégats sénaires disposés autour d’un axe situé à 43° de ng et à 74° de l’allongement des fibres dans le plan des indices moyens et minimum.

Cliristobalite. — La christobalite de vom Rath est une variété voisine de la tridymite, mais qui se présente en octoèdres réguliers^ pseudo-cubiques, formés schématiquement, d’après Mallard, de pyramides quadratiques ayant pour bases les faces du cube. La densité en est 2,34. Cette forme rappellerait les formes également quadratiques de l’acide titanique.