ESSAIS AU CHALUMEAU

Toutes les roches sont évidemment des associations d’un nombre considérable de petites masses minérales, tantôt identiques entre elles et tantôt différentes les unes des autres. Dans le premier cas, la roche est simple ; dans le second, elle est composée. Les bancs de calcaire, les couches d’argile, de sable, qui constituent les formations dites sédimentaires , sont des roches simples ; les granités où l’on distingue à l’œil nu des éléments très dissemblables sont des roches composées. La première question, c’est évidemment de déterminer la nature des éléments constituants de la roche qu’on étudie; et, à ce point de vue, le pétrographe se livre d’abord à une étude minéralogique.

Les minéraux sont eux-mêmes des groupes d’individus, et ceuxci des combinaisons assujetties aux lois des proportions définies et d’arrangement régulier de leurs éléments chimiques.

Ce qui distingue une matière minérale d’une autre, c’est sa composition chimique, établie au double point de vue de la nature et

CARACTÈRES CHIMIQUES

des quantités relatives des éléments chimiques, et aussi l’arrangement relatif que ces groupes primaires ont pris dans les molécules dont cette matière est composée.

On a donc à étudier la composition chimique et la structure des minéraux, surtout de ceux qui jouent un îôle d’une certaine importance dans la formation des roches. La composition chimique ne peut être connue que par des analyses et ne peut être enseignée d’une manière complète et sûre que par des traités spéciaux.

Bien que celui-ci ne puisse pas renfermer un traité d’analyse chimique, nous indiquerons cependant un cer tain nombre d’essais qui ne rentrent pas dans les méthodes générales d’analyse, que les chimistes n’ont par conséquent pas à exposer, mais qui rendent, au contraire, au pétrographe des services constants.

Puis nous présenterons un résumé rapide des formes cristallines principales, et enfin nous développerons avec une certaine ampleur l’étude des propriétés physiques et particulièrement des propriétés optiques, qui constituent aujourd’hui la méthode d’investigation la plus exacte pour la détermination des roches.

Essais chimiques. — Les essais les plus courants sont de deux sortes. Les uns appartiennent à ce qu’on appelle l 'analyse au chalumeau et plus généralement analyse pyrognostique ; ils ont pour but de déterminer la manière dont une roche se comporte quand on l’expose à une température élevée, son degré de fusibilité, ses changements de couleur, etc. Les autres n’exigent que quelques acides ; ils permettent de voir si une roche y fait effervescence avec les acides faibles ou énergiques; si elle s’y dissout complètement ou seulement en partie, ou si elle y est insoluble.

Analyse au chalumeau. — Elle comprend un certain nombre de procédés rapides, dont les minéralogistes font constamment usage et dont l’instrument principal est le chalumeau.

Le chalumeau est particulièrement utile pour l’observation des caractères de fusibilité. Il permet, par exemple, sans autre essai, de distinguer des roches exclusivement siliceuses d’avec celles qui

ESSAIS CHIMIQUES

contiennent du feldspath seul ou intimement mélangé avec du quartz. Si des caractères tirés de l’observation de la densité, de la couleur, de l’éclat, de la dureté, viennent se joindre à ceux que procure le chalumeau, on est ordinairement fixé déjà sur la nature de l’échantillon que l’on veut reconnaître ; on n’a plus du moins à hésiter qu’entre un petit nombre d’hypothèsçs, et les propriétés optiques font le reste en général. Dans des cas plus rares, on a recours à d’autres propriétés physiques; on termine par une analyse chimique qui complète la détermination d’une espèce minérale qu’on croit nouvelle ou dont l’étude approfondie offre un intérêt spécial.

Le chalumeau utilise la température développée par une flamme. Celle-ci peut être fournie par une lampe à huile, à gaz; mais on préfère, dans la pratique, celle d’une bougie ou même d’une simple chandelle.

On sait que dans une flamme on peut distinguer trois régions (fîg. 179) : une intérieure a obscure, occupée par les gaz dilatés; une moyenne b éclairante, qui doit son pouvoir éclairant, en même temps qu’un rôle à' agent réducteur , à des particules solides qu’elle tient en suspension et qui proviennent des hydrogènes carbonés qui montent par capillarité dans la mèche; enfin, une région extérieure c peu éclairée, où la température est la plus élevée par suite de la combustion complète des matières grasses et où l’on introduit les matières qu’on veut exposer kY action oxydante de l’air extérieur.

Le chalumeau est un tube recourbé en laiton ou en fer, dont une extrémité est terminée par une embouchure en os et dont l’autre a une forme conique et présente une ouverture très étroite. En général, il est plutôt composé de trois tubes, un terminé comme le précédent à son extrémité la plus large, par une embouchure en os, et présentant, à l’autre extrémité, une forme conique ; par cette extrémité, il pénètre dans un tube plus large et plus court, qui est un réservoir à air et qui porte un coude avec lequel se

CARACTÈRES CHIMIQUES

raccorde par un de ses bouts un troisième tube plus étroit, conique, coiffé à l’autre bout, libre, d’un petit cône en platine.

On tient le chalumeau ferme d’une main; on en place l’embouchure entre ses lèvres ; on y envoie de l’air en conservant pour les besoins de la respiration une partie de cet air qu’on aspire par le nez. On lance 1 air sur la flamme qu’on recourbe, en l’inclinant un peu légèrement; il faut avoir le soin que la flamme soit bien comprise en entier dans le courant d’air et conserve bien sa longueur et sa forme immobiles.

La flamme ainsi recourbée garde ses trois Fi régions distinctes (fig. 180) on y observe sou-

vent une petite collerette bleue à la base.

Lorsqu’on veut opérer une réduction, on enfonce peu le cône du chalumeau ; on obtient une flamme un peu longue, à partie éclairante un peu plus large. C’est à l’extrémité de cette région b et en dedans que l’action réductrice est la plus efficace. En dehors de la région éclairante, près de son extrémité, en c, se trouve la région oxydante la plus chaude. On raccourcit la flamme en enfonçant davantage le cône de platine, en le rapprochant de plus en plus de la mèche. Quand il est au-dessus de la mèche, la flamme est fine, courte et très chaude ; c’est elle qui est la plus favorable à l’observation du degré de fusibilité des minéraux et surtout des colorations qu’elle peut en recevoir.

On commence par réduire la matière en petits fragments dans le mortier dit d’Abisch, qui consiste en un petit mortier d’acier, dont le pilon également en acier, s’emboite dans un tube du même métal, celui-ci pouvant lui-même être introduit dans le mortier qui l’encastre. On frappe avec un marteau sur la tête du pilon. Si on craint qu’une matière trop dure n’arrache un peu de fer au mortier, on enlève celui-ci avec un barreau aimanté.

Pour obtenir une poussière plus fine, on se sert d’un mortier d’agate. 11 faut choisir celui-ci du même rayon de courbure intér

ESSAIS CHIMIQUES

rieur que le rayon de courbure extérieur de son mortier, afin que la matière soit plus vite et mieux triturée.

On peut observer d’abord sur une roche son degré de fusibilité. On la casse en fragments; parmi ceux-ci, on en choisit un qui offre une partie aiguë, ce que l’on constate en le regardant à la loupe ; on place le fragment entre les lames d’une pince dite à bouts de platine ; on le porte au feu oxydant ; on soutient le feu ; on regarde l’esquille à la loupe, et l’on voit si son extrémité est fondue ou non. Kobell a établi dans les espèces minérales 6 degrés

fusibles à la flamme d’une bougie.

fusibles en éclats plus ou moins gros à la flamme du chalumeau, difficilement fusible, très difficilement fusible.

On distingue aisément les corps très fusibles (1,2), facilement fusibles (3,4), difficilement fusibles (5), très difficilement fusibles (6).

On peut opérer autrement, réduire le corps en poudre fine, emprisonner cette poudre dans les tours d’un fil de plâtre enroulé à une de ses extrémités en spirale.

Souvent, en même temps que la fusibilité d’un corps, on observe au chalumeau quelques autres de ses propriétés. L’extrémité fondue, à tète ronde comme celle d’une épingle, porte le nom de globule . Ce globule peut être transparent comme du verre fondu ; on le dit vitreux. Il peut être plus ou moins opaque, ccmme un émail. Il peut être incolore ou coloré , lorsqu’il contient des métaux colorants qui sont en général très souvent le fer et quelquefois le manganèse, plus rarement d’autres métaux. Il peut, pendant sa fusion, laisser se dégager des vapeurs et principalement de la vapeur d’eau, en manifestant une certaine ébullition ; c’est ce qu’on observe dans les silicates hydratés qui ont reçu à cause de cela le nom de zéolithes ; il peut se gonfler, se déployer en éventail, prendre la forme d’un chou-fleur, quelquefois même

de fusibilité.

1 stibine

2 mésotype

3 almandin

4 actinote

5 orthose

6 bronzite

CARACTÈRES CHIMIQUES

sans fondre réellement ( épidote ), se tordre sur lui-même ( verrai culite).

Il peut dans certains cas, lorsqu’il est noir, brûler très difficilement, mais finir par disparaître, s’éteignant aussitôt qu’on le sort de la flamme (anthracite), ou rester embrasé quelque temps; lorsqu’il n’est plus chauffé (lignite), dégager des odeurs désagréables (bitumes), se décolorer sans changer de forme (roches bifuminifères), de noir ou de brun devenir rouge (oxydule et hydrate de sesquioxyde de fer).

Il peut, s’il est cristallin, prendre l’aspect terreux (carbonate de chaux), décrépiter (carbonates rhombiques de chaux et de plomb). Lorsqu’on suppose que la substance renferme de l’antimoine ou d’autres corps qui attaquent le platine, on l’essaie sur le fil de platine ou sur le charbon.

Voici la série des essais qu’on peut tenter sur une matière et qui varient suivant l’opinion qu’en donnent son éclat métallique ou non, sa couleur et ses caractères extérieurs.

Charbon. — Pour les substances qu’on suppose métallifères, on prend d’habitude pour support un morceau de charbon. Le morceau ne doit présenter sur la tranche, ni à la surface de son écorce, une fois qu’il en a été dépouillé, aucune fente, aucune fissure. S’il y a une fente, il faut s’en tenir éloigné. On y pratique une cavité qui ne doit pas être trop étroite et qui doit surtout avoir un fond plat, plutôt que conique. On lance la flamme dans ce trou, de façon que celle-ci lèche bien la matière qu’on y a introduite.

Un grand nombre des combinaisons d’argent et la plupart de celles du plomb, du bismuth, l’oxyde d’étain natif, sont plus ou moins facilement réductibles. Les sulfures doivent être soumis quelques instants à la flamme oxydante, puis chauffés à la flamme réductrice. En même temps qu’on obtient le métal, on peut observer le dégagement d’odeur d’ail, d’arsenic, d’acide sulfureux, de sulfures. Les globules qu’on obtient sont d’un blanc d’argent (argent), d’un rouge decuivre, on d'un blanc un peu moinsvif (plomb), un peu jaunâtre (bismuth), d’un blanc vif qui se recouvre très vite à l’air

ESSAIS CHIMIQUES

d’un enduit blanchâtre d’oxyde terreux (étain). Le plomb et le bismuth donnent lieu par leur volatilisation à des vapeurs qui se déposent sur les bords de la cavité à un enduit en forme d’auréole. Cette auréole est d’un jaune assez vif à chaud, orangé à froid, pour le plomb; elle est d’un jaune un peu foncé à chaud, plus clair à froid, pour le bismuth. On distingue facilement le plomb, qui est malléable et qui laisse une trace sur le papier, du bismuth qui est cassant, ce qu’on peut constater à l’aide d’un petit marteau sur un tas d’acier.

Certains corps donnent sur le charbon des auréoles sans globules. Les composés d’antimoine et beaucoup de ceux d’arsenic produisent des vapeurs épaisses, abondantes, qui retombent en poussière blanchâtre. On peut cependant obtenir un globule métallique très petit recouvert de petites aiguilles d’oxyde nacré. Le zinc est réduit sur le charbon, mais se volatilise immédiatement, et les vapeurs forment une auréole jaune à chaud, incolore à froid. Un des meilleurs caractères qui permettent de reconnaître le zinc dans ses combinaisons naturelles, c’est la coloration qu’on donne à l’auréole au moyen de l’azotate de cobalt. On verse sur cet enduit léger, quand on l’a obtenu, ou même, et peut-être plus avantageusement, avant de l’obtenir, à la place où on sait qu’il se produira, une ou deux gouttes d’azotate de cobalt, et on maintient en un point quelconque de cette région la flamme oxydante du chalumeau. On voit cette région se colorer d’une belle couleur verte très caractéristique.

L’or et le platine sur le charbon sont réductibles ; mais ces métaux se rencontrent généralement à l'état natif et sont immédiatement reconnus. On rencontre pourtant quelquefois des combinaisons de ces métaux; on peut en extraire facilement le métal au moyen du chalumeau, mais on les obtient, dans ce cas, en poudre fine qu'on ne peut rassembler en globule à cause de son infusibilité ; l'or peut être reconnu par sa couleur et son inaltérabilité; le platine est également inaltérable, et on le reconnaît par son insolubilité dans les acides purs, puisqu’il ne se dissout que dans l’eau

CARACTÈRES CHIMIQUES

régale. Au chalumeau, les minerais de fer, de manganèse et de cobalt, ne donnent directement que des oxydules attirables au barreau aimanté; mais si on mêle à leurs minerais du carbonate de soude, on peut les obtenir à l’état métallique. Il est vrai que ces métaux sont alors obtenus en poussière dispersée au milieu de la masse que le carbonate de soude a produit en agissant sur les matières combinées ou mélangées sous la forme de gangue à ces métaux. Voici la manière d’opérer : Après avoir essayé l’action du chalumeau sur la matière sans y rien ajouter, on la brise dans le mortier avec du carbonate de soude; après l’avoir chauffée pendant un certain temps, on retire de la cavité du charbon la masse sur laquelle on a opéré; on l’écrase dans le mortier d’agate avec le pilon ; le métal, s’il y en a un, s’attache au mortier sous la pression du pilon; on fait couler un peu d’eau lentement dans le mortier en continuant à triturer le tout et en décantant après un certain temps l’eau et les parties légères qu’elle entraîne; on voit qu’il s’est déposé au fond du mortier une poudre peu brillante, attirable au barreau aimanté (fer, nickel et cobalt), ou bien l'on voit briller sur le fond un enduit d’éclat métallique.

La poudre, soluble dans les acides, donne des solutions colorées en jaune (fer), en vert (nickel). La poudre ou l’enduit sont solubles dans l’eau régale, et la solution additionnée d’une goutte de cyanure de mercure, puis d’ammoniaque, donne un précipité blanc; additionnée d’eau et évaporée, elle laisse déposer un précipité cristallin d’un orangé sale (palladium).

L’enduit attaqué par l’eau régale se dissout, et la solution additionnée d’une goutte de cyanure mercurique, puis d’ammoniaque, donne des cristaux d’un jaune vif (platine) - Le palladium est attaquable par l’aeide nitrique à chaud.

La poudre terne ne s’attaque pas par l’eau régale; on l’attaque difficilement par le bisulfate de potasse; la masse fondue se dissout dans l’eau et se colore en rose (rhodium).

La poudre cassante est insoluble dans l’eau régale, inattaquable par le bisulfate de potasse (iridium). Pour oxyder l’iridium, il

ESSAIS CHIMIQUES

faut le fondre avec du nitre et de la potasse, la masse vert noirâtre donne à l’eau une couleur indigo, lorsque le métal est pur.

L’enduit est attaquable par l’eau régale et la solution, donne, avec le chlorure stanneux, un précipité brun, dit pourpre de Gassius (or). L’enduit est attaqué par l’acide nitrique :

i° Il donne avec l’acide chlorhydrique un précipité blanc, soluble dans l’ammoniaque (argent).

2° Il donne une liqueur verte que l’ammoniaque colore en bleu (cuivre). On distingue aisément le cuivre du nickel qui offre les mêmes réactions au moyen des perles (voir plus loin).

3° L’enduit attaqué par l'acide nitrique forme de l’acide stannique blanc pulvérulent; il est difficilement soluble dans l’acide chlorhydrique, et la solution donne avec le chlorure d’or un précipité brun pourpre (étain).

Perles. — R.éactifs : borax et sel de phosphore . Supports : fil de platine , — coupelles Lebaillif.

Un assez grand nombre de métaux colorent les silicates naturels, les phosphates et les borates artificiels incolores. Au chalumeau, on utilise la coloration que les borax et le sel de phosphore

Na20,2B20\ioaq et Na20,2(Az H4)0,H20, P2Os,8aq

peuvent acquérir, lorsqu'ils contiennent certains métaux, cuivre, nickel, cobalt, etc. Pour cela, on prend un fil de platine de 7 à 8 centimètres de longueur, assez épais pour rester rigide, assez fin pour se plier facilement, en général, de l’épaisseur d'une aiguille ordinaire; on en recourbe une extrémité en forme de boucle. Cette boucle ne doit pas dépasser la grosseur d’une tête d’épingle. On la chauffe au chalumeau et on la trempe chaude dans le réactif; on l’expose à l’action de la flamme oxydante de façon à fondre le sel, jusqu’à ce qu’on obtienne un verre transparent. S'il n’y a pas assez de réactif pour remplir la boucle, on recommence. Puis on fait adhérer à la boucle également chaude une très petite quantité de la matière qu’on essaie, et on la reporte dans la région oxydante de la flamme. On forme ainsi des borates et des phosphates

CARACTÈRES CHIMIQUES

doubles de soude et des métaux que renferme la matière essayée. On a ce qu’on appelle des perles colorées.

On peut, au lieu de ces perles, opérer sur des petites coupelles faites de pâte de porcelaine. On chauffe la coupelle qu’on pose surun charbon ; quand elle est chaude, on y fait tomber du borax ou du sel de phosphore; après avoir fait perdre au borax toute son eau, ou au sel de phosphore son eau et son ammoniaque, on étale le réactif à la surface de la coupelle, de manière qu’il y forme une sorte de couverte ; puis on y place une très petite quantité de la matière essayée ; on soumet le tout à l’action de la flamme oxydante, puis à celle de la flamme réductrice.

Il faut s’habituer à n’agir que sur de minimes quantités de matière, sans quoi les colorations par transparence paraissent toutes noires ; nous indiquerons les cas où une plus grande quantité est nécessaire. En général, il en faut un peu plus pour colorer la couverte d’une coupelle que pour colorer une perle. Un assez grand nombre d’oxydes alcalins, alcalinoterreux et terreux, ne colorent pas les perles. Le quartz et les silicates peu colorés abandonnent un squelette de silice qui tournoie dans la perle en fusion, surtout dans celle du sel de phosphore.

Les colorations les plus caractéristiques et les plus pratiques sont les suivantes :

Perles obtenues avec le borax.

ESSAIS GHI MIQUES

c a ^ cr cr o

ca •— j

o „ <u «3 -®'CJ