UTILITÉ DE L'EXAMEN MICROSCOPIQUE

L'application du microscope à l'étude des minéraux est toute récente ; Étude possible

des petits cristaux.

il y a peu d'années encore, on se bornait à examiner les gros échantillons,

et c'est seulement à leur défaut qu'on recourait à l'examen des petits

Détermination des impuretés.

Propriétés

cristallographiques

et optiques.

cristaux. La cause en était dans la difficulté avec laquelle on manie les petits échantillons ; cependant une observation plus attentive avait déjà conduit les minéralogistes exercés à choisir de préférence les petits cristaux, pour la détermination des espèces. En eCfet, leurs formes sont plus souvent simples, ce qui faciUle leur étude cristallographique et optique; ils sont plus rarement pénétrés par des substances étrangères, ce qui donne plus d'exactitude à leur analyse chimique et aux formules qui en résultent. Les gros cristaux sont de véritables monstruosités.

Le microscope rend de précieux services, alors même que les cristaux qu'il permet d'observer sont impurs. Tout d'abord, lorsqu'on se propose de rechercher la composition chimique de cristaux appartenant à une même espèce, la constatation des impuretés, qui y sont renfermées, permet de rejeter tous les échantillons altérés ou chargés d'une trop grande quantité de matières étrangères.

En outre, au cas où les échantillons sont moyennement impurs, on peut néanmoins déterminer quelquefois leur formule, si le microscope a laissé reconnaître la nature de l'impureté et, par conséquent, l'influence exercée par elle surle résultat de l'analyse. Si, par exemple, on a vu qu'un feldspath contenait du fer oxydulé et de l'apatite, on retranchera de son analyse élémentaire la quantité de fer trouvée et l'excès de chaux correspondant à la proportion de phosphore, de chlore et de fluor provenant de l'apatite.

Les propriétés cristallographiques et optiques se laissent généralement reconnaître au microscope, même sur des cristaux impurs. Le cas s'est présenté pour la chiastolite, si fréquente dans certains schistes : cette espèce n'est qu'un agrégat des minéraux les plus divers, réunis par un ciment qui est la véritable chiastolite, et dont on a constaté les propriétés cristallographiques et optiques ; mais il a été impossible de fixer la composition chimique de ce ciment, faute de pouvoir l'extraire; car il est en proportion extrêmement minime, par rapport à la grande quantité des impuretés.

La notion des clivages d'un minéral, si précieuse pour une détermination cristallographique, est, pour le moins, aussi aisée à acquérir sur

les cristaux microscopiques, que sur ceux qui offrent des dimensions appréciables à l'œil nu.

Le microscope fournit aussi des indications sur les inclusions des mi- inclusions et genèse néraux et sur leur genèse. Lorsqu'on trouvera dans une pâte vitreuse un cristal d'amphibole, renfermant une inclusion de matière identique à celle qui constitue la pâte, on en conclura que l'amphibole a cristallisé au sein de cette masse, qu'elle ne provient pas de la destruction d'une roche étrangère et, en outre, que le phénomène s'est accompli à une température assez élevée pour que la masse vitreuse fût alors en fusion. De même, des inclusions d'acide carbonique liquide donnent une idée précise de l'énorme pression qui agissait au moment de la cristallisation.

Le microscope sert aussi à démêler l'ordre dans lequel les minéraux Associations et ordre associés ont cristalUsé. Si cette même amphibole contient un cristal de fer ^ '^"^^ isaion. oxydulé, c'est que ce dernier a acquis une individualité propre, avant que Tamphibole ait pu l'englober en cristallisant. On a constaté de cette façon que l'apatite, considérée naguère comme d'origine métamorphique, ou, du moins, comme le plus jeune des minéraux associés dans une même formation, en était presque toujours le plus ancien. Remarquons, à ce propos, que l'ordre delà cristallisation ne suit pas toujours celui de la facilité de fusion et que les circonstances, qui ont influé sur le phénomène, sont simultanément la température de solidification, la tendance à la cristallisation et les affinités chimiques. Ainsi, l'apatite est un minéral qui ne fond qu'à très haute température, qui a une grande tendance à cristalliser, comme l'attestent les expériences de reproductions synthétiques récem- * ment effectuées; en même temps, ses éléments présentent entre eux des affinités chimiques très énergiques; car, à haute température, l'affinité de l'acide phosphorique pour les bases l'emporte sur celle de l'acide silicique.

La même méthode permet de reconnaître les divers modes d'altération Altérations des cristaux par voie mécanique, par voie chimique et par modification *^*^°° *'"*' moléculaire. Un cristal brisé, une mâcle dont les divers individus sont écartés les uns des autres, prouvent l'existence passée d'un mouvement postérieur à la formation d'une partie des éléments cristallins.

Les actions chimiques se traduisent par des déformations non moins caractéristiques ou par d'autres modifications physiques apparentes au microscope. Des émanations acides agissant sur un cristal d'amphibole, par exemple, changent sa coloration, arrondissent ses bords, corrodent ses faces et, en outre, déposent dans les cavités du cristal ainsi creusé, ou à sa surface, des produits divers tels que de la chlori te, des oxydes de fer, de la silice à différents états et des silicates plus ou moins hydratés.

L'observateur attentif sera également averti des transformations moléculaires qui se sont opérées, lorsque les propriétés physiques d'un minéral se seront modifiées sans changement dans sa composition chimique. Ainsi l'ouralite, qui présente la forme extérieure du pyroxène avec les clivages et les propriétés optiques de l'amphibole, provient très probablement d'une transformation du premier de ces minéraux dans le second, sans variation sensible dans la composition élémentaire. Genèse Le microscopc a rendu surtout un grand service, en permettant d'abor-

dés roches éiupuves. jgj. j'^tyje des minéraux qui font partie intégrante des roches. Il est à remarquer que, jusqu'à ces derniers temps, l'examen des espèces minérales était borné presque exclusivement à celui des substances qui proviennent des druses et des filons ; or, l'étude des minéraux des roches est au moins aussi importante que celle des minéraux fdoniens.

En effet, les premiers sont, de beaucoup, ceux qui entrent en plus grande proportion dans la composition de l'écorce terrestre ; cependant ils sont moins connus à cause des difficultés que présente leur extraction. Souvent, par suite de l'imperfection des modes d'examen employés, ils ont été l'objet de déterminations inexactes ; leur spécification ouvre de nouveaux horizons aux théories relatives à la genèse des roches et, par suite, à l'évolution du globe terrestre. Enfin, Tétude des minéraux des filons ne peut pas remplacer celle des minéraux des roches, parce que les uns et les autres ne sont pas toujours identiques; et alors même qu'ils le seraient, la constatation du fait doit être opérée; car ils ne se sont pas consolidés dans les mêmes conditions. La même espèce minérale, prise dans une roche et dans un filon qui traverse celle-ci, présente parfois

des formes cristallines diverses et, souvent, manifeste des différences de composition chimique remarquables.

En résumé, les micrographes sont arrivés à des données précises et nouvelles : ils ont reconnu, dans presque toutes les roches, la composition minéralogique de la matière fondamentale de celles-ci, matière en général tellement compacte qu'on la désignait volontiers sous le nom de pâte, lui attribuant ainsi une homogénéité qu'elle était loin de posséder; ils ont, de la sorte, imité les astronomes résolvant les nébuleuses à l'aide du télescope. Ils ont constaté la présence, dans les roches, de minéraux qu'on en croyait absents (spinelles, dans les basaltes; wernérite et zircon, dans certaines amphibolites; leucite et néphéline, dans un grand nombre de roches jadis rattachées aux basaltes) ; ils ont montré l'extrême diffusion dans la nature de quelques minéraux considérés comme rares (apatite, sphène) ; ils ont obtenu des notions plus exactes sur la structure des roches (fluidalité, sphérolithes), et sur leur genèse ; enfin ils ont réussi à supprimer de la liste des minéraux un nombre considérable d'espèces supposées distinctes, et qui, en réalité, n'étaient que des mélanges (vvichtisite, sordawalite, etc.).

Cependant nous devons reconnaître que si, grâce au microscope, le large champ d'étude de la pétrographie s'ouvre bien plus vaste encore aux yeux de l'observateur, et si certaines difficultés sont résolues, chaque jour il en surgit de nouvelles ; le but n'est que reculé.

Invention du microscope.

âiChromatisme.

Polarisation chromatique.

Le microscope a été inventé en 1654 par Jansen en Hollande ; l'instrument, construit par l'inventeur lui-même, fut offert en cadeau par les Etats de Hollande au roi d'Angleterre Jacques P% lequel, à son tour, le donna à Drebbel. C'est pour cette raison que, pendant longtemps, on attribua à tort le mérite de cette découverte à Drebbel; du reste le microscope fut ensuite réinventé à Naples par Fontana.

Le principe de l'instrument était établi ; mais la construction en était si défectueuse, l'application si incommode, les défauts si nombreux que les grandes découvertes micrographiques ne furent d'abord faites qu'au moyen de la loupe. Celle de Leeuv^enhoek ne possédait qu'un grossissement assez faible; son grand inconvénient était le défaut d'achromatisme.

En il7!\, Euler imagina l'achromatisme, qui fut immédiatement appliqué au microscope ; cependant les essais furent d'abord infructueux et ne réussirent qu'entre les mains d'Amici et de Chevalier qui, en 1823, construisirent les premiers microscopes achromatiques donnant un grossissement de 500 diamètres. De cette époque, datentles grands progrès accomplis par la botanique micrographique, pour laquelle il n'est point nécessaire d'employer la lumière polarisée.

La découverte de la polarisation chromatique est due à Malus (1808) ; mais la disposition qu'il employait était peu pratique et n'eût pas été susceptible de s'appliquer commodément aux instruments d'optique. En i828 seulement, Nicol, perfectionnant le procédé de Malus, construisit le

système de prismes en spath d'Islande, qui porte son nom et à l'aide duquel on peut éliminer l'un des deux rayons de lumière polarisée, fournis par le spath. A partir de ce moment, l'analyse microscopique des roches était en possession de tous les moyens de recherche dont elle dispose encore aujourd'hui.

Depuis longtemps déjà, on avait fait des essais sur des cristaux réduits Anciennes en poudre; mais c'est encore Nicol, qui, en 1827, imagina de tailleries «t^^es des minéraux

^ au microscope.

minéraux en lames minces. Bien que les travaux antérieurs à cette époque n'aient aujourd'hui qu'une importance très secondaire, nous allons en donner un aperçu rapide afin de montrer la marche ascendante de la science.

Les premières recherches microscopiques sur les sels datent de la fin du xvii" siècle : elles sont dues à Leeuwenhoek, qui examina la crème de tartre, le chlorure d'argent et le chlorhydrate d'ammoniaque. Ces travaux furent continués par Baker en 1764. Vers la fin du xvii* siècle, Leeuwenhoek observa le diamant; mais depuis ce moment jusqu'au milieu du xvm* siècle, malgré la vogue obtenue par le microscope dès le règne de Louis XIV, personne n'eut l'idée de reprendre des observations, qui devaient plus tard devenir si fécondes.

En 1764, Ledermuller, en Allemagne, étudie la barytine et l'apatite du haut Palatinat. Plus tard (1774) paraît, en France, un mémoire d'un naturaliste anonyme, ne signant que des initiales D. F., qui décrit un procédé d'analyse des roches, basé sur l'étude microscopique des minéraux entrant dans leur composition; il les séparait d'abord par un broyage, un concassage, et enfin les comparait attentivement avec des échantillons minéralogiques bien connus et placés dans les mêmes conditions. En 1782, Daubenton fit sur la minéralogie microscopique le travail le plus important du xvm® siècle; il constata la véritable nature des dendrites, et cette étude fut poursuivie par Haùy.

Vinrent ensuite Dolomieu (11%) et Fleuriau de Bellevue (1800). Ce dernier étudia les laves de Gapo di Bove, aux environs de Rome, et y reconnut la présence de la leucite. Mais le plus illustre des successeurs de D. F.

fut Cordier, qui publia, en 1816, dans le Journal de physique^, son grand mémoire sur la séparation des éléments microscopiques des roches. Le célèbre géologue se sert des méthodes de D. F. et ajoute, à la pulvérisation et au concassage préalables, la lévigation des particules minérales à l'aide d'un courant d'eau, l'emploi du barreau aimanté et du chalumeau, la recherche des densités et, enfin, la comparaison des poudres obtenues avec des échantillons de nature connue.

C'est ainsi que Cordier découvrit la constitution des basaltes ; mais il possédait seul l'adresse manuelle nécessaire pour mener à bien de pareilles analyses et ce genre d'essais ne fut repris par personne. Toutefois, Dufrénoy se servit du microscope pour étudier les cendres volcaniques. Taille en lames minces. Nicol ayant appris à tailler des plaques minces transparentes dans les roches, son ami, le botaniste Witham, en 1831, étudia par ce procédé des bois silicifiés fossiles et, au grand étonnement du monde savant, prouva que ces matières pierreuses conservaient, dans leurs moindres détails, la structure du corps organisé qui leur avait donné naissance. En 1840, M. A. Brongniart examina de la même manière divers bois fossiles. Les opticiens de Londres et de Paris, et parmi les premiers particulièrement un nommé Prilchard, répandirent alors dans le public de longs catalogues des objets les plus variés réduits en lames minces, tels que des os, des dents, des bois fossiles, des agates; Oschatz, en Allemagne, mettait en vente plus de deux mille échantillons de cette espèce.

En 1831, Nordenskiold avait taillé en lames minces le labrador et

constaté que ses propriétés optiques étaient en relation avec l'orientation de

la section. De 1813 à i8/i5, Brevy^ster effectuait à Edimbourg les recherches

les plus intéressantes sur la structure du béryl, de l'émeraude, de la

- topaze.

Les inclusions liquides des cristaux avaient fait l'objet des études de Gautieri (calcédoine de Vicence 1800), de Brew^ster, de Humphry Davy et de Nicol lui-même.

Mais l'attention du monde savant ne fut définitivement attirée sur la fécondité de ce mode d'observation que par les travaux de Sorby, en

Angleterre, sur le marbre et la barytlne (1856), et sur le granité et ses inclusions (1858). Dès lors, les études se succédèrent rapidement; M. Vom Rath (1860) fait connaître le phonolithe d'Olbrûck et la dolérite de la Lôwenburg; M. Gerhardt (1861) constate que la perthite est un mélange d'orthose et d'albite; M. Reusch (1863) et Vogelsang (1870) expliquent le chatoiement du labrador; M. Zirkel (1870) publie son important travail sur les basaltes; Vogelsang écrit (1867) son ouvrage intitulé « Philosophie de la Géologie » et détermine (1870) les conditions qui président au développement de la cristallisation dans les silicates fondus ; M. Tschermak montre le parti que l'on peut tirer du polychroïsme de la plupart des minéraux; M. Rosenbusch, suivant la voie inaugurée par Sénarmont, MM. Des Gloizeaux, Vom Rath, Tschermak, insiste sur l'emploi des propriétés optiques pour la détermination des minéraux microscopiques. Une pléiade d'observateurs distingués se pressent à l'envi dans cette nouvelle voie d'observation; parmi eux, nous citerons les noms de MM. AUport, Baranowsky, Behrens, Boricky, Cohen, Dœlter, Von Drasche, Emmons, Fischer, Fuchs, Haarmann, Hagge, Helmacker, Hall, Hussak, lenzsch, Inostranzeff, Kalkowsky, Kenngott, Knop, Kosmann, 0. Lang, Von Lasaulx, Laspeyres, La Vallée-Poussin, Lossen, Mac-Pherson, Mallard, Môhl, Niedzwiedzky, Phillips, Potier, Quiroga, Renard, Reusch, Rutley, Sandberger, Sauer, Stelzner, Streng, Szabo, Vélain, Vrba, Websky, Weiss, Wichmann.

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