Notice sur les travaux scientifiques

Depuis que MM. Ebelmen, Becquerel, deSenarmont, Daubrée et H. Sainte- Claire Deville, par l’emploi de réactifs chimiques, ont reproduit les plus importantes espèces minérales des filons, une nouvelle branche de la Minéralogie est définitivement fondée, et le géologue possède une base expérimentale pour doter la Science d’une explication démontrée des phénomènes qui ont amené la cristallisation des minéraux.

Pour satisfaire au moins en partie aux conditions qui rendent les synthèses minérales utilisables dans les spéculations des géologues, j’ai réalisé simultanément ou successivement la reproduction d’espèces minéralogiques associées dans un même gisement et renfermant toutes un élément commun, l’acide titanique.

J'ai multiplié les procédés chimiques au moyen desquels on transforme l’acide titanique libre ou combiné en minéraux véritables. J’ai classé et

comparé ces procédés; les plus intéressants sont ceux qui, en utilisant les réactions présumées de la nature, n’emploient comme réactifs que les substances les plus répandues. Je nie suis servi de préférence, pour minéraliser cet acide et transformer les minéraux litaniferes les uns dans les autres, des substances communes des gîtes métallifères et des émanations volcaniques. Le fluorure de calcium, l’acide chlorhydrique et la vapeur d’eau suffisent pour préparer toutes les variétés connues des espèces minérales appartenant à la famille des titanides.

Reproduction du rutile.

(Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. LVH, p. 148. )

C’est l’acide chlorhydrique gazeux, qu’oit sait exister dans les fumerolles à l’état sec et à l’état humide, qui m’a permis de préparer artificiellement les variétés les plus remarquables du rutile.

M. H. Sainte-Claire Deville ayant prouvé que cet hydracide transforme ii haute température l’acide titanique amorphe en petits cristaux quadratiques en vertu de deux réactions inverses, je n’ai eu qu’à varier les conditions accessoires qui président à la formation du chlorure de titane et à sa décomposition par la vapeur d’eau pour reproduire des cristaux mesurables appartenant aux variétés suivantes :

i° Le rutile aciculaire identique à cèiüi qu’on rencontre engagé dans le quartz hyalin; ce rutile est obtenu à volonté en cristaux jaunes ou bleus;

2 0 Le rutile laminaire tel qu’on le rencontre à NewrJersey;

3 ° La sagénite de Saussure.

Reproduction de là brookite et de l'arkansitè.

(Comptes rendus des séances do l'Académie des Sciences,.;. LVII, p. i5p,f‘ . , J "

M. Daubrée a reproduit la brookite en décomposant le chlorure de titane par la vapeur d’eaü.

Je suis également parvenu à faire cristalliser l’acide litaoiquë sthis lès formes caractéristiques du titane brookite. L’acide chlorhydrique gazeux ayant passé sur du fluorure de calcium chauffé, et contenant par conséquent de l’acide fluorhydriqun, est le meilleur agent minêrâlisateur pour cette espèce. La cristallisation conservéles mêmes caractères, lorsqu'on décomposé le fluorure de titane par la vapeur d’eau, si l’on satisfait à la condition d’effectuer le mélange des vapeurs à une température de 900» environ. J’ai pu, en variant les conditions de cette décomposition, préparer la broo-

kile lamelliforme, l’arkansite des États-Unis et la brookite de l’Oural. Les trois variétés artificielles possèdent la densité caractéristique de l’acide titanique trimétrique.

Reproduction de l’anatase.

(Comptes rendus des séances de l'Académie dés Sciences, t. L1X, .p. iSS.)

Le fluorure de titane, quel que soit le procédé employé pour le préparer, est décomposé par l’eau en vapeur, et le produit fixe obtenu est l’acide titanique J’ai démontré que cette décomposition, qui fournit tantôt des cristaux de rutile, tantôt des cristaux de brookite, peut également donner des cristaux de titane anatase. Lorsque le mélange des vapeurs se fait dans un tube de platine maintenu à 8oo° environ, l’acide titanique formé, chimiquement pur, a la densité de l’analase et les formes caractéristiques de cette espèce.

En faisant passerde l’acide chlorhydrique chargé de vapeurs de fluorure de titane sur une argile très-fissurée et incomplètement desséchée, qu’on porte lentement à la température de 800°, on obtient, d’après mes expériences, des octaèdres, isolés ou rendis en druse dans les anfractuosités du bloc d’argile. La dimension et la perfection de forme des cristaux ainsi obtenus montrent, d’une façon saisissante, qu’on peut reproduire par la voie sèche les espèces minérales avec une fidélité qui ne laisse rien à désirer. La lenteur de l’accroissement des cristaux est le seul obstacle invincible àla préparation d’échantillons de collection. L’anatase formée aux dépens du fluorure titanique dans les fissures de l'argile est peut-être le plus remarquable exemple du parti qu’on peut tirer de l’emploi des agents minéralisateurs gazeux, car les cristaux obtenus dans ces conditions rappellent, vus à la loupe, les beaux échantillons du Saint-Gothard.

On obtient d’ailleurs à volonté l’anatase en cristaux bleu-violet et en cristaux incolores.

La nature do l’anatase a étéfort discutée par les minéralogistes. Berzélius, tout en donnant l’anatase comme une troisième forme de l'acide titanique, émit l’opinion que ce minéral pouvait être une épigénie d’oxyde bleu de titane. L’analyse chimique seule ne pouvait résoudre cette question. La synthèse de l'anatase incolore, réalisée dans un gaz oxydant, établit que le titane y existe, dès que ce corps prend l'état solide, à son plus haut degré d’oxydation, et que la coloration bleue ordinaire à ce minéral tient à la réduction facile de l’acide titanique au moment où il prend cette forme.

Reproduction du sphêne et de la greenovite.

(Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. LIX, p. 698. )

J’ai constaté que l’acide titanique amorphe, chauffé au rouge avec de la silice et du chlorure de calcium (produit par la décomposition du spath fluor par l’acide chlorhydrique), se minéralisé très-rapidement, et qu’il se forme un silicotitanate de chaux identique avec l’espèce naturelle appelée sphêne.

L’acide titanique cristallisé ne résiste pas non plus à l’action de ce mélange : le rutile est rongé, et des cristaux de silicotitanate, quelquefois trèsnets et très-brillants, s’y incrustent en grand nombre. Ces expériencës, répétées en ajoutant un peu de chlorure de manganèse au chlorure de calcium, ont permis de préparer la greenovite.

Enfin, en opérant dans le charbon-et dans une atmosphère réductrice, on a obtenu un sphêne coloré en violet améthyste par le sesquioxyde de titane.

Reproduction de la pèrowskite.

La vapeur d’eau détruit le sphêne contenu dans du chlorure de calcium en fusion et détermine la formation d’un nouveau minéral, d'une constitution plus simple, letitanate de chaux, connu sous le nom de pèrowskite. Après avoir obtenu cette espèce minérale comme produit de la décomposition du sphêne, j’ai dû chercher à la produire en l’absence de la silice, pour éliminer cette matière étrangère à sa constitution* qui, pouvant être entraînée.lors de la cristallisation, jouait peut-être un rôle dans les anomalies optiques communes aux cristaux naturels et artificiels. Le chlorure de calcium, additionné d’une quantité suffisante de chaux vive, attaque l’acide titanique au rouge vif, et, après refroidissement, l’oxychlorure de calcium contient du titanate de chaux. Une chauffe rapide fournit des cristaux très-petits de pèrowskite, mais d’une parfaite homogénéité. 11 est facile de les nourrir en prolongeant la durée de l’expérience, mais ils sont alors striés, fragiles, et ceux mêmes qui ont conservé une enveloppe régulière, examinés dans la lumière polarisée, présentent dès plages rectangulaires juxtaposées, diversement colorées, à la façon des cristaux naturels de cette espèce.

(Bulletinde la Société philomathique de Paris, 7 e série, t. II, p. 62.)

Avant mes recherches sur la reproduction de l’albite et sur celle de l’orthose, on ne connaissait pas de méthode générale permettant d’obtenir les silicates alumineux plus ou moins acides en cristaux bien caractérisés. On avait, à la vérité, trouvé dans la partie supérieure de certains fourneaux à cuivre des cristaux très-nets d’orthosë ; mais, comme on n’avait pu imiter les procédés qui avaient apporté par sublimation ces cristaux à côté de blendè cristallisée, ces faits intéressants n’avaient rien révélé de positif sur les conditions qu’il faut réaliser pour obtenir les silicates alumineux sous les formes où la nature nous les présente si souvent.

Bien que ces minéraux soient le plus souvent des produits de la voie humide et qu’ils se forment probablement tous avec une grande facilité sous l’influence de l’eau surchauffée, conformément aux belles expériences de M. Daubrée, je me suis attaché à les reproduire par la voie sèche. Le même résultat est, dès lors, atteint par des procédés très-divers qui, tous, peuvent un jour éclairer l’histoire si complexe de la cristallisation des éléments des roches.

La voie sèche permet, en effet, de préparer ces corps avec une grande facilité. Si jusqu’à ce jour les expérimentateurs ont échoué, cela tient à ce qu’on est très-exposé à détruire les minéraux feldspathiques, fusibles par euxmémes, et surtout dans les milieux aptes à les former. Les réactions, que j’utilise, changent de sens avec la température. La cristallisation est le résultat final de formations et de destructions successives s’accomplissant au-dessous du point de fusion du minéral qu’il s’agit de préparer.

Une température très-élevée, loin d’avoir produit beaucoup de minéraux, les détruit à peu près tous. Céux qui nous occupent passent à l’état d’émail, qu’avant les très-récentes expériences de MM. Fouqué et Michel Lévy on ne savait pas dévitrifier.

J’obtiens les silicates alumineux acides, c’est-à-dire l’orthose et l’albite, en maintenant en présence les éléments de ces silicates avec certains sels fondus.

Les sels que j’ai le plus souvent employés sont les tungstates, les vanadates et les phosphates; ils m’ont permis de reproduire l’albite, l’orthose, le quartz, la tridymite et des minéraux variés appartenant aux filons stannifères, tous sous des formes identiques à celles des espèces naturelles corres-

ai obtenu l’albite en portant au rouge sombre un mélange d’acide lungue et d’un silico-aluminate de soude très-alcalin. L’acide tungstiqué npare d’une partie de l’alcali, et, si les poids de silice èt d’alumine sont re eux dans des rapports convenables, le silico-àluminate de soude, que ide tungslique ne décompose plus, quel que soit l’excès de cet acide, tient exactement la même quantité de soude que l’albite naturelle. Le duit de cette réaction a une composition constante et est entièrement itallisé. Ce mode de préparation peut être remplacé par un autre plus iressant et plus propre à mettre en évidence les propriétés minéralisées des tungstates. En effet, la silice et ,l’alumine n’ont pas besoin d’être préalable combinées avec la. soude,Ün mélange de 6 équivalents de silice le i équivalent d’alumine, maintenu pendant plusieurs jours au rouge nbre, après avoir été imprégné d’une petite quantité de tungstatë de ide, se transforme intégralement en un silico-aluminate de soude cris-

’ai montré que cette préparation permet de contrôler synthétiquement îomposition de l’albite, car le moindre écart dans le dosage de la silice ,raîne la formation de tridymite ou d’oligoclase.

Les cristaux d’albite artificielle appartiennent au type iricliniqüe et ne îvent être distingués des cristaux naturels par aucune de leurs propriété! stallographiqnes et optiques.

Les cristaux sont presque tous constitués par des lames hémitropes; c’es’ encore un trait de ressemblance, mais ils sont généralement maclés sui

L’acide tungstique forme du tunsgtate de potasse aux dépens d’une partie de l’alcali du silico-aluminate, qui se trouve ainsi ramené à la composition de l’orthose. Ce silicate cristallise comme s’il était soluble dans le tungstate alcalin.

Un mélange de silice et d’alumine est minéralisé à une température élevée par le tungstate de potasse. Il se produit deux espèces minérales bien caractérisées, la tridymite et l’orthose, associées à un silicate alumineux basique, sans action régulière sur la lumière polarisée. Si la silice et l’alumine contenues dans le mélange sont exactement dosées, la tridymite et le silicate basique ne tardent pas à disparaître ; leurs éléments concourent à l’accroisfement des cristaux d’orthose.

Les cristaux d’orthose artificiel appartiennent au type monoclinique; ils sont rarement maclés. La forme dominante des cristaux varie un peu avec la température à laquelle s’est effectuée la cristallisation : à la température de la fusion de l’argent, les faces mp et a' sont les seules bien développées; à 900», outre les faces mp et o 1 , les cristaux portent tous les faces b\ non encore signalées dans les cristaux de cette espèce.

Les axes optiques sont compris dans le plan de symétrie de l’orthose artificiel. Ces cristaux sont donc déformés à la façon de l’orthose de certaines roches volcaniques.

Cette reproduction, réalisée dans des conditions physiques et chimiques qui ne diffèrent de celles fournissant l’albite que par le remplacement de la soude par la potasse dans le sel en fusion, établit nettement que c’est la nature de l’alcali .qui détermine le pseudo-dimorphisme dans le groupe des silicates R Al Si®.