A. PROCÈDES MÉCANIQUES ET CHIMIQUES

Examen macroftcopique. — L'étude des roches offre parfois de grandes difficultés en raison de la petitesse des éléments constituants. Très souvent le grain est tellement fin qu'une forte loupe ne parvient pas à le résoudre et pendant longtemps on n'a eu d'autre ressource que l'analyse chimique en bloc pour pouvoir hasarder quelques conjectures plausibles sur la nature des espèces minérales formant la pâte des roches compactes.

La première épreuve à laquelle une roche doive être soumise est l'examen macroscopique, c'est-à-dire à l'œil nu ou simplement armé de la loupe. Quand le grain est suffisamment gros, cet examen permet à un minéralogiste exercé de reconnaître les espèces. Il peut alors les isoler en cassant la roche et s'assurer de l'identité de chacune d'elles par ses caractères extérieurs, sa dureté, sa manière d'être en présence du chalumeau ou sous l'action de quelques réactifs simples, enfin, s'il est nécessaire, par une analyse chimique complète. Après quoi il ne reste plus qu'à évaluer par des pesées la proportion relative des éléments constituants. Mais outre que cette méthode n'est pas applicable aux roches à grain fin, elle ne peut fournir aucune indication sur les substances, parfois très intéressantes, qui sont interposées dans les minéraux eux-mêmes à titre de menues inclusions.

Examen mleroacoplque simple. Se» difficulté». — En présence d'une roche

rebelle à l'examen macroscopique, il semble que le microscope doive offrir une ressource suffisante. Mais ici se présente une difficulté qui, pendant longtemps, a empêché l'emploi de cet instrument. L'éclat des images s'affaiblissant à mesure que le grossissement est plus intense, une plaque de roche placée sous le microscope et éclairée par simple réflexion cesse bientôt d'être distincte. 11 faut alors employer une plaque assez mince pour être transparente et l'éclairer par dessous en y concentrant, à l'aide (Tun miroir, un faisceau de rayons lumineux. Mais

dans une plaque mince, les couleurs caractéristiques de presque tous les minéraux s'affaiblissent assez pour n'être plus sensibles à l'œil ; on n'a donc dans le champ de l'instrument qu'une masse incolore, parcourue par un réseau de lignes droites ou courbes parmi lesquelles les fêlures des minéraux ne se distinguent pas de leurs contours extérieurs. Tel est le motif qui a empêché l'application fructueuse du microscope à l'élude des roches, avant qu'on eût songé à l'emploi de la lumière polarisée, dont il sera question plus loin. Aussi longtemps que cette précieuse ressource a fait défaut, il a fallu recourir à des procédés spéciaux pour isoler, autant que possible, les minéraux constituants des roches à grain fin.

Séparation mécanique «es éléments. — Dans cette vue, le but à poursuivre

est d'obtenir, de chaque espèce, une provision suffisante et assez homogène pour qu'on en puisse entreprendre l'analyse chimique quantitative. Plusieurs méthodes peuvent conduire à ce résultat.

L'une des plus ingénieuses, mais qui n'est applicable qu'aux minéraux contenant une% notable proportion de fer, est l'emploi graduel d'un électro-aimant de puissance variable. Tandis qu'un barreau aimanté n'enlève à une roche pulvérisée que le fer oxydulé,-deux ou trois éléments Bunsen grand modèle, mis en relation avec un électro-aimant, suffisent pour lui permettre d'extraire l'hornblende, l'augite et le péridot ; huit éléments sont nécessaires pour les minéraux moins riches en fer et une machine Gramme, mue par un moteur à gaz, permet de recueillir en quelques instants tout le mica ferro-magnésien d'un granité (i), quoique d'ordinaire ce minéral ne contienne pas plus de 43 % d'oxyde de fer.

Les méthodes d'une application générale sont fondées sur une préparation mécanique analogue à celle qu'on fait subir aux minerais pour se débarrasser de leurs gangues. Si, sur un plan incliné, on étale une certaine quantité d'une roche finement pulvérisée et qu'on la soumette à l'action d'un courant d'eau, les éléments les plus légers seront entraînés plus loin que les autres et, au bout de quelque temps, il pourra rester sur la plaque une série de bandes successives assez homogènes. On peut aussi, dans des appareils de verre comme ceux qu'a imaginés M. Thoulet, soumettre une provision de poudre de roche à l'action d'un courant d'eau ascendant de vitesse déterminée, de manière à obtenir une suite de dépôts superposés, dont chacun sera étudié à part.

Emploi des liqueurs titrées. — Mais il est des cas où les minéraux qu'il est opportun de séparer ont des densités trop peu différentes pour qu'une préparation mécanique de cette nature, appliquée à des granules de dimensions nécessairement assez inégales, en opère le classement. On peut parer à cette difficulté à l'aide de liqueurs titrées, beaucoup plus denses que l'eau et dans lesquelles on cherche à mettre en suspension les éléments de la roche pulvérisée. Voici, par exemple, le procédé employé par M. Thoulet.

On prépare une solution saturée d'iodure de potassium et d'iodure de mercure, qui atteint, à la température de 11°, une densité de 2,77, suffisante pour

(1) Fouqué et Michel-Lévy, Minéralogie micrographique, p. 115.

séparer les feldspaths des silicates plus lourds, mica noir, pyroxène, amphibole, sphène. En ajoutant de l'eau, en proportion déterminée, à cette solution, on peut composer des liqueurs de densités décroissantes à partir de 2,77. Gela fait, ayant isoléàlaloupe un grain homogène de chacun des minéraux constituants dune roche préalablement concassée, on le transporte successivement, à l'aide d'un petit tube percé d'un trou, dans les diverses liqueurs types pour connaître celle dans laquelle il commence à rester en suspension. Il est clair qu'alors, si on introduit la poudre de roche à étudier dans un appareil rempli de cette liqueur, tous les minéraux plus lourds tomberont au fond et pourront être éliminés. Il ne restera plus que le minéral qu'on se proposait d'isoler et dont l'addition ultérieure de quelques gouttes d'eau déterminera la chute.

Le grand avantage de ce procédé est de procurer la séparation des feldspaths et du quartz, devant laquelle les autres moyens avaient jusqu'à présent échoué.

Quand il s'agit de minéraux dont la densité est voisine de 3, on peut recourir à l'emploi, indiqué par M. Klein (1), du borotungstate de cadmium. Avec ce sel, dont la solution, vénéneuse mais non corrosive, a une densité de 3,28, on a réussi à faire flotter des grains de péridot. Enfin, pour les minéraux très lourds, M. R. Bréon (2) s'est servi du chlorure de plomb, soit seul, soit mélangé au chlorure de zinc. Seulement, dans ce cas, on ne peut plus opérer à froid, et il faut fondre le mélange dans un creuset, à la température de 400 degrés. Avec un mélange de 5/10 de chlorure de zinc, ayant une densité de 2,4, et de 7/10 de chlorure de plomb, de densité égale à 5, M. Bréon a pu séparer le rutile du grenat.

Procédé» chimiques. Analyse totale. — L'isolement des minéraux d'une roche pulvérisée peut encore être obtenu par voie chimique. M. Fouqué a proposé dans ce but l'emploi de l'acide fluorhydrique. Cet acide, quand il est concentré, attaque d'abord les matières amorphes, puis les feldspaths, ensuite le quartz, enfin les silicates ferrugineux et, en dernier lieu, le fer oxydulé. On peut arrêter l'opération quand on veut, en ajoutant de l'eau, soit avant, soit après l'attaque des feldspaths.

De toutes manières, lorsqu'on a obtenu une certaine quantité d'un minéral ho-% mogène en poudre, il faut en venir à la détermination de sa composition chimique. L'analyse quantitative des roches appartient à un domaine très distinct de celui de la Géologie et il serait hors de propos d'en vouloir exposer ici les principes. Nous croyons seulement devoir rappeler, d'après MM. Fouqué et Michel-Lévy (5), la marche recommandée par M. H. Sainte-Claire Deville pour l'analyse des silicates.

La substance, du poids de 5 décigrammes à 1 gramme, est fondue dans un creuset de platine avec une quantité de carbonate de chaux pur au plus égale à

(i) Comptes rendus, août 1881.

(2) Bull, de la Soc. minéral, de France, III (1880), p. 46.

(3) Minéralogie micrographique, p. 121.

son poids. Après refroidissement, la masse vitreuse, pulvérisée et pesée, est humectée d'eau et traitée par 15 grammes d'acide nitrique concentré. La gelée transparente qui en résulte étant calcinée jusqu'à l'apparition des vapeurs rutilantes, on fait bouillir la matière avec du nitrate d'ammoniaque, qui reconstitue le nitrate de chaux décomposé sans influer sur l'alumine et l'oxyde de fer. Après décantation, la silice, l'alumine et l'oxyde de fer restent sur le filtre, tandis que les nitrates alcalins et alcalino-terreux le traversent.

Le résidu insoluble étant de nouveau trailé par l'acide nitrique, la silice est ainsi isolée ; s'il y a de l'acide titanique, il partage le sort de la silice, dont on le sépare par l'acide fluorhydrique. Quant au fer et à l'alumine, leur séparation s'opère? par l'action de deux courants consécutifs d'hydrogène et d'acide chlorhydrique, qui enlèvent le fer sous forme de chlorure.

Il ne reste plus qu'à précipiter la chaux de la solution de nitrates à l'aide de l'oxalate d'ammoniaque, puis à transformer les nitrates restants en carbonates, pour isoler celui de magnésie, grâce à son insolubilité. La potasse et la soude sont ensuite séparées, soit par les procédés ordinaires, soit par la méthode de M. Carnot, fondée sur l'emploi des sels de bismuth.

Analyse partielle. — Nous avons supposé que l'analyse quantitative n'était appliquée qu'à des éléments minéralogiques homogènes, préalablement triés si la roche d'où ils proviennent est complexe. Cependant il est des cas où l'analyse en bloc peut donner des indications fort utiles. Ainsi toute roche à orthose dont la teneur en silice dépasse 65,2 pour 100 contient nécessairement de la silice libre, sans doute à l'état de quartz. Une roche d'amphibole et d'orthose possédant la même quantité moyenne de silice que ce dernier minéral, doit aussi renfermer du quartz. Enfin, dans une roche constituée par un mélange de deux feldspaths, tels que l'orthose et l'oligoclase, les proportions relatives de potasse et de soude indiqueront quelle est celle des deux espèces feldspathiques qui prédomine. Assez souvent, en traduisant la composition moyenne par des équations d'analyse indéterminée et faisant intervenir en outre certains caractères d'observation, on peut se faire une idée assez nette de la proportion relative des éléments minéralogiques.

Essai» chimiques restreints. — On peut aussi, dans bien des cas, se contenter d'une analyse qualitative restreinte, qui permet de se prononcer sur la nature des silicates d'une roche. Tel est le procédé de M. Boricky, fondé sur l'emploi de l'acide hydrofluosilicique. Ce réactif attaque la plupart des silicates en donnant naissance à des hydrofluosilicates qui, soumis à une douce chaleur, cristallisent suivant des formes suffisamment distinctes les unes des autres sous le microscope. Ainsi, tout d'abord, la gelée obtenue par l'attaque d'un silicate ne contenant que des alcalis est incolore, tandis qu'elle serait laiteuse s'il y avait de la chaux. Ensuite, l'hydrofluosilicate de potasse cristallise en cubes, celui de soude en prismes hexagonaux et celui de chaux en diverses formes, toutes dissymétriques. Cette méthode peut donc rendre de réels services pour

(1) Voir Fouqué et Michel-Lévy, Minéralogie micrographique, p. 113.

(2) On sait que la lumière est considérée comme l'impression produite sur nos organes par les vibrations d'un milieu élastique universellement répandu, auquel on a donné le nom d'élher. Pour la lumière naturelle, les vibrations s'effectuent dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation; mais leur orientation dans ce plan n'est pas déterminée et l'on admet qu'elle varie d'un instant à l'autre. Diverses circonstances, telles que le passage d'un rayon lumineux à travers une substance douée de la double réfraction, ont pour effet d'orienter les vibrations d'une façon déterminée. On dit alors que la lumière est polarisée et l'on appelle plan de polarisation le plan perpendiculairement auquel les vibrations sont désormais forcées de s'effectuer. Or la lumière polarisée jouit de propriétés spéciales, à la constatation desquelles les microscopes polarisants sont justement adaptés.

(3) Lorsqu'un faisceau -convergent de lumière déjà polarisée traverse un cristal biréfringent, taillé suivant certaines directions de symétrie, il y donne lieu à des phénomènes d'interférence, qui font naître des figures caractéristiques par l'agencement de leurs anneaux colorés. Ainsi les cristaux à un seul axe cristallographique principal (systèmes quadratique, rhomboédrique et hexagonal), taillés normalement à cet axe, offrent, dans l'appareil de polarisation, un système d'anneaux circulaires, traversés par une croix noire ou blanche. Les cristaux des autres systèmes, convenablement taillés, donnent des anneaux elliptiques et des lemniscates, avec croix noires se transformant en hyperboles dans certaines positions de la plaque et la disposition des couleurs y varie suivant le mode spécial de cristallisation. (Voir à ce sujet les importants mémoires de M. des Cloizeaux et notamment ceux insérés dans les Annales des Mines en 1862 et 1864.)

(4) En voir la description dans Fouqué et Michel-Lévy, Minéralogie micrographique, p. 28.

PROCÉDÉS D'EXAMEN DES ROCHES. hki

Ja détermination des divers feldspaths. Elle permet bien de séparer l'orthose de l'albite, celle-ci de l'oligoclase et cette dernière de l'anorthite.

De son côté, M. Szabo a imaginé une méthode basée sur la coloration que communiquent à la flamme d'un bec de Bunsen les alcalis (soude et potasse), contenus dans un petit fragment du minéral à essayer (4). Pour la potasse, afin d'éliminer l'influence de la coloration due à la soude, on se sert de verres teintés en bleu de cobalt. Ce procédé, appliqué avec les précautions convenables, donne des résultats d'une précision surprenante lorsqu'on s'en tient à une môme série J

minéralogique, comme celle des feldspaths. 11 permet de séparer toutes les espèces, orthose, microcline, albite, oligoclase, labrador, anorthite, et môme d'apprécier si Ton a affaire à des mélanges de labrador et d'oligoclase ou de labrador et d'anorthite. Mais il est sans application pour les pâtes vitreuses non définies et il ne fait rien connaître sur la teneur en chaux.