MICROSCOI'IE DES ROCHES

roches en même temps que la recherche de leurs parties constituantes est aussi l'étude de la structure de ces éléments eux-mêmes et de leur disposition relative à l'intérieur de la roche qu'ils forment. Les recherches de cette nature se font sur des roches réduites en lamelles si fines qu'elles deviennent transparentes et peuvent être observées à la lumière réfléchie du microscope.

On prépare ces lamelles de la manière suivante : on détache de la roche que Ton veut observer un éclat de la grosseur d'une pièce de un franc, que l'on fixe par le baume de Canada, sur une de ces lames de verre qui servent aux observations microscopiques. On peut encore prendre un fragment de grosseur suffisante que l'on use directement sur une plaque de fonte horizontale avec de l'émeri fin et de l'eau, jusqu'à ce que l'on ait poli la plus grande surface possible. On l'affine alors par le frottement à l'aide de la poussière très-fine d'émeri sur une glace dépolie jusqu'à ce que sa surface acquière un éclat miroitant. Alors on chauffe la lamelle de verre pour faire fondre le baume de Canada et l'on détache le fragment de roche, pour le replacer avec du nouveau baume sur une autre lamelle, mais de façon que la face polie soit la face adhérente et en évitant d'interposer des bulles d'air. On use cette nouvelle face par le même procédé et on rend la lamelle aussi mince que possible ; on la polit avec la poussière d'émeri sur une glace. Alors, on fixe la lamelle de roche ainsi obtenue entre deux lames de verre propre, à l'aide du baume qui augmente la transparence.

On emploie d'abord, pour l'étude microscopique, les faibles grossissements avec lesquels on peut facilement se rendre compte de la composition générale de la roche et de la manière dont s'unissent les minéraux. On emploie ensuite les forts grossissements (jusque 800 fois) pour étudier les détails.

L'observation à la lumière polarisée est de la plus grande importance dans l'étude microscopique des roches ; elle se fait à l'aide de deux prismes de Nicol en spath d'Islande dont l'un est placé au moyen d'un chariot sous l'ouverture de l'objectif et dont l'autre est vissé dans le tube du microscope entre l'objectif et l'oculaire. Lorsque les plans de polarisation des deux prismes sont parallèles, le champ f'u microscope est clair, mais il devient sombre quand ces plans font angle droit entre eux; il est seulement éclairé partiellement dans les positions intermédiaires des Niçois. On fait tourner à volonté le Nicol fixé dans le microscope, pour la production de ces phénomènes de polarisation, au moyen d'une vis qui fait saillie à l'extérieur.

Les phénomènes caractéristiques que l'on constate dans l'observation d'une lamelle de roche à la lumière polarisée, reposent sur cette loi que, un corps monoréfringent ne polarise pas la lumière transmise, mais que

MICnOSCOPIE DES ROCHES. 29

un corps biréfringent la polarise. Si donc, on amène une substance minérale monoréfringente, ou non polarisante, sur l'objectif entre les deux Niçois, elle ne changera rien aux phénomènes de polarisation qui auront été déterminés par le mouvement d'un des Niçois. C'est ce qui arrivera pour tous les minéraux et composés de minéraux amorphes ou cristallisés dans le système régulier, et, de plus, pour tous les cristaux tétragonaux et hexagonaux, quand la coupe est taillée perpendiculairement à l'axe cristallographique, et à l'axe optique par conséquent. Mais il en est autrement lorsque le corps observé est biréfringent; on voit alors des couleurs vives et variées qui se changent en leurs complémentaires lorsqu'on croise les Niçois. L'observation de ces phénomènes nous permet de reconnaître l'état amorphe ou cristallin des parties constituantes des roches et de voir si un minéral possède la réfraction simple ou double ; elle permet de distinguer entre elles les substances cristallines ou cristallisées semblablement colorées, qui se confondent dans l'observation microscopique ordinaire, mais qui se comportent différemment à la lumière polarisée. Enfin, elle fait reconnaître les inclusions étrangères colorées comme les minéraux qui les contiennent, fait apparaître les hémiédries et permet de constater les métamorphoses.

C'est ainsi que, par l'emploi du microscope, on est arrivé à reconnaître, entre autres résultats, que beaucoup de roches qui semblaient compactes, peuvent se résoudre en agrégats fort nets dont les parties constituantes sont les minéraux suivants : Quarz, tridymite, orthoclas'e, plagioclase, néphéline, leucite, mélilithe, noséane, haûyne, hornblende, augite, mica, grenat, cordiérite, olivine, carbonate de chaux, apatite, magnétite, etc.

Certains de ces minéraux étaient encore regardés, il y a peu de temps, comme rares et ne se trouvant que dans un petit nombre de gisements. Le microscope a révélé leur abondance et leur large répartition. La leucite nous en donne l'exemple le plus remarquable : elle n'était connue que dans les laves d'Italie, de l'étang de Laach et du Kaiserstuhl ; il est maintenant démontré qu'elle est partie constituante d'un nombre infini d'autres vraies laves, et de nombreux basaltes tels que ceux de Saxe, de Bohème, du Rhôn, du Thuringerwald.

La mélilithe autrefois n'était connue que dans les laves fondues ; on l'a trouvée dans les basaltes de liesse et de Saxe ; depuis la découverte de la tridymite, on l'a observée dans de nombreux trachytes et andésites et dans certains porphyres orlhoclasiques sans quarz. Il en est de même pour la noséane que l'on croyait limitée au Vésuve, la région de l'étang du Laach et le Ilégau dans le duché de Bade : elle a été trouvée dans beaucoup de phonolithes de Bohême, de Lusace, du Rhôn (Thuringerwald), du plateau central et dans certains basaltes de Bohême. On croyait aupa-

30 LNaUSIONS mCROSCOPIQUES.

ravant que Volivine était un minéral accessoire du basalte exclusivement : le microscope a démontré, il y a peu de temps, qu'elle était aussi accessoire tout à fait caractéristique pour le gabbro et le mélapbyre.

La néphéline (cristallisant en prismes hexagonaux courts et gros) a une répartition qu'on n'avait pu supposer dans les trachytes, les basaltes et les andésites. Enfin, il faut compter parmi les minéraux les plus généi*alement répandus dans les principales roches cristallines, Vapatite que le microscope montre sous la forme de cristaux hexagonaux en aiguilles (diorite, diabase, mélaphyre, syénite, granité, phonolithe, trachyte, basalte).

L'étude microscopique des roches à gros éléments ne résout qu'en partie le problème de la nature de leurs feldspaths. Elle permet seulement de reconnaître leur système cristallin : elle peut bien faire voir s'il s'agit d'un feldspath monocline ou tricline, mais elle ne fournit pas de caractères distinctifs entre l'oligoclase, le labrador et l'anorlhite. La chimie, à part quelques cas particuliers, n'apporte non plus quelque chose de décisif. Aussi, le plus souvent, le géologue doit-il se contenter de reconnaître qu'il a affaire à un orthoclase ou à un plagioclase. La coupe des plagioclases se distingue de celle des orthoclases et de la sanidine par une striation parallèle que détermine l'hémiédrie de leurs cristaux. A la lumière polarisée, chacune de ces lamelles paraît autrement colorée, le plagioclase observé est rayé de bleu magnifique, jaune, vert, rouge. Pour la distinction souvent très-difficile de la hornblende et de l'augite, la solution est donnée par le dichroïsme caractéristique du premier, que l'on remarque surtout dans les cristaux de couleur foncée. Si l'on place sous le microscope pourvu de son polariseur, mais non de son analyseur, la préparation que l'on veut observer et si l'on fait tourner le polariseur, un cristal d'augite placé dans le champ ne change pas de couleur, mais la hornblende de vert souvent brunâtre devient vert clair ou jaune rougeàtre.

§ 8. Inclusions microscopiques dans les éléments des roches. — On

est habitué à considérer les éléments minéraux des roches comme des corps homogènes, mais le microscope nous a appris que cette homogénéité n'était qu'apparente et qu'elle était détruite par des inclusions de nature étrangère, tantôt liquides, tantôt solides. Les inclusions solides sont d'une substance vitreuse amorphe (inclusions vitreuses), ou bien elles forment de petits cristaux microscopiques (microlithes).

Les inclusions vitreuses. Les inclusions vitreuses prennent naissance lorsque les cristaux, en se formant, enferment à leur intérieur des particules de la masse fluide qui leur donne naissance, particules qui se solidifient rapidement. Partout où se rencontrent ces inclusions vitreuses, elles donnent la preuve que la roche cristalline à laquelle elles appartiennent a été primitivement à l'état igné. Un phénomène tout à fait ana-

INCLUSIONS MICROSCOPIQUES. 51

loguo et confirmant ce qui vient d'être dit, c'est que l'on trouve des veines de substance vitreuse s'étendant jusqu'à l'intérieur des cristaux. Ces observations ne se font pas seulement sur l'obsidienne et le peclistein, mais aussi sur les phonolithes, basaltes, mélapliyres, porphyres et autres roches indubitablement éruptives d'après ce caractère. On les trouve dans l'augite, la hornblende, la noséane, la ncphcline, l'olivine, la leucite, le feldspath et le quai-z. La forme des inclusions vitreuses est très-généralement ovoïde ou globuleuse, mais il n'est pas rare de les voir dentelées ou irrégulièrement cunéiformes. On trouve très-fréquemment des bulles à leur intérieur sans que cependant il y ait de rapports constants entre la masse solide et les cavités : on ne peut donc les attribuer à la rétraction de la matière environnante. Les bulles ont plutôt donné lieu à la formation d'inclusions vitreuses parce que, en s'élevant dans la masse fluide, elles en ont entraîné quelque peu avec elles. Dès que ces bulles rencontrent un cristal en voie de formation, elles s'arrêtent sur lui et sont englobées dans son accroissement ultérieur. C'est l'origine de cette disposition des inclusions vitreuses en zones parallèles au contour des cristaux que l'on remarque dans beaucoup de roches éruptives. La couleur de la substance vitreuse incluse est toujours en concordance avec celle de la matière vitreuse qui entoure le cristal : comme celle-ci elle est verte, brune, grise ou orangée. Cette similitude de coloration montre que les cristaux à inclusions vitreuses se sont séparés du fluide-mère, dont la solidification ultérieure a formé la masse principale de la roche dans laquelle les cristaux paraissent enfoncés.

Très-souvent, avec la solidification des particules fluides que le cristal en voie de formation emprisonne, marche de pair la séparation de cristaux

Fig. 3. — Inclusions vitreuses microscopiques arec bulles.

Fig. 4. — Inclusions vitreuses, plus ou moins dévitrifiécs [englast].

en aiguilles extrêmement petites, de sorte que l'inclusion peut atteindre à un développement en partie cristallin, que l'on a qualifié du nom de dévitrification (Entglasung)'. On peut l'observer à tous les degrés possibles de

* M. Michel Léry repousse cette expression, qu'il a remplacée par celle de promorphisme.

(Trad.)

MICROLITHES.

netteté depuis la consistance presque complètement vitreuse, jusqu'à l'état de tissu compacte formé d'aiguilles cristallines : la figure 4 en donne quelques exemples. Le nombre des granulations vitreuses dans certains minéraux tels que la leucite du Vésuve, beaucoup d'augites, feldspaths, et noséanes est si énorme qu'ils doivent en être imprégnés jusque dans leurs parties les plus intimes ; en effet dans un fragment d'un millimètre ils se comptent par milliers.

La répartition des inclusions vitreuses peut être complètement irrégulière, et c'est le cas ordinaire, ou bien elle peut montrer une certaine régularité. Dans ce dernier cas les inclusions vitreuses paraissent s'être amassées au centre du cristal, et n'existent pas à la partie périphérique (fig. 5), ou bien elles se disposent en zones concentriques parallèles aux contours du cristal et lui donnent ainsi une structure stratifiée avec des

% l \ Ai

Fig. 5. — a, amas central d'inclusions, b, si disposition en zones concentriques. c, combinaisons des deux cas.

couches qui alternativement sont riches en inclusions et pauvres en substance minérale (fig. 5 b et c^.

Inclusions de formations cristallines microscopiques {microlithes) . — A l'intérieur des individus minéraux qui forment les roches, il y a de nombreuses formations. Presque toujours elles sont tout à fait confuses et irrégulièrement distribuées, mais, dans certains cas, leur répartition a des rapports avec la forme et l'accroissement du cristal, et elles se disposent en zones parallèles à la surface. C'est ainsi qu'apparaît la forme conchoïdale d'individus d'augite, de hornblende et de leucite par la différence de couleur que montrent au clivage les couches successives correspondant aux séries de ces microlithes. Ceux-ci, dans les cristaux d'augite et de hornblende, se composent de fer magnétique, de néphéline, d'aiguilles de feldspaths ; dans la leucite d'aiguilles d'augite, de granulations de fer magnétique, d'inclusions vitreuses, de petits cristaux de néphéline, de grenat, de noséane. Les microlithes de leucite sont très-

MICROLITHES.

communément disposés en zones concentriques très-régulières, et dans les coupes de cristaux ils offrent des cercles ou des octogones (fig. 6 et 7). Cependant les leucites peuvent se présenter avec des raicrolithes disposés

Disposition concentrique zonaire des Microlithes.

Fig, 6. — Lcucite avec microlithes du basalte • de Stolpen (Saxe).

Fig. 7. — Leucitc avec niicrolithcs du ba$altc de Sclilackau (Rhôn).

radialement. Ainsi, la leucitc d'un courant de lave du Vésuve contient des inclusions de scorie brune qui ont pris la forme de massue (fig. 8 a) avec des aiguilles etdes columellesd'augite disposées radialement, tandis que, chea d'autres cristaux, on n'observe cette disposition en étoile des inclusions, qu'à la partie centrale, la partie périphérique contenant une couronne de columelles (fig. 8 b). Dans un très-grand nombre de cas la nature minérale des microlithes n'est pas délerminable. La quantité de ces inclusions étrangères dans des minéraux en apparence homogènes est souvent extrêmement grande. Ils tranchent avec ces dernière d'un côté par leur couleur, leur éclat, leur aspect, et peuvent aussi se faire connaître par l'analyse chimique. La couleur rouge de la carnallite, de la heulandite, de la perlhile est due aux lamelles d'oxyde de fer. L'éclat métallique rouge-cuivre de l'hypershène, la couleur grise de beaucoup de feldspaths, le vert de la prase, le jeu de couleurs du labrador, l'éclat gras de l'éléolithe sont dus à des inclusions de nature différente. On conçoit que ces inclusions exercent une inlluencc sur le résultat de l'analyse chimique, et c'est l'explica- •tion des écarts de presque toutes les analyses de la formule normale, -li' I •Abstraction faite des formations cristallines microscopiques, comme on

Fig. 8. — a. leucitc du Vésuve avec inclusions disposées radialement. b, id., représentant combincos les dispositions radiale et concentrique des inclusions.

MICROUTHES.

Fig. 9. — Miciolithes pellucides (belonite).

les rencontre à l'intérieur des cristaux' isolés ou dans les parties constituantes des roches, la plupart des roches non cristallines qui paraissent homogènes sont remplies de petits cristaux microscopiques, de microlithes. L'obsidienne, qui semble le verre le plus parfait, en est remplie de même que le pechstein, la perlite et la matière vitreuse du basalte du mélaphyre et de la diabase. Entre tous les minéraux, les feldspaths, les horn-

blendes, l'augite et l'apatite sont les plus fréquents à l'état de microlithes. Ces formations cristallines microscopiques, qu'on ne peut pas toujours rapporter à un cristal microscopique connu, sont pellucides ou noir opaque. Les premières (fig. 9) sont d'ordinaire simplement en aiguilles, en piquants droits et mousses aux extrémités, ou bien épaissis en massue, ou partagés ^ fourche. Quelquefois ils sont assemblés sous forme d'étoiles ou disposés comme des articles à la suite l'un de l'autre. Ils peuvent être enfin en forme de crochets , ou courbés en arc. A côté des bélonites transparentes, polarisant la lumière dans leurs plus grands individus, on trouve, dans les roches vitreuses, des sortes de cristaux sous

forme de filaments extraordinairement minces, opaques, ressemblant à des cheveux noirs {trichiles fig. 10). Elles décrivent très -souvent des courbes variées ou rayonnent dans tous les sens d'un grain central de magnétite. Quelquefois, ces trichites sontcaténiformes d'un côté ou des deux côtés, formées de granulations arrondies.

Ces microlithes sont distribués très-irrégulièrement ; ils manquent en

certains points, en d'autres

Fig. 10. — Trichite (microlithe noir, capiliifornie).

ils sont disposés confusément part rapport l'un à l'autre, ou bien ils sont nombreux et si serrés qu'ils semblent former un cristal présentant plus ou moins les contours caractéristiques de l'espèce minérale (fig. 12). Ils peuvent encore être disposés parallèlement les uns aux autres, comme des bandes qui ondulent selon les cristaux qu'ils rencontrent ou les entourent complètement. C'est le phénomène des fluctuations de structure microscopique (micro-

Fig. 11. — Trichites dans l'obsidienne, formées de granulations.

25 et fig. 15 et 14).