Lettre de Kasuku  N°31

Le microscope polarisant et la magie des couleurs

En mettant l’œil sur l’oculaire d’un microscope polarisant, on découvre un univers insoupçonné de formes et de couleurs extraordinairement variées qui révèlent la beauté des minéraux et des roches. Ce sont de véritables ɶuvres d'art abstraites ! C’est surtout l’outil indispensable à tout géologue.

                   Microscope polarisant SM-Pol                           Gabbro : une ɶuvre d'art abstraite !

 Les secrets de l'optique cristalline

L’optique cristalline est un art difficile et les lois qui régissent l’optique ordinaire se compliquent considérablement lorsque la lumière traverse un minéral. L’apprentissage de la théorie et de l’usage du microscope polarisant est un long chemin pour tous les étudiants en géologie.

Schéma simplifié du fonctionnement du microscope polarisant

1. Avant de traverser un minéral, la lumière ordinaire est polarisée à l’aide d’un polariseur.
2. A l’intérieur du minéral l’onde lumineuse est divisée en 2 ondes polarisées qui vibrent dans des plans perpendiculaires l’un à l’autre et se déplacent à des vitesses légèrement différentes.
3. A la sortie du minéral, ces 2 ondes polarisées reprennent une même vitesse mais elles sont décalées l’une par rapport à l’autre.
4. Après avoir été redressées en traversant un deuxième polariseur, appelé analyseur, les 2 ondes produisent alors des phénomènes d’interférence que l’observateur peu interpréter.

Confectionner une lame mince

Pour étudier une roche, on prépare une lame de 0,03 mm d’épaisseur. Pour l’obtenir, on commence par débiter une plaquette de roche de quelques mm d’épaisseur au moyen d’un disque diamanté. On colle ensuite cette plaquette sur un porte-objet en verre au moyen de « baume du Canada », et on en diminue l’épaisseur à l’aide d’une meule diamantée jusqu’à 0.003 mm

couvre-objet

section de roche

baume de Canada

port-objet

Sous cette faible épaisseur, la plupart des minéraux sont transparents. On détermine alors toutes les propriétés optiques de chaque constituant.

Le microscope polarisant permet d’identifier chaque minéral grâce à la mesure de ses indices de réfraction, de sa biréfringence, de son éventuel pléochroïsme. On peut aussi identifier le système cristallin auquel il appartient. L’examen des propriétés optiques des minéraux sous le microscope polarisant permet l’identification précise de minéraux extrêmement petits et d’au moins 90 % de toutes les espèces minérales.

L’identification des roches

Les minéraux constitutifs des roches sont souvent très petits et ne peuvent être identifiés autrement que grâce au microscope polarisant. Les rapports des minéraux entre eux nous renseignent aussi sur la genèse de la roche.

Granite

Grands cristaux d’orthose aux formes grossièrement rectangulaires polarisant dans les gris. Paillettes brunâtres allongées de biotite Petits grains informes blanc de quartz, occupant les interstices laissés libres.

Basalte

Gros cristaux d’augite bien cristallisés. Formes bien développées dues à un refroidissement lent dans le magma encore liquide. En grisâtre, quelques gros cristaux de plagioclase aux macles lamellaires. Pâte microcristalline à vitreuse constituée des mêmes minéraux qui ont cristallisé rapidement lors de l’éruption.

Marbre

Cristaux de calcite engrenés les uns dans les autres. Sous l’effet du métamorphisme, certains cristaux de cet ancien calcaire ont grandi au détriment des plus petits et forment le marbre blanc dont les cristaux devenus visibles à l’œil nu confèrent à la roche sont aspect saccharoïde (aspect du sucre en morceaux).

Calcaire nummulitique

Les nummulites sont des foramminifères présents depuis le  Crétacé jusqu'à nos jours. Elles sont particulièrement abondantes au cours de la période du Palogène, au début de l’ère tertiaire.

Pour en savoir plus :

                                https://kasuku.ch/theorie-et-emploi-du-microscope-polarisant/

                                https://kasuku.ch/le-monde-fascinant-des-roches/