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Fascicule optique cristalline-IGS3 _DARRAGI

1. F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 35 section oblique par rapport section L a la bissectrice des A0 3 Ja biesectric des A0 o B amp Q 3 D ED T Seen D H pa ea Bir fringence forte Fig 28 D termination des signes optiques des biaxes M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 36 RESUME DES PRINCIPAUX CARACTERES OPTIQUES DES MINERAUX TRANSPARENTS OBSERVES AU MICROSCOPE POLARISANT I LUMIERE POLARISEE NON ANALYSEE LUMIERE NATURELLE LN C est l observation avec un seul nicol R fringence Appr ciation du relief faible moyen ou fort Clivage Nombre et orientation Couleur incolore ou color pr ciser la couleur Pl ochroisme Absent faible ou net Forme X nomorphe ou automorphe Inclusions type et leur localisation Cassure H LUMIERE POLARISEE ET ANALYSEE LUMIERE POLARISEE LP C est l observation avec deux nicols Teinte de polarisation ordre de Idteinte 17 27 377 ou sup rieur Bir fringence voir Ta teint la plus droite de l chelle de Newton valeur de la bir fringence An Mes n pour une paisseur e 0 02 0 03 mm Macle X Extinction angle a Allongement d termination de la direction de n et n s III LUMI
2. N g du min ral auxiliaire est superpos N p du min ral allongement positif gt A allongement n gatif gt A Fig 23 D termination du signe d allongement d une section min rale M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 27 IV ETUDE DES PLAGIOCLASES Les plagioclases sont des constituants essentiels de la plupart des roches cristallines Ce sont des min raux silicat s appartenant la classe des tectosilicates famille des feldspaths Ils constituent dans un tr s vaste domaine de T une solution solide continue dont la composition varie depuis le terme sodique albite au terme calcique anorthite Pour des raisons de commodit s d expression des coupures ont t faites et recens es sous les noms suivants Albite 0 10 Anorthite An Oligoclase 10 30 And sine 30 50 Labrador 50 70 Bytownite 70 90 Anorthite 90 10096 Les propri t s des plagioclases vont voluer d une fa on continue en fonetion de leur composition Essentiellement la position et la forme de l ellipsoide qui sont modifi es progressivement en fonction de la teneur en anorthite Pour la d termination optique de la composition des plagioclases plusieurs m thodes ont t propos es et on va utiliser celle de Michel L vy Les plagioclases sont caract ris s par la macle polysynth tique ou macle d albite et la double m
3. Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 42 GUIDE POUR LA DETERMINATION DES MINERAUX D UNE ROCHE N de l chantillon N de la lame mince Provenance 1 min ral 2 min ral 3 min ral couleur relief forme clivages cassures alt ration inclusion T P bir fringence a LA utilis e teinte observ e allongement Plagioclase T P LA utilis e O 2 teinte observ e An figure d axe observ e L A utilis e signe optique ANS o Lo o mE ER M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 43 BIBLIOGRAPHIE JUNG J 1969 Pr cis de P trographie Roches s dimentaires et ruptives Masson et Cie diteurs 332 p KITTEL C 1983 Physique de l tat solide Universit de Californie Berkeley 5 Eds 593 p LAMEYRE J 1975 Roches et min raux Tome 1 Les mat riaux Tome Il Les formations Dom Bd 351p LARLDHI OUAZAA N Travaux pratiques et dirig s de P trologie Endog ne pour4a section Fili re Ing nieur troisi me ann e MORET L 1955 Pr cis de G ologie Masson et Cie Eds 669 p PARFENOFF A POMEROL C et TOURENQ J 1970 Les min raux en grains M thodes d tudes et d terminations Masson et Cie Eds 575 p ROUBAULT M FABRIES J TOURET J et WEISBROD A 1972 D terminations des min raux des roches au microscope
4. plan de polarisation du rayon extraordinaire Fig 18 Sch ma du devenir de la lumi re monochromatique dans le syst me polarisant A la sortie de l analyseur qui est caract ris par un seul plan de vibration OA x et y vont tre projet s sur OA Fig 18 Xa Xp COSB acosa cos cosct ya ypsinD asino sinf cos t p OA x4 ya afAcos t Bsinot L intensit estiproportionnelle l amplitude I a AX B avec A cos B 0 car a D 90 B sin 20 sin p 2 Donc I I sin 20 sin p 2 2 Devenir de la lumi re polychromatique lumi re blanche au microscope a Polarisation polychromatique C est la lumi re utilis e couramment d 4000 lt lt 8000 Les interf rences entre les diff rentes longueurs d onde font teindre certaines couleurs dont les compl mentaires apparaissent ex Jaune Bleu Vert si le J est teint c est le bleu qui est transmis Fig 19 Ce ph nom ne d pend de la valeur de la diff rence de marche n n e c est dire en fonction de l paisseur e de la lame et de la diff rence entre les indices du min ral qui est la bir fringence M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline ooz 0001 0097 fitrru ue 9 G jen e 2 b variation des intensit s sin21r E A violot Flcu crang Page 20 teintes observ es blanc
5. 220 Os 250 Qp 283 04 Ons Gal O Op Os 250 220 30 283 250 33 v rification o 33 30 33 4 37 Donc a 0 O 2 317 5 angle d extinction c D termination de l allongement et de la composition chimique tp 45 288 45 Si le violet de la lame auxiliaire gt rouge n y du min ral Ng de la lame auxiliaire gt gt amp 31 5 And sine Si le violet de la lame auxiliaire gt Bleu n du min ral Ng de la lame auxiliaire gt A 0290 31 5 582 5 gt Bytownite M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 31 OBSERVATION DES MINERAUX TRANSPARENTS EN LUMIERE POLARISEE ANALYSEE ET CONVERGENTE I INTERET L observation en lumi re convergente permet de d terminer le type d EI uniaxe ou biaxe son signe optique ou et la taille de la section perpendiculaire parall le ou oblique par rapport l AO II MANIPULATION Source Polariseur Condenseur Lame mince Objectif fort Analyseur Lentille Oculaire lumineuse grossissement de Bertrand Au microscope polarisant classique of ajoute un condenseur et une lentille de Bertrand le condenseur transforme le faisceau parall le en faisceau convergent dirig vers la lame cristalline pec 7 PORT A C ne de lumi re la lentille de Bertrand associ e l oeulaire transforme l
6. Je regarde d autres sections les teintes sont de vert jaune jaune orang e Elles sonf vives du 2 ordre c est la diff rence entre les indices principaux n et n s du min ral An C est Cette diff rence qui se mat rialise par la pr c dente teinte observ e u microscope Je prends la teinte u maximale c est dire la plus edroite du tableau de Newton jaune orang dans ce cas Je fait descendre cette teinte verticalement jusqu l horizontale 0 03 mm et je remonte le rayon oblique d intersection pour trouver la valeur de la bir fringence An 0 033 0 035 absent je mets les plans de clivage en position verticale parall lement au fil de r ticule La section est teinte amp 0 je mets la section au maximum d clairement vers la droite je choisis celle qui a la teinte la plus nette Etant donn que la bir fringence du min ral est forte du 2 ordre j utilise la lame auxiliaire 4 et je suis l volution de la teinte du min ral le bleu vert passe au jaune orang gt la teinte du min ral a mont dans l chelle de Newton gt n du min ral est parall le N de la lame auxiliaire pr sence de plans de clivage il est difficile de faire l tude CONCLUSION z il s agit de la muscovite M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 38 EXEMPLE D ETUDE D UN PLAGIOCLASE LN r
7. flexion totale et la r fraction se traduisent par le relief que prend un min ral dans un milieu d termin L indice de l air est pris comme r f rence et est gal 1 Un cristal de fluorine n 1 43 incolore bien visible dans l air s estompe beaucoup dans un b cher d eau n 1 33 alors que le cristal de quartz n 1 55 et np 1 54 m me parfaitement limpide demeure bien visible De la m me mani re les min raux d une lame mince apparaissent avec un certain relief les uns par rapport aux autres par rapport au Baume de Canada n 1 54 La frange de Becke qui apparait entre deux min raux ou deux milieux d indices diff rents est fort utile pour d terminer lequel des deux milieux en contact a l indice le plus lev Fig 5 3 Frange de Becke M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 6 C est le liser lumineux qui se forme sur le pourtour d un min ral observ avec le polariseur sans l analyseur donc l observation se fait en LN le condenseur en position basse pour augmenter le relief au maximum On fait d placer le liser par le jeu des vis microm triques en diminuant la distance lame mince objectif Le sens de d placement d pend des indices des deux milieux REGLE a Les deux indices sont tr s diff rents Le liser se d place vers le milieu le moins r fringent quand la distance lame mince objectif
8. ochroisme 3 Min raux biaxes Ces min raux ont trois indices principaux indice grand n indice moyen nm et indice petit np ils sont trichroiques ex la hornblende vert tr s fonc suivant n s vert fonc suivant n m vert clair suivant n p Pour tudier le pl ochroisme d une section il faut rep rer les positions des couleurs les plus intenses et les moins intenses par rapport aux fils des r ticules Puisqu on travaille en LN on s int resse seulement la direction de vibration du polariseur P qui est par convention suivant nord sud si la teinte la plus fonc e qui correspond ng est parall le P ou faisant un angle 45 on dit que le pl ochroisme est direct ex la hornblende M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 8 si la teinte fonc e est perpendiculaire P ou lui faisant un angle gt 45 on dit que le pl ochroisme est inverse ex la tourmaline REMARQUES Cette tude demande une connaissance pr alable de la d termination des directions principales n g et n p du min ral faite seulement en LP En plus la direction de vibration du polariseur P qui doit tre suivant nord sud n est pas respect e par tous les constructeurs des microscopes Donc on doit proc der de la fa on suivante pour les min raux color s Tourner la platine et observer sila couleur du min ral ne change
9. diminue Fig 5a b Les deux indices sont tr s proches Le relief s estompe et la localisation du min ral ne peut tre observ e qu enjlumi re polaris e Il apparait la limite des deux milieux deux franges color es rouge du c t du corps le moins r fringent et bleu du c t le plus r fringen Quand on d truit la mis en point les deux franges s loignent l une de l autre Fig 5b 4 Mode d emploi localiser la limite entre deux milieux diff rents min ral min ral ou min ral Baume de Canada changer au plus fort grossissement et faire lafise au point abaisser le condenseur tourner les vis microm triques dans le sens de la diminution de la distance lame mince objectif observer le d placement de la frange de Becke comparer les indices des deux milieux Fig 5 D placement du liser de Becke lorsque la distance objectif lame est diminu e 5 Appr ciation du relief M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 7 La frange de Becke est utilis e pour des d terminations pr cises On va surtout en avoir besoin pour l tude des plagioclases Pour des observations courantes on utilise les termes relief fort moyen ou faible relief fort le contour de la section semble fonc et le min ral est bien visible par rapport aux min raux voisins m me s il est incolore relief moyen la li
10. indices diff rents ng np et nn et la forme de l EI est un ellipso de quelconque Fig 9 Toutes les sections principales sont des ellipses sauf deux qui sont cycliques et sym triques par rapport une bissectrice Biaxe Si la bissectrice des AO est parall le n B Si la bissectrice des AO est parall le n B Les syst mes cristallins qui ont ce type d EI sont l orthorhombique le monocliniq e et le triclinique b Surface des indices L EI donne pour n importe quelle direction du plan d onde les directi ns de vibrations et les indices n et n qui lui sont associ s Mais elle ne permet pas de connaitre les ditections de propagation des ondes Pour cela on construit la SI Soit un EI coup e par un plan d onde Fig 10 l ellipse d intersection a pour demi axes OM et OM On porte ces 2 longueurs sur ON la perpendiculaire Lorsque X prend toutes les directions possibles les lieux M et M sont une surface 2 nappes c est la surface des indices Les figure 11 et 12 pr sentent simultan ment les SI d s uniaxes et des biaxes Sur chaque axe on reporte les valeurs des indices himites La SI se compose de deux nappes qui se coupent en 4 points C ombilics L AO est la droite OC c Surface d onde C est la surface la plus utile car elle permet la construction des ondes r fract es Elle s obtient partir de la SI par une transformation polaire r ciproque V G n C Cste donc V 1 n L
11. polarisant Lamarre Poinat Bd 365 p WAHLSTROM E E 1947 Igneous minerais androcks John Wiley and Sons Inc Bd 367 p M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie
12. 2 et le 3 ordre les radiations s cartent de plus en plus les unes des autres Lorsqu une est son maximum les autres sont proches du minimum les teintes sont nettes et lumineuses A partir du 4 ordre les proportions des radiations teintes sont de plus en plus faible donc les autres radiations sont de plus en plus leur maximum la teinte yolue de plus en plus vers le blanc c est le blanc d ordre sup rieur REMARQUE Quand la radiation jaune est teinte c est Je iolet qui est transmis J R B blanc si on enl ve le J il reste R B violet Le violet est appel teinte sensible TS car un tr s faible retrait le ram ne au rouge et un tr s faible enfoncement le change en bleu teintes tr s diff rentes pour l il humain III CARACTERES OPTIQUES DES MINERAUX EN LP 1 Extinction Au cours de l rotation compl te de la platine donc de la lame cristalline deux cas peuvent se pr senter une extinction totale donc le milieu est opaque ex les m taux transparent et isotrope ex tous les min raux cubiques ou amorphes transparent et anisotrope c est seulement la ou les sections cycliques de l ellipsoide des indices Elle s se comporte ent comme un min ral isotrope 4 positions d extinction ce sont les milieux anisotropes La figure 21 permet de comprendre le ph nom ne Donc on obtient une extinction chaque fois que les directions de vibrations du min ral n et n p soi
13. D EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 11 OBSERVATION DES MINERAUX TRANSPARENTS EN LUMIERE POLARISEE ANALYSEE ET PARALLELE OU LUMIERE POLARISEE LP Une lame mince est observ e en lumi re polaris e et analys e quand on ajoute au dispositif un autre nicol c est l analyseur L Source Polariseur Lame mince Objectif Analyseur Oculaire lumineuse I RAPPELS D OPTIQUE CRISTALLINE 1 Vibrations lumineuses G n ralit s La vibration lumineuse est une vibration sinuso dale de la forme S acos avec s longation a amplitude pulsation ou fr qu nce angulaire de p riode T 2770 Lorsque cette vibration se propage dans n milieu d indice n en un point M situ la distance z de l origine O elle sera de la forme s acos Qt p avec p Cr d phasage Z chemin optique L intensit de la vibration Ta 2 Propagation de la lumi re dans les milieux transparents La propagation de la lumi re dans les milieux transparents fait intervenir 3 surfaces particuli res ellipsoide des indices E I surface des indices S I et surface d onde 5 0 a Ellipsoide des indices C est la surface obtenue en portant d une origine donn e et dans la direction correspondant la direction d vibration une longueur gale l indice n 2 C V On distingue 3 types l ellipsoides des indices un seul indice n la forme de l EI est une sph re La se
14. DE UELLIPSOI DE CYCLIQUE SECTION QUEL CONQUE SECTION Fig 10 Surface des indices M F DARRAGI amp M M JAOUED FST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 15 Uniaxe positif Uniaxe n gatif n n n n Axe optique Axe optique Dg T4 Ellipsoide J des indices n no i Surface des indices Te n Y O e Fig 11 Surface des indices des uniaxes Fig 12 Surface des indices des biaxes M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 16 Uniaxe positif Uniaxe n gatif n mn n n Axe optiqua Axe optique ng Surface des indices ng n Ha eR Surface d onde nS oS S Fig 13 Surface d onde des uniaxes Fig 14 Surface d onde des biaxes M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 17 Donc les corps U et les corps B d doublent un rayon incident ce sont des corps bir fringents ou anisotropes La plupart des min raux pr sentent une faible diff rence entre n et np donc les rayons r fract s ne sont pas fortement d vi s La calcite est parmi les min raux qui pr sente une forte bir fringence NICOL a utilis cette propri t de la calcite pour fabriquer les polaroids selon le principe su
15. ERE POLARISEE ANALYSEE ET CONVERGENTE LUMIERE CONVERGENTE C est l observation avec deux nicols crois s condenseur lentille de Bertrand sur des Sections d pourvues de plans de clivages de macles de cassures ou d alt ration donc des sections limpides et propres Type d ellipsoide des indices U ou B Signe optique 4 ou Type de la coupe parall le perpendiculaire ou oblique par rapport l AO pour les U ou bien par rapport la bissectrice des deux AO pour les B M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 37 EXEMPLE D ETUDE D UN MINERAL TRANSPARENT AU MICROSCOPE POLARISANT LN relief limite plus ou moins net relief moyen couleur incolore et limpide pl ochroisme c est un min ral incolore donc pas de pl ochro sme clivage incolore et pr sence de traits parall les et fins Je d plac Ta fame et je regarde d autres sections du m me min ral et je trouve toujours des traits fins et parall les un seul plan de clivage forme x nomorphe automorphe inclusions absentes LP teinte de polarisation bir fringence macle extinction allongeinent LC je tourne la platine la secti m passe par des positions d clairement maximal et des positions dextimction Je la mets dans la position d clairement maximaLet regarde la teinte Elle est bleu vert nette
16. RES CARACTERES OBSERVES EN LUMIERE NATURELLE 1 Forme C est l aspect g om trique que pr sente la section de certains min raux La forme peut tre un crit re de d termination au microscope optique Fig 7 Exemples M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 9 pyrox ne la section perpendiculaire aux plans de clivage r seau 87 est octogonale amphibole la section perpendiculaire aux plans de clivage r seau 124 est hexagonale quartz la section perpendiculaire l allongement du min ral est hexagonale avec absence de plans de clivage etc 2 Inclusions Les inclusions sont nombreuses et vari es tant par leur forme que par leur nature solide liquide ou gazeuse Leur tude permet d appr cier la temp rature critique des solutions m res et des conditions physiques au moment de la cristallisation ex inclusions de zircon avec halo de rutile en aiguille et d apatite dans les biotites coupe au plan de clivage coupe _L au plan de clivage K ob a E o o0 TD 8 amp a o ua 1 l b 2 plans de clivage c 3 plans de clivage Fig 6 Clivage M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 10 pyrox ne amphibole D Fig 7 Forme M F DARRAGI amp M M JAOUE
17. Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 1 INTRODUCTION I BUT DE CES TRAVAUX PRATIQUES Le principal but de ces s ances de travaux pratiques est de familiariser l tudiant l utilisation du microscope optique polarisant Cet appareil est une technique de base qui permet d tudier la structure et la texture d une roche l chelle microscopique La roche est un agencement de min raux dont la d termination microscopique est bas e sur les propri t s optiques caract ristiques Cette tude permet entre autres de classer l chantillon parmi les grandes familles des roches s dimentaires m tamorphiques plutoniques ou volcaniques II MICROSCOPE POLARISANT Plusieurs ouvrages ont d taill cette technique Seulement le sch ma va tre pr sent sur la figure 1 Avant d entamer toute tude optique le microscope doit tre bien r gl Le r glage de l appareil se fait en trois tapes un bon clairage un centrage parf it et une polarisation compl te de la lumi re 1 Eclairage homog ne On utilise ce r glage pour les microscopes munis d un miroir L op ration est simple elle consiste mettre une lame mince quelconque surta platine On oriente le miroir pour obtenir un cercle lumineux sur la lame mince visible l oeibauz le microscope est r gl en lumi re naturelle 2 Centrage Le centrage du microscope est une op ration d licate mais importante pour toute tude optique Pour
18. URELLE POLARISEE PYROXENE AMPHIBOLE qe SSI Clivages 124 prismes ou baguettes GRENAT s Incotore zm FORME LA PLUS LUMIERE MINERAL FREQUENTE NATURELLE CALCITE QUARTZ FORMULE CHIMIQUE tr s faiblement jaune orang rs 4 ugite color jaun tre rouge att nu Ca Fe Mg AD verd tre ou par sa couleur KAI ShO incolore propre Hornblende Na Ca FeMg ente bleu vert jaune n rouge ati nu nin par sa couleur Al Si O OH propre incolore oi Almandin d globuleuse bien visibles Fe ALSIO craquel e avec inclusions fr quentes bleu vert jaune Olivine rouge teintes Fe Mg SiO vives s plages craquel es mimant un clivage noir 5 gris blanc Al SIO automorphe ou jaune p le A 0 SIO x nomotphe amibolde Inclusions fr quentes gris clair jaune x fonc A SO ALO SiO clivage unique paillettes formant souvent des gerbes LUMIERE FORMULE POLARISEE CHIMIQUE blanc gris ou noir blanc gris Orthose ou noir teintes pastel bleu vert jaune rose irr guli re Cllvages fins souvent en quadrillage losangique incolore limpide rellef tr s falble contours non visibles souvent irr guli re P de Carlsbad inc
19. a partie convergente sup rieure du microscope en v ritable microscope secondaire Remarque L observation en lumi re convergente doit se faire avec un fort grossissement et un microscope bien centr III IMAGES OBSERVEES 1 Min raux uniaxes a er IS L EI est un ellipso de de r volution ayant un seul AO La convergence du faisceau entraine l apparition d une croix noire et des cercles isochromatiques d autant plus denses que la bir fringence est lus lev e a La croix noire est centr e Au cours de la rotation de la platine la croix se d place tr s peu A ou reste immobile la section est taill e perpendiculairement l AO Fig 27 M F DARRAGI amp M M JAOUED FST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 32 Remarque Cette section se comporte comme un min ral isotrope en LP donc elle cyclique b La croix est d centr e Au cours de la rotation de la platine on ne voit qu une branche qui est soit verticale soit horizontale la section est taill e obliquement par rapport l AO Fig 27 2 Min raux biaxes L EI est caract ris par deux AO L observation en LC fait appara tre des branches d hyperboles noires et des lign s isochromatiques en forme de lemniscates Au cours de la rotation de la platine deux cas peuvent se pr senter a deux branches d hyperbole Au cours de la rotation de la platine les branches se r
20. a rotation de la 2 famille de crista x d 480 l ellipsoide des indices a subi elle m me la rotation OQ angle d extinction de la famille o2 angle d extinction de la 2 famille ot 2 lt 4 7 O4 O 2 3 D termination de la composition du plagioclase Il existe une relation entre les valeurs de l angle d extinction et le pourcentage en anorthite C est l abaque de Michel L vy Fig 26 L angle d extinction doit tre d termin par rdpport n Pour v rifier cela on doit faire les m mes op rations que pour l allongement Si le min ral est A ot est d termin par rapport n et c est le compl ment 90 a qu il faut prendre st la Section est par contre A amp est d termin par rapport n y et c est cet angle qu il faut utiliser Une fois amp est bien d termin le reporter sur l abaque et d terminer le plagioclase en fonction du relief Si le min ral a un indice de r fraction inf rieur celui du Baume on utilise la branche gauche Si cet indice est sup rieur celui du Baume c est la branche droite qu il faut utiliser 4 Mode op ratoire chercher la section valable pour l tude en position NS elle pr sente des traits parall les avec des bandes ayant la m me teinte grise 45 du NS7J section doit avoir une teinte grise uniforme sans les traits parall les marquer Os d terminer dans la position 45 l allongement du min ral Puisque
21. acle macle d albite macle d orthose La maclecd orthose toute seule caract rise g n ralement l orthose comme le nom l indique et aussi la sanidine La macle d albite Fig 24a est une reproduction d ufi grand nombre de cristaux lamellaires tr s minces La macle d orthose est l accolement de 2 er nds individus min ralogiques avec la rotation de l un des deux Dans les plagioclases ces individus sont d j en macles polysynth tiques ce qui donne en observation microscopique la figure 22b acie d ose a m d albiteou b double macle m polysynth tique Fig 24 Macles des plagioclases n n Wu Rotation de 45 d n 7 Egale clairement clairement commun Fig 25 Section d un plagioclase perpendiculaire aux plans de macle M F DARRAGI amp M M JAOUED FST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 28 1 Choix de la section La m thode de Michel L vy exige des sections avec uniquement des macles polysynth tiques Elles doivent tre perpendiculaires au plan de macle ce qui donne Fig 25 en position N S gal clairement le section est grise avec des traits parall les NS 45 du NS clairement commun couleur grise uniforme sans les traits parall les 2 Mesure de l angle d extinction Les deux familles de plan 1 et 2 doivent pr senter th oriquement des extinctions sym triques par rapport NS car au moment de l
22. approchent pour former une croix puis s loignent au maximum quand le plan des AO se trouvent 45 du Pol et An Cette rotation s accompagne par un changement des branches de quadrant Cette section est taill e perpendiculairement la bissectrice des AO et l angle 2V entredes AO est grand ex la muscovite Si 2V est faible les deux branches d hyperboles s loignent tr s peu et on observe une fausse croix noire Fig 28 b une seule branche d hyperbole La branche tourne dans le sens inverse de la rotation du cristal la section est taill e perpendiculairement un AO Fig 28 Remarque La section se compotte comme un min ral isotrope en LP 3 Signe optique Pour d terminer le stgne optique d une section cristalline on utilise des lames auxiliaires Le gypse TS et le mica quart d onde sont les lames les plus employ es Si le min ral est de faible bir fringence TS Des tons froids bleu bleu vert apparaisSent dans les quadrants NE SW alors que les tons compl mentaires chauds rouge rouge orang dans les quadrants NW SE On dit que le min ral est soit U croix ou une partie de la croix soit Bt 2 branches d hyperboles ou une qui change de quadrant au cours de la rotation de la platine Pour U et B les tons froids se placent par contre dans les quadrants NW SE alors que les tons chauds dans les autres quadrants Si le min ral a une forte bir fringence mica Dans ce cas des po
23. ction principale est toujours circulaire Il y a une infinit de sections cycliques donc ne infinit d axes optiques A O A O est par d finition l axe perpendiculaire une section cyclique Les min raux qui ont une sph re comme type d EI sont les corps cubiques et les corps amorphes liquide gaz etc M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 12 deux indices diff rents n et np la forme de l EI est un ellipso de de r volution Fig 8 Toutes les sections principales sont des ellipses sauf une qui est quatoriale qui a la forme d un cercle donc il y a un seul AO Uniaxe Si l AO est parall le ng U ex le quartz Sil AOest parall le an U ex la calcite UNIAXE POSITIF UNIAXE NEGATIF Ne gt No i Ne lt No axe optique QE axe optique uNe Np 5 Section cyclique A O Ng FOR ME DE L LLIPSOIDE plan d onde section cyclique bod m P 5 w amp 2 age orc wi Q a o c uus a ox lt amp Ea T ime e section cyclique SECTION PARALLELE L AXE OPTIQUE SECTION QUELCONQUE Fig 8 Ellipsoides des indices des uniaxes M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 13 Les syst mes cristallins qui ont ce type d ellipsoide sont le quadratique le rhombo drique et l hexagonal trois
24. e Page 4 Fig 2 M thode de entrag du microscope collage avec du baume de Canada polissage d finitif Fig 3 Pr paration d une lame mince M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 5 OBSERVATION DES MINERAUX TRANSPARENTS EN LUMIERE POLARISEE NON ANALYSEE ET PARALLELE O LUMIERE NATURELLE LN Une lame mince est observ e en lumi re naturelle quand le nicol analyseur n est pas interpos sur le trajet des rayons lumineux Donc on aura b Source Polariseur Lame mince Objectif Oculaire lumineuse L examen en lumi re naturelle permet de voir le relief des min raux et d appr cier les indices de r fraction leur couleur la forme les clivages les cassures l alt ration etc I ETUDE DE LA REFRINGENCE DES MINERAUX 1 Rappels d optique A l interface de deux milieux d indices diff rents um rayon lumineux subit une r flexion et une r fraction selon la loi de Descartes Fig 4 PES n sini nosinr i angle d incidence i angle de r flexion r angle de r fraction n indice de r fraction du milieu 1 n indice de r fraction du milieu 2 avec n C V C est la vitesse de la lumi re dans le Fig 4 R flexion et r fraction de la lumi re Le xayon incident le rayon r fl chi le rayon r fract et la normale l interface sont dans le m me plan 2 Notion de relief La r
25. e la bir fringence An observer plusieurs sections d un m me min ral et d duire la teinte maximale projeter v rticalement la teinte sur l horizontale 0 003mm de la figure 20 Suivte le rayon oblique et d duire ou An 11 1 b Mesure de l paisseur e d terminer la teinte de polarisation d un min ral connu connaissant ng Np d terminer e ex gypse TS aun An 0 01 gt e 0 06 mm mica 4aun An 0 035 0 042 gt e 0 005 mm M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 26 Placer le min ral dans une position d clairement maximal D N g ou N p N g ou N p 45 N g ou N p ut N g ou N p Le min ral est en position d extinction Apr s une rotation de 45 le min ral est en notez l extinction droite position d clairement maximal Introduire la lame auxiliaire onde dit aussi teinte sensible pour les min raux peu r fringents quart d onde pour les min raux assez bir fringents platine du microscope min ral lame auxiliaire QObserver si on monte d ns l chelle des teintes ou si on baisse N p N g E S1 la teinte monte on passe du vert au S1 la teinte descend on passe du vert au jaune dans notre cas voir l chelle des bleu dans notre cas voir l chelle des teintes de Newton N g de la lame teintes de Newton N g de la lame auxiliaire est superpos
26. elief clivage couleur pl ochroisme LP teinte de polarisation bir fringence macle extinction M F DARRAGI amp M M JAOUED les limites des sections sont peu visibles relief faible parfois les plans de clivages sont visibles suborthogonaux incolore parfois fauss e par l alt ration propre du min ral nul lorsqu on regarde plusieurs sectio s et en tournant la platine la teinte varie entre le gris blanc du4f ordre la teinte maximale est le blanc donc An 0 007 0 013 macle polysynth tique fr quente et pr sence de la double macle faire le sch ma de ce deux types de macles l angle d extinction des plagioclases permet de d terminer la composition Chimique suivant la m thode de Michel L vy EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 39 PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES MINERAUX LES PLUS FREQUENTS OBSERVES EN LAME MINCE 1 Les Micas paillettes avec 1 clivage fin amp 0 Biotite LN brune muscovite incolore P H Chlorite verte TP faible gris 1 ordre 77 JEME Biotite et muscovite TP vive du ordre 2 Les Pyrox nes LN Incolores Section allong e 1 clivage a c Section basale 2 clivages orthogonaux 87 b C 3 Amphiboles LN Verd tres 2 plans de clivage 124 c 4 Olivine incolore relief fort craquel e TP lev e teinte vive du 2 et 3 o
27. ent parall les celles des polaroids L clairement maximal se trouve 45 de Pol et An a Angle d extinction amp L angle d extinction est un moyen simple pour d terminer les esp ces min rales C est l angle entre le rep re g om trique allongement clivage macle et la position d extinction M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 22 dd S sm j de es NES TE e HAN S W ir MA Ur m i NN ne 1100 022 HA RS ME Eos bleu verd trq z 0 024 1200 vert d eau H vert H 1 0 026 a ji 0 0 1500 ti s rouge rose g NE EN z E LAC rouge c in HL LV WS NE S VIV V NL NC CSNNNNN NN sensible n 3 0 034 Bd CROSS OK ERIK NI FE Fig 20 Echelle des teintes de Newton M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 23 N g ou N p pour les min raux quadratiques hexagonal rhombo drique les uniaxes et orthorhombique biaxe dont l EI est bien situ par rapport aux axes de sym trie n et np de PEI coincident g n ralement avec les caract ristiques g om triques principales allongement clivage etc extinction droite parall lement l allongement ou perpendiculairement la trace des clivages te N g ou N p les min raux
28. es figures 13 et 14 repr sentent les SO des uniaxes et des biaxes 3 Monor frigence et bir fringence a Monor fringence Ce soht les corps qui sont caract ris s par une SO sph rique donc ils poss dent un seul indice de r fraetion ce qui implique un seul rayon r fract suivant la loi de Descartes ce sont des corps m nor fringents ou isotropes Bir fringence La SO pour les corps uniaxes est form e par deux nappes une nappe ordinaire sph rique et une nappe extraordinaire elliptique Donc un rayon incident va se d doubler dans ces corps en rayon ordinaire qui ob it aux lois de Descartes et en rayon extraordinaire qui les refusent Les deux rayons ont la m me intensit lumineuse mais de directions diff rentes Les deux rayons vibrent dans des directions perpendiculaires l une l autre On dit qu ils sont polaris s Pour les biaxes on obtient aussi deux rayons r fract s mais tous les deux sont extraordinaires car ils n ob issent pas aux lois de Descartes ils ont la m me propri t que pr c demment c est dire polaris s dans des plans perpendiculaires l un l autre M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 14 px BIAXE POSITIF BIAXE N GATIF N I axe E d optique optique A T Ng trace de l axe Ng t 4 optique r race es pen cyclique trace du plan Axe optique F cyclique Np Np FORME
29. esures t on ne retiendra que la valeur maximale 2 Allongement et son signe d termination des directions princip les de vibrations du min ral n g et n p si la direction de l allongement du cristal et celle de l ellipsoide est amp 4459 A donc la direction de l allongement correspond n s lt ng Fig 22 si cet angle est 45 A doncn lt n Fig 22 Disposition de l EI par rapport l allongement du cristal Pour d tefminer i l on est en pr sence de n ou n y on utilise des lames auxiliaires a Lames auxiliaires Les lames couramment utilis es sont celle du mica et du gypse Elles ont t coup es de telle fa on qu elles aient les propri t s essentielles suivantes une teinte bien d finie en LP mica gris moyen gypse violet TS M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 25 la direction Ng est bien connue Sur les montures la fl che positionne Ng perpendiculairement l allongement de la lame auxiliaire et qui se trouve 45 des directions de Pol et An lorsqu on introduit la lame dans sa loge elles font subir aux vibrations lumineuses un retard bien d termin pour le jaune moyen mica gt 4 et gypse gt b Utilisation des lames auxiliaires On am ne la section l une des positions d clairement maximum Si la teinte de polarisation du min ral est entre le n
30. grossissement Faire la mise au point tourner les vis microm triques dans les sens de la diminution de la diStar ce objectif platine si on a l impression que la section du min ral augmente de surface c est que la frange de Becke se dirige du min ral vers le baume d nc nginga gt Nbaume le plagioclase est un and sine si cette section semble diminuer de surface lafrange se dirige vers le min ral et Nmin ral baume le plagioclase est un albite Si l angle d extinction est sup rieur 19 on utilise la branehe droite de la courbe Pour cela la valeur a est report e sur l axe des ordonn es partir duquel est men e une horizontale jusqu l intersecton avec la courbe Ensuite on abaisse dne verticale jusqu l axe des abscisses pour d terminer la composition chimique du plagioclas HH TERES dd en Sn E EGRE ESSEN ne IE ne Es CRIE AA Es eser ee o Eie E t o 0 10 20 30 40 50 60 70 80 890 100 Albite a Labrador EEEE E A Fig 26 Abaque de Michel L vy pour la d termination de la composition chimique des plagioclases M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 30 5 Exemple d application a Choix de la section ONs 250 Ous 295 rn Rotation de 457 lt n s traits et teinte grise homog ne traits absents et teinte grise homogene b D termination de l angle d extinction Q Qg
31. ints noirs apparaissent Pour les uniaxes ces points d crivent un signe avec Ng de la lame auxiliaire quand il s agit de U et vice versa Pour les biaxes les points se placent l ext rieur des branches d hyperboles quand c est B et l int rieur pour B M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 33 4 Mode op ratoire centrer le microscope tout en changeant d objectifs en passant de plus faible au plus fort grossissement chercher une section en LP avec le moyen grossissement Cette section doit tre nette sans alt ration ni plans de clivage passer au plus fort grossissement et mettre la lentille de Bertrand qui se trouve au dessus de l analyseur Le champ d observation se trouve r duite et l image est d form e localiser la section tudier et la centrer tout en d pla ant la lame l g rement d truire la mise au point en tournant l g rement les vis La section s agrandit et on ne voit plus ses limites observer la figure obtenue et d terminer le type d EI son signe et la taille de la coupe M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 34 section L a l AU l section oblique par rapport 1 A0 Bir fringence faible o 5 4 Q o En S T D PQ Fig 27 D termination des signes optiques des uniaxes M
32. ivant Un cristal de calcite a t sci puis recoll Fig 15 Avec un tel syst me un rayon incident se d double dans le milieu 1 Le rayon ordinaire qui a une vitesse Vo 1 n 1 1 65 va tred Wi la surface de recollement et se perdre alors que le rayon extraordinaire qui est plus rapide avec V n 1 1 48 va passer dans le milieu 2 C est le syst me de polaroids qui ont la propri t de faire passer de la lumi re une seule direction de vibration Fig 15 Prismes de Nicol II OBSERVATION EN LUMLERE POLARISEE ET ANALYSEE 1 Devenir de la lumi re monochromatique au microscope a En traversant le polariseur Pol Fig 16 un rayon lumineux va vibrer selon est celle du polariseur puisque le rayon ordinaire a t limin b En ajouta t un autre polariseur appel analyseur An ayant une direction privil gi e perpendiculaife celle du polariseur le rayon est arr t On dit que Pol et An sont crois s et il y a une extinction e Ajoutons une lame mince contenant la section d un seul min ral Deux cas se pr sentent la section est isotrope La direction de vibration n est pas modifi e et la section reste toujours teinte lorsqu on tourne la platine la section est anisotrope Le min ral doit avoir soit une EI de r volution ou une El quelconque Fig 17 Dans les deux cas la section du min ral va couper lEI et le plan d intersection est une ellipse 2 axes n et n j qui
33. la bir fringence est du 1 ordre on utilise Ta TS i le violet de la TS vire vers le rouge orang A s il change en bleu gt A revenir en position NS et tourner l g rement la platine vers la droite jusqu l extinction de la 1 famille marquer Qt calculer ensuite l angle d extinction 04 Ons Op revenir en position NS et tourner cette fois ci la platine vers la gauche jusqu l extinction de la 29 famille marquer GG calculer l angle d extinction 02 Os GG M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 29 v rifier oo lt 4 7 sil angle moyen est entre 0 et 12 le plagioclase est un oligoclase si cet angle est entre 12 et 19 le plagioclase est soit un albite soit un and sine Pour trancher on doit utiliser la m thode de la frange de Becke voir la 1 s ance On consid re que par principe toutes les sections de la m me lame mince ont la m me composition chimique Ainsi on doit proc der de la fa on suivante chercher une section qui doit tre en contact avec le Baume et mettre la limite la crois e des fils de r ticule passer en LN abaisser le condenseur au maximum pour augmenter le relief d terminer dans quel sens il faut tourner les vis pour diminuer la distance objeetif platine changer l objectif tout en centrant la limite min ral Baume jusq au plus fort
34. mite reste visible mais de moindre intensit que pour le ler cas Parfois la couleur propre du min ral fausse le diagnostic exemple la biotite dont le relief semble fort Dans ce cas 1l faut tourner la platine jusqu ce que le min ral soit de couleur claire et c est ce moment l quil faut appr cier le relief relief faible la limite est invisible en lumi re naturelle si le min ral est ineolore Il faut passer dans ce cas en lumi re polaris e pour distinguer les diff rentes sections exemple le quartz II COULEUR DES MINERAUX NOTION DE PLEOCHROISME Les min raux transparents sont soient incolores soient color s Les min raux color s se comportent diff remment au cours de la rotation de la platine Pour certains la couleur reste constante pour d autres elles changent d une couleur fonc e tr s claire On appelle ce ph nom ne le pl ochroisme Le pl ochroisme d un min ral se d finit par sa couleur et son intensit suivant les directions des indices principaux d termin s en LP 1 Min raux cubiques Les min raux cubiques ne peuvent pas tr pl ochroiques en raison de leur isotropie 2 Min raux uniaxes Ces min raux sont caract tis s par deux indices principaux indice extraordinaire n et indice ordinaire n ils sont dichroiques ex la tourmaline couleur claire suivantn couleur fonc e suivant n s Remarque tJes sections perpendiculaires l axe optique ne pr sentent pas de pl
35. monocliniques ont en g n ral une extinction oblique l alongement sauf dans certains min raux qui pr sentent des sections particuli res N g ou N p a orthose le plan 010 contient 2 des indices principaux D extinction droite sur la trace des plans 010 4 micas 001 est le plan de clivage et l extinction est droite sur ces clivages ae N g ou N p les min raux tricliniques ont un EI position quelconque et variable avec chaque esp ce et chaque composition dans un m me esp ce Les extinctions droites peuvent se produire mais elles sont rares En g n ral l extinction est oblique extinction Pol clairement maximal P n e extinction 9 extinction extinction Fig 21 Les 4 positions d extinction et les 4 positions d clairement maximal au cours de la rotation de la platine M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 24 b Mesure de l angle d extinction choisir une section avec un rep re g om trique net amener suivant la direction N S section teinte amp 0 section clair e Tourner la platine jusqu l extinction de la section et lire sur la platine REMARQUE Par convention Q est toujours lt 45 Si l on trouve amp gt 45 droite de N S 1l faut Je d terminer gauche amp varie selon l orientation de la section par rapport lEI Faire plusieurs m
36. n ral connu Le plus couramment utilis est le quartz quau cours du polissage passe en lumi re polaris e de teintes vives violet rouge jaune au gris quand l paisseur de la roche est de 0 03 mm la protection et la conservation de la lame se font en collant sur la pr paration une lamelle en verre IV CONCLUSION L mat riel optique est on reux L utilisateur doit tenir compte de l importance de ce mat riel et doit de Ce fait contribuer son entretien et son bon fonctionnement La lame mince qui semble facile fabriquer revient aussi ch re Le passage d une roche une fine pellicule coll e contre la lam d mande du temps et des produits sp cifiques aussi leur tude demande une attention particuli re M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline 3 5 oculaire I lentille de Bertrand Page 3 3 analyseur dont le trait horizontal indique i sa mise en place SN ___ gt fente pour lame auxiliaire lame auxiliaire ______4 Objectif MEE gt lame mince CIS platine tournante eL diaphragme d ouverture r glant la convergence du faisceau incident NS miroir mobile Fig 1 Sch ma du microscope polarisant transmission M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristallin
37. nt un clairement suivi d une extinction on fait tourner manuellement le polariseur jusqu l extinction compl te du champ d observation Cette extinction doit tre conserv e au cours de la rotation de la platine III LAME MINCE La lame mince est une lame de verre de 3 cm X 4 cm de dimension sur laqu ll est coll e avec du Baume de Canada une pellicule de 0 03mm d une roche recouverte par dne Tamelle La fabrication d une telle lame passe par plusieurs tapes qu on peut sch matiser deTa facon suivante Fig 3 au laboratoire de lames minces la roche tudier est d coup e avec une scie diamant e en des parall l pip des rectangles appel s suer s de 3 cm X 2 cm X 0 5 cm de dimension une face d un sucre est polie avec une poudre d abrasif carbure de silice de diff rents diam tres 35 um 12 um gt 5 um jusqu l obtention d une surface lisse et miroitante la face d une lame de verre est par contre d polie par l abrasif aussi Elle devient rugueuse ce qui permet l adh rence parfaite du sucre avec la lame avec une rectifieuse on gratte le sucre tranche par tranche jusqu ce que l paisseur de 0 5 cm soit r duite environ 100 pm on continue r duire cettel pa sseur manuellement avec de l abrasif m lang avec de l eau sur une plaque de verre OnArr te le polissage jusqu 0 03 mm d paisseur Ceci est contr l au microscopepolafiSant en se r f rant un mi
38. obscurit blanc jgris bleu brun tre MIO HSIWdud 1 violet sombre jaune Fisir bleu verd tre brang lviolet Ts 1 trs jjeune iclair Jg I e x S z ti E X 3 jaune violet Tsl2 8 vs rouge vert ble SWAISIONHL bleu vert rouge rose ris filet vert ble ddado Fig 19 Variation des trois couleurs fondamentales bleu jaune et rouge et les teintes observ es entre polariseur et analyseur crois s et parall les M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 21 Pour comprendre le ph nom ne on examine les 3 couleurs fondamentales de la lumi re blanche Bleu Ag 0 4864 Jaune j 0 551u et Rouge r 0 628 Fig 19 L observateur ne voit que l intensit de la lumi re donc I Iysin 20 sin p 2 Etant donn que Q est fixe on aura donc I Cste sin A n n y e L intensit observ e sera la r sultante de Is sin r A5 8 L sin 1 24 6 Ir sin vAn b chelle des teintes de NEWTON En se basant sur ce principe Michel L vy et Lacroix ont construit un abaque qui permet de d terminer soit la bir fringence soit l paisseur du min ral c est l chelle des teint s de Newton Fig 20 Dans le 1 ordre les radiations sont pratiquement en m me temps le r maximum la teinte r sultante va donc tre proche du blanc Dans le
39. oir et le gris du 1 ordre on utilis Ja lame de gypse TS onde Et c est la teinte de la lame auxiliaire qu il faut suivre Si la teinte de polarisation du min ral est vive du jaune du 1 ordre fin 3 on utilise le mica quart d onde Et c est la teinte du min ral qu il faut suivre am ordre Sila teinte monte dans l chelle de Newton donc N de la lame auxiliaire est parallele n de la lame cristalline A Fig 23 Si la teinte vire vers la gauche dans l chelle de Newton N est superpos n de la lame cristalline gt A Fig 23 3 Teinte de polarisation Bir fringence et sa mes re La teinte de polarisation ou bir fringerge est la teinte r sultante d une section min rale observ e en LP Elle peut tre d termin e ayec approximation au moyen de l chelle de Newton si l paisseur est connue En pratique les lames minces sofit ramen es une paisseur de 0 03mm correspondant la bir fringence de quartz dans les gris du lS ordre La bir fringence du min ral varie suivant la section elle est nulle pour les sections cycliques n n pour les uniaxes et nm nm pour les biaxes elle est maximale pour lesfseetions n np Donc le min r l pxendra toutes les teintes entre le noir 0 et la teinte maximale correspondant An n np qui est situ e la plus droite de l chelle de Newton c est la teinte de polarisation caract ristique d un min ral a M sure d
40. olore FELDSPATH plus ou moins POTASSIQUE trouble Alte incolore Na AI Si O PLAGIOCLASE plus ou moie eden opaque Amorthite Ca Al SI O Ach polysynth tique 3 brun fonc bleu vert Jaune BIOTITE brun jaune rouge att nu K Fe Mg mica noir clivages presque par sa couleur AI Si O CH fins et nets incolore propre inclusions fr quentes de petits min raux zircon clivages fins et nets cristaux souvent allong s MUSCOVITE bleu vert Jaune mica blanc violet teintes tr s vives KA A Si O 0H J M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 41 u ALNHODYHAANOI i Z E arte ier sls la lels a a RE 3r 8 JS 58 8 8 S8 lE esc 3 sus lg igi F g sl JEE al ls i J4 9 lg 815 ias e 31013 8 i la s 8S 3l8 js SLI e eio eo e ojlo Oj o E AEA SP A a D RS ES z xx o 4 a Er JE Sir o 2 me ordre Ex E c MK M Hl teintes de polarisation pl ochroisme LUMIERE NATURELLE nombre de plans de clivage relief aible moyen s joq 0l d dwy SaJESITISO 00 L silicates silicates d alumine silicates Silicate Sojeoi isou M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie
41. pas d intensit pas de pl ochroisme sila couleur change faiblement d intensit pl ochroisme faible ou moyen XN si par contre la couleur change d incolore ou faiblement color e plus fonc e pl ochroisme intense III CLIVAGES Le clivage est la tendance d un min ral se s parer suivant certains plans de discontinuit s du r seau cristallin o les forces de liaison sont les plus faibles Fig 6 1 Clivage selon une seule direction C est le cas typique des micas muscovit et biotite Fig 6 Ils ont un clivage parfait parall le au plan 001 En lame mince deux cas se pr sentent si la coupe est perpendiculaire athplan de clivage on voit des traits parall les tr s fins si la coupe est parall le au plade clivage on a alors un feuillet du min ral d pos contre la lame La section ne pr sent pas de traits parall les ni de pl ochroisme 2 Clivage selon deux directions si la coupe est parall le un plan de clivage Fig 6 on observe des traits parall les Si la coupe est par contre perpendiculaire aux plans de clivage on voit au microscope un r seau ou un quadrillage L angle entre les deux lignes qui forment le r seau permet de diff rencier les pyrox nes 87 des amphiboles 124 3 Glivage trois directions exemple type est celui de la calcite La coupe observ e en lame mince montre 2 3 plans de clivage qui forment un r seau losangique Fig 6 IV AUT
42. rdre 5 Grenat LN incolore relief fort craquel e TP nulle isotrope syst me cubiq e 6 Tectosilicates quartz feldspaths alcalins et plagioclases Incolores relief faibl TP gris blanc du 1 ordre a Quartz n a pas de clivage limpide b Feldspaths alcalins ont des clivages peuvent tre de teinte trouble en LN et peuvent pr senter des macles Ex Orthose macle de Carlsbad Mierocline macle polysynth tique entrecrois c Plagioclases ont des clivages pr sentent la macle de I albite ou polysynth tique 12121212 12 orthose microcline plagioclases Observation en lumi r naturelle a Structures b Couleurs et pl ochroismes c Clivages alt ration inclusions d Appr ciation de l indice Observation en lumi re polaris e a Appr ciation de la bir fringence sur plusieurs sections du m me min ral Macles b Mesure de l angle d extinction sur plusieurs sections c D termination du signe de l allongement d D termination de l ellipsoide et de son signe Conventions utilis es L N Lumi re naturelle Polaris e L P Lumi re polaris e Polaris e et analys e Nicols crois s Couleurs en lumi re naturelle Teintes en lumi re polaris e angle d extinction M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 40 MINERAL FORME LA PLUS LUMIERE LUMIERE FREQUENTE NAT
43. s Ng et Np diff rents D flus elles vibrent angle droit Enfin l orientation de leurs deux direetions de vibration Oa et Oa est li e la structure de l difice eristallin Fig 16 Sch ma du syst me polarisant Ellipse d intersection Fig 17 Section quelconque d un Ellipso de des Indices ET Donc le devenir de laTumi r monochromatique dans le syst me est le suivant Fig 18 source z Pol OP gt min ral anisotrope An observateur Xp et Yp OA Entre la source et le polariseur Pol la lumi re monochromatique vibre dans toutes et le vecteur Vibration reste toujours perpendiculaire la direction A la sortie du Pol on ne va avoir qu un seul rayon de vibration OP voir le principe de fabrication du polariseur parall le au plan de vibration du Pol OP acosot avec a amplitude Q pulsation 27 T t temps A la sortie du min ral anisotrope caract ris par les indices n et n OP va se d composer en deux rayons ordinaires x et extraordinaire yp M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 19 Xy OPcosa acosa cosot yp OPsina asino cos t p car la vitesse de cette vibration est moins rapide avec un d phasage p 21 2 0 n n pe diff rence de marche n s n y bir fringence e paisseur de la lame pian de polarisation du rayon ordinaire
44. sont des indices variant entre n et ny de PEI Donc la lumi re va tre r tablie quand une lame cristalline est interpos e entre Pol et An M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Lumi re Obscur te Lumi re Analyseur Cristal birefr Page 18 Consid rons les directions de vibration de polariseur et de l analyseur Si elles sont parall les fig A la lumi re traverse l analyseur sans autre modification et l ail per oit la sensation de lumi re Mais si elles sont perpendiculaires fig B l analyseur arr te totalement les seules composantes que le polariseur avait laiss passer de sorte que pour l ail il v a obscurit totale L appareil simplifi nous permet en faisant tourner l analyseur progressivement de passer de la position clair e la position teinte de mani re spectaculaire Revenons maintenant la position teinte et interposons entre le polariseur et l analyseur perpendiculairement aux rayons lumineux une lame mince faces parall les taill e dans le min ral ou la roche tudier Si le min ral est isotrope rien n est chang et le champ reste obscur Mais s il est anisotrope la vibration incidente OA est en g n ral d comp s e en deux composantes Oa et Oa fig C se propageant suivant la m me direction puisque l incidence est normale mais des vifesses diff rentes impliquant deux indice
45. un microscope d centr et au cours d une rotation compl te de la platine un point se trouvant au centre de la erois des fils de r ticule va d crire un cercle complet Fig 1 Le principe est alors de r duire ce cercle en un point qui doit coincider avec le centre du microscope mettre une particule P la crois e des fils des r ticules et tourner la platine Elle va d crire n cercle d centr et elle va se retrouver au centre du champ d observation apr s um tour Complet Fig 2a dVec les vis de centrage soit de la platine soit de l objectif selon le type du microscope ramener vers la crois e des fils des r ticules le centre C de ce cercle de la moiti du chemin PC Fig 2b videmment la particule P va tre d plac e de la m me distance PC La ramener manuellement sa place initiale c est dire la crois e des fils Fig 2c r p ter les deux op rations pr c dentes jusqu la r duction du cercle en un point A ce moment l lorsqu on fait tourner la platine la particule ne bouge plus et la lame mince est centr e en cette particule Fig 2d M F DARRAGI amp M M JAOUED EST D partement de G ologie Travaux Pratiques et Dirig s d Optique Cristalline Page 2 3 Polarisation enlever la lame mince et mettre l analyseur en place trait horizontal tourner la platine tout en observant l oculaire si les nicols ne sont pas crois s on observe progressiveme

Fascicule optique cristalline-IGS3 _DARRAGI

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