Minéralogie au microscope polarisant

I- Observation au microscope

1- Observation en lumière polarisée non analysée

Couleur et pléochroïsme :

Quelques minéraux fréquents sont facilement reconnaissables par leur couleur en LPNA [1] : exemple, la biotite qui est habituellement brune ou l’olivine généralement verdâtre. Les minéraux noir sont des minéraux opaques à la lumière.

Le pléochroïsme est le phénomène de variation de la coloration en fonction de l’orientation du cristal par rapport au plan de polarisation de la lumière (en LPNA).

Exemple : la biotite qui peut passer du brun au jaune pâle présente un pléochroïsme fort.

Le relief :

Il dépend de l’indice de réfraction de chaque minéral. Si cet indice est plus faible ou si il est proche de celui du milieu de montage de la lame, il est difficile d’en distinguer les contours. Les cristaux dont l’indice de réfraction est plus élevé que les autres se distinguent par un relief fort par rapport à l’arrière plan.

Exemple : le grenat est un minéral à très fort relief.

Clivage :

De nombreux minéraux se fragmentent ou se clivent selon des plans spécifiques.

Attention : dans les cristaux coupés à angle droit par rapport au plan de clivage, ils sont visibles en lame mince sous la forme d’un ensemble de lignes foncé, parallèle et rectiligne. Mais quand ils sont coupés parallèlement, ils ne sont pas visibles.

Exemple la biotite présente un clivage simple, visible dans l’axe d’allongement du minéral.

Certains minéraux ont des clivages parallèles à plusieurs plans et l’angle formé par plusieurs plan de clivage peut être caractéristique.

Exemple les deux plans de clivage forment un angle à 90° chez les pyroxènes et 120° chez les amphiboles.

 Remarque : attention à ne pas confondre un clivage avec l’aspect craquelé de certains minéraux comme l’olivine.

2- Observation en lumière polarisée analysée

Le polariseur est un système optique qui ne laisse passer que les ondes lumineuses vibrant dans le plan de polarisation.

Les minéraux de la lame mince transforment la lumière polarisée en 2 vibrations qui se propagent dans 2 plans perpendiculaires et à des vitesses différentes, ce qui définit l’indice maximum ng et l’indice minimum np de la section.

L’analyseur est un deuxième polariseur qui redresse les deux vibrations issues de la lame mince dans son propre plan de polarisation, où elles sont en interférence. Cette interférence produit une vibration qui dépend de la valeur ng-np.

Trajets des rayons lumineux et polarisation.

Teinte de polarisation et biréfringence :

Echelle de birefringence.

Seuls les trois premiers ordres sont représentés. D’après W.S. MacKenzie & A.E. Adams.

C’est la propriété qu’a le minéral de réfracter le rayonnement polarisé selon deux directions. Ce phénomène a pour conséquences des teintes de biréfringence qui peuvent caractériser certains minéraux.

L’échelle est divisé en plusieurs parties, les ordres. Les couleurs de biréfringence basses sont localisées en haut de l’échelle (teintes grises, blanches). Les minéraux usuels ont des valeurs de biréfringence qui se situent dans les trois premiers ordres de l’échelle.

Voir le document joint ci-contre.

Les angles d’extinction et minéraux éteints :

En LPA [2], la couleur de biréfringence d’un minéral change d’intensité quand on tourne la platine entre polariseur et analyseur croisés ; L’intensité devient nulle tous les 90°. On dit qu’il s’éteint.

L’angle d’extinction est mesuré entre une direction d’allongement du cristal (clivage ou arête) et la position d’extinction. Si l’angle est nul, l’extinction est droite. Sinon, elle est oblique. Lorsqu’elle est inégale et progressive, on la dit roulante. Lorsque les minéraux ne montrent pas de double réfraction et apparaissent noirs, on dit qu’ils sont isotropes

Exemples :
 Extinction droite : orthopyroxène.
 Extinction oblique : glaucophane.
 Extinction roulante : quartz.
 Minéral isotrope : grenat.

Les macles :

Des nombreux minéraux forment des macles. ce sont des cristaux du même minéral dans lequel les orientations des différentes parties sont liées. En LPA, ces différentes parties sont vues avec des teintes de biréfringence différentes.

Exemple : Les minéraux les plus fréquemment maclés, sont les feldspaths. Les plagioclases présentent, par exemple, des macles multiples dites polysynthétiques.