La lumière pour analyser les roches

Printemps des Sciences 2015 – Bruxelles
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Le Microscope polarisant
La microscopie de transmission permet d’obtenir des images agrandies des minéraux
composant une roche, et finalement d’identifier celle-ci. Pour cela, on utilise des lames
minces, c’est-à-dire des roches qu’on a découpées jusqu’à une épaisseur de 30 microns.
Une lumière polarisée passe au travers de cette lame mince, et est déviée en fonction
des propriétés optiques des différents minéraux qui composent une roche. En fonction
des teintes observées, on peut ainsi reconnaitre individuellement chaque minéral. Cette
expérience est proposée sur notre stand.
Microscopie à réflexion
La microscopie à réflexion est une technique qualitative de détermination des minéraux opaques
(éléments natifs, sulfures, oxydes).
Par rapport à un simple microscope, la lumière est déviée de 90° par un
réflecteur, ce qui permet l’éclairage de l’échantillon par le dessus. Le
résultat est une image obtenue par réflexion de la lumière sur l’échantillon
vers l’oculaire. A l’aide d’une scie à diamant, la roche est coupée en
petits morceaux appelés sucres. Ils sont ensuite coulés dans une résine. Ils
sont alors poli avec des abrasifs de granulométrie de plus en plus fine afin
d’obtenir la surface la plus lisse possible.
Sources:
James R. Craig, David J. Vaughan. Ore Microscopy and Ore Petrography. A Wiley-interscience publication.
New York: John Wiler and Sons, 1940.
“Microscopes Naturoptic - Jumelles, Télescope et Microscope. Vente En Ligne.” Accessed March 5, 2015.
http://www.naturoptic.com/comment-choisir/microscopes/microscope.php.
“PhotoReflexion.” Accessed March 8, 2015.
http://www.microscopies.com/DOSSIERS/MIcroscopies/PHOTONIQUE/EPI/PHOTOREFLEXION%20.html
La lumière pour analyser les roches
Faculté des Sciences– Département des
Sciences de la Terre et de l’Environnement
Ludovic STRAUS et Julien ROBIC
Sarah MAGNAN et Dimitri TCHERNIAEFF
hématite
pyrrhotite
chalcopyrite
0.5 mm

Printemps des Sciences 2015 – Bruxelles
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La spectrométrie à émission optique ICP (Inductive Coupled Plasma) est une méthode analytique
permettant d'identifier et de quantifier quasi tous les éléments du tableau de Mendeleïev présents dans une
roche, dans des quantités très faibles (ppb, partie par milliard) ou en pourcentage du poids d'un
échantillon, et ce très rapidement (~10 minutes, hors préparation). Pour cela on couple deux appareils : un
spectromètre et une flamme à plasma. L'échantillon de roche est mis en solution (sous forme liquide), via
l'utilisation d'acides forts.
Cette solution est ensuite aspirée dans un fin capillaire et nébulisée, c'est à dire vaporisée en un aérosol
(=fines gouttelettes). Les gouttelettes sont envoyées dans une flamme à plasma. Les températures très
élevées (2000 à 9000°K) excitent les électrons des éléments contenus dans les gouttelettes. Ceux-ci
reviennent à leur état stable en libérant l'énergie qu'ils ont absorbé sous forme de lumière : c'est le principe
de spectroscopie d'émission atomique. On peut ensuite identifier chaque élément ainsi que sa quantité en
analysant le spectre d’émission obtenu.
Sources et références :
http://www.chemiasoft.com/chemd/node/52
http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectrom%C3%A9trie_par_torche_%C3%A0_plasma
La cathodoluminescence
La cathodoluminescence (CL) est l'émission de lumière par un solide soumis à un bombardement
d’électrons. Lors de ce bombardement, le minéral réémet des électrons et émet des photons de deux
types : les rayons X et les photons produits par luminescence (UV, VIS et IR). La cathodoluminescence va
s’intéresser aux émissions dans la gamme du visible mais également dans le proche infrarouge afin de
déterminer la structure du solide et ses défauts. La
cathodoluminescence d’un échantillon nous renseigne sur la
composition, la texture et la structure de celui-ci. Les défauts présent
dans la structure d’un minéral sont révélateurs du milieu dans lequel les
cristaux se sont formés et nous informent donc sur la présence de
gisements potentiels à proximité du lieu d’où provient l’échantillon. C’est
un outil très utile en pétrologie.
Dispositif de flamme à plasma
(http://www.chemiasoft.com/chemd/node
/52)
Schéma de l'appareillage de
l'ICP-OES
(http://www.chemiasoft.com/chemd/node/52)
Florence DAWAGNE, Paul SAMARTZIS
Samuel CUVELIER, Jonas BIREN