Toutes les
photographies de cet article ont été réalisées au lycée du Grand Nouméa en août
2006 ; le cadrage a été retouché pour certaines micrographies ;
couleurs, luminosité et contraste sont d’origine.
Les 8 premières photos
montrent un cristal de quartz transparent de
En suivant de haut en
bas la 1° puis la 2° colonne, on constate que le cristal s’éteint 4 fois sur
360°, comme le font les sections de cristaux d’une lame mince de roche que l’on
fait tourner.
Si l’on dispose d’un
verre taillé, pris sur un vieux lustre par exemple, on constate qu’il reste
éteint quelle que soit sa direction : ce n’est donc ni la forme
géométrique ni une composition chimique particulière de l’objet transparent qui
lui confèrent la propriété de dévier le plan de polarisation de la lumière (le
verre et le quartz sont faits de silice, le 1° étant fabriqué par
fusion/solidification rapide du 2°) mais la disposition ordonnée des atomes qui
le composent (à l’exception des cristaux de grenats).
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L’utilisation de la vanilline comme modèle de cristallisation dans
les roches magmatiques est maintenant classique. Cette substance, volatile à
chaud, étant relativement dangereuse à inhaler, on peut utiliser
- un seul (mais très bon) microscope, muni d’une caméra reliée à un
vidéo-projecteur. Un polaroïd rectangulaire est
glissé sous la platine (ou mieux : 2 polaroïds en parallèle, pour obtenir
une meilleure extinction), un 2° polaroïd (analyseur) découpé en un disque
coiffe l’oculaire (en position croisée avec l’analyseur) sur lequel repose la
caméra.
- une plaque chauffante (thermostat 2) sur laquelle on posera une
lame de microscope portant une pointe de vanilline en poudre recouverte d’une
lamelle. Sous le poids de la lamelle, la vanilline fondue s’étale en une couche
si mince que les cristaux obtenus par la suite sont sur une seule couche et
parfaitement transparents. La lamelle posée avant
fusion présente aussi l‘avantage de limiter les émanations.
La lame n’est posée qu’aux 2/3 sur la
plaque chauffante de manière à la saisir sans risque de brûlure.
1/ Refroidissement rapide : tenir fermement la lame portant la
vanilline fondue sur un glaçon pendant quelques secondes jusqu’à apparition
d’un très léger voile puis la placer aussitôt sur la platine du microscope,
petit grossissement préalablement réglé. Les 4 photographies suivantes ont été
prises toutes les 5 secondes :
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2/ Ici la lame a été posée moins longtemps sur le glaçon (même
petit grossissement):
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3/ Refroidissement encore
moins rapide : il suffit de transférer la lame directement de la plaque
chauffante à la platine du microscope, sans passer par l ‘étape glaçon,
avec un petit temps de léger refroidissement intermédiaire pour ne pas abîmer
la platine. Les 4 photographies ci-dessous ont été prises elles aussi au petit
grossissement, toutes les 5 secondes :
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Dans cette dernière manipulation, ce n’est pas parce qu’ils ont
disposé de plus de temps pour croître que les cristaux sont plus gros. En
réalité la taille finale des cristaux est inversement proportionnelle au nombre
de cristaux formés : plus le refroidissement est rapide (glaçon), plus il se
forme de petits cristaux (germes) qui alors ne grandiront pas beaucoup, non
parce qu’ils manquent de temps pour croître mais parce que la vanilline fondue
qui les « nourrit » sera épuisée avant qu’ils ne deviennent grands.
De même le refroidissement excessivement lent d’un magma dans un
réservoir volcanique donne peu de cristaux mais qui ont le temps de grossir,
alors que le refroidissement « rapide » après éruption provoque la
formation d’un grand nombre de germes, qui n’ont alors aucune chance de croître
au-delà de la taille des microlites
qu’ils deviendront. A l’intérieur de la coulée, si le refroidissement est
suffisamment lent, la croissance des microlites se prolonge aux dépends de la
totalité du liquide restant, comme pour les cristaux de vanilline, et la roche
ne contient alors pas de verre.
Ci-dessous un cristal entier de vanilline obtenu par refroidissement
lent, automorphe car isolé, formé à
partir d’un cristal qui se trouvait, avant fusion, sur la lame à côté de la
lamelle, petit grossissement.
Les élèves peuvent faire l’hypothèse d’un lien entre les
changements périodiques des couleurs et l’épaisseur apparemment croissante du
cristal de la périphérie au centre.
Certains cristaux de vanilline obtenus par refroidissement lent
offrent au grossissement moyen des détails de structures et de couleurs
remarquables :
Pour illustrer cette notion de couleur fonction de l’épaisseur du
cristal (mais sans tenter de l’expliquer aux élèves, c’est hors programme et
hors de portée), faire chauffer une solution saturée (contenant des cristaux en
partie non dissous) de sulfate de cuivre dans un bêcher posé sur la plaque
chauffante jusqu’à dissolution complète puis poser une goutte de la solution
chaude sur une lame de microscope et observer en LPA : avec le
refroidissement, des cristaux apparaissent et grandissent assez rapidement. Les
6 photographies suivantes ont été prises au grossissement moyen, environ toutes
les 60 secondes :
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Toutes les
photographies de cet article ont été réalisées au lycée du Grand Nouméa en août
2006 ; le cadrage a été retouché pour certaines micrographies ;
couleurs, luminosité et contraste sont d’origine.