# Mémoire sur l’utilité des lois de la polarisation de la lumière, pour reconnaître l’état de cristallisation et de combinaison, dans grand nombre de cas où le système cristallin n’est pas immédiatement observable

Quand on considère les formes géométriques que présentent les substances minérales, dans cet état d’isolement, et l’on pourrait dire d’individualité, où on leur donne le nom de cristaux, la seule vue de leurs faces planes et de leurs arêtes rectilignes exclut l’idée que ces corps puissent être des amas confus de matière, et décèle l’influence lente et tranquille d’attractions régulières qui ont présidé à leur formation. Nous voyons des phénomènes analogues s’opérer sous nos yeux dans la précipitation des dissolutions salines et dans la solidification des métaux fondus ; ainsi l’analogie porte à penser que de semblables circonstances ont déterminé la formation des cristaux naturels. Mais, quoique l’état primitif de fluidité de la terre, indiqué par sa forme applatie, et par la régularité des variations de la pesanteur à sa surface, fortifie cette induction, il ne serait pas philosophique de la pousser jusqu’à l’identité ; car un tel état a dû être accompagné par des circonstances de pression et de température fort différentes de celles que nous voyons aujourd’hui, ou que nous pouvons aujourd’hui réaliser ; et leur concours, modifiant les effets des forces chimiques, a pu créer des produits, et déterminer des modes d’aggrégation fort différens de ceux qui naîtraient par le seul effort des affinités, dans une cristallisation libre et non influencée. L’observation de ces produits, tels qu’on les rencontre dans la nature, est donc par cela même d’un très-haut intérêt ; et les lois que l’on peut découvrir dans leur composition, ou dans leur texture, ont des conséquences très-fécondes. Or, en examinant, en disséquant pour ainsi dire toutes les formes cristallines, souvent très-multipliées, sous lesquelles chaque substance se rencontre, on a reconnu qu’à une seule exception près, dont nous parlerons plus bas, toutes ces apparences diverses peuvent, lorsque la composition est identique, être géométriquement représentées par des aggrégations de petites molécules, toutes d’une même forme, apposées les unes aux autres par leurs faces, suivant des lois déterminées d’arrangement. Ce solide générateur a été appelé la forme primitive de chaque substance. Personne n’ignore à quel point de perfection M. Haüy a porté cette géométrie minéralogique, et quel heureux usage il en a fait pour la distinction des espèces minérales. Il n’a pas seulement assigné à chaque substance une forme génératrice qui pût reproduire toutes ses formes secondaires par des lois d’apposition plus ou moins compliquées, ce qui peut s’effectuer d’une infinité de manières, quand on laisse à ces lois toute leur variété mathématique ; il a été plus loin, et prenant en considération toutes les indications physiques, telles que la facilité du clivage, la netteté des joints naturels, leur éclat, leur aspect divers, la disposition symétrique ou non symétrique des faces dérivées, il a entrepris d’assortir à ces caractères les proportions relatives des faces du solide générateur ; il s’est en outre astreint à n’employer que les lois d’arrangemens les plus simples possibles, condition avantageuse en elle-même, et à laquelle tant d’heureuses applications dans l’astronomie et la mécanique donnent toujours une grande probabilité de conformité avec la nature. Alors la forme génératrice, choisie par l’ensemble de ces conditions, a pu être envisagée par lui comme quelque chose de plus qu’une simple conception mathématique. Il a pu y voir la configuration réelle ou au moins très-probable des molécules intégrantes mêmes, dont l’aggrégation variée constitue effectivement tous les cristaux de chaque substance ; et il a dû être ainsi conduit à considérer l’impossibilité de la réduction à une même forme primitive, toujours sous la restriction de tous ces caractères, comme un indice qui décelait, entre les substances irréductibles, une différence de composition. Tout le mondé sait que cette induction a valu à la chimie de ces découvertes. Un seul minéral, l’arragonite, a paru y faire une exception saillante, parce que, avec une forme primitive essentiellement différente de la chaux carbonatée rhomboïdale, avec des caractères physiques qui l’en distinguent d’une manière frappante, on lui a trouvé pendant long-temps une composition exactement pareille dans les analyses les plus précises que l’on pût en faire. De là résultait cette alternative : ou les analyses avaient laissé méconnaître dans l’arragonite quelque principe essentiel à son mode de cristallisation, et qui néanmoins s’y trouvait en assez petite quantité pour échapper à leur précision actuelle, et aux soins minutieux qu’avaient employés leurs auteurs ; ou bien un tel principe n’y existe pas, et alors il faut reconnaître qu’une même substance peut se trouver cristallisée sous deux formes primitives diverses et irréductibles l’une dans l’autre. Pour le dire en passant, il n’y a rien dans les lois connues de la matière, qui s’oppose à un pareil résultat, ou même qui doive le faire supposer invraisemblable : car, d’abord, il n’est pas mathématiquement impossible que des quantités égales de chaux et d’acide carbonique puissent former deux combinaisons physiquement différentes, leurs molécules, par exemple, s’unissant par différens côtés ; et, en second lieu, ne connaissant pas les circonstances physiques dans lesquelles l’arragonite s’est formée, nous ne pouvons nullement savoir si ce n’est pas leur influence qui a forcé les molécules de chaux et d’acide carbonique à ce mode particulier d’aggrégation, ou si quelque agent impondérable ou même matériel l’a déterminée, et s’est dissipé ensuite en nous laissant cette énigme à deviner. Quoi qu’il en soit, un travail nouveau de M. Stromeyer sembla un moment en donner le mot. Cet habile chimiste ayant repris l’analyse de l’arragonite, découvrit dans les cristaux soumis à ses recherches, quelques centièmes de strontiane carbonatée. Malgré la petitesse de cette proportion, rien n’autorisait à exclure l’influence du nouveau principe, et aucune raison ne s’opposait à ce qu’elle suffît pour imprimer à l’arragonite la forme particulière sous laquelle ce minéral se trouve. Mais, pour que sa présence eût produit un pareil effet, il fallait, ou qu’elle fût entrée en combinaison avec la chaux et l’acide carbonique qui composent presque toute la substance de l’arragonite, de manière à produire un sel de cette forme ; ou que, sans se combiner chimiquement avec les molécules de la chaux carbonatée, elle les eût seulement contraintes à se grouper suivant cette loi particulière, à-peu-près comme la chaux carbonatée a groupé et agglutiné les grains de sable dans les grès de Fontainebleau. La première supposition, celle d’une combinaison chimique de forme constante, fut rendue infiniment moins probable par des recherches subséquentes : car, en répétant l’analyse de l’arragonite sur des échantillons venus de divers pays, par conséquent tirés de gisemens divers où leur formation a pu être influencée par des circonstances différentes, on a trouvé que la proportion de strontiane carbonatée, quoique toujours fort petite, y est irrégulièrement variable ; de sorte que, dans quelques-uns, elle s’élève à quatre centièmes et demi pour cent, tandis que, dans d’autres, elle se réduit à vingt-cinq millièmes, ou même à un millième, ou enfin à des atômes moindres encore, jusqu’à la dernière limite où les réactifs les plus délicats ne peuvent plus en faire apercevoir aucune trace sensible, quoique, dans cette diversité infinie, le même systême cristallin et les mêmes propriétés physiques subsistent sans altération apparente (1). Or, s’il était possible que deux substances, la chaux et l’acide carbonique, en gardant toujours la même proportion entre elles, se combinassent chimiquement avec une troisième, telle que la strontiane, en proportion absolument indéfinie,
(1) Voyez, dans les Annales de chimie et de physique, les recherches de MM. Bucholz et Meissner, juin 1816, et celles de M. Laugier, avril 1817. de manière à former autant de sels indépendans les uns des autres, ce que je ne prétends ici ni nier ni affirmer, du moins il est bien vraisemblable que ces produits différeraient dans leur système de cristallisation, ou dans leurs propriétés physiques, ou à-la-fois dans ces deux genres de modifications. Mais si, au contraire, le troisième principe constituant peut varier de proportion dans le composé, et même être réduit à des quantités tellement petites, que sa présence puisse y devenir douteuse, sans que la forme et les autres caractères du produit changent, la probabilité que ces modifications ne dépendent pas de l’influence du principe variable, devient extrême. Toutefois le meilleur moyen d’obtenir sur ce sujet des données certaines, et d’apprécier en même temps la possibilité qu’une aggrégation pareille fût déterminée seulement par agglutination sans combinaison réelle, c’était de faire directement des expériences sur des cristallisations de sels mélangés en proportions connues, afin de déterminer jusqu’à quel point une petite quantité d’un même principe, combiné ou non, mais présent dans la cristallisation, peut influer sur la forme et les caractères physiques. Déjà l’on avait quelques observations de ce genre dues au laborieux et infortuné Leblanc. M. Beudant les reprit, avec des vues plus générales, en étendit le plan, et en fit le sujet d’un mémoire qu’il présenta l’année dernière à l’Académie. Cet habile minéralogiste, en opérant sur des dissolutions mélangées de sulfate de fer et de sulfate de cuivre, ou de sulfate de zinc, ou de ces trois sels ensemble, a réussi à en tirer des cristaux qui lui ont paru conserver la forme rhomboïdale du sulfate de fer, quoiqu’ils ne continssent de ce sel que des proportions variables et fort petites, par exemple, moins de trois centièmes, dans le cas du mélange des trois dissolutions. Il a en outre remarqué que de légers changemens de proportion, que l’on aurait été porté à supposer d’une très-faible importance, suffisaient, dans certains cas, pour donner tout-à-coup la prépondérance à tel ou tel de ces trois sels, de manière à imprimer sa forme aux cristaux composés. Ces résultats offraient une induction puissante pour admettre dans l’arragonite l’existence d’une influence analogue exercée sur les molécules de chaux carbonatée, ’par les petites quantités de carbonate de strontiane en proportion variable que l’on y avait observées. Mais l’application de cette analogie exigeait que la strontiane carbonatée eût pour forme primitive celle même de l’arragonite ; car, dans toutes les expériences de M. Beudant, la substance déterminante avait toujours donné aux cristaux sa propre forme et non une forme étrangère. Or la découverte de la strontiane carbonatée cristallisée, faite peu de temps après, n’offrit point ce caractère d’identité ; M.Haüy s’est assuré que la forme génératrice de cette substance est irréductible à celle de l’arragonite, quoiqu’il existe entre elles un rapport de ressemblance assez spécieux pour avoir séduit d’autres observateurs. D’après cette remarque, l’influence qu’on avait été porté à lui supposer sur la forme de l’arragonite n’est plus admissible ; les recherches mêmes des chimistes qui ont réussi à en rendre les dernières traces sensibles, confirment de nouveau, de la manière la plus forte, l’identité de composition de l’arragonite et de la chaux carbonatée ; et l’existence de cette identité avec la différence du systême cristallin, ne pouvant plus être attribuée avec vraisemblance aux incertitudes de la chimie, devient un fait de première importance pour cette science et pour la minéralogie cristallographique.
1816. 36 En analysant les sels mélangés obtenus dans ses expériences, M. Beudant les a trouvés composés de proportions variables sous une forme extérieure constante, même dans les cas où leur transparence s’opposait à ce qu’on put les considérer seulement comme les résultats d’une grossière et irrégulière aggrégation. En effet, la transparence est un puissant indice pour faire supposer une union intime entre les substances dont un produit se compose, sur-tout quand elle existe entre des élémens dont les pouvoirs de réfraction diffèrent autant que ceux du sulfate de fer et du sulfate de cuivre, comme M. Wollaston l’a judicieusement remarqué. D’après ce caractère, M. Beudant n’a pas dû considérer ses produits cristallisés comme étant de simples mélanges. Mais, d’un autre côté, il aurait été contraire aux principes universellement reçus dans la minéralogie de les regarder comme autant de combinaisons distinctes ; car, en général, lorsqu’un élément se trouve dans un minéral en proportion variable sans que le systême cristallin change, comme cela arrive souvent dans les substances terreuses, on est dans l’usage de supposer que cet élément n’est pas essentiel à la constitution et à la cristallisation du minéral, qu’il y est ce que l’on nomme accidentel ; et, conformément à ce principe, on n’a point égard à sa présence dans la classification du produit comme cristal. Pour se soustraire à cette alternative, M. Beudant a proposé d’appeller ses cristaux composés, des mélanges chimiques, indiquant par cette expression, une sorte d’état intermédiaire entre celui de mélange mécanique et celui d’intime combinaison.
Sans méconnaître les grands caractères de spécialité que certaines limites définies de proportion impriment généralement aux combinaisons chimiques, sans vouloir sur-tout infirmer en rien l’usage ingénieux que M. Haüy a fait de cette considération pour discerner les véritables rapports des substances minérales, et pour démêler les effets simples des forces régulières au milieu de la complication qu’y mêlent souvent des circonstances évidemment fortuites, ne pourrait-on pas, en principe, douter que la doctrine des combinaisons définies, si généralement réalisée dans nos laboratoires, doive être strictement appliquée aux produits naturels ? Car d’abord, dans nos expériences même, nous voyons certaines substances se combiner évidemment les unes avec les autres dans des proportions qui semblent n’avoir rien de fixe. Par exemple, lorsque les métaux s’allient entre eux de tant de manières différentes, et forment des corps si distincts les uns des autres par leur dureté, leur élasticité, leur couleur et tous leurs autres caractères, dira-t-on que ces parties ne sont pas combinées ? le fer ne fait-il que se mêler avec le charbon, lorsqu’il forme avec lui des aciers doués de propriétés si différentes selon les quantités des deux principes qui les composent ? On connaît un grand nombre de liquides qui, lorsqu’on les mélange, forment d’abord une liqueur opaque ou imparfaitement transparente, dans laquelle les filets encore isolés des deux substances exercent des réfractions inégales qui rendent les images des objets confuses et mal terminées lorsqu’on les regarde par transmission ; mais, peu-à-peu, la liqueur s’éclaircit, l’indétermination des images diminue, enfin disparaît, et alors la vision s’opère aussi nettement qu’à travers les liquides reconnus pour les plus homogènes. Peut-on dire que, dans cet état progressif, si différent de lui-même aux diverses époques, et dans lequel fort souvent une grande quantité de chaleur s’absorbe ou se dégage, il n’y a jamais eu que diffusion et mélange sans combinaison ? Et, dans les produits nombreux formés par des alcalis et des terres, ne trouve-t-on pas encore tous les caractères de la combinaison avec des proportions indéfiniment variables ? Tous ces verres dont les élémens généraux sont les mêmes, quoiqu’en proportion diverse, tous ces verres si transparens, si limpides, où la réfraction de la lumière est si régulière quoique si différente de l’un à l’autre, ne sont-ils donc que des mélanges d’oxide de plomb, d’alcalis, et de sable, sans combinaison ? Il semble bien difficile de leur refuser ce dernier caractère. Et, s’il en est ainsi, quelle impossibilité, quelle difficulté peut-il y avoir à ce que ces combinaisons ou d’autres analogues cristallisent, je ne dis pas seulement dans un état de fusion libre, mais à l’aide de circonstances particulières, telles que la pression ou les autres agens mécaniques qui peuvent maîtriser le mode de leur union ? N’avons-nous pas vu la craie transformée en marbre dans les expériences de sir James Hall, ce qu’elle n’aurait jamais fait sans les influences simultanées de la forte pression et de la haute température auxquelles elle s’est trouvée exposée dans l’appareil dont ce savant a fait usage ? Ne faut-il pas, d’après cet exemple, regarder comme possible, dans les circonstances où s’est trouvé le globe, beaucoup de modes de combinaisons que nous ne savons pas encore opérer ? Et, dans le cas où des cristaux naturels, de forme semblable, renferment un ou plusieurs élemens en proportion variable, doit-on toujours, d’après cela seul, regarder ces élémens comme accidentels ? Ne se pourrait-il pas que, forcés par des actions extérieures, ils fussent réellement entrés en combinaison avec les autres élémens, en se soumettant à leur mode de cristallisation ? Cette question n’importe pas moins à la chimie qu’à la minéralogie elle-même.
Un savant, dont la finesse ne saurait laisser échapper une observation importante quand elle s’offre à ses regards, le docteur Wollaston, a remarqué le curieux exemple de cristaux artificiels ayant la forme extérieure du sulfate triple de nickel et de potasse, et dont l’intérieur contenait de petits octaèdres visibles de sulfate de nickel pur, agglutinés par les particules du sulfate triple qui donnait sa forme propre à toute la masse. Cette observation tendrait à faire concevoir que des substances, dont la composition individuelle est assujétie à des proportions définies, peuvent, sans perdre cette composition et le systême cristallin qui leur est propre, s’unir en toutes proportions entre elles ; et tel pourrait bien être l’état des sels composés que M. Beudant a obtenus dans ses expériences, comme ce savant l’a lui-même conjecturé (1). Alors la variabilité des proportions dans ces sels tiendrait à la faiblesse de l’affinité que les principes immédiats de la combinaison exercent les uns sur les autres ; ce qui paraît être en effet la condition générale des combinaisons indéfinies qui s’observent dans les expériences chimiques. Mais, jusqu’à quel degré là combinaison peut-elle être intime dans un pareil systême ? Les particules des deux principes immédiats ne sauraient-elles s’y trouver qu’à l’état de simple mélange ; ou leurs attractions mutuelles pourront-elles aller
(1) Voyez, sur la possibilité de ce mode de combinaison, une note très-remarquable de M. Gay-Lussac, dans les Annales de chimie et de physique pour juin 1816, pag. 177. jusqu’à leur imprimer des lois régulières d’arrangement ? En un mot, des systêmes ainsi constitués en proportion variable, pourront-ils avoir, non-seulement une forme extérieure régulière, mais un systême cristallin intérieur, sinon dans une formation libre, du moins sous l’influence de forces étrangères qui les maîtrisent momentanément ? Nous voici revenus à l’importante question sur laquelle aucune théorie chimique ou minéralogique ne peut offrir d’autorité décisive, et qui, touchant aux limites du possible, ne doit être résolue que par l’observation même des produits existans dans la nature.
Dans cet état de choses, le point douteux, celui où vont se rendre toutes les difficultés, c’est évidemment de savoir quand il y a combinaison et quand il y a mélange. La chimie ne peut donner à cet égard que des inductions, tirées des caractères habituels qu’elle observe dans les cas où la combinaison n’est pas douteuse. La minéralogie ne peut également offrir que des présomptions, fondées sur les changemens que le systême cristallin éprouve dans un grand nombre de cas où la diversité des principes réellement combinés est certaine. Mais, ni l’une ni l’autre, ne paraissent avoir jusqu’à présent de caractère absolu pour décider si, dans tel cas nouveau, il y a combinaison ou mélange. «Je ne sache pas, dit M. Haüy, dans son tableau comparatif, que jusqu’ici on ait établi une règle pour déterminer la limite à laquelle finissent les quantités accidentelles et commencent celles qui sont essentielles. » L’objet du mémoire que je présente à l’Académie est d’indiquer un pareil caractère, applicable dans un grand nombre de circonstances ; de donner les règles qu’il faut suivre pour en faire usage ; enfin d’en présenter des applications. Ce caractère consiste dans les phénomènes réguliers de polarisations que les rayons lumineux subissent en traversant les corps cristallisés.
Pour sentir en quoi ces phénomènes, lorsqu’ils sont observables, sont particulièrement propres à résoudre la question proposée, il suffit de considérer les circonstances essentielles à leur existence, et de remarquer la condition capitale qui distingue leurs indications de celles que peut donner la réfraction simple. Dans cette dernière, les déviations et les dispersions qu’éprouvent les rayons lumineux sont les résultats de toutes les actions exercées sur eux par les particules qui composent la masse solide ou fluide que la lumière traverse, indépendamment des positions relatives de ces particules, et en les considérant comme de simples points, disséminés uniformément dans chaque élément infiniment petit de la masse. Aussi ces effets restent-ils les mêmes dans toutes les situations que les particules peuvent prendre les unes à l’égard des autres, pourvu que leurs actions individuelles et leurs distances mutuelles restent constantes. C’est ainsi, par exemple, que la réfraction et la dispersion, produites par une masse fluide de forme déterminée, ne changent pas quand on l’agite. Les phénomènes de la double réfraction au contraire, et ceux de la polarisation qui émanent d’axes rectilignes, exigent, outre la transparence, un mode d’aggrégation régulier, uniforme, et si je l’ose dire, une homogénéité de structure qui se continue à travers des épaisseurs sensibles de la substance observée, et se montre la même dans tous les élémens sensibles de sa masse. Cette condition leur est tellement nécessaire, que les mêmes substances qui les produisent le plus énergiquement à l’état solide, le sucre et le soufre, par exemple, perdent cette propriété lorsqu’elles sont fondues ou dissoutes dans l’eau ; ce qui permet à leurs particules de se mettre dans toutes sortes de positions indéterminées les unes à l’égard des autres ; et elles la reprennent de nouveau lorsque, par un refroidissement graduel ou par une évaporation lente, on leur permet de revenir à un état régulier d’aggrégation. Mais, si le retour à l’état solide est trop brusque pour que cette régularité se rétablise, alors ni la double réfraction ni la polarisation émanée d’axes rectilignes ne reparaissent avec la solidité. Ainsi ces phénomènes, lorsqu’ils se manifestent dans les corps solides avec les caractères de continuité qui leur sont propres, attestent l’existence d’un mode d’arrangement pareillement continu et fixe ; en un mot ils décèlent un systême cristallin intérieur ; ils peuvent, en conséquence, servir pour constater cet état des corps, même lorsque la régularité des formes qui les limitent n’est point actuellement observable, ou lorsqu’on doute si les causes qui l’ont produite ont exercé une influence intime et déterminante sur l’arrangement intérieur des molécules matérielles dont la masse est composée.
On pressent déjà les conséquences que peut donner un tel indice de la cristallisation intérieure dans les corps solides ; mais, avant de les développer, il faut achever de désigner les traits auxquels on pourra le reconnaître, et fixer invariablement les caractères par lesquels il doit se manifester. Je les limite aux phénomènes de polarisation régulièrement émanés d’axes rectilignes, c’est-à-dire dont la succession, soumise aux lois que j’ai généralement reconnues dans les corps solides dont la cristallisation n’est pas douteuse, varie, d’après ces lois, avec la quantité de matière cristallisée que le rayon traverse, et avec l’angle qu’il forme dans sa route avec une ou plusieurs lignes droites menées dans la substance du cristal suivant des directions fixes, déterminées relativement aux pans de ses molécules, indépendamment des surfaces naturelles ou artificielles par lesquelles il est limité. Cette restriction est indispensable. Car on sait que la seule incidence de la lumière sur des lames transparentes, même non cristallisées, et sa seule réfraction dans leur substance, produisent aussi des phénomènes de polarisation propre, tant sur la lumière directe que sur la lumière polarisée ; et il se produit des effets analogues dans les minéraux dont les couches ne sont pas réunies les unes aux autres par une aggrégation parfaite. Mais ces phénomènes, dans leurs effets immédiats et dans les variations qu’ils éprouvent sous des incidences diverses, suivent d’autres lois que ceux qui émanent d’un axe de cristallisation, et peuvent en être distingués par ces différences. En outre, comme ils proviennent de la superposition mécanique des couches cristallisées, on peut les affaiblir de plus en plus en diminuant le nombre de ces couches, c’est-à-dire en amincissant la lame cristallisée à travers laquelle on observe ; ce qui, par le fait, et par la définition même d’un état cristallin, ne change rien aux forces qui dépendent réellement de la cristallisation continue, ni aux lois des phénomènes que ces forces produisent. C’est ainsi que les lames de mica très-épaisses, et dont les feuillets ne sont pas intimement unis dans toute leur épaisseur, produisent à-la-fois sur la lumière polarisée, les effets propres au mica comme cristal, et ceux que produit une pile de lames de verre à faces parallèles. Mais ce dernier effet disparaît dans les lames plus minces, où les couches superposées sont plus intimement unies. De même, les aiguilles de tourmaline, lorsqu’elles sont taillées en plaques parallèlement à la direction de leur longueur, qui est aussi celle de leur axe de double réfraction, polarisent perpendiculairement à cet axe, lorsqu’elles sont suffisamment épaisses, toute la lumière qui les a traversées. Mais cet effet de la superposition de leurs couches ne s’observe complètement que dans celles dont la limpidité est imparfaite. Il s’affaiblit à mesure qu’on les amincit, et, en diminuant suffisamment l’épaisseur, il finit par devenir insensible. Alors on n’observe plus que les effets ordinaires d’un cristal à un seul axe, parfaitement régulier. On les observerait de même, sans aucune intervention étrangère, dans une lame mince de tourmaline taillée perpendiculairement à cet axe. Ainsi on peut dire, en principe, que, pour observer avec netteté les caractères optiques des cristaux, il faut les réduire en lames minces, où la régularité de la cristallisation se fasse sentir tout entière ; de même que, pour obtenir avec le plus de précision les angles dièdres de leurs faces, il faut les mesurer sur de très-petits fragmens, afin que le peu de distance des élémens dont on compare les faces assure la continuité et l’uniformité de leur aggrégation. Ceci donne un nouveau motif pour apprécier la découverte que M. Arago a le premier faite des couleurs que les cristaux développent dans la lumière polarisée quand ils sont suffisamment amincis. Ces couleurs, étant toujours identiques avec celles des anneaux colorés, et se succédant toujours par des lois fixes dans l’ordre de ces anneaux, à mesure que le rayon réfracté traverse une plus grande épaisseur du cristal qui les produit, ou forme de plus grands angles avec son axe de double réfraction, comme je l’ai prouvé depuis long-temps par un grand nombre d’expériences, leur succession offre l’indice le plus apparent et le plus sensible pour découvrir l’existence de ces axes et pour déterminer leur position dans les substances cristallisées. Les caractères tirés de ce genre d’observation sont tellement précis, qu’il suffit d’avoir une seule lame cristallisée, à faces planes, transparente et bien homogène, pour pouvoir assigner, d’après elle seule, si le cristal dont elle fait partie a la double réfraction, quelle est la nature attractive ou répulsive de celle qu’il exerce, quelle est son intensité ; enfin quels sont les axes rectilignes dont elle émane, et comment ils sont placés dans sa substance.
On voit qu’ici je considère la polarisation émanée d’axes rectilignes comme un indice de la double réfraction. C’est qu’en effet ce genre de phénomènes accompagne toujours la double réfraction dans les exemples où celle-ci est observable ; mais, quoique la coexistence de ces deux phénomènes soit jusqu’ici un fait d’observation général, il n’est pas du tout nécessaire de l’admettre pour les conséquences que je me propose de tirer de l’existence des axes de polarisation ; car, voulant seulement les faire servir à constater l’existence d’un mode d’aggrégation intérieur, régulier, continu, et identique avec lui-même dans tous les points de la substance observée, il me suffit que les phénomènes de polarisation rapportés à ces axes soient pareillement réguliers, qu’ils soient continus dans toute la masse de la substance observée, et les mêmes parallèlement aux mêmes directions dans quelque point de cette masse qu’on les étudie. Quelle que puisse être d’ailleurs leur nature intime et leur cause, s’ils ont ces caractères, ils attesteront évidemment l’existence d’un systême d’élémens matériels arrangés d’une manière symétrique et continue dans sa symétrie, ce qui est l’unique circonstance que je veuille tirer de leur observation. (1)
Pour éclaircir ces principes par un exemple qui en rendra l’application palpable, supposons que l’on nous présente une de ces plaques de verre qui, par une haute caléfaction suivie d’un refroidissement rapide, ont acquis la propriété d’agir sur les faisceaux de lumière polarisée qui les traversent, et d’enlever à la polarisation primitive certaines teintes, lesquelles, lorsqu’on les sépare des autres par une réflexion qui s’applique à elles seules, font paraître toute la plaque décorée des plus vives couleurs. Voilà des phénomènes de polarisation sans doute ; mais ils n’émanent point d’axes rectilignes, et ils n’offrent nullement les conditions qui caractérisent les corps continuement et uniformément cristallisés. En effet la teinte enlevée à la polarisation primitive et la direction de la polarisation nouvelle varient d’un endroit à l’autre de la plaque. Le systême d’aggrégation intérieur, en vertu duquel les élémens matériels produisent ces phénomènes, est donc dissemblable en différens points. Voici déjà un caractère qui exclut toute ressemblance avec un cristal ; mais suivons les preuves de cette dissemblance. Si la plaque observée est de forme ronde, elle vous présentera une série d’anneaux colorés circulaires, partagés en quatre secteurs égaux par une croix noire dont les branches se coupent à son centre. C’est à-peu-près l’apparence qu’offre
(1) Depuis la lecture de ce Mémoire, j’ai reconnu, par des expériences, que les axes de polarisation multiples, sont aussi des axes de double réfraction. aussi une plaque de spath d’Islande taillée perpendiculairement à son axe de cristallisation, lorsqu’on l’observe de la même manière ; mais voici des différences capitales, et qui tiennent au mode de l’aggrégation même. Dans la plaque de spath d’Islande vous observerez ces anneaux par-tout où vous ferez passer le cône des rayons visuels : le centre des anneaux sera toujours au point où la plaque est traversée par un rayon parallèle à son axe de cristallisation : ce sera toujours de ce point que partiront les quatre branches de la croix noire ; au centre de la plaque, comme tout près de ses bords, vous observerez les mêmes apparences, et elles se produiront également quelle que soit la forme de la plaque, qu’elle soit ronde, ou carrée, ou triangulaire. Ils ne changeront pas davantage de nature si vous l’amincissez ; seulement les anneaux s’élargiront, parce que, à incidence égale, les rayons lumineux parcourront une moindre épaisseur de matière cristallisée. Tous ces résultats conviennent parfaitement à un système cristallisé, d’une structure continue et uniforme ; mais, essayez dans la plaque de verre les mêmes épreuves. D’abord les anneaux colorés qu’elle fait paraître ne s’éloignent pas de leur centre, suivant les lois de distance qui conviennent à un cristal ; et, en second lieu, ce centre est invariablement fixé au centre de la plaque. Il ne suit point votre œil quand vous regardez successivement à travers des parties diverses de la substance vitreuse ; chacune de ces parties a ses teintes propres qui lui sont comme attachées. Le systême d’aggrégation qui les produit, quel qu’il puisse être, est donc variable d’un point à un autre ; et, puisqu’il est régulier dans son ensemble, et en rapport avec la forme extérieure de la plaque, il faut qu’il résulte d’une dépendance mutuelle de positions entre tous les élémens matériels du système. Aussi trouvez-vous que toutes les apparences changent, si vous changez les rapports de position de ces élémens, comme vous pouvez le faire en usant la plaque et l’amincissant, ou en général lui donnant une autre figure. Enfin elles cessent tout-à-fait si vous supprimez les liens invisibles que l’élasticité de la substance a établies entre ses diverses particules, lorsque, par un refroidissement subit, on les a contraintes à prendre dans l’intérieur de la masse un arrangement dépendant de la forme et de l’état de la surface extérieure qui la terminait. Cette comparaison, dont je pourrais pousser beaucoup plus loin les détails, montre une différence totale entre l’état général d’une pareille plaque, et l’aggrégation intérieure d’un systême cristallin continu, et identique avec lui-même dans toutes ses parties. Or le même mode de raisonnement peut également s’appliquer à tous les phénomènes de polarisation imaginables ; et, lorsque la transparence des substances permettra d’en faire usage, il donnera toujours les moyens de décider si l’état cristallin existe ; car, bien que nous nous soyons guidés sur l’exemple des lois physiques que les phénomènes de ce genre suivent dans les corps cristallisés doués de la double réfraction, cependant on peut voir que le mode même de raisonnement repose sur des principes abstraits beaucoup plus généraux que ces phénomènes, puisqu’ils sont seulement l’expression des caractères de continuité et d’homogénéité de structure, qui constituent l’état dont on veut reconnaître l’existence.
Ayant ainsi établi des règles fixes pour reconnaître la structure cristalline dans les substances transparentes, même quand leur forme extérieure n’est point observable, ou quand on ne croit pas pouvoir en conclure l’existence d’un état cristallin intérieur, il nous reste à énoncer les indications que la connaissance d’un pareil état pourra donner concernant les relations chimiques des élémens qui le composent, et je résumerai dans les propositions suivantes, celles d’entre ces indications qui me semblent assez évidentes pour ne pouvoir pas être contestées légitimement.
« Lorsque les phénomènes de polarisation habituels d’un minéral ne se trouveront changés ni dans leur intensité, ni dans leur nature, par la présence d’une autre substance dans sa masse, on en devra conclure que les particules de cette substance y sont distribuées confusément, qu’elles n’altèrent point le systême cristallin propre au minéral, et qu’ainsi il est au moins très-vraisemblable qu’elles ne sont qu’interposées dans ses joints naturels, sans déterminer par ce mélange une espèce distincte. »
« Si, au contraire, la présence de la nouvelle substance change la nature ou l’intensité des phénomènes de polarisation que le minéral exerçait ; si, ainsi changés, ces phénomènes émanent encore d’axes rectilignes, et décèlent ainsi un système d’aggrégation régulier, continu et uniforme dans toute la masse du composé, on en devra conclure que, dans toute cette masse, les particules de la nouvelle substance et celles du minéral sont groupées symétriquement et régulièrement, de manière qu’elles se regardent les unes les autres dans chaque groupe par des faces pareilles ; et que tous les groupes se suivent et adhèrent les uns aux autres par des côtés homologues. Une pareille relation, continuée à travers des épaisseurs sensibles, suppose des forces régulières qui la déterminent, et qui émanent des particules même ; il y aura donc alors combinaison réelle des principes primitifs du minéral avec la nouvelle substance. »
D’après les mêmes considérations, lorsque l’on rencontrera deux composés dont les actions sur la lumière polarisée étant régulières, et émanant d’axes rectilignes, différeront dans leur intensité ou dans leur nature, on en devra conclure que ces composés diffèrent, soit dans leur composition chimique, ou dans leur mode d’aggrégation, ou dans ces deux qualités à-la-fois. »
Je suis loin de présenter les conditions précédentes comme les seules qui puissent caractériser l’état de combinaison, ni même comme l’accompagnant toujours. Je crois, au contraire, avec la plupart des chimistes, que l’homogénéité de composition, jointe à la transparence, sont des indices suffisans de cet état ; mais, lorsqu’on peut y ajouter encore des phénomènes de lumière qui dénotent un mode régulier et uniforme d’aggrégation, il me semble que l’existence de la combinaison est portée ainsi jusqu’à l’évidence.
J’aurais extrêmement souhaité d’appliquer cette méthode aux cristaux composés de M. Beudant ; mais, jusqu’ici, je n’en ai pas eu à ma disposition d’échantillons assez limpides pour pouvoir les faire servir à des expériences rigoureuses. J’ai donc cherché, dans les produits naturels, quelqu’autre sujet d’épreuve plus accessible, et j’en ai trouvé un très-étendu dans l’espèce minéralogique, connu sous le nom de mica.
Les minéralogistes rassemblent dans l’espèce du mica un grand nombre de produits naturels, provenant de gisemens très-divers, dont le caractère commun le plus apparent, est d’être ordinairement composés de feuillets élastiques, aisément séparables les uns des autres, et qui se laissant déchirer plutôt que rompre peuvent, en raison de cette ténacité même, être amenés souvent à un extrême degré de ténuité. Toutefois ce caractère, comme tous ceux qui ne tiennent point à l’aggrégation élémentaire des particules, mais à la simple superposition de couches d’une épaisseur déjà sensible, est sujet à varier ; et dans la riche collection de M. de Bournon, qui forme aujourd’hui le cabinet particulier du roi, on voit des cristaux de mica, à la vérité fort petits, dont les couches sont unies si intimement, que la division en devient très-difficile, ce qui donne à ces cristaux une transparence égale à celle du rubis ou du saphir le plus pur, aussi-bien dans le sens des lames que perpendiculairement à leur plan. Seulement, les couleurs transmises suivant ces deux directions sont presque toujours différentes, comme M. de Bournon l’a remarqué. Quant à la forme, ce caractère si important pour la distinction des espèces minérales, elle est ici très-embarrassante à fixer. La plupart des variétés ne se trouvent qu’en feuillets où l’on peut seulement reconnaître une disposition bien marquée à se laisser déchirer suivant des lignes droites qui font entre elles des angles de 120 et de 60 degrés, quoique beaucoup d’autres sens de rupture soient aussi praticables, et que même, dans certaines variétés, ces derniers joints deviennent plus sensibles que les autres. Ces caractères conviennent presque, également à des bases rhombes, hexagones ou rectangulaires. Mais la détermination du solide générateur qu’il faut élever sur ces bases exige la considération des cristaux complets. Or, on en trouve très-peu de tels. Cependant il en existe qui sont des cylindres droits à base hexagone ou rhomboïdale ; d’autres sont obliques sur ces bases ; d’autres enfin, en très-petit nombre, présentent une seule espèce de faces additionnelles inclinées aux pans du prisme, lesquelles fournissent l’unique indication que l’on ait pour fixer la hauteur relative du solide générateur, en combinant leur inclinaison avec une loi hypothétique de décroissement. D’après ces données, les seules que fournisse jusqu’à-présent la nature, M. Haùy a indiqué, pour la forme primitive du mica, un prisme droit à base rhombe, dont la hauteur est, à la longueur des côtés de la base, à-peu-près comme 3 à 8. Cette détermination, selon ce qu’il a bien voulu me dire lui-même, a été calculée sur des cristaux venant du Vésuve. M. le comte de Bournon suppose que le prisme primitif du mica doit être oblique sur ses bases. Alors les faces latérales obliques, que M. Haüy regarde comme secondaires, deviendraient primitives dans ce nouvel arrangement ; et, par réciprocité, les faces droites, qu’il suppose primitives, seraient secondaires. Je ne me hasarderai point à prendre parti entre ces deux célèbres minéralogistes. J’ai seulement essayé de vérifier les angles des bases et ceux des faces et que M. le comte de Bournon a bien voulu me confier. J’ai sur plusieurs cristaux des plus parfaits que l’on connaisse, déterminé ces angles avec le goniomètre réflecteur de M. Wollaston ; je les ai trouvés sensiblement d’accord avec les valeurs que M. Haüy leur a données ; mais le peu d’éclat des faces m’ayant forcé de les couvrir avec des lames minces de chaux sulfatée, pour leur faire réfléchir des images nettes, et leur peu d’étendue laissant toujours quelque doute sur l’exactitude de l’apposition de ces miroirs auxiliaires, je ne puis regarder ces résultats que comme des approximations dans lesquelles de petites différences auraient dû probablement m’échapper. J’ai également essayé de dessiner ces cristaux au mégascope, en agrandissant les dimensions de leurs images. J’ai particulièrement appliqué ce procédé à un échantillon venant du Vésuve et remarquable par les inflexions multipliées de son contour, qui le font ressembler à une fortification polygonale ; je n’ai rien trouvé dans ces inflexions qui ne pût se déduire de la base rhombe indiquée par M. Haüy ; mais de très-petites différences, comme celles que l’on pourrait sur-tout soupçonner entre des substances presque semblables, ne se laisseraient pas apercevoir par cette méthode purement graphique. Je doute que l’on puisse obtenir plus d’exactitude avec le goniomètre de M. Haüy, surtout à cause de l’extrême petitesse des faces sur lesquelles il faut appuyer les branches de cet instrument. Au reste, ces données, telles qu’elles sont, proviennent toutes des cristaux du Vésuve, ou des variétés analogues pour la structure. On est moins éclairé encore sur la cristallisation complète des autres variétés qui, sous le nom générique de mica, ont été réunies à la précédente : car je ne sache pas qu’on en ait décrit d’échantillon terminé par des faces latérales suffisamment nettes pour que leur obliquité pût être observée avec exactitude. Tout ce que l’on sait, à cet égard, se réduit donc à la connaissance des directions rhomboïdales ou hexagonales, suivant lesquelles leurs feuillets se laissent déchirer ; et cette connaissance suffit bien pour indiquer la base du solide générateur, mais non sa hauteur ni l’inclinaison de ses pans.
On voit, par cet exposé, que le groupe de minéraux désigné aujourd’hui par le nom de mica, n’est pas établi sur une identité constatée de formes cristallines, mais seulement sur des analogies tirées de l’état feuilleté des substances qui le composent, et de la disposition de leurs lames à se laisser déchirer suivant des directions parallèles aux côtés d’un hexagone régulier. Cette absence des caractères les plus décisifs donne évidemment peu de certitude à la réunion de tant de minéraux en une seule espèce. L’analyse chimique loin de diminuer ces doutes les augmente encore par la diversité des proportions, et même des substances qu’elle découvre dans les individus tirés de gisemens divers ; et, quoiqu’il faille sans doute accorder quelque chose aux erreurs des opérations ; quoique la variété des proportions qu’elles indiquent entre les mêmes élémens puisse faire douter de l’intimité de leur combinaison, dans le système des proportions rigoureusement définies, d’une autre part la transparence parfaite de ces différens produits, leur homogénéité, la constance de composition que chacun d’eux présente dans les diverses analyses faites par des observateurs exacts, annoncent avec une forte vraisemblance qu’ils constituent des combinaisons réelles, essentiellement distinctes. Dans cette alternative, les caractères optiques deviennent d’un très-important usage, puisque, pénétrant dans l’intérieur même des composés diaphanes, et indiquant la diversité ou la ressemblance de leur structure intime, ils suppléent à la connaissance de la forme qu’il ne nous est pas permis d’observer. Si donc il arrive que leurs indications s’accordent avec celles de l’analyse chimique pour montrer une différence de structure dans les produits dont la composition est différente, il semble qu’il ne pourra plus rester aucun doute légitime sur la nécessité de les distinguer comme espèces, puisqu’alors ces produits ne se ressembleront ni dans la nature de leurs principes ni dans leur état d’aggrégation.
Conduit par ces considérations j’ai cherché à étudier les caractères optiques de toutes les variétés de mica jusqu’à-présent connues. Sans doute il eût été impossible que je me les procurasse par moi-même, mais de vrais amis des sciences ont bien voulu favoriser mon travail avec une générosité qui m’impose la plus entière reconnaissance. MM. Lelièvre, Brochant, Brongniart, ont mis à ma disposition tous les cristaux de mica qu’ils possédaient. M. Tonnelier, conservateur du cabinet des mines, m’a permis d’étudier tous les morceaux cristallisés de cette collection, et d’en tirer les lames nécessaires pour mes expériences. J’ai reçu aussi d’un habile minéralogiste, M. Léeman, deux cristaux de mica de Sibérie, qui lui ont semblé uniques, et qui en effet présentent des modifications extrêmement remarquables. Mais nulle part je n’ai trouvé de plus utiles secours, ni de plus faciles, que dans le cabinet particulier du Roi. Cette magnifique collection que M. le comte de Bournon a formée, et qu’il ne cesse d’enrichir par ses propres recherches et par les voyages qu’il fait entreprendre, a été ouverte à mes observations* avec une complaisance sans bornes. Les morceaux les plus précieux, lorsqu’ils pouvaient devenir le sujet d’une expérience utile, m’ont été conf1és pour en faire l’étude, à la seule condition de ne pas les altérer ; et, lorsque quelque particularité de leur constitution m’a fait désirer de pouvoir en analyser la structure, il s’est toujours trouvé, dans la multitude des morceaux secondaires que cette riche collection possède, quelque échantillon, d’un prix infini pour mes recherches, qui a pu m’être abandonné. En favorisant ainsi, par tous les moyens imaginables, un travail entrepris dans l’espoir d’être utile à la science, M. de Bournon s’est plu à me répéter que tel était l’usage, vraiment royal, auquel le possesseur éclairé de ce trésor de minéralogie voulait sur-tout qu’il fût destiné.
Avec ces secours, la détermination des caractères optiques devenait facile ; mais, pour compléter et assurer leurs indications, il fallait les combiner avec celles de la chimie. Or les analyses déjà faites des diverses variétés de mica ne pouvaient pas servir à ce but, puisqu’on ne savait jamais avec certitude à quels caractères optiques il fallait les rapporter ; et ainsi l’on ignorait si les différences qu’elles présentent, et qui ont fait quelquefois révoquer en doute leur exactitude, tenaient aux erreurs de la chimie ou à une différence réelle de composition et de structure. Le seul parti à prendre était donc de recommencer ces analyses sur les échantillons mêmes dont les caractères optiques étaient observés. M. Vauquelin a bien voulu se charger de ce travail difficile, de sorte que, grâce à la complaisance de cet illustre chimiste, il ne nous manque aucune des données qui peuvent éclairer la question.
En soumettant d’abord aux épreuves optiques toutes les variétés de mica transparent que j’ai pu me procurer, et qui sont au nombre de plus de trente, j’ai d’abord trouvé entre elles cette grande division qui, depuis long-temps, s’était présentée à moi ; savoir que, dans les unes, la force polarisante émane d’une seule ligne droite normale aux lames, tandis que les autres manifestent deux systêmes de forces pareilles, émanant de deux lignes rectangulaires, dont l’une est normale à la surface des lames, et l’autre est située dans leur plan. J’avais signalé cette diversité dès mes premières recherches, par les dénominations de mica à un axe et à deux axes ; mais alors je n’avais eu l’occasion de l’observer que sur deux variétés, dont l’une, celle à deux axes, était le mica de Moscovie en grandes feuilles, et l’autre, à un seul axe, était un mica jaunâtre, dont la surface un peu onctueuse, et comme adoucie plutôt que polie, se distinguait du premier par une réflexion spéculaire beaucoup moins nette. Ce mica, qui me vient de M. Léeman, n’avait encore été ni analysé, ni distingué des autres micas dans les collections minéralogiques. Depuis, j’ai trouvé que la même différence dans les caractères optiques s’étend à beaucoup d’autres variétés de micas, et les partage ainsi en deux classes. Il est d’ailleurs impossible de la méconnaître au plus léger examen, tant les phénomènes qui la manifestent sont sensibles. Les micas à un seul axe normal ne produisent aucun changement dans la polarisation des rayons lumineux qui les traversent perpendiculairement aux surfaces de leurs lames, parce qu’alors ces rayons se trouvant dirigés suivant l’axe même, la force polarisante qui émane de l’axe n’a point d’effet sur eux. Les micas à deux axes, au contraire, modifient la polarisation des rayons, même sous cette incidence, non pas en vertu de leur axe normal, dont l’action propre est alors nulle, mais en vertu de l’axe situé dans le plan de leurs lames, dont l’énergie est alors à son maximum, parce qu’il se trouve perpendiculaire aux rayons transmis. Les conséquences de cette disposition diverse se font pareillement sentir sous les incidences obliques. Les micas à un seul axe, qui d’abord n’exerçaient aucune action polarisante, sous l’incidence perpendiculaire, commencent à en développer une lorsqu’on les incline, parce qu’alors leur axe n’est plus parallèle aux rayons réfractés. Par l’accroissement progressif de cette action, ils enlèvent d’abord à la polarisation primitive le bleu blanchâtre du premier ordre, puis le blanc, le jaune pâle, l’orangé, le rouge sombre, et ainsi successivement toutes les teintes des anneaux réfléchis, marquées dans la table de Newton. L’existence unique de leur axe, et sa direction perpendiculaire à leurs lames, fait qu’ils produisent les mêmes couleurs sous les mêmes obliquités, dans quelque sens qu’on les incline ; et, si on les arrête à une inclinaison fixe, on ne change rien aux couleurs qu’ils produisent en les tournant dans tous les sens sur leur propre plan. Pour les micas à deux axes, au contraire, le sens de l’inclinaison est loin d’être indifférent : lorsqu’elle s’opère de manière que l’axe situé dans le plan des lames se trouve dans le plan d’incidence, l’action de cet axe s’ajoute à celle que l’axe normal développe, parce que, dans tous les micas à deux axes que j’ai observés, ces deux actions semblent de même nature et toutes deux répulsives (1). Par conséquent, les teintes enlevées par le système à la polarisation primitive, baissent continuellement dans l’ordre des anneaux, en partant de celle que présentait l’incidence perpendiculaire, précisément comme si la lame devenait graduellement plus épaisse en
(1) Je les juge telles d’après les phénomènes de polarisation, n’ayant pas eu de cristaux assez épais pour observer les déviations des rayons. Mais la coexistence des deux forces polarisantes, empêchant de les étudier isolément, rend la détermination de leur nature moins certaine que dans les cristaux à un seul axe. La double réfraction de la topaze, qui a aussi deux axes, avec une séparation de rayons sensible, étant comparée au principe de la moindre action, décidera si de pareils systêmes peuvent admettre des forces de même nature, ou s’il faut qu’elles y soient de nature opposée. s’inclinant. Mais, pour intervertir cette marche, il suffit de tourner les lames d’un angle droit sur leur plan ; ce qui rend l’axe qu’elles contiennent perpendiculaire au plan d’incidence dans lequel l’axe normal reste toujours. Alors les effets de ces deux axes se retranchent l’un de l’autre ; et, en conséquence, les teintes enlevées à la polarisation primitive, commencent par monter dans l’ordre des anneaux, comme si la lame observée devenait plus mince ou son action plus faible. On arrive ainsi à une inclinaison sous laquelle les deux axes se compensent : alors le systême a perdu son pouvoir comme cristal ; il n’agit pas plus sur la lumière polarisée que ne ferait une lame d’eau. Mais, si l’on dépasse cette incidence, l’action toujours croissante de l’axe normal l’emporte sur celle de l’autre axe, et les teintes enlevées à la polarisation primitive recommencent à baisser dans l’ordre des anneaux, en suivant toujours fidèlement la table de Newton. Cette opposition s’opère également, et par des périodes exactement pareilles, dans les deux sens diamétralement opposés, suivant lesquels l’axe normal peut s’incliner autour du rayon polarisé, lorsque son plan d’inclinaison est fixé par rapport à l’autre axe, conformément aux conditions précédentes ; et la même symétrie s’observe aussi dans le cas où les forces des deux axes concourent ; ce qui prouve que l’axe que nous avons désigné comme étant normal aux lames, leur est normal en effet, tandis que l’autre est compris dans leur plan.
La seule description de ces phénomènes montre combien ils sont différents de ceux que produisent les micas à un seul axe, et prouve qu’il est impossible de les confondre. On peut même, pour en rendre la distinction plus sensible,
1816. 39 embrasser toutes leurs variations d’un seul coup-d’œil, en plaçant les lames de mica entre deux plaques de tourmaline taillées parallèlement à l’axe, et dont les directions homologues soient croisées à angles droits : car, chacune de ces deux plaques polarisant perpendiculairement à son axe tous les rayons qui la traversent, il s’ensuit que le systême des deux ensemble est opaque dans tout l’espace où elles se croisent ; mais il redevient transparent si l’on interpose entre les deux plaques une lame cristallisée qui change en partie la direction de polarisation du faisceau lumineux qui a traversé la première plaque. D’après ces propriétés, que j’ai depuis long-temps fait connaître, un pareil systême produit le même effet que l’appareil de Malus, composé d’un verre réflecteur, et d’un prisme à double réfraction destiné à analyser la polarisation de la lumière réfléchie. Mais il a de plus cette propriété, que, si vous placez l’œil très-près de la seconde plaque de tourmaline, et que vous receviez ainsi par transmission la lumière des nuées, vous voyez en même temps, et par des rayons perpendiculaires aux plaques, et par des rayons obliques, dans toute l’étendue du champ que peut embrasser votre œil. Vous devez donc apercevoir à-la-fois toutes les variétés de teintes que la lame de mica ou de tout autre cristal, interposée entre les deux plaques, peut produire sous toutes ses incidences diverses ; et la série des inclinaisons, où les teintes sont les mêmes dans divers azimuths, doit former des lignes courbes, colorées de chacune de ces teintes. C’est précisément ce que l’expérience confirme. Seulement, comme on devait s’y attendre, la forme des courbes d’égale teinte est différente, selon la nature et le mode de polarisation qu’exerce la lame interposée. Pour les micas à un axe, par exemple, ces courbes sont des anneaux circulaires, concentriques à la normale, et dans lesquels on voit se succéder, à partir du’centré, toutes les couleurs désignées dans la table de Newton. Ce centre lui-même, ainsi que tout le systême des anneaux, est partagé en quatre secteurs égaux, par les quatre branches d’une croix noire, lesquelles s’entrecoupent sur la normale même. Cette disposition est absolument la même que l’on observe dans d’autres cristaux à un seul axe, par exemple, dans le spath d’Islande et le béryl ; et elle est tellement une conséquence d’un seul systême de forces polarisantes, que j’ai montré dans mon traité de physique, comment on peut, d’après l’épaisseur de la plaque et l’énergie de la double réfraction qu’elle exerce, calculer la grandeur absolue que les anneaux doivent avoir à une distance donnée de l’œil, et les résultats ainsi obtenus s’accordent parfaitement avec les mesures directes. On conçoit aisément qu’un systême qui possède deux genres de forces polarisantes doit présenter des dispositions différentes dans ses courbes d’égales teintes. Aussi, lorsque l’on interpose une lame de mica à deux axes entre les deux tourmalines, on ne voit plus une seule série d’anneaux circulaires concentriques à la normale, et traversés à leur centre par une croix noire ; ce centre est alors occupé par des couleurs d’un certain ordre dépendantes de l’épaisseur de la lame, et qui proviennent du croisement de deux systêmes d’anneaux dont les centres sont placés hors de la normale à des distances égales, dans les directions mêmes, et sous les inclinaisons précises où les deux axes se compensent dans les premières observations ; et il y a deux pareils systèmes à égales distances de la normale, parce que la perpendicularité de l’axe normal sur le plan des lames fait qu’il peut compenser l’autre axe, sous des inclinaisons égales, dans deux directions opposées l’une à l’autre diamétralement. Dans tous les micas à deux axes que j’ai observés, les anneaux paraissent circulaires ou légèrement elliptiques ; mais ils sont traversés à leur centre par une simple ligne noire, au lieu de la croix noire par laquelle les anneaux des cristaux à un axe sont traversés. Dans certaines variétés de mica, l’angle de compensation est trop grand pour que les deux systêmes d’anneaux puissent être embrassés en entier dans le champ de l’œil. Alors il faut les faire venir successivement dans l’espace que ce champ embrasse, en inclinant la lame de mica elle-même sur les rayons polarisés. C’est ainsi que le docteur Wollaston me les a fait voir d’abord, dans l’espèce de mica vulgairement appelé verre de Moscovie, dont il exposait les lames à un large faisceau de lumière polarisée, rendant sensibles à-Ia-fois, par cette belle expérience, tous les effets des deux systêmes de forces polarisantes dont j’avais reconnu l’existence antérieurement. Mais depuis, j’ai trouvé d’autres espèces de mica à deux axes, où la compensation s’opère sous un angle beaucoup moindre ; de sorte qu’en plaçant leurs lames entre deux tourmalines, on peut voir les deux systêmes d’anneaux d’un seul coup-d’œil. Tel est, par exemple, le mica qui vient de Zinnwald, en Bohême, où il se trouve mêlé de cristaux d’étain. Au reste, les micas ne sont pas les seules substances où l’on trouve deux axes de polarisation disposés de cette manière ; la topaze est dans ce cas, ainsi que me l’a fait voir le docteur Wollaston ; et on aurait pu le conclure des systêmes d’anneaux colorés que présentent les lames parallèles à la base de sa forme primitive, lesquels ont été découverts et décrits par M. Brewster.
Ayant ainsi défini généralement les deux classes de phénomènes optiques produits par les diverses variétés de micas, selon que leurs forces polarisantes émanent d’un ou de deux axes, il faut en examiner les détails dans chacune d’elles et voir s’ils offrent réellement les conditions qui caractérisent un systême cristallin intérieur, telles que nous les avons établies dans la première partie de ce mémoire. Or, toutes les variétés que j’ai étudiées, présentent ces conditions avec une parfaite évidence. Leurs lames deviennent pour la lumière de vrais cristaux, où l’on retrouve l’homogénéité de composition, la transparence, et dans lesquels l’homogénéité de structure est attestée, par la régularité et l’identité des phénomènes qui se produisent en chacun de leurs points. Dans les micas à un seul axe les effets sont absolument pareils à ceux qu’offre le spath d’Islande sauf l’intensité qui est moindre à-peu-près dans le rapport de 1 à 5 pour les micas du Vésuve. Quant aux micas à deux axes, leurs effets sont tout semblables à ceux que produisent des lames de topaze blanche, sauf la nature de l’action qui, dans ces micas, est répulsive au lieu que dans la topaze elle est attractive. Du reste, les indications d’un systême cristallin régulier sont de part et d’autre les mêmes, et, par conséquent, aussi décisives. Néanmoins, comme les propriétés des systêmes doubles de forces polarisantes ont été jusqu’ici moins étudiées que celles des systêmes simples, j’en signalerai particulièrement deux qui s’observent dans tous les micas à deux axes, et qui montrent combien le double systême de forces qu’ils possèdent est intimement lié à leur structure. La première c’est que, pour toutes ces substances, l’axe situé dans le plan des lames, affecte une direction fixe, indépendante de leur configuration, et de l’incidence sous laquelle on les place. Cette direction est la même pour tous les points de chaque lame, et la même encore pour toutes les lames dans lesquelles chacune peut être subdivisée. Elle est donc nécessairement relative aux pans des particules ou des groupes de particules qui composent la substance du minéral ; et en effet, toutes les fois que j’ai pu mettre en évidence les divisions naturelles des bases, ce qui dans le plus grand nombre de variétés est facile, l’axe de polarisation contenu, dans leur plan s’est trouvé parallèle à la petite diagonale des rhombes, ou, pour s’exprimer indépendamment de toute supposition particulière, à un des côtés des sections hexagonales, tellement que j’ai fini par employer la détermination optique de l’axe pour trouver directement, et d’une manière sûre, le sens de ces sections. La seconde propriété que je ferai remarquer consiste en ce que la direction de l’axe normal et son énergie, sont également constantes pour tous les groupes de particules intégrantes : car, dans chaque variété de mica, l’inclinaison qu’il faut donner à l’axe normal pour qu’il compense l’autre axe, est la même pour toutes les lames minces ou épaisses, du moins quand l’union de leurs feuillets, est assez intime pour ne pas faire naître entre eux des réflexions trop multipliées qui altéreraient l’effet propre au mica lui-même, en le compliquant avec des phénomènes accidentels de polarisation par réfraction. Or, cette constance des actions polarisantes, ce parallélisme de leur direction dans tous les points d’une substance, cette uniformité de leur énergie dans toutes les parties de dimensions sensibles qu’on en peut extraire, que prouvent-elles sinon un mode d’aggrégation également constant, identique et uniforme ; en un mot, un état cristallin dans le sens le plus général de cette expression ?
Les diverses substances dont les forces polarisantes émanent d’un seul axe, comme le spath d’Islande, le beryl, le cristal de roche, peuvent différer entre elles de deux manières, par l’intensité de ces forces, et par leur nature, selon qu’elles appartiennent à la double réfraction attractive ou à la double réfraction répulsive. J’ai, en effet, montré depuis long-temps l’existence de cette opposition, analogue à celle des deux électricités ou des deux magnétismes, et qui consiste en ce que certains cristaux rapprochent le rayon extraordinaire de leur axe, au lieu que les autres l’en éloignent. S’il existe différentes sortes de micas à un seul axe, l’on devra sans doute y trouver des différences dans l’un ou l’autre de ces caractères. Malheureusement, je n’ai pu jusqu’ici obtenir un grand nombre de variétés de ce genre en lames, qui eussent à-la-fois assez d’égalité et d’étendue pour pouvoir comparer les intensités de leurs effets, sous des poids égaux de leur substance ; j’ai toutefois obtenu entre quelques-unes des différences incontestables, dont je joindrai l’indication à leur description particulière. Mais il en est une qui se sépare de toutes les autres par la nature de sa force polarisante, laquelle est attractive, au lieu que celle de toutes les autres espèces à un ou à deux axes sont répulsives sans aucune exception. Cette particularité s’observe dans une variété prismatique à base rhombe, que M. de Bournon m’a donnée sous le nom de mica de la vallée d’Alla, en Piémont. La plupart des minéralogistes classent cette variété parmi les talcs, à cause de son aspect onctueux. Mais la famille des talcs ellemême est très-peu connue, et son type général, le talc laminaire, exerce la polarisation répulsive. Malheureusement, ces cristaux de la vallée d’Alla sont si petits, qu’il paraît bien difficile de déterminer rigoureusement les angles de leur forme, comme aussi d’en réunir assez pour les soumettre à l’analyse chimique ; mais, d’après l’opposition bien certaine que la nature de leur action leur donne avec toutes les autres substances appelées micas ou talcs, il faut nécessairement qu’ils diffèrent de ces substances dans la nature de leurs principes, ou dans leur mode d’aggrégation, ou dans ces deux élémens à-la-fois.
Quant aux micas à deux axes, tous ceux que j’ai observés ont des forces de polarisation répulsives ; mais ils offrent des différences dans les intensités absolues de ces forces, et sur-tout dans le rapport d’énergie de leurs axes, circonstance qui se manifeste avec la plus grande évidence dans la grandeur de l’angle sous lequel il faut incliner les lames, pour que les actions émanées des deux axes se compensent exactement. Cet angle, dans ses variations, m’a offert trois limites de valeurs assez tranchées ; savoir, 34°, 30°, et 25°. La première limite convient au mica foliacé de Moscovie, et à un très-grand nombre de variétés, dont je pourrai désigner quelques-unes à la fin de ce Mémoire, d’après leur aspect et leur gisement. La compensation sous l’angle de 25 degrés ne s’est offerte à moi que dans le mica argentin de Zinnwald, en Bohême. On ne peut pas supposer que cette grande différence de compensation soit due seulement à une différence de force réfringente, qui, pour des incidences extérieures diverses, amènerait le rayon réfracté à la même inclinaison intérieure autour de l’axe normal d’où les forces polarisantes émanent : car cet angle intérieur étant d’environ 22º pour le mica de Moscovie, on voit qu’il faudrait, pour l’égaliser dans les deux substances, que le mica de Zinnwald n’exerçât presque pas plus de réfraction que l’air, ce qui est inadmissible ; d’ailleurs, en observant les couleurs que réfléchit ce mica sous des incidences diverses, lorsqu’il est réduit en lames excessivement minces, je me suis assuré qu’elles parcourent exactement, ou à très-peu de chose près, dans la table de Newton, la même étendue que celles que réfléchissent les lames de mica de Moscovie, d’où il suit que les rapports de réfraction doivent être aussi presque égaux dans ces deux substances. Enfin la comparaison même des actions exercées par le mica de Zinnwald avec celles du mica de Moscovie, à poids égal sur une même étendue de surface, m’a fait connaître une grande inégalité dans leurs énergies absolues. Celle de l’axe normal, dans le mica de Zinnwald, est, à très-peu de chose près, les ; de son analogue dans le mica de Moscovie ; et celle de l’axe situé dans le plan des lames, est seulement ; de sa correspondante. Ces déterminations sont assez difficiles à obtenir, parce qu’elles exigent que les lames comparées soient bien planes et bien régulières, ce qui se rencontre rarement dans le mica de Zinnwald. Mais elles confirment pleinement les caractères de dissemblance déjà indiqués par la différence de rapport des axes.
Il me reste à parler de la limite de compensation intermédiaire qui s’opère sous l’incidence d’environ 30°. Tient-elle à une différence essentielle d’aggrégation, ou seulement à une inégalité dans la force réfringente ordinaire, laquelle pourrait être produite par des substances même non cristallisées, c’est ce qu’il serait difficile de décider par ce seul mode d’expérience ; mais, dans tous les cas, l’une ou l’autre de ces différences existe nécessairement dans les variétés de micas qui présentent cet angle particulier de compensation : car, quoiqu’il s’écarte peu des autres limites, on ne saurait le méconnaître. Je l’ai même aperçu, par un accident singulier de cristallisation, dans une petite zone hexagonale d’un cristal de mica à deux axes, dont la compensation générale est d’environ 35 degrés. Les lames de ce cristal, regardées à la simple vue, n’offrent pas la moindre différence d’aspect dans leurs diverses parties. On n’y aperçoit ni changement de transparence, ni stries, ni ondulations. Mais l’action sur la lumière polarisée y dévoile bien vite des dissemblances auparavant invisibles. Le petit hexagone se montre sous toutes les incidences avec une couleur différente des parties qui l’environnent, et il arrive plus tôt qu’elles à la compensation de ses axes ; alors son image extraordinaire paraît comme un petite tache noire au milieu du reste de la lame ; et, réciproquement, il a déjà passé au blanc du premier ordre quand le reste de la lame devient noir. Ces apparences ne viennent pas de ce que cette petite partie du cristal tournerait ses axes de cristallisation autrement que le reste, comme il arrive dans beaucoup d’autres circonstances. Ici ces axes sont par-tout exactement parallèles ; car toute la surface entière de la lame revient à la polarisation primitive dans une position commune. Il ne faut pas non plus supposer que quelque substance grossièrement interposée entre les joints naturels du cristal, dans cette partie, soit la cause de ces changemens d’apparence ; car d’abord cet endroit est, comme tout le reste, d’une transparence parfaite ; ensuite une telle interposition, si elle avait lieu sans combinaison intime, ne produirait rien de semblable, d’après les lois mêmes de la double réfraction ; et j’en puis donner pour preuve accessoire une lame de mica de Moscovie, que je tiens de la complaisance de M. Pelletier, et dans laquelle des ondes d’oxide de fer visibles se sont insinuées entre les joints naturels, au point d’en marquer parfaitement le contour hexagonal. Ici il n’y a évidemment qu’interposition, sans cristallisation commune ; aussi la compensation des deux axes se fait-elle, dans ces parties-là, exactement sous le même angle que dans les autres ; et quand la lame arrive à l’incidence d’environ 34 degrés où ce phénomène doit s’y opérer, son image extraordinaire devient nulle dans toute son étendue. Enfin on ne peut pas non plus supposer que la différence de compensation, dans le petit hexagone, dont je viens de parler, résulte d’unè inégalité d’épaisseur qu’aurait la lame en ce point, comme si une petite pellicule de sa surface y avait été enlevée ; car une telle diminution d’épaisseur ne changerait point l’angle de compensation des axes, puisque cet angle est constant dans toutes les lames de même nature, minces ou épaisses. Mais il y a plus, ce petit hexagone porte en lui-même un indice qui montre que l’inégalité de sa compensation ne tient pas simplement à une différence dans son pouvoir de réfraction ordinaire, et qu’elle résulte réellement d’un autre rapport entre les énergies de ses deux axes de polarisation. Et cet indice est que, sous l’incidence perpendiculaire où l’action de l’axe normal est nulle pour toute l’étendue de la lame, sans en excepter le petit hexagone, la couleur de celui-ci, comparée à celle du reste de la lame, décèle une infériorité d’énergie dans l’axe situé dans son plan. Car la teinte qu’il enlève à la polarisation primitive est alors le blanc du premier ordre, ayant pour complément le bleu sombre, et dont l’indication numérique est 3,4 dans la table de Newton, tandis que, dans le reste de la lame, cette teinte est l’orangé, du même ordre, dont la valeur est 5,2. Maintenant si l’on tourne la lame de manière qu’en l’inclinant, l’action développée de son axe normal s’ajoute à celle de l’axe situé dans son plan, cette différence primitive de 5,2—3,4 ou 1,8 persiste sous toutes les inclinaisons, comme le prouvent les couleurs enlevées à la polarisation primitive ; d’où l’on voit que l’axe normal a la même énergie dans le petit hexagone que dans le reste de la lame, et que l’action seule de l’axe plan qui lui est conjugué est trop faible. D’après cela que doit-il arriver, si, au lieu de tourner la lame de manière que les actions de ces deux axes conspirent, on la place de manière qu’elles s’opposent l’une à l’autre, ce qui s’opère en faisant décrire à la lame un quart de révolution sur son plan ? Il devra arriver que l’axe normal, en s’inclinant, aura plutôt réduit l’effet de l’axe plan dans le petit hexagone que dans le reste de la lame, et ainsi la compensation devra s’y faire sous une obliquité moins considérable. C’est, en effet, ce que montre l’expérience, comme je l’ai annoncé d’abord ; et l’on peut même, d’après la seule connaissance de l’angle de compensation qui a lieu en cette partie, calculer la différence des teintes pour une incidence quelconque, en supposant la même énergie de l’axe normal, et le même rapport de réfraction ordinaire. Toutefois ce calcul, comparé à l’expérience, semble aussi indiquer que le rapport de réfraction est un peu plus faible dans le petit hexagone. De tout cela, il faut conclure qu’il existe probablement en cet endroit-là une différence dans la composition de la lame ; mais si cette différence est réelle, le principe qui l’a produite est nécessairement entré en combinaison avec ses autres élémens chimiques, puisqu’il a modifié l’énergie de son action sur la lumière polarisée. Il est très-possible qu’il se soit fait ici une véritable introduction du petit cristal hexagonal au milieu de l’autre, comme on voit des aiguilles de Titane et des plaques de fer olygiste suspendues dans des masses de quartz limpide qui les enveloppent de toutes parts. Et cette idée semble pleinement confirmée par deux circonstances, dont l’une est la limitation régulière du petit hexagone, et l’autre son existence continue dans tous les feuillets que l’on peut extraire de la lame où il est enchâssé : car on l’y retrouve toujours avec sa même étendue et sa même énergie de polarisation, modifiée seulement, comme elle doit l’être, par le changement d’épaisseur.
D’après cela, on peut présumer que lorsqu’on analysera les variétés de mica à deux axes dont l’angle de compensation est aussi de 30°, comme pour notre petit hexagone, on trouvera qu’elles diffèrent en quelque chose de celles des variétés qui se compensent sous l’angle d’environ 34 ; et alors les principes qui, par leur nature ou par leurs proportions, constitueront la différence, seront combinés dans les deux cas. Je suis loin de vouloir inférer qu’il faille pour cela faire de ces variétés deux espèces minéralogiques distinctes ; mon but n’est nullement de traiter cette question, ni même d’y toucher en aucune manière. Les seules conséquences que je cherche à établir sont tout entières de fait, et portent sur l’existence ou la non-existence de l’état de combinaison ; nous verrons plus loin si l’analyse chimique confirme ou infirme ces conséquences.
La délicatesse de l’indice qui se tire de l’angle de compensation, dans les micas à deux axes, me faisait vivement désirer de l’appliquer à la substance désignée sous le nom de lépidolithe, laquelle est classée entre les micas par beaucoup de minéralogistes, tandis que d’autres persistent à l’en séparer ; j’ai en conséquence cherché à me procurer des lames limpides de lépidolithe. Mais des minéralogistes très-habiles m’ont remis, sous cette dénomination commune, des substances qui différaient. L’une d’elles était un minéral feuilleté, couleur de rose, venant des États-Unis d’Amérique, et dont les lames, exposées à la flamme d’une bougie, offraient quelques particularités analogues à celles que l’on attribue à la lépidolithe. Ce minéral s’est trouvé avoir deux axes de polarisation répulsifs et dont la compensation se fait sous un angle d’environ 37º. Ces caractères sont presque exactement les mêmes que présente le mica de Sibérie ; seulement l’angle de compensation est de 2 ou 3 degrés plus fort. On peut donc présumer qu’il y aura peu de différence de composition entre ces deux minéraux. Mais M. de Bournon et M. Lelièvre m’ont remis, sous le nom de lépidolithe, une substance douée de propriétés fort éloignées de la précédente. À la vérité, elle cristallise aussi en tables rhomboïdales, et elle a aussi deux axes répulsifs ; mais le rapport de leur énergie est tel, qu’ils se compensent sous l’angle de 27 ou 28º ; et les lames minces que l’on en retire étant exposées un instant à la flamme d’une bougie, s’y fondent aussi aisément qu’une feuille de verre. J’ai observé ces caractères sur deux petites lames cristallisées en rhombes, que j’avais reçues de M. de Bournon. Les morceaux beaucoup plus grands que m’a remis M. Lelièvre, n’étaient pas régulièrement cristallisés ; du moins ils n’offraient pas la constance de caractères optiques qui caractérisent une structure intérieurement régulière ; ce qui me semble pouvoir être attribué au voisinage de la macle dans laquelle ils étaient engagés. Du reste, leurs caractères chimiques étaient les mêmes que dans la lépidolithe de M. de Bournon, et bien différens de ceux de tous les autres micas. Sans doute, l’analyse chimique trouvera, comme l’analyse optique, une différence notable de constitution entre des substances de propriétés si dissemblables ; et, en voyant que l’une et l’autre ont été quelquefois présentées sous des dénominations pareilles, on comprend comment les minéralogistes ne se sont pas accordés sur la place qu’ils devaient leur attribuer.
Dans tes épreuves auxquelles j’ai ainsi soumis les diverses variétés de substances comprises sous le nom de micas, on a pu voir qu’en employant la polarisation de la lumière pour indiquer l’état de cristallisation, j’ai eu soin de n’en tirer que des caractères de fait, qui fussent seulement propres à prouver l’uniformité, la régularité et l’homogénéité de la structure, indépendamment d’aucune supposition particulière ; mais une fois cet état prouvé et notre but atteint, il n’est pas inutile de chercher toutes les conséquences probables que peut donner la connaissance des forces polarisantes que ces substances possèdent. Or, dans toutes les expériences que l’on a jusqu’à-présent faites sur les corps cristallisés doués de la double réfraction, on a constamment trouvé qu’ils exercent aussi des forces polarisantes propres, émanées des mêmes axes ; que ces forces développent les teintes des anneaux dans les faisceaux de lumière polarisée ; et que leur énergie, mesurée par ce phénomène croît, comme la double réfraction, avec l’angle que l’axe du cristal forme avec le rayon réfracté. J’ai même fait voir, depuis long-temps, qu’il existe une dépendance constante, quant à l’intensité et à la nature, entre la force de double réfraction d’un minéral et la force de polarisation propre qu’il exerce ; de manière que, par l’observation de cette dernière seule, on peut prévoir si la double réfraction est attractive ou répulsive, et quelle sera son énergie. Cette relation, établie jusqu’ici par tous les cristaux sur lesquels la double réfraction a pu être observée, rend bien vraisemblable que les variétés de mica, soit à un axe ou à deux axes, dont il émane des forces polarisantes, sont aussi douées de la double réfraction. C’est ce que j’ai eu l’avantage de vérifier sur des cristaux de mica du Vésuve, appartenant au cabinet particulier du roi, et sur des échantillons non moins précieux de mica de Sibérie que je dois à l’obligeance de M. Leman. On ne pouvait pas, au premier aspect, y reconnaître cette propriété, parce que leurs faces obliques n’ont pas le poli spéculaire, et ainsi ne sont pas transparentes ; mais je les ai rendues telles en y collant de petites lames de verre très-minces au moyen d’une goutte d’huile de térébenthine ; et alors, non-seulement j’ai pu y vérifier l’existence de la double réfraction, mais j’ai pu en mesurer l’intensité et reconnaître sa nature. Or ces deux circonstances se sont trouvées parfaitement d’accord avec ce qu’indiquaient les expériences de polarisation : car la double réfraction s’est trouvée répulsive, et son intensité un peu plus que triple de celle du cristal de roche, dumoins pour le mica du Vésuve, comme on aurait pu le conclure du rapport des forces polarisantes. Je donnerai en détail, à la fin de ce mémoire, les résultats exacts de ces mesures pour les variétés que j’ai observées : ici je me borne au résultat général.
Enfin j’ai appliqué les mêmes épreuves optiques au talc, qui, par sa constitution lamelleuse et par sa tendance à se subdiviser en rhombes, offre une si grande analogie avec les micas. La variété de talc appelée laminaire, ou communément talc de Venise, est la seule dont les lames m’aient offert assez de régularité pour pouvoir y observer des effets uniformes, et par conséquent des indices certains de sa structure. Mais ces indices le séparent entièrement de toutes les variétés de micas.
Ce talc, exposé aux rayons polarisés entre deux plaques de tourmaline croisées à angles droits, présente des anneaux circulaires, dont le centre est au point de la lame cristallisée, qui est vue par des rayons perpendiculaires. Déjà ce caractère le distingue essentiellement de tous les micas à deux axes, où le centre des-anneaux répond à des incidences obliques ; mais il se distingue encore de tous les micas à un axe par un autre phénomène. Dans les micas à deux axes, les anneaux sont traversés diamétralement par une seule raie noire ; dans les micas à un seul axe, ils le sont par une croix noire complète à branches rectangulaires ; rien de cela n’a lieu dans le talc. La croix noire ne commence à se marquer qu’à une certaine distance du centre, ce qui indique deux systêmes de forces, l’un normal aux lames, l’autre dirigé d’une autre manière, et qui cesse d’être sensible comparativement au premier, lorsque l’action de celui-ci est suffisamment développée par l’inclinaison des rayons sur le plan des lames.
Les forces polarisantes qui dominent au centre de ces anneaux sont telles qu’en tournant la lame de talc sur son propre plan, l’incidence restant toujours perpendiculaire, l’aspect de ce centre varie. Il y a deux positions dans lesquelles la croix noire se forme complètement avec ses deux branches exactement rectangulaires. Mais, quand on sort la lame d’une de ces positions, la croix se déforme, ses branches se séparent, se coupent et deviennent deux branches d’une même hyperbole ; les sommets de ces branches s’écartent de plus en plus l’un de l’autre, jusqu’à ce que la lame ait été tournée de 45° ; alors, si l’on continue de la tourner, ces sommets se rapprochent graduellement par les mêmes périodes qu’ils avaient suivies dans leur écart ; et enfin ils se rejoignent de nouveau quand la lame a tourné de 90° ; alors les deux branches d’hyperbole redeviennent de nouveau deux lignes droites, la croix est complètement reformée, et toutes les apparences sont les mêmes que dans la première position de laquelle on était parti d’abord. Ces variations, produites sous une même incidence par le seul mouvement de rotation de la lame cristallisée, et lorsque l’action de l’axe normal est constante, montrent qu’il existe dans la lame de talc un système de forces qui agit suivant son plan, et qui émane d’une ligne qui y est située. En cela il diffère essentiellement des cristaux à un seul axe.
Ces deux systêmes de forces qui existent dans le talc présentent, sous les incidences obliques, des périodes de compensation analogues à celles que j’ai décrites dans les micas à deux axes, mais qui différent beaucoup de celles-là par les valeurs des angles où elles s’opèrent. Si l’on détermine dans la lame de talc les deux sections rectangulaires dans lesquelles elle ne trouble point la polarisation des rayons qui la traversent, et qu’ensuite on l’incline successivement dans ces sections-là, en menant le plan d’incidence à 45° de la polarisation primitive, on trouvera, comme pour les micas a deux axes, que dans l’une d’elles les actions de l’axe normal et de l’axe plan s’ajoutent, tandis que dans l’autre elles se retranchent l’une de l’autre. Entre ces deux positions rectangulaires, l’effet varie à mesure que l’on tourne la lame dans son plan. Des variations analogues s’observent aussi dans le mica à deux axes. Mais voici une différence capitale : dans le talc, la neutralisation complète des deux axes a lieu sous une incidence de 7 à 8 degrés comptés à partir de la normale ; tandis que dans les micas, même dans celui de Zinwald où elle est.la moins oblique, elle se fait encore sous un angle de 25°. Du reste, les deux forces de polarisation exercées par le talc sont aussi de même nature, et toutes deux répulsives comme celles des micas à axes ; mais la différence des angles où la compensation s’opère montre que leurs rapports d’intensité sont bien différens. On doit donc en conclure que la composition ou la structure du talc diffère de celle de tous les micas, soit à un axe, soit à deux axes.
Pour exprimer et classer les apparences que les rayons polarisés manifestent dans les phénomènes quand ils traversent les corps cristallisés, j’ai employé des idées de forces qui agissent sur les particules lumineuses, considérées comme matérielles. Je désire qu’on ne voie dans ces termes qu’un simple mode d’énoncé des faits. Nous ignorons ce qu’est réellement la lumière en elle-même, si son principe est composé de particules matérielles, mues avec une grande vitesse, ou si les impressions qu’elle produit résultent de vibrations transmises avec une excessive rapidité dans un milieu très-élastique ; mais quel que soit celui de ces deux modes que l’on adopte, si l’on n’en fait qu’un usage philosophique, les lois ainsi énoncées seront vraies en elles-mêmes et pour toujours, et leur emploi n’en sera pas moins utile et sûr dans les applications.
Comparaison des observations précédentes avec les résultats de l’analyse chimique.
Dans la première partie de ce mémoire, j’ai établi des caractères optiques, à l’aide desquels on peut reconnaître dans les substances transparentes l’existence d’un systême cristallin intérieur. En appliquant ce genre d’épreuve aux diverses variétés de mica, elles nous ont, non-seulement indiqué dans ces minéraux des structures régulières, mais elles ont décelé entre eux des différences intimes, qui doivent nécessairement être produites par une dissimilitude dans la composition chimique, ou dans le mode d’aggrégation, ou dans ces deux qualités à-la-fois. Il devient donc maintenant nécessaire de consulter l’analyse chimique relativement à ces substances, afin que ses résultats combinés avec les indications de la lumière achèvent de fixer les idées que nous devons nous en former.
Et d’abord, puisque nous avons trouvé entre les diverses variétés de micas cette grande division de structure, à deux axes et à un axe, commençons par essayer la comparaison sur deux variétés choisies dans chacune de ces deux classes, par exemple, sur le mica de Moscovie et sur le mica jaunâtre à réflexion spéculaire imparfaite, dont j’ai exposé depuis long-temps les caractères optiques. Le premier a été analysé par Klaproth ; mais pour éviter toute méprise dans l’ application du résultat, cette analyse a été refaite de nouveau par M. Vauquelin sur des échantillons très-purs de mica de Moscovie, à deux axes répulsifs, dont l’angle de compensation, déterminé par expérience, était d’environ 35°. M. Vauquelin a aussi analysé le mica jaunâtre à un axe. Voici quels ont été les résultats de ces opérations.
Mica jaunâtre à un axe.
Silice 4°
Alumine 11
Potasse 2o
Magnésie 19
Fer oxidé 8
Chaux une trace.
Eau o
Perte.... 2
Ici la chimie nous montre deux compositions bien différentes. Le mica à deux axes ne contient pas du tout de magnésie, le mica jaunâtre à un seul axe en contient un cinquième de son poids. Le premier renferme un tiers de son poids d’alumine ; le second seulement un dixième. Aussi la manière dont ces deux minéraux se comportent dans les épreuves chimiques les plus simples est bien différente. Les lames de mica à un axe sont instantanément attaquées par l’acide sulfurique bouillant, qui les boursoulfle en désunissant leurs feuillets où il ne laisse que la silice ; au contraire, les lames de mica à deux axes, si minces qu’on les choisisse, se défondent contre les attaques de l’acide sulfurique avec une
Mica à deux axes. énergie telle qu’on peut les y faire bouillir à plusieurs reprises jusqu’à évaporer complètement l’acide, sans qu’elles soient altérées sensiblement dans leur composition ou dans leur structure ; car elles n’y perdent rien de leur poids, et leur action sur la lumière polarisée n’est point changée quand on les en retire. Ce n’est qu’en les réduisant en morceaux, d’une petitesse extrême, que l’on peut parvenir à agir sur elles par ce réactif si puissant ; une si forte résistance suffirait seule pour attester l’existence d’un état de combinaison intime, quand même cet état ne serait pas déjà prouvé par la structure cristalline que les effets du minéral sur la lumière mettent en évidence.
Ici je me trouve heureux de pouvoir rapporter textuellement une note que M. Vauquelin m’a remise sur ces analyses, et dans laquelle, après avoir fait ressortir quelques-unes des circonstances particulières qu’elles présentent, il explique la méthode générale qu’il emploie pour ce genre d’opérations.
« Jusqu’à-présent, dit M. Vauquelin, on n’avait rencontré la potasse que dans les pierres qui contiennent beaucoup d’alumine, et l’on trouvait en cela une conformité satisfaisante avec ce que l’art avait appris. L’on savait, en effet, que l’alumine exerce une grande action sur les alcalis, et que ceux-ci, quand ils ne font pas au moins la moitié de la combinaison, donnent naissance à des combinaisons insolubles.
« Il n’en est pas ainsi du mica jaunâtre à un seul axe : la potasse y est presque double de l’alumine, et serait capable, par cette proportion de rendre une partie de l’alumine soluble si elles étaient seules dans la pierre ; mais il est probable qu’une certaine quantité de l’alcali est uni à la silice. Cependant lorsqu’on traite ce mica par les acides, il est entièrement decomposé, et la silice qui reste, après la dissolution des autres principes, conserve dans ses paillettes la forme lamelleuse qu’avait le mica avant d’être soumis à l’analyse. Cela, il est vrai, n’est pas une raison pour croire que l’alcali n’est pas combiné à la silice. L’or ne conserve-t-il pas la forme qu’il avait dans son alliage après l’opération du départ ? (Ajoutons qu’ici la transparence et l’homogénéité de structure, prouvée par les phénomènes optiques, achèvent de donner toutes les preuves d’un état de combinaison.)
« Il résultera donc de ces analyses qu’il y a au moins deux sortes de micas pour la composition chimique. Il restera à déterminer, quand l’occasion le permettra, s’ils ont des formes cristallines différentes.
« Le mica et les autres pierres qui contiennent tout-à-la fois de l’alumine, de la magnésie et de l’alcali, ne sont pas faciles à analyser, parce que l’alumine en se précipitant entraîne avec elle la magnésie, qui, quand elle est abondante, défend l’alumine contre l’action des alcalis. Le meilleur moyen que j’aie éprouvé pour séparer ces deux substances, c’est d’abord d’attaquer le minéral par l’acide sulfurique, d’évaporer la solution pour en chasser l’excès d’acide, de redissoudre les sels dans l’eau, et de précipiter par l’ammoniaque en excès, laver le précipité, et après l’avoir redissous dans l’acide sulfurique, précipiter l’alumine et le fer par le carbonate de potasse, filtrer et faire bouillir la liqueur pour en précipiter la magnésie que l’on fait rougir pour l’avoir pure. Pour avoir l’alumine, il faut faire bouillir, avec une solution de potasse caustique, le précipité formé par le carbonate de potasse, filtrer et précipiter la liqueur par le muriate d’ammoniaque.
«Quant à la potasse, on la trouve dans la liqueur d’où l’on a précipité l’alumine, la magnésie et le fer par l’ammoniaque. On la fait évaporer à siccité ; on vaporise le sulfate d’ammoniaque à une chaleur suffisante, et l’on a pour résidu du sulfate de potasse, dont le poids indique celui de la potasse. Il faut enfin examiner si ce dernier sel ne contient pas du sulfate de magnésie, ce qui arrive quand la solution qu’on a précipitée par l’ammoniaque est par trop acide : quand il en contient, il faut précipiter la magnésie par la potasse caustique, la laver et la sécher. Sa quantité indique celle du sulfate de magnésie, qu’il faut soustraire de celle du sulfate de potasse. »
S’il était besoin d’ajouter quelque chose à la confiance que les opérations de M. Vauquelin inspirent à tout le monde savant, je me bornerais à dire que les analyses précédentes des deux variétés de micas à deux axes et à un axe ici désignées, ont l’une et l’autre été répétées deux fois, et la seconde sur deux échantillons différens, tirés de collections diverses, lesquels se sont trouvés composés des mêmes principes à de très-petites différences près.
En rapportant le détail des observations que j’ai faites sur des variétés diverses, j’ai dit qUe le mica rose des États-Unis, auquel on a quelquefois appliqué improprement le nom de lépidolithe, m’avait présenté absolument les mêmes caractères optiques que le mica de Moscovie, à cela près que ses deux axes se compensent sous une inclinaison plus forte d’environ deux ou trois degrés. Pour compléter la comparaison, j’ai remis une plaque très-pure de ce même mica à M. Vauquelin, et en l’analysant il l’a trouvée composée ainsi qu’il suit :
Les principes constituans sont donc les mêmes que dans lis mica de Moscovie, à l’exception des quatre centièmes d’oxide de fer qui sont ici remplacés par 1, 3o d’oxide de manganèse, auxquels notre second mica doit probablement sa couleur rose. La proportion des principes est aussi presque la même, seulement il y a dans le mica rose un tant soit peu moins de potasse qui se trouve remplacée par un peu plus d’eau, le premier mica n’en ayant pas donné à la calcination une quantité sensible. L’analyse de la mésotype a déjà présenté aux chimistes l’exemple d’un remplacement pareil entre l’eau et l’alumine, comme M. Haùy l’a remarqué dans son tableau comparatif, page 194, où il ajoute qu’il ne sait pas s’il est facile de concilier ce principe d’échange avec les résultats géométriques qui ont donné pour la mésotype une forme primitive toujours la même, malgré cette variabilité de ses principes constituans. Cette obligation n’existe point relativement à nos micas, puisque les cristaux manquent pour déterminer leur forme ; mais le fait en lui-même n’en est pas moins curieux et digne d’être remarqué ; on voit aussi que cette diversité de composition, quoique si légère, n’a pas
1816. 4a échappé aux caractères optiques qui l’ont indiquée par une faible différence dans l’angle de compensation des deux axes.
Pour mettre en évidence toute la variété de ces combinaisons, j’ai prié M. Vauquelin d’analyser encore des échantillons de mica, en lames très-grandes et très-pures, qui m’ont été envoyés par M. Scroctschi, professeur de physique à l’université de Varsovie. Ce mica est à deux axes, et la compensation s’y opère sous un angle de 33 ou 34 degrés ; mais, en l’exposant seulement à la flamme d’une bougie, ses lames s’exfolient et blanchissent comme celles du mica rose, et nomme fait aussi la chaux sulfatée soumise à une pareille épreuve. Cette conformité me portait à penser qu’il pouvait renfermer aussi une quantité d’eau notable. C’est ce qu’a prouvé l’analyse ; car M. Vauquelin a trouvé dans ce mica :
Silice 49)
Alumine 26,
Potasse 11, a
Oxide de fer 6, 8
Eau 5,
Magnésie une trace.
Perte a,
Les principes sont toujours les mêmes que dans les autres micas à deux axes, mais leurs proportions sont un peu différentes. Celles de la silice et de la potasse sont exactement les mêmes que dans le mica rose ; mais il y a moins d’alumine, qui est suppléée par une certaine quantité d’eau et d’oxide de fer.
Puisque de très-légers changemens dans l’angle de compensation des deux axes correspondent ainsi à des variations de proportion sensible > il était naturel de s’attendre qu’une plus grande inégalité dans cet indice accompagnerait une compensation plus différente. Pour en avoir la preuve, j’ai remis à M. Vauquelin des morceaux de mica de Zinnwald, dont l’angle de compensation est de 25 degrés. Voici quels ont été les résultats de leur analyse :
Silice 46, 4
Alumine 18, 6
Potasse 11, a
Oxide de fer ao, o
Oxide de manganèse... a, 4
Perte I, 4
Ici nous avons encore les mêmes principes que dans les autres micas à deux axes. Les proportions de silice et de potasse sont même peu différentes de celles que présente le dernier mica de Moscovie, dont nous venons de rapporter l’analyse ; mais il y a encore moins d’alumine ; il n’y a plus d’eau, et la diminution de ces principes est suppléée par une augmentation considérable d’oxide de fer. On pourrait difficilement supposer que cet oxide est étranger à nos lames, et seulement interposé entre les joints de leurs particules sans combinaison intime : car celles qui ont été soumises aux épreuves optiques étaient d’une transparence parfaite, et la lumière y indiquait une parfaite homogénéité de structure intérieure. Celles qui ont été analysées étaient tirées du même morceau, et semblaient ne différer des premières que par une superposition moins égale ; mais tous les feuillets qu’on en pouvait extraire, s’ils avaient une transparence suffisante pour être observables, offraient toujours le même rapport de compensation. Enfin on pourrait encore ajouter que l’analyse de ce même mica, déjà faite par M. Klaproth, présente des proportions exactement pareilles à celles que M, Vauquelin a trouvées, à l’exception de trois centièmes de potasse qui sont ici suppléés par une égale quantité d’oxide de fer et de manganèse. Mais on peut directement, par les plus simples épreuves, rendre sensible la grande quantité de fer que ce mica tient en combinaison même dans ses lames les plus transparentes. Il suffit pour cela de les faire rougir dans un creuset de platine ; elles perdent aussitôt leur transparence, se colorent d’une forte teinte de rouille et prennent un éclat métallique si vif, qu’elles ressemblent presque à une lame de fer de l’île d’Elbe. Sans doute, si cette grande quantité de fer était auparavant invisible, c’est qu’elle était engagée par combinaison, et par une combinaison très-intime, avec les autres principes du minéral : aussi peut-on en avoir la preuve dans cet état même, en essayant d’agir sur les lames transparentes du mica de Zinnwald avec des aimans : car M. Gay Lussac a depuis long-temps montré que le fer devient graduellement moins sensible aux forces magnétiques, et finit par échapper à leur influence, quand il se combine avec d’autres substances, telles que le charbon, le phosphore, l’arsenic, et l’étain. On peut donc penser que s’il s’est combiné dans nos lames avec la silice, la potasse et l’alumine, le magnétisme n’aura que peu de pouvoir sur lui ; tandis qu’il en aura beaucoup, lorsque le fer aura été rendu libre par la chaleur. C’est en effet ce que l’expérience confirme. Pour m’en assurer, j’ai coupé de petites lames transparentes de mica de Zinnwald, en forme de parallélogrammes rectangles, de 15 millimètres de longueur ; puis, les ayant rassemblées parallèlement, je les ai suspendues ensemble à un fil de cocon, long de 3 décimètres, au moyen d’un anneau de papier très-léger, et je les ai fait osciller entre les pôles opposés de deux faisceaux aimantés très-énergiques, dont les extrémités étaient éloignées l’une de l’autre de 60 millimètres. Elles se sont aussitôt dirigées dans le sens de ces pôles, comme aurait fait toute autre substance ; et, en les faisant osciller, j’ai trouvé qu’elles faisaient trois oscillations en 80 secondes. Je les ai alors remplacées dans la même suspension par une aiguille de même longueur, faite avec un mélange de cire et de fer où il n’entrait que 1/100 de ce métal ; les oscillations de cette nouvelle aiguille ont été bien plus rapides, car elle en faisait 100 en 80" ; or, puisque, dans les deux cas, les aiguilles étaient de même longueur, et que les particules de substances attirable étaient uniformément disséminées dans leur masse, il s’ensuit que les intensités des forces attractives sont entre elles comme les quarrés des nombres d’oscillations faites en temps égal, c’est à-dire comme 9 à 10000, ou comme 1 à 1100, d’où l’on voit que si l’action magnétique, éprouvée par les aiguilles de mica de Zinnwald, devait être attribuée uniquement à la présence d’une certaine quantité de fer libre, cette quantité ne pourrait pas excéder le 1/1100 de 1/100, c’est-à-dire 1/110000, ce qui est bien loin de 1/5 que l’analyse chimique y démontre ; mais une aiguille de cire qui aurait contenu un cinquième de son poids de fer libre n’aurait pas pu, à cause de l’énergie de son action, être tenue en oscillation entre les aimans à la distance où les observations précédentes ont été faites, et elle se serait précipitée sur l’un des deux. Nous pouvons donc être assurés, par cette épreuve, que les lames transparentes de mica de Zinnwald contiennent le fer à l’état de combinaison, et même à l’état de combinaison très-intime, puisque, avec une proportion si considérable, les forces magnétiques ont si peu d’action sur lui. J’ai soumis à la même expérience des aiguilles faites avec le mica de Moscovie où M. Vauquelin a trouvé 7/100 de fer, et elles ont fait 7 oscillations en 55 ", lorsque celles du mica de Zinnwald en faisaient 12 dans le même temps ; pour cette épreuve les aimans avaient été mis à la distance de 30 millimètres. Les intensités des forces attractives pour ces deux micas sont donc entre elles comme 49 à 144 ou comme 6,8 à 20, c’est-à-dire exactement dans la proportion des quantités de fer que l’analyse y a fait découvrir. On voit par cette expérience que le fer, même dans une intime combinaison, n’edt pas absolument insensible aux attractions magnétiques, mais que le pouvoir de ces forces sur sa substance est seulement affaibli, à la vérité, dans une proportion si excessive, que la subtilité de la méthode seule des oscillations est encore capable de manifester sa présence. On conçoit que cet affaiblissement doit être plus ou moins considérable, selon que l’état de combinaison du fer est plus ou moins énergique ; aussi, lorsque les aiguilles de mica de Zinnwald ont été chauffées jusqu’au rouge, afin de dégager le fer d’avec leurs autres principes, la vitesse de leurs oscillations augmente dans une proportion énorme, quoique non pas encore, à beaucoup près, autant qu’elle le ferait si le fer était devenu tout’ à-fait libre, au lieu de s’oxider fortement comme il le fait toujours dans cette opération.
Pour compléter ces comparaisons, j’ai encore prié M. Vauquelin de vouloir bien analyser un mica à deux axes dont l’angle de compensation était de 3o degrés. Ce mica, que l’on m’a donné comme venant du Mexique, était d’une couleur verdâtre et légèrement onctueux au toucher ; l’analyse a été faite sur deux grammes de lames transparentes, d’une texture régulière, et des mêmes dont j’avais observé la compensation. Voici quels ont été les résultats :
Silice 54, 5
Alumine a a, o
Potasse 1o, o
Oxide de fer 11, 5
Eau o,
98,
Perte a,
Ici les principes constituans sont les mêmes que dans les autres micas à deux axes, mais les proportions sont bien différentes ; il y a beaucoup moins d’alumine, seulement les jde ce que contient le premier mica de Moscovie, analysé pag. 323 ; cette diminution est compensée par une plus grande quantité de silice et d’oxide de fer. Enfin, la proportion de potasse est à-peu-près la même que dans le mica rose des États-Unis, quoique cependant un peu moindre, moindre surtout qu’elle ne l’est dans le premier mica de Moscovie.
Parmi les micas à un axe, M. Vauquelin n’a encore analysé que le mica jaunâtre dont j’ai rapporté plus haut la composition ; mais M. Klaproth a analysé le mica foliacé noir de Sibérie, que j’ai trouvé n’avoir aussi qu’un axe, d’une énergie un peu supérieure au précédent. Voici les résultats de cette analyse : Ici les principes constituans sont les mêmes que dans le mica jaunâtre à un axe ; car la perte de 5 7 dans cette analyse peut appartenir à une petite quantité de potasse ; mais les proportions de la plupart des principes sont bien différentes de ce qu’elles sont dans notre premier mica. Il y a beaucoup plus de chaux, d’oxide de fer, et beaucoup moins de magnésie ; du reste les proportions de silice et d’alumine sont de part et d’autre les mêmes. La présence de la magnésie dans ce mica, lorsque l’on n’en trouve point dans le mica de Zinnwald, et dans celui de Moscovie, a porté M. Berzelius à émettre le soupçon que ce pouvait être un genre à part. (Journal de physique, mars 1818, pages i*4ï et a4*0 Nous avons vu que le mica jaunâtre qui, ainsi que celui-ci, n’a qu’un axe, contient aussi de la magnésie et même en proportion beaucoup plus considérable, d’après l’analyse que M. Vauquelin en a faite. Serait-ce donc un caractère commun aux micas à un seul axe de contenir de la magnésie ? C’est un soupçon qui mérite d’être apprécié par des analyses subséquentes. Le talc laminaire que ses effets optiques rapprochent beaucoup des micas à un seul axe t contient aussi une grande proportion de magnésie, comme le prouvent les analyses que M. Vauquelin en a faites, et qui ont été parfaitement confirmées par celles de M. Klaproth, car ces analyses, rapportées dans le n° 88 du Journal des Mines, ont donné pour résultats :
Ici les principes constitua ns sont encore les mêmes que pour le mica jaunâtre à un seul axe, à l’exception de la potasse que l’on n’y trouve plus ; l’alumine est aussi réduite à une quantité presque insensible. Ces deux substances sont remplacées par des quantités de magnésie et de silice plus considérables, mais qui conservent entre elles à-peuprès la même proportion que dans le mica jaunâtre. Ce ne sont pas toutefois ces derniers principes seuls qui constituent la condition d’avoir un seul axe, car, dans le mica, noir de Sibérie, ils affectent une tout autre proportion. L’analyse chimique nous indique donc encore ici une combinaison essentiellement différente, quoique analogue en quelques points ; et les épreuves optiques qui décèlent le systême cristallin, nous indiquent aussi une analogie d’action, modifiée par une dissemblance que l’on ne peut méconnaître.
En général, lorsqu’on examine la multitude des minéraux transparens et cristallisés que l’on désigne collectivement sous le nom de pierres, on les trouve, pour la plupart, formés d’un petit nombre de substances toujours à-peu-près les
1816. 43 mêmes, dont les proportions seules, variées par une infinité de degrés divers, déterminent les différences nombreuses d’aspect, de couleur, de dureté, de poids, de réfraction et de forme cristalline que nous observons entre eux. Ce sont presque toujours des composés où l’on retrouve la silice, l’alumine, la chaux, la magnésie, la potasse et des oxides de fer et de manganèse. Ce n’est que dans quelques cas rares que l’on y rencontre aussi la glucine, l’ittria, la zircone, les oxides de chrome, de nickel et de zinc. Il est d’ailleurs impossible de douter de l’état de combinaison de ces principes, quand les composés qui en résultent sont transparens et cristallisés, je ne dis pas seulement à l’extérieur ; mais, ce qui est beaucoup plus concluant, à l’intérieur même et dans leurs particules les plus petites, comme le prouvent invinciblement le mode de leur action sur la lumière, et les systêmes réguliers de clivage qu’ils présentent. Or, si l’on admet cet état, comment fera-t-on pour représenter tant de produits divers par des combinaisons en proportions rigoureusement définies ? On le pourra sans doute quoique, à la vérité, d’une manière purement numérique, si l’on se permet de compliquer indéfiniment les termes des rapports que l’on établit entre les principes constituans ; car, quelles que soient les proportions assignées par l’analyse chimique, on pourra toujours trouver des rapports entiers qui s’en rapprochent dans les limites présumables de ses erreurs. Mais la probabilité d’une pareille représentation décroît comme sa nécessité, c’est-à-dire avec la complication des rapports qu’elle emploie ; et, pour reproduire ici un exemple qu’on ne saurait trop répéter, c’est précisément ce principe de simplicité dans les rapports, suivi d’une conformité frappante avec les produits de la nature, qui donne une si grande force à la cristallographie minéralogique, telle que M. Haüy l’a conçue ; de sorte que l’on n’aurait pas plus de raison à lui opposer les petites différences que les angles des cristaux ainsi calculés ont encore, en plus ou en moins, avec les angles réels, que l’on n’en aurait eu autrefois, si l’on eût objecté contre les lois de Kepler, que les mouvemens planétaires ne s’exécutaient pas dans des ellipses rigoureuses. Il s’en faut bien que la composition chimique des minéraux admette des limites aussi tranchées. Déjà on peut en juger par la complication des rapports qu’un célèbre chimiste a été obligé d’introduire entre les principes constituans de leurs différentes classes, pour les assujettir à la règle des proportions définies. Que serait-ce donc s’il eût eu à représenter cette diversité que l’optique et l’analyse chimique viennent de nous faire découvrir entre les diverses sortes de micas dont j’ai parlé dans ce Mémoire ; et pour chacune desquelles la transparence, l’homogénéité de composition, et celle de structure, se réunissent pour attester l’état d’une parfaite combinaison.
Mais maintenant, si tel est le résultat de l’expérience que des produits aussi nombreux puissent, sans proportions fixes, exister combinés, et même cristallisés, du moins sous l’influence des circonstances où les a formés la nature, faut-il s’étonner de cette diversité de composition qu’on observe souvent dans les variétés d’un même minéral, principalement dans les pierres, tantôt les mêmes principes se montrant avec des proportions diverses, tantôt un d’eux disparaissant tout-à-fait et se trouvant remplacé par une nouvelle substance, ou laissant les autres seuls dans le composé ? Doiton, dans tous les cas où cela arrive, rejeter ces variations sur les erreurs de la chimie, ou sur une interposition grossière et accidentelle d’un des principes, afin de ramener le tout aux deux règles de l’unité de forme et des proportions définies ? Il me semble que l’universalité de ce mode d’exclusion est fortement combattue par les faits que j’ai rapportés dans ce Mémoire. Toutefois, je serais bien loin de vouloir nier la justesse de son application dans un très-grand nombre de eas, sur-tout dans ceux où les minéraux sont opaques : car alors mille circonstances fortuites, telles que des décompositions partielles, ou des substitutions progressives, ou le mélange des gangues dans la formation du minéral, ont pu altérer la pureté de sa composition, sans que nous puissions reconnaître ensuite si les matières ainsi introduites n’ont fait que s’interposer entre les joints naturels de ses particules, ou si elles se sont combinées avec sa substance de manière à constituer un corps particulier. Mais, ce qu’il importe de remarquer pour la philosophie de la science, dans l’une de ces suppositions comme dans l’autre, les indications de la chimie ne peuvent plus servir seules de guide pour une classification méthodique, puisque le principe de toute classification pareille doit consister dans un caractère propre à chaque groupe, ce qu’une composition indéfiniment variable ne saurait offrir, soit qu’elle provienne d’un simple mélange ou d’une intime combinaison. Les caractères tirés de l’aspect, quoique susceptibles d’être définis pour chaque individu, ont l’inconvénient d’être établis sur des effets très-composés, susceptibles d’être modifiés par des causes très-légères, et qui, ne tenant que d’une manière éloignée à l’essence même des minéraux, sont, relativement à une méthode naturelle, à-peu-près ce que serait un vocabulaire relativement à un ouvrage suivi. Reste donc l’observation de la forme, je ne dis pas seulement extérieure, mais intérieure, c’est-à-dire le systême cristallin. Ce caractère est, plus qu’aucun autre, susceptible d’être fixé avec exactitude, puisqu’il admet des mesures géométriques. Il a, sur l’aspect, l’avantage infini d’exprimer l’effet le plus immédiat des forces chimiques par lesquelles les minéraux ont été formés ; d’être présent et observable dans toutes les parties de leur substance ; d’y exister même avant que les dimensions du minéral soient appréciables aux sens, et de lier les unes aux autres toutes les variétés de chaque espèce par une dépendance calculable. Voilà ses avantages propres. Il ne les perdrait pas, quand on viendrait à prouver incontestablement que les mêmes principes avec les mêmes proportions peuvent avoir été combinés par la nature sous deux ou plusieurs formes différentes ; ni si l’on trouvait que ta même forme a été imprimée à des produits divers, soit rapprochés, soit éloignés dans leur composition. Mais, en lui attribuant ainsi toute la valeur qu’il mérite, sur-tout après les importans travaux qui en ont si heureusement étendu les applications, il faut, à cause de cette valeur même, le soumettre aux épreuves les plus délicates et les plus multipliées ; il faut s’efforcer d’en fixer les élémens par les méthodes d’observation les plus précises, examiner scrupuleusement ce qu’ils ont de constant ou de variable, enfin déterminer avec soin toutes les modifications que des circonstances naturelles ou artificielles peuvent y produire. De semblables recherches semblent promettre une infinité de notions nouvelles sur les propriétés de la matière, sur la constitution des particules des corps, sur les forces qui déterminent leur aggrégation, enfin sur les modifications de ces forces par des agens extérieurs tels que la pression et l’électricité. Ces résultats, appliqués aux accidens de composition, de configuration ou de structure que peuvent présenter les variétés diverses des substances minérales, selon les lieux où la nature les a produites, peuvent donner un jour des caractères pour distinguer les couches terrestres où ces substances se trouvent, et même pour indiquer quelques-unes des circonstances locales qui ont coexisté avec leur formation. C’est l’espoir d’offrir quelques données pour ces grandes questions qui m’a fait chercher dans les phénomènes de la polarisation de la lumière, ceux qui pouvaient caractériser la régularité de structure des corps transparens cristallisés ; afin de suppléer en ce point à l’observation de la forme, soit quand elle manque, soit quand l’impossibilité du clivage la réduit à n’être que l’indice de la configuration extérieure, et non la preuve intime d’un état cristallin continu. Ces caractères, en nous découvrant des différences essentielles de structure entre des minéraux compris jusqu’alors dans une seule famille, n’ont fait que mettre ainsi dans une plus grande évidence, l’extrême importance de la forme, puisque cette famille, ne comprenant que des substances feuilletées, dont la forme complète n’existe point ou n’est qu’imparfaitement observable, se trouvait ainsi privée de ce caractère distinctif, et était, par cela même, celle de toutes les familles minérales qui offrait le moins de certitude dans la légitimité et l’unité de sa composition.
Je terminerai ce Mémoire en joignant ici l’indication de quelques-unes des variétés de mica que j’ai observées, autant toutefois qu’elles peuvent être désignées par des caractères aussi vagues que la couleur et le lieu d’où elles ont été tirées.
MICAS A DEUX AXES RÉPULSIFS.
Compensation des deux axes sous l’angle de 37 ou 38°.
Mica rose des États-Unis d’Amérique, en plaques d’un brillant nacré, avec des parties ordinairement teintes en rose par un peu de manganèse ; feuillets très-élastiques, exerçant une réflexion spéculaire très-vive, mais rarement plans, et rarement réguliers dans leur superposition. Analysé par M. Vauquelin, pag. 329.
Compensation variable entre 33 et 35°.
Mica de Sibérie, en feuilles planes très-fermes ; ordinairement d’un jaune sombre et enfumées par un peu d’oxide de fer ; feuillets bien plans, très-régulièrement superposés, aisément et continuement séparables, jusqu’à une ténuité extrême ; exerçant une réflexion spéculaire très-vive, et offrant un poli parfait quand on les sépare les uns des autres. Analyse de divers échantillons par M. Vauquelin, pag. 325 et 330.
Je dois à la complaisance de M. Leman deux échantillons de ce mica qui avaient des faces obliques sur leurs bases, et dont la netteté était assez grande pour qu’on pût s’en servir comme de prismes. J’y ai observé par ce moyen l’existence de la double réfraction ; mais le peu d’étendue des faces ne m’ayant pas permis de mesurer leurs angles, ni de prendre avec exactitude l’écart des deux images réfractées, il ne m’a pas été possible de reconnaître dans les déviations du rayon l’effet des influences simultanées des deux axes.
J’ai trouvé aussi des angles de compensation compris dans les limites de 33 à 35° dans un grand nombre de variétés dont les aspects divers ont de commun le poli spéculaire et l’élasticité de leurs feuillets. Je citerai dans le nombre le mica argentin des grandes Rousses, dans le département de l’Isère ;
Le mica en grandes feuilles, de Couserans, dans les Pyrénées ;
Lemicad’Arendal, en Norwége, remarquable par l’éclat argenté de ses lames, et par la forme presque toujours irrégulièrement pyramidale qu’elles affectent dans leur superposition.
Compensation sous l’angle de 30°.
Dans cette limite, je citerai : un mica verdâtre à surface inégale et à feuilles toujours un peu plissées, qui vient du Mexique ; analysé par M. Vauquelin, pag. 335 ;
Un mica blanc d’argent en lames excessivement fragiles, qui vient de Russie ;
Un mica venant de Philadelphie, et qui se trouve en grandes feuilles ;
Enfin le mica hexagonal du Saint-Gothard, dont les échantillons m’ont paru offrir un angle de compensation de 31 ou 32°.
Compensation sous l’angle de 25°.
Le mica de Zinnwald en Bohême, analysé par M. Vauquelin, pag. 331.
MICAS A UN SEUL AXE RÉPULSIF.
1° Mica cristallisé verdâtre, venant de Ceylan, où il se trouve dans les sables avec les rubis ; l’échantillon que j’ai eu à ma disposition appartient au cabinet du Roi, et se trouve décrit dans le catalogue, pl. iv, fig. 74. J’ai pu non-seulement observer mais mesurer la double réfraction dans ce cristal, suivant un plan perpendiculaire à l’axe ; j’ai reconnu ainsi qu’elle était répulsive, comme l’action polarisante de ses lames l’indiquait. En appliquant à ces mesures la théorie de M. Laplace, j’en ai conclu la valeur suivante pour le quarré de la vitesse de la lumière dans le rayon extraordinaire :
V’=2,47308—0,10095 sin. U.
V est cette vitesse ; U est l’angle que l’axe du cristal forme avec le rayon réfracté extraordinairement. Quand ce rayon suit l’axe même, U est nul, et le quarré de la vitesse se réduit à 2,47307 dont la racine quarrée 1,5726 est le rapport de réfraction ordinaire.
2° Mica du Vésuve et de la Somma, en lames très-pures et comme vitrées ; souvent en pyramide inclinée, dont une ou plusieurs faces seulement sont obliques sur les bases.
3° Mica jaunâtre, un peu onctueux au toucher, à réflexion spéculaire imparfaite. Analysé par M. Vauquelin, pag. 325.
4° Mica foliacé noir de Sibérie : les lames minces, vues par transmission, ont une teinte de vert sombre qui ressemble au vert du 3e ordre des anneaux réfléchis. Analysé par Klaproth, pag. 336.
5° Mica vert du Groenland.
6° Mica volcanique des bords du Rhin.
7° Mica rouge du Piémont, coloré par le manganèse.
8° Mica rectangulaire verdâtre de Topsham aux États-Unis.
346 UTILITÉ DES LOIS DE LA POLARISATION DE LA LUMIERE.
Et beaucoup d’autres variétés dont le gisement ne m’a pas été indiqué.
MICAS A UN SEUL AXE ATTRACTIF.
Mica verdâtre de la vallée d’Alla en Piémont : en cristaux quelquefois transparens, dont la surface est un peu molle et comme onctueuse au toucher, ce qui a porté quelques minéralogistes à le considérer comme un talc ; mais le talc laminaire est à axes répulsifs.
En achevant cette énumération, je dois rappeler qu’il ne faudrait pas considérer deux substances comme identiques parce que leurs cristaux n’auraient également qu’un seul axe, ou deux axes de forces polarisantes. Cette similitude offrirait entre elles un rapprochement, mais non pas une identité. Ainsi le béril et le spath d’Islande n’ont qu’un axe, et cependant diffèrent dans leur nature aussi-bien que dans leur cristallisation. Sans doute on irait plus loin dans la comparaison de deux substances, si l’on pouvait joindre à la nature simple ou complexe du systême de forces polarisantes, la mesure de son intensité. Mais cette évaluation exige des lames plus planes et plus pures qu’on n’en rencontre communément.