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La fabrication des lames minces

La pétrologie est la partie de la géologie qui étudie les roches. À partir d’observations de roches à différentes échelles, de leur description rigoureuse, de nombreuses interprétations peuvent être formulées pour accéder à tout ce que ces roches peuvent nous apprendre sur leur aventure, et donc sur l’histoire des Vosges. Le travail à l’échelle macroscopique est bien représenté au Centre de Géologie TERRAE GENESIS avec les fiches de toutes les roches du Massif Vosgien.

Au laboratoire, l’échelle microscopique est utilisée, à partie de lames minces de roches. Une roche est totalement opaque, exception faite de quelques verres d’origine volcanique ou météoritique. Mais, en réalisant des coupes extrêmement fines, il est possible de voir à travers les roches. L’observation microscopique en lumière transmise est alors possible, et non plus seulement en lumière réfléchie.
LA PÉTROLOGIE MICROSCOPIQUE OU L’ART DE COUPER LES CHEVEUX EN TROIS…

1. Préparation du sucre
Il faut définir la zone d’un échantillon de roche qui est à analyser. Avec une grosse scie diamantée, on découpe un « sucre », petit volume de roche n’excédant pas 8 à 10 centimètres cubes. La référence de la roche est notée sur le dos du sucre afin d’avoir une traçabilité sans défaut.

Préparation du sucre

2. Imprégnation
Étape facultative : dans le cas où la roche est peu cohérente, ou très fracturée, une étape d’imprégnation du sucre à la résine est nécessaire pour le consolider.

Imprégnation

3. État de surface
Les sucres et les lames de verre qui seront utilisés doivent avoir une planéité parfaite pour être collés ensemble. On réalise cette rectification des surfaces grâce à un lapidaire. C’est un plateau en fonte (lui-même d’une excellente planéité) qui tourne, sur lequel on dispose des poudres abrasives (carbure de silicium) de différentes granulométries (de la plus grossière à la plus fine) et qui vont venir user la surface du sucre ou de la lame pour obtenir la surface la plus plane possible.

Imprégnation

4. Collage
Les sucres sont collés sur les lames en verre à l’aide d’une résine bicomposante de type Araldite. La manipulation est délicate, car il ne doit pas subsister de bulles d’air entre la lame et le sucre, et la couche de résine doit être la plus fine possible. Toutes ces précautions visent à assurer une observation finale dans les meilleures conditions. La prise définitive de la résine se fait dans un mini-four.

Collage

5. Sciage
La résine résiduelle est enlevée, et la référence de la roche est inscrite directement sur la lame. Le sucre est scié avec un disque diamanté de précision qui garantit le parallélisme entre la face collée et la face sciée. L’épaisseur de la roche est de 500 à 600 micromètres (millionièmes de mètres, ou millièmes de millimètres).

Sciage

6. Rodage
Il faut maintenant abaisser progressivement l’épaisseur de la roche jusqu’à ce qu’elle devienne transparente. On utilise une rodeuse qui, à l’aide d’un dispositif d’abrasion au diamant, permet une usure progressive par étapes de 5 à 10 micromètres. Un peu de patience est nécessaire… La roche atteint maintenant une épaisseur de 100 micromètres (l’épaisseur d’un cheveu).

Rodage

7. Rodage final
Le lapidaire de l’étape 3 est à nouveau utilisé pour réaliser la dernière étape, la plus délicate, celle qui demande le plus de finesse : abaisser l’épaisseur de la roche à 30 micromètres (moins du tiers de l’épaisseur d’un cheveu !). Avec les poudres abrasives, par passes successives, on diminue très lentement l’épaisseur de la roche en vérifiant fréquemment l’avancement du rodage. La mesure de l’épaisseur peut se faire par un micromètre, ou bien directement au microscope. Une fois le rodage terminé, la surface de la roche est polie ou recouverte d’une lamelle de verre.

 Rodage final

La lame mince de roche est prête.

8. L'observation au microscope polarisant
Deux modes d’observation sont utilisés au microscope polarisant : la lumière polarisée non analysée (avec un seul filtre) montre la couleur d’absorption des minéraux ; la lumière polarisée analysée (avec deux filtres à 90°) montre des couleurs d’interférence propres à chaque minéral. La détermination des minéraux présents dans la lame ainsi que la texture et la structure de la roche permette au pétrographe de donner un nom à l’échantillon.

 Rodage final


L’observation va se faire au microscope photonique polarisant. L’épaisseur standard de 30 micromètres permet la reconnaissance des minéraux constitutifs de la roche. Dans certains cas, rares, certains scientifiques demandent des épaisseurs plus importantes (40 à 50 micromètres) pour observer des inclusions fluides présentes dans certains minéraux.

L’observation se fait en LPNA (lumière polarisée non analysée) puis en LPA (lumière polarisée analysée). Le résultat des observations au microscope polarisant est toujours très esthétique, en plus d’être un outil très performant de détermination des structures, des compositions minérales.