Au sujet de la minéralogie et des lames minces

Les objectifs les plus fréquents de la préparation d'échantillons de roches, minéraux, céramique et biologiques sont les suivants :

Classification de roches
Identification et cartographie des minéraux, par exemple à des fins de datation ou de recherche
Analyses d'éléments majoritaires ou sous forme de traces , examens des textures ou composition isotopique
Étude des inclusions fluides
Étude des microfossiles
Étude des roches, par exemple porosité et perméabilité
Étude de la texture et datation des os/dents

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Type d'échantillon

Les types d'échantillons peuvent être divisés en quatre groupes :

Des lames minces (30µm) (+ lame de verre de protection) - pour examen en lumière transmise ou microscope électronique/sonde
Des lames minces polies - pour examen au microscope optique par réflexion/transmission ou au microscope (sonde)électronique.
Des lames épaisses - pour examen au microscope optique par réflexion ou au microscope électronique
Des blocs ou enrobages polis - pour examen au microscope optique par réflexion/transmission ou au microscope (sonde)électronique.

Les échantillons de types 1)+2)+3) présentent tous des « exigences spéciales » du point de vue matérialographique. Les différences entre ces trois types sont définies par le fini de surface requis et l’épaisseur de l’échantillon.

L’échantillon de type 4 est un échantillon matérialographique plus conventionnel en termes d'exigences.

Les méthodes de préparation des quatre différents types d'échantillons seront similaires pour un matériau minéralogique identique, car ce sont les propriétés dudit matériau qui déterminent les étapes de préparation.

Specimen types in four groups — Type d'échantillon

Comment procéder à la préparation minéralogique et de lames minces

Comment préparer des lames minces

La production de lames minces est un processus de plusieurs étapes, qui requiert un équipement hautement spécialisé.
L’association équipement, consommables, processus et méthode dépend du type d’échantillon. Ci-dessous, vous trouverez un processus standard. Les échantillons minéralogiques seront décrits en détail plus loin.

Échantillonnage à partir d'un bloc massif
Tronçonnage d'un sucre, par exemple de 20 x 30 x 8 mm
Polissage ou rodage du sucre jusqu’à obtenir une planéité parfaite
Polissage de la lame de verre jusqu'à obtenir une planéité parfaite et une épaisseur définie
Collage de l’échantillon sur la lame de verre à l'aide du système d'imprégnation sous vide
Tronçonnage de l'échantillon pour obtenir une épaisseur de 0,5-2 mm
Rodage/Prépolissage des lames minces pour obtenir une épaisseur de 80 µm
Polissage ou rodage de la lame mince pour obtenir une épaisseur finale lame + résine de par exemple 30 µm.
Polissage des lames minces afin d’éliminer environ 10 µm.

Grinding or lapping — Prépolissage ou rodage

Cementing the specimen — En cimentant l’échantillon

Grinding of thin sections — Prépolissage en lames minces

Grinding or lapping of thin sections — Prépolissage ou rodage en lames minces

Polishing of thin sections — Polissage des lames minces

Comment obtenir des sections/enrobages polis

La préparation de sections/enrobages polis est similaire à la préparation d’autres matériaux. Les procédures liées au tronçonnage en des dimensions réduites ainsi que le collage aux lames de verre, etc. sont exclues du flux de travail. Ces types d'échantillons sont soumis à un processus traditionnel en 4 étapes au cours duquel les paramètres et consommables de chaque étape sont sélectionnés avec soin en fonction du type de matériau.

Le tronçonnage pour manipuler l'échantillon

1. Découpe de l'échantillon à une taille et géométrie adaptées.

2. Ensuite, on procède à un enrobage afin d'obtenir une géométrie adaptée ou de protéger l’échantillon.

3. Prépolissage/rodage afin d'éliminer les dommages en surface, d'obtenir une surface plane et de la préparer pour le polissage.

4. Polissage permettant de révéler la structure véritable et d’obtenir une surface réfléchissante.

Préparation d'échantillons minéralogiques

Les échantillons minéralogiques sont souvent durs, fragiles poreux et non-homogènes. Ils peuvent contenir des phases extrêmement dures et tendres, qui requièrent des accessoires spécialement développés pour ces matériaux.

Minéralogramme Struers - « sélection des méthodes minéralogiques »
Le diagramme de sélection des méthodes minéralogiques couvre les méthodes de préparation des lames minces standard pour une vaste gamme de minéraux. Il a été développé en collaboration avec GEUS (Service géologique du Danemark et du Groenland).

Mineralogy Method Cube

Représentation visuelle du diagramme :

Avec GEUS, nous avons opté pour une représentation des propriétés des minéraux sous forme de diagramme, car cette solution nous paraissait la meilleure. Le diagramme est divisé en trois carrés bidimensionnels afin de faciliter sa compréhension et son utilisation.

La dureté d’une roche est un terme qui peut être difficile à comprendre, car les roches sont une sorte de « composite » (et un mélange de minéraux pouvant présenter des duretés différentes). Parmi les paramètres importants caractérisant une roche, on retrouve entre autres les paramètres suivants, qu’ils soient seuls ou combinés à d’autres : structure interne (égalité de colonne, clivages ardoisiers) ainsi que la mesure dans laquelle la roche a été soumise à la pression et/ou (partiellement) modifiée par différents liquides ou roches en fusion.

Une roche peut présenter des propriétés isotropes qui doivent être évaluées pour chaque échantillon par un examen du minéral associé à un examen de la structure générale de la roche et à la prise en compte des autres éléments qui pourraient avoir une influence sur sa dureté.

Afin d'étayer notre idée, nous avons repris 10 matériaux de la liste ci-dessous dans les sections du minéralogramme. Trois méthodes de préparation sont spécifiées afin de couvrir tous les matériaux repris dans le diagramme. Une méthode destinée aux matériaux réactifs ou sensibles à l'eau est également donnée.

Comment procéder à la préparation minéralogique et de lames minces

Minéralogramme des échantillons de matériaux

Dureté

La dureté est définie par le minéral le plus dur composant au moins 15 % de la roche.

Le diagramme est divisé en trois graphiques 2D, représentant trois niveaux de dureté Mohs.
TENDRE 1-3
MOYENNEMENT DUR 4-6
DUR 7-10

L’homogénéité / hétérogénéité d'une roche n’est pas déterminée par une teneur plus faible ou plus forte en minéraux. Elles est plus liée à la « texture » de la surface de la roche mais aussi à la taille de grain du minéral et son apparence. Pour simplifier, on peut dire qu’une roche est homogène lorsqu’elle présente une uniformité en termes de structure et de composition dans toutes les directions (motif uniforme).

Consolidation

Rendre quelque chose physiquement plus robuste et plus solide
Bonne cohésion afin de rendre le matériau plus robuste ou plus solide/massif

grains entrecroisés, exempt de fractures/pores
Grains « détachés », poreux, cassant facilement, mal tenus, etc.

Homogénéité

L’homogénéité et l’hétérogénéité sont des concepts qui se rapportent à l’uniformité d’un matériau
Un matériau homogène présente une composition uniforme ainsi que des propriétés similaires
Dans un matériau hétérogène ces qualités ne sont pas uniformes