Etude quantitative des minéraux d'une roche

Le programme de 1°S (B.O. n° 7 du du 31 08 2000) pour la partie sciences de la terre  (composition chimique) propose en activités envisageables : "mise en évidence des ... compositions chimiques d'échantillons représentatifs des enveloppes accessibles de la Terre : ...  granitoïdes, ...La taille relative de l'échantillon et des minéraux ou verre qui le constituent impose le choix de la quantité de roches à prélever pour obtenir une composition chimique représentative de l'objet étudié".

Il est éventuellement possible d'évaluer les quantités de chaque minéral de la roche. Par la suite, connaissant la composition chimique de chaque minéral de déduire la composition chimique totale de la roche.

Pour atteindre le 1° objectif, l'utilisation du logiciel Mesurim_32 est un moyen possible. Un compte rendu de stage relatif à ce logiciel se trouve sur le site académique de Besançon: http://artic.ac-besancon.fr/svt/res_ped/logivim/utilmes/utilmes.htm


Le logiciel est téléchargeable (accès par le site ci-dessus ou http://www.ac-amiens.fr/svt/outiprat/Mesurim/Index.htm )

Le principe d'utilisation se déroule en 2 temps :

        - détermination des caractéristiques spectrales de chaque minéral,

        -évaluation du pourcentage de pixels correspondant aux caractéristiques du minéral et donc évaluation du pourcentage de ce minéral sur la surface considérée.

Utilisation : Le logiciel Mesurim_32 étant disponible, il faut ouvrir le fichier image sur lequel sera effectuée l'évaluation: à titre d'exemple : granite ( image scannée d'une surface polie de granite à amphibole)

Détermination de caractéristiques spectrales d'un minéral: Dans le menu Choix, Afficher le décodage des couleurs. Ceci fait apparaître à droite la signature spectrale pour les 3 canaux (bleu, vert, rouge)

En déplaçant la souris sur 1 minéral, il faut noter les VALEURS LIMITES caractéristiques de ce minéral pour chaque canal (ou pour 1 seul si la roche est peu colorée). La copie d'écran, à gauche,  montre une valeur (16 dans le rouge) pour l'amphibole. Ce minéral présente des valeurs qui fluctuent de 0 à environ 70....  ou plus pour le canal rouge.

Il convient de réaliser le même travail pour les 2 autres minéraux. Les résultats peuvent être reportés dans un tableau.
 

Evaluation du pourcentage d'un minéral (amphibole) :

Dans le menu Choix, Outil de Mesure, Surface, fait apparaître la fenêtre ci-contre. Cocher les cases adéquates. Dans l'exemple proposé, il s'agit de se limiter au rouge qui sera donc activé contrairement aux autres composantes. Les valeurs limites sont alors reportées.

En activant le menu Mesurer de cette fenêtre, l'ensemble des pixels considéré est noirci et le logiciel affiche en bas de fenêtre le nombre et le pourcentage des pixels. Dans cet exemple, le granite, sur la surface étudiée, serait constitué de 10,2% d'amphibole. Ceci permet de compléter le tableau.


Un travail analogue réalisé pour les autres minéraux devrait conduire à un total de 100% environ pour l'ensemble des minéraux...
 

Le travail peut se limiter à cette évaluation, ou se poursuivre pour une évaluation relative à une autre roche. Pour ce qui concerne la même roche, il est possible de montrer l'influence de  la taille de l'échantillon de roche étudié (2° objectif) :

Utiliser l'icône de sélection (carré en pointillé) pour définir à la souris une (petite) portion de l'image.

Dans le menu Sélection : Copier la sélection puis dans ce même menu Sélection : Coller la sélection comme nouvelle image.

Les caractéristiques spectrales des minéraux sont inchangées. Réaliser une nouvelle mesure de surface (à comparer avec celle relative à l'image entière). Les résultats seront sans doute différents de ceux qui concernent l'échantillon entier.

 

Après avoir utilisé le logiciel avec des élèves, il est apparu que :

                    - la 1° partie (de type observation après une séance classique) peut être  relativement longue à mettre en oeuvre; une aide peut être indispensable pour certains élèves

                    -la 2° partie se déroule rapidement si l'évaluation est limitée à l'usage d'un seul canal et donc sans faire intervenir les ou/et/ou exclusif (voir fenêtre pour mesurer la surface).
                                                                                                         Remarques et suggestions : Nicole et Daniel Raithouze 2004