Chapitre II

JLES TERRIINS

Ainsi que nous le verrons à la fin de cet ouvrage, Thistoire géologique, ou l'histoire de la formation du globe terrestre jusqu'à son état actuel, comprend des périodes successives, de durée plus ou moins longue, et pendant lesquelles — par suite de l'espèce de tranquillité où restait la croûte solide du globe, — les dépôts sédimentaires se formaient au fond des eaux. Ces périodes de repos, dites époques géologiques, ont été plusieurs fois, brusquement ou non, interrompues par des sortes de '' révolutions géologiques ", accidents divers, glissements ou plissements, etc., des couches déjà formées, et qui ont modifié les reliefs de l'écorce terrestre. Mais, remettant à plus tard l'étude ou la revue sommaire de ce que l'on peut appeler la Géologie historique, nous avons seulement, en ce chapitre, à nous occuper " de façon générale " des terrains (ou étages), c'est-à-dire de l'ensemble des lits (nommés aussi couches, strates) formés durant une même période ou époque géologique. En d'autres termes, alors que, dans le chapitre précédent, nous avons étudié les roches en ellesmêmes, quant à leur composition et à leur forme, dans celui-ci nous donnerons particulièrement notre attention au groupement ou à l'arrangement des roches d'une même période géologique, c'est-à-dire à l'étude générale des terrains.

Avant d'aller plus loin, il sera intéressant de se faire une idée, par l'examen de la vignette ci-contre, de la disposition (théorique) relative des roches et des terrains dans l'écorce terrestre. (Voir la légende explicative, au bas de la page 31.)

Pour traiter complètement de la matière de ce chapitre, nous parlerons successivement : 1 °, de la disposition et de la structure des terrains ; 2°, des veines et des filons qui les traversent parfois ; 3°, des fossiles, c'est-à-dire des débris organiques, animaux et plantes, que Ton y trouve souvent.

Fig. 6. — Arrangement (théorique) relatif des terrains et des roches dans l'écorce terrestre.

Art. I. — Disposition et structure des terrains

Si les matières minérales tenues en suspension dans les eaux avaient toujours été semblables, soit dans leur composition, soit dans leur quantité, les dépôts qu'elles auraient formés seraient de constitution identique dans toute leur masse. Mais le fait que ces dépôts ou sédiments sont " stratifiés " ou divisés par '' strates " (lits ou couches) superposées, indique qu'il y a eu des variations dans la continuité ou la qualité de ces dépôts. Par exemple, s'il y a, dans un terrain, des lits de roches à gros éléments alternant avec des lits de roches à éléments fins, il faut admettre qu'il y a eu des alternances de courants marins violents, où seules les roches de plus forte pesanteur ont pu se déposer, et d'eaux tranquilles où même les sables pouvaient tomber au fond et s'y accumuler. D'autre part, puisque les strates ou lits, qui ont dû à l'origine être disposés parallèlement, sont devenus anguleux par endroits, ou contournés diversement, il faut en conclure qu'il s'est produit, par des causes variées, des cassures, des plissements, des soulèvements dans les terrains. L'étude de la con-

Fig. 6. — En A et B, on voit les roches éniptives, qui constituent la grande partie de la croûte terrestre (A, représentant les gneiss et les micaschistes ; B, un massif de granit). — En C, sont les roches sédimentaires. Les *' traits noirs épais " sont des filons y dont il sera question ci-après.

dition des lits et des terrains permet donc de se faire, jusqu'à un certain point, une idée de l'histoire de la croûte terrestre, des variations et des transformations par lesquelles elle a passé dans la suite des siècles.

L'âge des terrains. — D'abord, il est évident que les couches les plus profondes, dans les terrains stratifiés, sont les plus anciennes, sur lesquelles se sont déposées plus tard des couches qui leur sont maintenant superposées. En outre, une chaîne de montagnes doit être reconnue comme plus jeune, c'est-à-dire de formation plus récente, qu'une autre chaîne de montagnes, si elle possède plus de couches sédimentaires : en effet, s'il y a plus de ces assises sédimentaires superposées dans la coupe d'une montagne, cela indique que le soulèvement qui lui a donné naissance remonte à une époque relativement récente, où un plus grand nombre de ces couches de la croûte terrestre avaient eu le temps de se former. Par exemple, on reconnaît par là, pour l'Europe, que les Alpes sont plus jeunes que les Pyrénées, parce qu'elles ont plus d'assises sédimentaires que celles-ci. — Cette différence du nombre d'assises, d'une montagne à l'autre et dans une même région de la croûte terrestre, démontre que les soulèvements qui ont produit ces montagnes n'ont pas eu lieu à la même époque : autrement, le nombre des lits ou des assises serait le même pour l'une et pour l'autre. Et encore, cela soit dit de façon théorique : car, dans la réalité, si une montagne a un moindre nombre d'assises, cela peut résulter du fait qu'un certain nombre de ses lits ont été enlevés par l'action dei divers agents atmosphériques, comme il sera dit plus loin.

Pour étudier le nombre, la nature et la disposition relative des couches de terrains, on profite des '' coupes " produites, à travers ces assises, par les dislocations de la croûte terrestre, par Faction des cours d'eau, et même par le simple travail des mines. Et l'on arrive, par ces moyens, à se renseigner sur Vâge relatif des roches et des terrains qu'elles composent ; quant à leur âge absolu, c'est-à-dire à la *' date " de leur formation dans l'histoire du globe terrestre, il est évident que nous ne pouvons disposer

d'aucunes données qui puissent permettre d'arriver à une précision quelconque en cette matière.

Pour connaître I'age relatif des terrains, c'est-à-dire l'antériorité, la contemporanéité ou la postériorité des terrains les uns par rapport aux autres, il y a : — 1 °, comme il a été dit déjà, la " superposition " des lits successifs, dont lés plus élevés sont évidemment les plus récents. On voit, par exemple, dans la vignette ci-jointe de la coupe d'un terrain, que la couche sédimentaire B s'est formée après la couche A ; la couche C après la couche B ; et que la masse éruptive E est plus récente que les couches A et B, puisqu'elle les a tra- -^ versées toutes deux. ^^ Toutefois, ce moyen de la 5^ superposition des lits n'est pas suflSsant à lui Fig. 7.— Age relatif des lits de terrains, seul, soit parce que tel

point d'une même couche de la croûte terrestre a pu être émergé, déjà, pendant que les points environnants, encore submergés, recevaient d'autres sédiments ; soit parce qu'il a pu arriver, comme cela a lieu encore actuellement, que certains fonds des océans ne recevaient aucun dépôt ; soit, enfin, parce que des lits déposés au fond des eaux ont pu disparaître par une cause quelconque. — Il y a, 2°, la " continuité " d'un même lit, bien que la composition puisse en être différente d'un endroit à l'autre. C'est ainsi qu'un sédiment de sable peut devenir, à certain point de son étendue, de composition argileuse. Toutefois, il est rare que l'on puisse profiter d'indications de ce genre, parce qu'il est exceptionnel que l'on soit en mesure de suivre bien longtemps, dans le sol, la continuation d'un même lit. — Il y a, 3°, et surtout, les '' fossiles " S qui

(1) hes fossiles sont les restes pétrifiés ou moulés d'animaux ou d*végétaux, qu'on trouve dans certaines couches géologiques. Il seia traité des fossiles, ci-après, dans un article spécial.

peuvent fournir les renseignements les plus importants sur l'âge relatif des terrains. Etant donné, en effet, qu'une même assise de la croûte terrestre contient toujours les mêmes espèces animales et végétales, il est permis de conclure que deux couches sédimentaires, situées en des points éloignés du globe et où l'on trouve les mêmes espèces fossiles, sont contemporaines. Il y a lieu de faire observer, toutefois, qu'il faut surtout tenir compte, en cette matière, des fossiles pélagiques ou des océans, parce que, à une époque quelconque, ce sont les dépôts marins, et donc aussi leurs fossiles, qui se trouvent répartis le plus uniformément. Il convient d'ajouter, pour faire voir l'importance de l'étude des fossiles, que si tels fossiles, trouvés dans un dépôt sédimentaire, se rapprochent beaucoup de telles espèces vivant encore actuellement par exemple dans les lacs ou les fleuves, on pourra dire que ce dépôt est lacustre ou fluviatile.

liA STRUCTURE DES LITS. — La surface de certains lits des terrains suffit à faire connaître quelle a été leur origine, d'après les phénomènes qui se passent encore actuellement. C'est ainsi qu'il est facile de voir le travail des eaux sur les rivages ou sur les fonds, ainsi que l'action des vents sur les sables, dans ces rides ou ces ondulations que portent certaines couches sédimentaires, et dans ces fentes qui ont évidemment été causées par le dessèchement des terrains. Ce n'est pas sans étonnement que l'on voit conservées, sur la surface de certains lits d'argile, jusqu'aux empreintes qu'y ont laissées de larges gouttes de pluie. Pour ce qui est de la structure intérieure des lits, elle dépend de la nature des substances minérales qui les constituent. Elle est donc parfois compacte, parfois schisteuse ou feuilletée, etc. La concordance ou la discordance des lits. — Par la vignette ci-jointe, on peut se faire une idée de ce que Ton entend par stratification concordante ou discordante. Les lits de la couche supérieure, dans le groupe de droite et le groupe de gauche, ont évidemment une disposition parallèle et ont été déposés en même temps, bien qu'il se soit produit entre eux une vallée creusée par les eaux couran-

tes : ils sont donc concordants entre eux. Quant aux lits

Fig. 8. — Lits concordants (séparés par une valiée) reposant sur des lits discordants.

obliques du terrain inférieur, ils sont aussi concordants entre eux ; mais, après avoir été déposés parallèlement et horizontalement, quelque bouleversement du sol les a soulevés et les a laissés dans la position oblique. Alors s'est fait, sur leurs extrémités, le dépôt des lits supérieurs horizontaux, par rapport auxquels ils sont en stratification discordante, c'est-à-dire non parallèle.

Les plissements des lits. — Après avoir été formés ou déposés horizontalement, la plupart des lits ont été ensuite soulevés de diverses façons par les bouleversements qui se

Fig. 9. — Plissement des lits.

sont produits dans l'écorce terrestre, et sont restés dans la position tourmentée où ils ont été laissés. C'est pourquoi on les trouve aujourd'hui plissés, plies et contournés de diverses manières.

GEOLOGIE

Les dislocations. — Les dislocations, ou ruptures, des terrains se sont produites sous l'action des soulèvements et des plissements des couches terrestres, et ont donné lieu à la formation des montagnes. On peut reconnaître, par le nombre varié des lits sédimentaires qui ont été dérangés de la sorte, que ces dislocations ont eu lieu à des époques diverses. En outre, lorsque l'une de ces ruptures a été ac-

Fig. 10. — Exemples de dislocation du sol. compagnée de plusieurs lignes parallèles de dislocation, dans une même région, il en est résulté des groupes de montagnes, contemporaines et parallèles, que l'on nomme '' systèmes de soulèvement ". Enfin, on peut encore observer que plus les montagnes ou les élévations du sol sont de formation récente, plus leur hauteur est considérable. Cela est dû à ce que, plus ces dislocations se sont produites à une date récente, plus les couches sédimentaires qui se sont soulevées avaient eu le temps, auparavant, de s'épaissir ; et, d'autre part, à ce que les hauteurs produites plus anciennement avaient subi depuis plus longtemps l'action des érosions ou des dénudations.

Les dénudations. — La vignette 11, ci-jointe, qui re-

V , présente une coupe de

/ \ ^ '. : , terrain, à Lé vis, par-

; ; ; : ''/.'-V/\ /\-\ tant du fleuve et se di-

[t W \ ' S:^ v\ \^^.^ rigeant vers le sud, sur

t,/^\S^//'^A^!^,.'v// '' '- — * une distance d'un mille

\^- 1 1 r^ I 1 , . 1 ou deux, fait bien com-

Fig. 11. — Coupe du sol, montrant le

travail d'érosion. prendre les ettets de la

dénudation ou érosion des lits de terrain. Les lignes pointillées, en effet, représentent la continuation, telle qu'elle a dû exister d'abord, des lits qui furent soulevés et contournés à une époque ancienne. Mais les eaux ou les

agents atmosphériques divers ont " dénudé ", rongé à la longue la partie supérieure et contournée des lits ; et l'on voit, dans la moitié inférieure de la vignette, ce qu'il en reste, à savoir des lits tronqués et presque verticaux.

Les horizons géologiques. — On désigne par cette appellation, en géologie, des lits ou des couches nettement caractérisés par la présence de telles roches ou de tels fossiles qui leur sont tellement particuliers, qu'on ne les trouve, en d'autres points du globe, qu'en des lits ou des couches qui soient exactement du même âge. Ce que nous avons dit plus haut (page 33) de l'âge relatif des terrains peut aider à se rendre compte de la manière dont on se sert, par exemple, de l'étude des fossiles d'un terrain, pour établir le classement des lits géologiques à ce point de vue. C'est principalement à la connaissance des fossiles que l'on a recours pour cet objet. Aussi, ordinairement, on désigne un horizon par le fossile le plus important qui s'y trouve. On dira, par exemple : " horizon à trilobites ".

Art. 2. — Veines et filons

Il est arrivé plus ou moins souvent que la croûte terrestre, soit par l'effet du refroidissement, soit par suite de dislocation ou de bouleversements quelconques des terrains, s'est " fendillée " en divers endroits et sur une profondeur plus ou moins grande. Les " fentes " ou fissures qui en ont résulté peuvent r=E=B^^-~|>^ ^1 ^ avoir une '' puissance ", c'est-à-dire:

une largeur de quelques lignes seu-^ lement ou de centaines de pieds.:

Elles ont été remplies soit par des =

roches éruptives, soit par des substances minérales venues de la surface, qui se sont moulées, pour ainsi t^. .o r- j. j. ^ . . 1 . l'ig, 1^. — ^ Coupe d un dire, sur ces ouvertures, et dont filon métallifère.

Fig. 12. — E, épontes (ou parois). — S, salbande (couche argileuse). — G, gangue (matière pierreuse). — M, minerai.

la masse est ce que ron nomme : veine ou filon, et dylce. On donne ce nom particulier de " dyke " aux fissures qui ont été ainsi remplies par des matières fondues montées de l'intérieur. — Les veines ou les filons ont généralement une direction presque verticale, et peuvent être d'une profondeur telle qu'on ne saurait la constater. — Il y a des veines qui ont été produites par une sorte de compression ; elles sont étroites, souvent nombreuses dans une roche, et remplies par les dépôts de diverses solutions minérales. Ces veines sont généralement sans grande importance, parce qu'il ne s'y trouve guère de minerais de valeur. — Il n'en est pas ainsi des veines dites de fracture, et qui ont été produites par des cassures plus ou moins profondes de la croûte terrestre. C'est dans celles-là, qui se sont remplies de roches venues de l'intérieur, que l'on trouve les minerais utiles. Ce minerai est entouré ou mêlé de certains minéraux, quartz, barytine, fluorine ou calcaire, qui forment ce qu'on nomme la gangue. — Quand la veine contient ainsi des minerais, c'est-à-dire des substances minérales renfermant des métaux, on les nomme plus particulièrement FILONS. Il est évident que tout filon métallifère ne constitue pas une mine riche ou seulement exploitable. Car il y a des filons qui ne contiennent qu'une proportion métallique trop faible pour être exploitée avec profit. D'autres fois, un filon sera assez riche par la quantité de métal qui s'y trouve : mais, à cause de sa direction dans le sol, à raison aussi des circonstances de terrain, d'éloignement des régions habitées, etc., l'exploitation n'en saurait être rémunératrice. Il peut encore arriver qu'un filon, qui paraît d'une certaine valeur métallique à sa partie supérieure, devienne de moins en moins riche à mesure qu'il s'enfonce dans les couches de terrain. Ces considérations suffisent à montrer qu'il convient d'user de prudence dans les entreprises d'exploitation des mines.

Art. 3. — Étude des fossiles

On nomme fossiles des débris ou des moulages d'animaux

et de plantes qui ont été conservés dans les couches géologiques formées dans les époques antérieures à la nôtre. L'étude de ces restes forme une branche spéciale de la Géologie, et se nomme Paléontologie. Le géologue attache beaucoup d'importance à l'étude des fossiles, parce que, — étant donné que les genres, sinon toujours les espèces, des animaux et des plantes sont les mêmes pour une même période géologique, — il y trouve des données qui lui permettent de connaître l'âge relatif des terrains.

Il n'y a pas de fossiles dans les assises ignées, parce que la chaleur intense à laquelle ont été soumis ces terrains a détruit toute trace des organismes vivants.

De même, les animaux et les plantes qui sont restés ex-^ posés à l'air ont subi les effets de la putréfaction, et se sont décomposés plus ou moins rapidement et sans laisser de traces. La condition la plus favorable pour la fossilisation des débris organiques a donc été leur enfouissement dans les sédiments qui se sont formés au fond des eaux. Même les animaux terrestres et les végétaux, surtout ligneux, ont pu être entraînés par les fleuves et les rivières dans les lacs et les océans, et y subir la fossilisation, comme les organismes aquatiques.

Cette fossilisation elle-même s'est produite de bien des manières. — Par la simple congélation, des mammouths (grands éléphants de l'Europe, de la Sibérie et de l'Amérique du Nord, dont l'espèce est éteinte, et dont les défenses recourbées atteignaient une longueur de 15 pieds) se sont conservés au complet, avec leur chair et leur peau. — Fréquemment, il s'est opéré chez les végétaux une véritable '* carbonisation ", qui a consisté dans leur appauvrissement d'oxygène et leur accumulation de carbone, et qui a produit la tourbe, la houille, l'anthracite, qui jouent un si grand rôle dans l'économie de la vie moderne. — L'enfouissement assez récent dans les sédiments du fond des eaux a permis la conservation même du calcaire qui constituait les coquilles de mollusques et les coraux à l'état de vie. Il y en a un bel exemple dans le banc de petits coquilles qui existe à la Pointe-aux-Trembles (Portneuf), à un demi-

GEOLOGIE

mille du fleuve et à la hauteur d'une centaine de pieds audessus du niveau de l'eau. La matière même de ces coquilles, très friable assurément, s'est parfaitement conservée, et les volailles de la région font leur profit de ces ressources paléontologiques. — Souvent, la substance primitive de l'animal ou de la plante a été remplacée, pour ainsi dire, molécule à molécule, par une matière minérale quelconque, provenant du terrain avoisinant, et il en est résulté une véritable pétrification. C'est le cas des trilobites que l'on trouve, par exemple, au cap Tourmente, dans la province de Québec. Des troncs de palmier, convertis de la Pig. 13. — Tri- sorte en silice, ont conservé si bien toute la ^ ^ ^* délicatesse de leur structure, qu'on peut l'étudier encore même au microscope. — Enfin, il y a,

dans certaines roches, jusqu'à des traces laissées par des goutjtes de pluie, ou par la patte d'un i oiseau. Et encore, qui croirait que même des objets aussi v/^ fragiles et aussi délicats que ^Jdes feuilles de fougère aient ' ' pu laisser leur empreinte sur ^^&M ^^^ matières solides ? Et pourtant, on trouve des empreintes de cette sorte dans les blocs de charbon.

Un fait remarquable, c'est que les espèces animales et les espèces végétales trouvées à l'état Fig. 14.— Empreintes de gouttes fossile, et qui n'existent plus aude pluie et d'une patte d'oiseau. jourd'hui à l'état vivant, sont venues se ranger comme à leur place dans les classifications établies de nos jours pour l'étude du règne animal et du règne végétal.

On a pu connaître par les fossiles la taille colossale qu'at-

teignaient, ainsi qu'il sera dit plus loin, certaines plantes et certains animaux des âges primitifs.

Fig. 15. — Empreintes de végétaux de la houille.

Il est intéressant de faire l'observation que, en vertu du principe de la " corrélation des formes ", il a été possible de reconstituer, quant à la taille, aux formes et aux attitudes, telle espèce animale des premiers âges, dont l'on n'a pu retrouver que peu de débris, quelques dents ou quelques vertèbres. Ainsi du mégalosaure, ce lézard de près de 70 pieds, on possède seulement quelques débris, qui ont pourtant suffi pour faire connaître l'animal gigantesque tel qu'il a dû exister. C'est Ciivier, illustre savant français, qui a fait les premiers travaux de reconstitution des grands animaux des temps géologiques. '' Tout être organisé, a-t-il dit lui-même, forme un ensemble dont les parties se correspondent mutuellement et concourent à la même action définitive par une action réciproque. Aucune de ces parties ne peut changer sans que les autres changent aussi ; et par conséquent chacune d'elles, prise séparément, indique et donne toutes les autres. Si les intestins d'un

Fig. 15.

Fougères.

1, Conifère. — 2, Lépidodendron. — 3» Calamité. — 4, 5,

animal sont organisés de manière à ne digérer que de la chair et de la chair récente, il faut aussi que ses mâchoires soient construites pour dévorer une proie ; ses griffes, pour la saisir et la déchirer ; ses dents, pour la couper et la diviser : le système entier de ses organes de mouvement, pour la poursuivre et pour l'atteindre ; ses organes des sens, pour l'apercevoir de loin ". On comprend par là ce que signifie ce principe de la corrélation des formes, '' au moyen duquel, dit un auteur, chaque espèce pourrait, à la rigueur, être reconnue par l'examen seul d'un fragment quelconque ".