ODE DE PRODUCTION DES FILOIVS

KtS — Systèmes de fractures. — L'esprit de recherches ne s'arrête pas avec la mise en train de l'exploitation proprement dite, une fois le gîte découvert, son exploitabilité fixée, et la concession obtenue. Il est en effet indispensable d'assurer le constant développement des travaux, tant pour donner à l'affaire une importance toujours croissante que pour remplacer successivement les parties qui s'épuisent. Il est également nécessaire, particulièrement dans les mines métalliques, de pouvoir apprécier avec une suffisante précision les variations de richesse du gîte, de manière à en mieux connaître la valeur actuelle, l'avenir probable, et à savoir où porter les chantiers, suivant le degré d'activité ou de ralentissement des transactions commerciales.

Les recherches souterraines sont en outre nécessaires dans un cas qui se présente fréquemment, celui d'un dérangement du gîte qui s'interrompt subitement et dont il s'agit de retrouver le prolongement, sans le secours de la continuité qui avait guidé jusquelà de proche en proche. Une pareille disposition porte le nom d'accident, rejet, ou cran.

La connaissance des lois qui président à la répartition de la

. richesse dans les filons, et aux accidents qui les interrompent, est

donc d'une importance de premier ordre pour diriger les travaux

de recherche souterrains. Nous consacrerons à ces deux ordres de questions ce chapitre et le suivant.

ZB — 11 est pour cela nécessaire de rappeler succinctement le mécanisme fondamental des mouvements et des ruptures de 1 ecorce terrestre. Reportons-nous par la pensée à Tépoque où la masse liquide du globe, après s*ètre figée à la surface, a continué à se refroidir, en se rétractant sur elle-même au-dessous de cette première croûte solide. Celle-ci devra évidemment suivre le noyau fluide pour continuer à reposer sur lui. Mais la nouvelle sphère étant d'une superficie moindre que la première, la pellicule superficielle, géométriquement trop grande, devra pour cela se plisser suivant certaines zones. Bien que Tensemble du phénomène ne puisse être dans ces conditions qu*un affaissement, on comprend cependant que dans ces contournements, certaines parties pourront se trouver relevées par les réactions mutuelles au-dessus de leur niveau primitif. Mais , en dehors même de cette considération , comme les cotes absolues de distance au centre nous sont indifférentes, nous pouvons nous borner à l'appréciation des mouvements relatifs des parties. Pour cela, nous attribuerons par la pensée l'immobilité à la portion qui constitue la majeure partie de la sphère à une distance notable de la ride produite, en considérant comme soulevés au-dessus d'elle les éléments qui y font finalement saillie. Certaines parties molles ou élastiques pourront se prêter sans disjonction à l'effet de la poussée du fluide intérieur et des réactions mutuelles de l'écorce ; mais des couches déjà dures et cassantes ne sauraient obéir à ces flexions (*) sans éprouver certains éclatements. Examinons de plus près ce phénomène.

Zlf — Supposons, pour fixer les idées (•), que le granité G (fig. 8) tende à soulever le terrain sédimentaire T, T^, T,. . . Il se produira une sorte de dôme ayant son sommet en S, pendant que les strates se relèveront suivant une courbe qui aura son pied en P

(') Et surtout aux torsions qui, appliquées par M. Daubrée à des plaques de Terre, hii ont fourni des types analog^ues aux systèmes de rupture naturelle du (eiTain. [Étudet de Géologie synthétique, pi. I, p. 311.)

('] Moissenet, Partie* riches des filons, 1874, p. 39.

30 RECHERCHES Dt: ÏINES.

et présentera une inflexion en un point intermédiaire I. Si les couches ne sont qu'imparfaitement adhérentes les unes aux autres, elles tendront à glisser par leur poids vers le pied de ce lalus. Il se produira pour cela des cassures f, /",, /",•.. plongeant du même côté que la musse du terrain, c'esl-à-dire synclinales ou conformes. avec glissement pour chacune d'elles da toit sur le mur. De celte manière la courbe s'abaissera de P en P' par une suite de rcjcls

en escalier. En môme temps, le gonflement du plan horizontal suivant la convexité du soulèvement ne saurait s'effectuer sans des éclatements rayonnants. Ceux-ci jilongeront par suite en sens contraire du pendage, comme l'indiquent les lignes fi, f,, 9,... anticlinales ou inverses. Ces ouvertures pourront rester entrebâillées, mais, pour chacune d'elles, le toit aura en ce moment peu de tendance à descendre sur le mur, car il continue pendant un temps plus ou moins long à être sollicité par la poussée intérieure du gra-

RECHERCHE DES PARTIES RICHES DES FILONS. 3i

nite, refoulé sous la calotte S par les afTaissements généraux de Técorce.

Seulement, lorsque cette influence aura cessé, il se produira en sens inverse un tassement des parties superficielles pour suivre le retrait des matières éruptives. Cet effet tendra à ramener le sommet S à une altitude moins élevée S', en profitant des fractures anticlinales déjà opérées pour en faire glisser le toit sur le mur, et déterminant au besoin de nouveaux éclatements du même genre. Quant aux fissures conformes f, elles auront alors moins de tendance à jouer ; car on peut admettre que les tassements de la partie sédimentaire auront fini par trouver leur équilibre. C'est donc surtout la production de cassures antiçlinales qui prédominera jusqu'à la fin» et en effet M. Henwood les considère comme plus fréquentes que les autres (*). Mais cette seconde période, inverse de la première, produisant une sorte de bascule vers la région moyenne, moins solidement arc-boutée que le pied du talus, y développera dans les deux sens des fêlures, qui, se croisant les unes les autres, pourront même s'intercepter mutuellement, de sorte que telle fente anticlinale s'arrête brusquement sur une fracture synclinale, sans se propager au delà, ou réciproquement.

SS8 — Ce grand plissement de la croûte terrestre adoptera naturellement sur la sphère la ligne de moindre résistance, c'est-àdire un arc de grand cercle, qui dessinera la direction de tous les plans /"et 9 dont nous venons de parler. Mais Ton comprend en même temps qu'un si vaste mouvement ne pourra se propager au loin, sans déterminer des fatigues transversales qui se traduiront de leur côté par d'autres fractures. Celles-ci épouseront également les surfaces de moindre résistance capables de permettre ces jeux secondaires, c'est-à-dire des plans perpendiculaires à la direction précédente. Le rôle des fractures transversales est en effet visible, quoique d'une manière plus effacée, dans ces grands phénomènes de dislocation.

{*) Henwood, Remarques sur les gisements métallifères du Comwall. [Annales^ ?•, II, 173.)

JS9 — Lorsqu'une durée suffisante aura éteint l'activité du phénomène, il arrivera que d'autres affaissements généraux de l'écorce devront se produire pour marquer une nouvelle ère de refroidissement. Bien souvent le défaut d'équilibre et de consolidation de l'édifice que nous venons de décrire, le prédisposera à servir encore une fois de charnière pour un nouveau mouvement. Des fractures différentes pourront s'ajouter aux anciennes dans la même direction; ces dernières, mal soudées» auront tendance à se rouvrir, et d'autres, restées ouvertes, exécuteront de nouveaux glissements.

Si, au contraire, les efforts proviennent d'une région éloignée, avec une tendance oblique prononcée, un phénomène semblable au premier se reproduira, mais dans une direction différente, et son système de fractures sera un croiseur du précédent. Une circonstance analogue pourra même renaître, et affecter le premier champ de fractures plusieurs fois consécutivement, par des systèmes de croiseurs dont Chacun exercera son influence sur tous les précédents, tandis que l'observateur n'en constatera aucune sur ceux qui ont suivi ; ce qui lui fournira le critérium caractéristique de l'âge relatif de ces divers phénomènes.

On peut remarquer, à cet égard, que plus un certain champ de fractures aura été déjà éprouvé par des dislocations répétées, plus il deviendra apte par son peu de solidité à ressentir le contre-coup d'effets éloignés, plus facilement qu'une étendue encore intacte interposée entre les deux centres. On peut expliquer par là l'extrême complication de certains districts métallifères, et le retentissement qu'y ont exercé des soulèvements dont le théâtre principal se trouvait à une grande distance, quoique on y en retrouve pourtant la trace. C'est ainsi qu'à Yialas, Rivot a déterminé l'influence de huit systèmes de montagnes différents (*) et de sept époques de remplissage. MM. Michel Lévy et Chpulette ont noté de même dix influences distinctes de soulèvement à Przibram (Bohême) (*). La quantité absolue des fentes est parfois innombrable. On a reconnu plus de mille filons dans le gneiss de Freyberg. Le nombre s'élève

n Rivot, Annales, 6% IV, 309 et 379.

(«) Michel Lé?y et Ghoulettc, Annales, 6% XV, 182.

RECHERCHE DES PàRTIES RICHES DES FILONS. 33

eacore quand il s'agit de veinules de retrait, et on en a énuméré jusqu'à sis mille dans les mines d'or de Berezowski (Oural).

80 — Minéralisation. — Parmi les fissures auxquelles ces grands phénomènes mécaniques ont donné naissance, les unes sont restées stériles. On les appelle failles, et elles ne présentent guère pour le mineur que des influences fâcheuses. D'autres, au contraire, ont reçu de l'intérieur un remplissage , souvent utilisable pour l'industrie. Elles portent le nom àe filons. Cette minéralisation s'est du reste efTectuée d'après plusieurs modes distincts.

Principalement dans la région qui avoisine l'axe du soulèvement, certaines cassures, en relation profonde avec les liquides comprimés, ont été directement remplies par ces matières qui ont pu même s'épancher par-dessus l'aflleurcment. Ce sont les filons d'injection dont l'ensemble est constitué par une roche homogène. Ce genre de formation, qui a pris une grande part dans la composition des masses pierreuses de l'écorce terrestre , n'a joué qu'un rôle plus elTacé en ce qui concerne les gjtes métalliques.

Près des bords de la chaîne, au contraire, dans la région où l'intensité du phénomène s'est trouvée atténuée, des communications trop étroites pour permettre de tels épanchements, mais encore perméables aux gaz, ou le plus souvent à la vapeur d'eau charriant diverses substances volatiles, ont élé remplies par sublimation.

C'est souvent aussi le mode de r„^. , j, „,

Fig. 9. Ciiupe traiisïcrsalo d'un lilrin.

minéralisation des fissures de

retrait, opérées pendant la solidification des masses éruptives.

Un troisième mécanisme a formé les filons d'incntslalion. Certaines fentes sont restées longtemps béantes, ou se sont rouvertes

successivement un certain nombre de fois, en raison des tassements et malgré la soudure imparfaite de leurs parois. Elles ont formé ainsi un réseau de circulation souterraine pour les eaiix thermales qui, après s'être chargées de diverses substances dans les régions profondes, sont venues les déposer sur les parois, en raison des changements de température, de pression, d*état élec* trique, qu'elles subissaient en remontant à des niveaux supérieurs, ou des réactions chimiques opérées avec les matières encaissantes. Les variations de composition survenues dans ces eaux, aux diverses époques du phénomène, ont souvent donné lieu, avec la plus grande netteté, à une disposition rubanée (fig. 9), symétrique des deux côtés du filon, avec un vide central et des cristallisations dont les pointements sont dirigés vers l'intérieur.

C'est précisément cet ensemble complexe d'actions exercées par les sources hydrothermales et les véhicules gazeux, dont il s'agit en ce moment de démêler les lois, pour prévoir celles qui ont dû influencer la répartition de la richesse dans les liions, et qui formeront le guide nécessaire du mineur dans ses travaux de recherche intérieurs.

INFIiUBMCE DE LA NATUBE DES ROCHES ENCAISSANTES

31 — Influences chimiques. — Les lois qui ont présidé à la répartition de la minéralisation dans l'intérieur des fentes naturelles (*) dépendent de deux classes diflérentes d'influences : la nature des roches encaissantes (*) et les conditions géométriques de la fracture.

[*) Les énoncés propres à guider les mineurs, en ce qui concerne la dislribution de la richesse des gîtes métallifères, ont été formulés principalement par Charles Thomas [liemarkê on the Geology of Cmmwall and Devon in connexion wilh the depoaiU of metallic ores and on the bearings of the productive Iodes ^ 1859) , Henwood (Annales, 7% H, 165), Carne, Fox, Tregaskis, Rivot, M. Fuchs, H. l'ingénieur en chef des mines Moissenet, dans un important ouvrage [Sur les parties riches des fiions^ 1874), que nous avons souvent mis à contribution, etc.

(*) Cette influence était déjà classique du temps de Délius, qui l'énonce d'une manière générale et cite à l'appui l'exemple des mines du Banat. {Instruction sur fart des mines, 1773, traduction de Schreiber, I, 64.)

L*influence des roches s'est exercée de deux manières distinctes : d'après leur nature chimique et ses rapports avec la composition des eaux minérales; ou d'après leurs qualités physiques, propres à déterminer un mode de fracture présentant telles ou telles circonstances géométriques.

L'action chimique correspond elle-même à deux ordres d'idées difTérents. D'une part les épontes, en réagissant sur la solution qui les baigne, provoquent des doubles décompositions de nature à amener le dépôt des matières dissoutes. En second lieu, l'attaque plus ou moins facile des roches par cette action corrosive a préparé un emplacement plus ou moins large pour l'abondance de ces dépôts.

Examinons successivement ces divers côtés de la question.

3Z — L'influence des doubles décompositions est manifeste. Les eaux stannifères, en attaquant le granité, y ont trouvé les éléments nécessaires pour saturer les principes minéralisateurs, tels. que le fluor, qui servaient à charrier l'étain. Dès lors l'oxyde de ce métal s'est déposé et en même temps la roche, profondément altérée, s'est trouvée imprégnée de minéraux caractéristiques, tels que la tourmaline, laissés sur place comme des témoins de ces réactions.

Les solutions plombifères, en dissolvant les calcaires du Derbyshire, ont déposé dans ces strates le sulfure de plomb, tandis que dans le trapp, ou toad-stone, moins attaquable, le filon disparaît à peu près et meurt. 11 eu est de même pour la table de pierre dans les mines des Cordillières.

A Schladming (Styrie), un filon assez pauvre en nickel a recoupé quatre couches brûlées, imprégnées de mispickel. Le nickel d'un côté, et l'arsenic de l'autre, se sont pour ainsi dire donné rendezvous sur les intersections rectilignesde ces systèmes de plans, el l'exploitation s'est concentrée sur ces sortes de prismes minéralisés.

33 — Quant à l'influence de la roche sur le volume final du gisement, elle est également évidente. Les filons du Cumberland sont riches dans le calcaire, pauvres dans les grès, stériles dans le

schiste. Ceux du Cornouailles sont riches dans le killas, pauvres dans le granité. Les gîtes qu'on appelle calaminaires se sont étendus au loin, et sans formes régulières, dans les calcaires, de manière à s'y substituer, sur des étendues considérables, au carbonate de chaux.

On ne doit pas dissimuler en même temps que les gites qui ont présenté le plus de facilités à la circulation des sources hydrothermales, auront souvent, en raison de leur nature cariée, conserve une partie de cette aptitude, et que les exploitations qu'on y pratique risquent d'être particulièrement gênées par l'abondance des eaux.

Les bancs rebelles à l'action des liquides minéraux ont formé en quelque sorte des barrages, qui, en gênant la circulation des eaux, les ont amenées à s'étendre au large au-dessous de cet écran, de manière à développer leur action dans cette région.' C'est ainsi que dans la formation du Laurium, où les calcaires alternent avec .les schistes, le gisement de plomb et de zinc s'épanouit dans le calcaire, à chaque contact de cette roche avec un banc schisteux qui la surmonte.

34 — Il est clair que de pareils échanges ne peuvent s'opérer sans altérer considérablement la composition des eaux, et modifier par suite les réactions dont elles seront capables à des niveaux supérieurs. Aussi est-ce un fait extrêmement fréquent que la variation de la nature d'un filon avec la hauteur.

En général, on doit craindre, pour l'avenir d'une affaire industrielle, leur appauvrissement dans la profondeur; les dépôts n'ayant commencé à s'effectuer que lorsqu'en approchant de la surface, ces véhicules voyaient se modifier leur température, leur pression, leur état électrique. Un pareil phénomène pèse sur toute la formation métallifère du Derbyshire et a amené un grand ralentissement dans la prospérité de ce district minier. Les. cuivres gris argentifères s'appauvrissent presque toujours dans la profondeur. L'affaiblissement de la minéralisation peut même être quelquefois d'une incroyable rapidité. On a vu par exemple, <lans certaines mines d'or de l'Amérique du Sud, des fissures de retrait

présenter une teneur de 92 grammes à la tonne près de la surface, 16 grammes à 10 mètres d'approfondissement et uniquement des traces à 20 mètres.

On voit également des amas, très puissants à la surface et de nature à faire concevoir de grandes espérances, tourner court à peu de distance et s'amincir rapidement. Cela tient à ce que les sources hydro thermales arrivant vivement par les fentes, s'épanchaient à la surface en forme de bassin plus ou moins étendu, dans lequel elles pouvaient agir à loisir. Les gîtes calaminaires exposent souvent à de pareilles déceptions, et il est prudent de n'y enfouir qu'à bon escient des capitaux importants dans des aménagements étendus et onéreux.

Il arrive quelquefois, au contraire, quoique beaucoup plus rarement, que des filons s'enrichissent en profondeur, ce qui revient à dire que les eaux s'appauvrissaient en montant, en raison des échanges opérés avec les parois, et qu'elles épuisaient ainsi leur action. Certaines couches interceptent absolument le filon, qui ne présente plus au delà aucune minéralisation.

On observe enfin des modifications, non seulement dans la teneur, mais dans la nature de cette minéralisation ; tel élément commençant à entrer en scène dans les doubles décompositions, lorsque la solution s'est suffisamment appauvrie par rapport à un autre réactif d'affinités plus énergiques. Il est arrivé, par exemple, dans le Cornwall, que des filons de cuivre passent à l'étain (*) et réciproquement (•). Dans les mines de métaux précieux de la chaîne des Andes, à une zone riche superficielle chloro-bromo-iodurée succède souvent une bande oxydée, cariée et appauvrie, après quoi une nouvelle zone plus favorable se rapproche des caractères de la première.

35 — Un phénomène de ce genre se présente avec une certaine

(*) Le main Lode de DoIcoaUi, après le passage du chapeau de fer, a présenté, de 20 mètres à 320 mètres, une grande richesse en cuivre. Â partii- de ce point, la teneui* a décliné rapidement et Pétain a commencé à apparaître. A la profondeur de 380 mètres, on est arrivé à créer la plus productive des mines d'étain du Cornwall. Le iilon présente encore, à 700 mètres, un très beau caractère.

(*) Combes, Traité d^exploitaiion^ t. I, p. 37.

constance dans un très grand nombre de formations métalliques. Il résulte avec évidence de Tinfluence exercée, lorsque les eaux minérales arrivaient près du jour, par l'oxygène de l'air, agissant, soit directement, soit par l'intermédiaire des eaux de surface. On observe presque toujours, à l'intersection de la masse par le niveau hydrostatique des eaux de la région, un changement de nature du minerai, qui est parfois aussi brusque que complet. Il donne naissance au chapeau de fer. Les sulfures se sont oxydés, et les terres rouges, les squelettes d'oxyde de fer sont restés seuls, pendant que redescendaient des sulfates solubles. Ceux-ci, subissant à leur tour une nouvelle réduction, après être sortis de la zone oxydante, ont fixé de nouveau leur radical en déterminant la formation d'une zone riche immédiatement au-dessous du chapeau de fer.

C'est ainsi que le cuivre, qui manque dans les chapeaux de fer de Tharsis et de Rio-Tinto (Huelva), se trouve accumulé avec une teneur sensiblement plus grande que celle de la masse inférieure, dans la zone immédiatement subordonnée au plan des eaux topographiques (*). De même au Canigou (Pyrénées orientales), certains niveaux séparent le minerai rouge du minerai blanc.

On a rencontré des filons dont le sommet, préservé dès le premier moment de l'action des eaux extérieures, est resté formé de pyrites. Au-dessous, une zone d'oxydation correspond au plan hydrostatique, puis la pyrite reprend dans la profondeur.

La conclusion à tirer de ces observations est qu'il sera bon d'apprécier autant que possible la situation probable de ce plan de niveau des eaux, et de diriger d'après cela les travaux de recherche de manière à couper le filon en pleine richesse.

36 — Influences physiques. — Les propriétés physiques de la roche ont pu intervenir par sa plus ou moins grande conductibilité pour la chaleur et l'électricité. Mais l'influence la plus nette est celle de la ténacité.

On peut la caractériser par l'énoncé suivant : Les parties les plus

(*1 Délius avait sans doute connaissance de faits analogues, car il énonce la formule suivante comme un c proverbe de mineurs : II n'y a jamais de si bonnes mines que celles qui ont un chapeau de fer. » (In»truction sur fart det mineê^ traduction de Schreiber, I, 69.)

avantageuses d*un filon sont celles qui sont encaissées dans les roches de dureté motekne. On les appelle bonnes couches. Celles qui sont ou trop dures ou trop friables sont désignées sous le nom de mauvaises couches.

On comprend en effet que des roches dures ou élastiques cèdent difficilement à l'effort de rupture, et que la séparation y manque de netteté. Les terrains friables, au contraire, obéissent sans résistance, mais les épontes sont dépourvues de solidité , elles tendent à s'ébouler et à refermer la fente, en obstruant les canaux à l'aide desquels les eaux minérales auraient pu la transformer en un filon utile. Des roches poreuses laisseront les eaux s'éparpiller au hasard, au lieu de se concentrer dans le laboratoire du filon.

Au contraire, quand ces qualités extrêmes sont remplacées par une moyenne convenable, le terrain se fend avec netteté, et la fracture persiste ensuite assez longtemps pour pouvoir être avantageusement minéralisée.

Il n'est pas inutile de faire observer que, pour appliquer cette règle d'une manière rationnelle dans des travaux de recherche, il convient d'apprécier la dureté de la roche encaissante, non pas dans les épontes immédiates, où la roche n'est plus que l'ombre d'elle-même, par suite des altérations qu'elle a subies, mais dans sa masse même et à une distance suffisante pour qu'on puisse apprécier ce qu'était le terrain, au moment où il a été sollicité à se fendre.