CHAPITRE II
DE LA FOSSILISATION.
Sous ce titre général de fossilisation, nous comprendrons tout ce qui se rattache, plus ou moins directement, aux changements par lesquels un corps vivant et jadis animé a passé d'une époque, alors actuelle, à un autre époque qui n'est plus, en laissant, dans les couches terrestres des traces impérissables de sa forme caractéristique. Nous y réunirons un ensemble de considérations d'une haute importance, et qui néan- ' moins ont été complètement négligées par les paléontologistes.
•f Conditions de fossilisatîoii dérivant de la nature et de la composition chimique des oorpt yivants.
§ à5. Pour qu'un corps oi^anisé soit susceptible de laisser au sein dès couch^^'diesti'aces dtirables de son existence, 11 iie suffit pas que sa
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dareté et sa consistance lui permettent de résister à Faction mécanique des milieux environnants et de conserver ainsi sa forme jusqu'après consolidation complète des sédiments où il se trouve enfoui ; il faut encore que sa composition chimique soit telle qu'il puisse en même temps échapper à la décomposition organique et que la dissolution de chacune de ses parties ne soit pas immédiate après sa mort. La nature physique d'un corps organisé, c'est-à-dire sa consistance, sa solidité, sa dureté, etc., est essentiellement en rapport avec sa nature chimique, et connaître celle-ci, c'est, en quelque sorte, déterminer les caractères physiques : or la nature des éléments chimiques n'est pas, à beaucoup près, la même chez tous les animaux : elle présente, il est vrai, des caractères généraux communs à toute la série animale, lAais elle comporte aussi des différences particulières propres à chaque classe, à chaque ordre, ou même à chacune des parties d'un même corps organisé. Suivant ces différences, les caractères physiques varieront dans le même rapport, et la fossilisation offrira des modifications semblables.
La composition chimique comparée des fossiles de toute la série animale n'avait guère, jusqu'à ce jour, fixé d'une manière spéciale l'attention des géologues et des paléontologistes ; du moins aucun travail d'ensemble n'avait encore été publié sur ce sujet. M. Hugard à essayé de combler cette lacune, en réunissant les matériaux épars dan£i les ouvrages et en y ajoutant d'autres matériaux bien plus nombreux, fruit de ses propres recherches. Une communication qu'il a faite dernièrement sur ce sujet, à la Société géologique de France, contient le résumé de son travail, dont nous ne ferons que donner ici une analyse succincte.
Parmi les caractères chimiques qui distinguent les animaux entre eux, les uns, avons-nous dit, sont communs à toute la série animale. La présence de l'azote, par exemple, caractérise assez bien toute substance animale, et la distingue des substances végétales ; les autres sont propres à telle ou telle division de cette série, ou même, dans certains cas; à telle ou telle partie d'un même corps organisé. Les caractères eom-^ mung ne nous occuperont pas ici ; leur étude nous entraînerait & de trop longs détails et à des discussions inutiles, qui ne sauraient trouver place dans cet ouvrage élémentaire. Les caractères chimiques spéciaux ont pour nous une importance plus directe ; ce sont aussi ceuxlà que concerne principalement le travail de M. Hugard. Dans ce travail, l'auteur a groupé les faits, d'après les afiinités chimiques de composition des corps organisés qu'il passe successivement en revue; cet ordre est celui que nous adoptons dans les considérations qui suivent.
§ 36. 0«, dents, «wftiUiges des maminiféres. La composition chimique des 08 de mammifères peut se résumer par les chiffres moyens sui-
vants : cartilage complètement soluble dans l'eau, 32,17 ; vaisseaux, i ,i3; phosphate basique de chaux, avec un peu de fluorure de calcium, 54,04; carbonate de chaux, 11,30; phosphate de magnésie, 1,16; soude avec une très-petite quantité de chlorure de sodium, l,20,=100 (Berzélius). Ces différents chiffres, comparés, nous démontrent que les matières terreuses l'emportent de beaucoup, par leur quantité relative, sur les matières animales, et que le phosphate de chaux forme même, à lui seul, plus de la moitié de l'ensemble de la matière osseuse. Le phosphate de chaux possède une dureté considérable ; sa stabilité chimique est très-grande ; faits qui seuls nous expliquent déjà pourquoi les os et les dents sont de toutes les parties d'un mammifère celles qu'on rencontre le plus fréquemment à l'état fossile. Du reste, tous les os du squelette, ou même les différentes parties d'un même os, ne contiennent pas les mêmes quantités proportionnelles de matière animale et de matière terreuse. Les os longs des membres offrent plus de matières terreuses que ceux du tronc ; les os des membres supérieurs en renferment un peu plus que ceux des extrémités inférieures, et en général les extrémités soumises à un travail plus actif, en présentent plus que ceux qui le sont moins. Les os spongieux sont aussi toujours relativement moins terreux que les os plus compactes. De ces faits, il est naturel de conclure que telle ou telle partie du squelette, tel ou tel os, ou même les différentes parties d'un même os, n'offriront pas des conditions semblables de fossilisation. C'est ce que prouve, en effet, le nombre comparé des différentes parties du squelette qu'on trouve à l'état fossile.
Les cartilages f qui, sous plus d'un rapport, peuvent être assimilés aux os proprement dits, offrent cependant une composition chimique assez différente par les proportions, sinon par la qualité des éléments qui les constituent. Les principes terreux que nous avons vus s'élever jusqu'à 66,50 environ pour 100 dans les os, ne sont plus que de 1 à 2 pour lOO, au maximum, dans les cartilages. La gélatine en constitue la majeure partie; or, on sait que ce dernier principe est bien peu stable: nous n'aurons donc pas lieu de nous étonner si l'existence des parties cartilagineuses du squelette des mammifères n'a pas souvent été constatée :i l'état fossile, malgré la dureté et la résistance presque osseuse que présentent quelques-unes d'entre elles. Du reste , ce que nous venons de dire des cartilages des mammifères s'applique également à ceux d'oiseaux et de reptiles, mais non aux cartilages de poissons.
§ 37. Les dents de mammifères offrent, dans les différents groupes, une composition chimique à peu près semblable k celle des os dans les mêmes vertébrés, du moins quant à la nature des éléments qui les forment ; il n'en est pas de même de la quantité relative des éléments comparés enire eux. L'un des^ principes terreux , le phos-
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phate de chaux, est ici en quantité bien plus considérable que dans les os en général. Nous avons vu que dans ceux-ci la quantité du sel terreux s'élevait en moyenne à 54,04 pour cent ; dans la substance des dents, celte quantité n'est jamais au-dessous de GO et peut aller même jusqu'à 64 et 66. Les dents doivent à leur dureté et leur ténacité considérable la forte proportion de phosphate qu'elles contiennent. Du reste, la composition de la dent n'est pas identique dans chacune de ses parties ; l'émail contient une bien plus forte proportion de phosphate que l'ivoire, et la substance corticale qui existe chez quelques mammifères contient, à son tour, bien moins encore de principes terreux que les deux précédentes; de là des diiférences essentielles de dureté ; delà aussi des conditions variables de fossilisation.
Les défenses de divers mammifères, et en particulier de certains pachydermes, l'ivoire de quelques animaux du même ordre, les cornes de cerfs ont la plus grande analogie de composition avec les dents. Les cornes, toutefois, contiennent une plus faible quantité de phosphate et de carbonate terreux Cependant les cornes de cerfs ne semblent pas différer par leur composition des os eux-mêmes.
La composition chimique des os d'oiseaux diffère peu de celle des os de mammifères ; les proportions seules des éléments varient, pour un même poids. A volume égal, un os d'oiseau contiendra une aussi forte proportion de sels terreux que l'os d'un animai appartenant à la première classe de vertébrés, bien que, sous ce volume égal, sa densité soit beaucoup moindre à poids égaux. Cette même proportion des sels terreux dans un os d'oiseau, sera de beaucoup supérieure à la quantité des mêmes éléments dans tout autre os de vertébré. Si donc ta qualité des éléments constitutifs des os d'oiseaux ne peut sudlreàlaraire distinguer de ceux de tous les autres vertébrés, la quantité de ces mêmes éléments pourra suppléer à ce défaut, et l'on conçoit, dès à présent, combien, dans ce cas, la différence quantitative pourra être utile au paléontologiste indécis sur la nature de fragments osseux dont les caractères zoologiqucs ne lui paraîtraient pas suflisammenl tranchés.
La composition des os de reptiles n'a pas encore été étudiée en particulier ; toutefois, il est à présumer qu'elle ne diffère pas beaucoup de celle des deux classes précédentes.
§ 38. Des CM de poittons. La quantité des matières terreuses est, relativement à la matière animale, beaucoup moindre dans ces os que dans ceux des classes précédentes. Ce fait nous explique pourquoi les 08 de poissons sont rares à l'état fossile; il nous fournit en même temps un excellent moyen pour distinguer ces os à l'état fossile, par le seul caractère de la quantité absolue, sous un poids donné, de quelquesuns de leurs éléments essentiels; enfin il nous fait comprendre
:i8 PREMIÈRE PARTIE. — ÉLÉMENTS DIVERS.
pourquoi les poissons étant rarement conservés à Tétat fossile aTec leur forme et leur volume réels, on les rencontre toujours trèsdéformés et aplatis, ou même, le plus souvent, représentés par leurs écailles. Quant aux cartilages dont se compose uniquement le squelette de toute une division de la classe des poissons, leur composition dilTère peu de celle des cartilages des autres classes de vertébrés ; c'est toujours du phosphate de chaux, de magnésie , de fer, environ 0,1600; du sulfate de chaux, 0,1200; des traces de soufre, d'alumine, de silice, de potasse ; et tout le reste, pour 100 parties, est de la matière animale. Cependant les cartilages de certains poissons présentent une dureté et une résistance presque égales à celles des os proprement dits : dans ce cas, leur fossilisation a pu devenir plus facile, et efîectivement, il n'est pas rare de rencontrer des poissons cartilagineux fossiles. Toutefois dans ceux-ci, on remarque qa'il n'est plus rien resté d'organique que la forme ; leurs principes élémentaires ont été totalement remplacés par des substances adventitielles de nature pierreuse qui ont pénétré, dans tous les sens, le corps perméable assez résistant pour conserver sa forme pendant toute la dorée de la fossilisation, mais qui ne l'était pas assez pour échapper ensuite à la décomposition organique.
§ ^9. Les cornei dei rumÛMunts , la carapace des chélonient , les écailles des reptiles^ des poissons, le squelette tégumentaire des annelés, se ressemblent par une composition commune.Quelques-uns de ces organes se rencontrent fréquemment à l'état fossile ; aussi est-il important de bien connaître leurs véritables caractères chimiques, afin d'en mieux comprendre les différences de fossilisation. Nous ne possédons pas encore de données bien certajnes sur la composition chimique de la CO" rapace cornée des chéloniens. Son origine fait présumer qu'elle n'est pas très-différente de celle des écailles de reptiles et de poissons, sar lesquelles nous allons donner quelques détails. Les cornes creuses des ruminants sont probablement aussi dans le même cas. Les écailles de reptiles consistent principalement, à l'état frais, en une sorte de substance cornée qui contient à peine, chez quelques genres, le crocodile dans le jeune âge par exemple, 1 et 1/2 pour iOO de matière terreosé, et pas plus de 3 pour 100 dans les écailles du même animal, qui forment la crête dorsale et qui paraissent en contenir le plus. La très-faible proportion de matières terreuses dans les écailles de cette grande classe de vertébrés explique facilement leur rareté à l'état fossile. Souvent les écailles qu'on a cru devoir attribuer à des reptiles étaient, au contraire, des écailles de poissons ; et, en effet, nous verrons plus loin que celies-ci offrent des conditions bien plus favorables de fossilisation que les premières.
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Les écailles de poissons diffèrent essentiellement de celles des repti^ les, quant aux proportions des éléments qui les constiluent. Nous possédons un grand nombre d'analyses d'écailles de poissons vivants et fossiles. Toutes démontrent que, dans ces écailles, la proportion des sels* terreux remporte de beaucoup sur celle des éléments analogues pour la classe précédente. Le phosphate de chaux y entre à lui seul dans la proportion de 42 à 46 centièmes de la masse totale ; c'est-à-dire que récaille d'un poisson offre presque la composition d'un os. On voit par là, combien il sera facile de distinguer, à l'état fossile, une écaille de poisson de celle d'un reptile. D'un autre côté, les écailles de poissons ne devront pas être rares dans les couches, et, en effet, ce sont quelquefois les seuls organes qui représentent l'animal à l'état fossile. Du reste, les écailles de reptiles, lorsqu'elles existent conservées dans les couches, y sont généralement remplacées par une matière siliceuse ou calcaire ; au contraire, les écailles de poissons retiennent toujours, à l'état fossile, une quantité considérable de phosphate de chaux, comme le prouvent un grand nombre d'analyses chimiques de ces écailles, entreprises par M. Hugard, sur des échantillons pris à différents âges géologiques. Nous insisterons donc ici encore une fois sur les différences essentielles de composition, ou du moins de proportions dans les éléments qui constituent les écailles de poissons et de reptiles, en rappelant combien ces différences peuvent être utiles pour la détermination zoologique de débris fossiles appartenant à l'une ou à l'autre des deux classes de vertébrés ; car il est souvent impossible de distinguer par les seuls caractères anatomiqnes ou extérieurs des écailles prises dans Tune ou l'autre de ces deux classes.
§ 40. Les ongles, les piquants, les orins, les poils, les cheveux, etc., ont entre eux la plus grande analogie de composition, et diffèrent à peine, même dans la proportion des éléments qui les constituent. Nous n'insisterons donc pas plus longtemps sur l'importance des caractères que peut fournir leur composition chimique comparée pour la distinction des classes auxquelles ils appartiennent. Nous dirons seulement que chacun d'eux n'est qu'une simple dépendance du tissu cuticulaire, et comme tel se compose presque exclusivement de matière animale semblable au mucus. On y rencontre, de plus, un peu de phosphate de chaux, du carbonate de la même base, de l'oxyde de manganèse, du fer oxydé, du fer sulfuré^ une quantité notable de silice et une quantité plus notable encore de soufre. Cette dernière circonstance mérite de fixer un instant notre attention. On attribue à la décomposition de substances animales la grande quantité de soufre, généralement à l'état de sulfure, qu'on rencontre dans certaines couches d'ori-» aine sédimentaire où abondent effectivement certains débris orga-
niques. L'explication nous parait peu probable, ou du moins insuffisante.
Les plumes, chez les oiseaux, dépendent, comme les organes précédents, du système cutlculaire ; elles se composent également, en grande partie, de mucus animal.
Que conclure de tous ces faits ? Qu'on espérerait en vain trouver avec abondance, à l'état fossile, la plupart des organes que nous venons de citer : d'abord leur solidité et leur résistance aux agents mécaniques extérieurs n'est pas très-grande, et puis ils se composent d'éléments tout à fait instables, dont la putréfaction s'empare promptement, car la plus grande partie de ces éléments sont solubles. Aussi les cas de crins, poils, ongles, etc., fossiles, cités jusqu'à ce jour sontils extrêmement rares et , en quelque sorte, exceptionnels.
§41. Des téguments et autres pièces cornées des animaux anaelés. Dans l'embranchement des annelés, la classe qui compte le plus grand nombre de représentants à l'état fossile est, sans contredit, celle des crustacés. La classe des annélides, moins toutefois les tubicoles, et celle des arachnides n'ont laissé, au sein des couches, que quelques vestiges de leur existence. Après les crustacés, viennent, par ordre d'abondance, les Insectes, puis les cirrhipèdes. Ceux-ci, par la grande analogie de leur enveloppe testacée avec celle des mollusques, se rencontrent abondamment dans quelques terrains. Voyons jusqu'à quel point les conditions chimiques de ces différents corps pourront expliquer leur abondance relalive dans les couches terrestres.
L'enveloppe solide des crustacés est formée d'une grande quantité de carbonate de chaux, d'une moindre quantité de matière animale et d'une quantité toujours décroissante de phosphate calcaire. Toutefois la proportion de ces éléments varie avec l'animal de tel ou tel ordre, ou même quelques-uns d'entre eux peuvent disparaître complètement suivant le genre. On voit, en effet, tel crustacé présenter une enveloppe extérieure à peine cornée, tandis que tel autre présentera cette même enveloppe encroûtée de matière calcaire et constituant un test d'une solidité remarquable, comparable même, dans certains cas, à celle des os des animaux supérieurs. Lorsque le squelette tégumenlaire du crustacé est de nature seulement demi-cornée, elle se compose presque en entier d'albumine et d'une substance particulière nommée chitine, substance qu'on retrouve également dans les téguments des insectes. Lorsqu'au contraire la carapace du crustacé est osseuse, on y rencontre, outre l'albumine, les éléments que nous avons cités ci-dessus ; mais dans l'un et l'autre cas, la substance qui en constitue la base cl qui donne leur forme aux téguments est la chitine, principe organique, découvert d'abord par M. Odier,; retrouvé, plus tard, par d'autres chimistes et étudié tout spécialement par
M. Milne Edwards. Ce savant zoologiste a reconnu, dans la carapace du Carein menade, environ 100 pour 100 de chitine, 18 d'eau, 63 de sels mêlés à un peu de matière animale soluble à froid dans une petite quantité d'acide hydrochlorique faible et environ 8 d'albumine. Dans les segments dorsaux des anneaux abdominaux du même animal, il a trouvé 20 pour 100 de chitine et 54 de matières salines.
Cette observation prouve que certains crustacés oiTrent les conditions les plus favorables à la fossilisation : composition chimique et solidité se réunissent pour les préserver de la désorganisation putride et de la destruction mécanique. Aussi les crustacés présentent-ils, en général, un degré de conservation remarquable à l'état fossile, quel que soit, du reste, leur âge géologique ; tels sont, par exemple, les fameux trilobites de Dudiey, les crustacés décapodes de bien d'autres localités ; et si nous ne trouvons pas un très-grand nombre de ces animaux à l'état fossile, dans toute la série des autres étages, c'est qu'apparemment la classe en était moins nombreuse en individus que dans la nature actuelle. N'oublions pas du reste, que leur composition chimique varie beaucoup dans chacune des familles, dans chacun des genres, ou même dans chacune des espèces.
Le tégument externe dans les insectes est souvent aussi, comme dans les crustacés, de consistance rigide et cornée ; il se compose, ainsi que les ailes, chez ces mêmes animaux: 1" d'une matière animale particulière qu'on a nommée entomoléine, la même que nous avons déjà nommée chitine dans les crustacés; 2" d'une autre matière animale propre, qui a reçu le nom de eocdne; 3" d'huile colorée. diversement suivant les espèces. A ces trois sortes de principes organiques, il faut ajouter de petites quantités d'alumine, de sous-carbonate de potasse, de phosphate de chaux, etc. On voit, par cette composition, que les téguments des insectes ont la plus grande analogie avec la corne des animaux vertébrés. Ce que nous avons dit des conditions de fossilisation de ces derniers organes s'applique donc également aux organes de composition analogue qu'on retrouve chez les insectes. Les insectes n'ont laissé à l'état fossile que de très-rares débris de leur squelette. Dans quelques cas plus rares encore, les ailes, qui ont la plus grande analogie de composition avec les autres parties du squelette téguinentaire, paraissent bien conservées. Les insectes renfermés dans l'ambre sont un cas tout à fait exceptionnel sur lequel nous ne croyons pas devoir insister ici.
§ é2. Des coquilles des mollosques, etc. De tous les animaux, ceux qu'on rencontre le plus fréquemment à l'état fossile sont, sans contredit, les mollusques, soit que le nombre de ceux-ci ait été réellement plus considérable que celui des autres animaux, aux différentes époques
géologiques, soit que leur habitude d'existence dans les eaui les ait placés dans des conditions plus favorables de conservation, soit enfin que la nature de leur enveloppe solide en ait rendu la transformation plus facile. La composition chimique du test des coquilles est telle qu'on ne doit pas s'étonner de leur bonne conservation dans les couches même les plus anciennes. Cette composition n'est pas toujours identique dans chaque classe de mollusques, où elle ofifire des différences dans les genres, dans les espèces. Toute coquille est composée de matière animale et de carbonate de chaux; seulement, les plus compactes montrent une plus forte proportion de ce dernier principe. Voici à peu près les nombres proportionnels qui pourraient représenter la composition chimique de la coquille des mollusques : carbonate de chaux, 95 à 96 pour 100 ; phosphate de chaux, 1 à 2 ; eau, 1 à 1 et 1/2 ; matière animale, 1. Les coquilles des céphalopodes contiennent bien plos de matière animale que celles des autres classes. Certaines coqoHIes d'acéphales renferment , outre la matière animale et le carbonate de chaux, du phosphate calcaire, du carbonate de magnésie, de l'oxyde de fer, et même, dans quelques-unes, celles des huitres par exemple, la proportion de matière animale est si minime, qu'à peine en peut-on tenir compte. Cette dernière circonstance nous explique l'énorme quantité d'huitres fossiles qu'on rencontre dans la plupart des couches.
Les téguments testacés des cirrhipèdes et ceux des annélides tubieolet offrent, à peu de chose près, la composition élémentaire des coquilles de mollusques.
§ 43. CS«rap«oe tettaoée, cwrttpaoe tilioeose, de certains animaux microscopiques, dits foraminifèret et infusoirest etc. Nous ignorons si, jusqu'à ce jour, on a essayé de faire l'analyse chimique des organes de ces animaux, à l'état vivant. Quel que soit le résultat obtenu, on peut affirmer par avance que ces organes, surtout ceux dont la nature était siliceuse, ont dû offrir, dans tous les cas, les conditions les plus favorables à la fossilisation ; on sait, en effet, que certaines roches, en couches très-étendues dans quelques localités, le tripoli par exemple, sont complètement formées de débris de la carapace siliceuse de ces singuliers animaux.
§ 44. Des polypiers. On connaissait déjà, depuis fort longtemps, d'une manière générale, la composition chimique de différents polypiers. Hatchett avait donné, dans les Philosophieal Transactions, vol. XVIl, des résultats d'analyses qucUitatives faites sur des dendrophyllies, des gorgones, des tubipores, etc., et l'on savait, d'après ces analyses, que tes polypiers consistaient principalement en carbonate de chaux imprégnant une sorte de membrane de nature gélatineuse, laquelle retenait,
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jusqu'à un certaio degré, la forme et la structure du zoopliyle, après la dissolution de celui-ci dansTacide azotique. Dans certains polypiers, Hatr chett avait trouvé une petite proportion d'acide phospliorique. Leâ proportions relatives de carbonate de chaux, de phosphate de chaux, et de matière animale avaient paru extrêmement variables dans ies différents genres. Depuis Hatchett, M. Silliman jeune a cru devoir soumettre, d'après ies moyens plus parfaits que nous possédons aujourd'hui, à de nouvelles analyses plus rigoureuses la composition chimique, nonseulement çnad'faftve, mais encore quantitative, de& zoophytes pierreux. Dans la plupart des coraux calcaires qu'il a examinés, il a trouvé une petite quantité, sur 100, de magnésie, d'alumine, de fer, de silice, d'acide phospfaorique et de fluor, outre le carbonate de chaux qui constitue, après qu'on a séparé la matière animale, les 07 à 08 centièmes de la masse totale. La tige cornée de la Gorgonia setosa lui a fourni une proportion considérable d'alumine, outre de l'acide phosphorique, un peu de carbonate de chaux et 93 pour 100 de matière animale. Tous ces résultats sont consignés dans un ouvrage de M. Dana, intitulé « <ur la structure et la classifieation des zoophytes, » et dans diiférents endroits du Journal américain dirigé par M. Silliman. Nous trouvons une explication suffisante de l'origine des éléments qui composent les polypiers, dans la composition même des eaux de la mer où ils sont appelés à vivre et dans celle des fonds solides où ils fixent leur demeure. Il est inutile de développer ici les transformations successives que les polypiers doivent subir en passant à l'état fossile; ils ne perdent guère, pour passer à cet état, (lue la quantité variable de matière animale qu'ils contiennent. La composition chimique des polypiers est d'une haute importance en géologie, pour expliquer la formation de couches puissantes qui, dans certains étages, sont presque exclusivement composées de polypiers.
§ 45. Pour compléter ce que nous avons à dire sur la composition chimique comparée des diverses parties organiques qu'on peut rencontrer à l'état fossile, nous ajouterons quelques mots sur celle des coprolites des différentes classes de vertébrés. Nous avons annoncé ailleurs (§ 34) que les coprolites diffèrent entre eux par la forme; ils diffèrent également par la nature chimique, qui se résume dans les principaux chefs suivants : l" Les coprolites de mammifères (ceux des cavernes de Lunel Viel, par exemple) sont composés, pour lOOO parties, de phosphate de chaux, 625 ; c^irbonatede chaux, 150 ; eau, 120 ; limon siliceux coloré par l'oxyde de fer, 55 ; matière organique, des traces, mais en moindre quantité' que dans les os ; fluorure de calcium, des traces; perte, 50. — 2" Les coprolites d'oiseaux, ceux de Chicopee, par exemple, ont fourni à l'analyse pour 100 : eau, matière organique, urate et sels vn-
]atil8 d'ammoniaque, 10,30 ; chlorure de sodium, 0,51 ; sulfates de chaux et de magnésie, 1 ,75 ; phosphates de chaux et de magnésie, 39,00 ; carbonate de chaux, 34,77; silicate, 13,07. Ces résultats offrent la plus grande analogie avec ceux que fournit le guano, matière coprolitique d'oiseaux, non fossile. — 3" Les coprolites de reptiles. — 4*» Les coprolites de poissons paraissent composés de phosphate et de carbonate de chaux, jusqu'à 90 pour 100, de phosphate de magnésie, d'oxydes de fer et de manganèse, de silice, de traces de matière animale, etc. Si nous comparons ces différents résultats d'analyses de coprolites empruntés aux quatre classes de vertébrés, nous trouverons que les coprolites de mammifères diffèrent peu de ceux des poissons, et ne s'en distinguent que par la forme; que, dans les coproliles de reptiles, la quantité de phosphate et de carbonate calcaires parait moindre ; enfin que; dans les coprolites d'oiseaux, la proportion ou même la seule présence d'acide urique suffira toujours pour les distinguer de ceux de toutes les autres classes. Au reste, la composition générale des coprolites est sensiblement différente de celle de toutes les autres parties organiques et servira à les séparer facilement de celles-ci, quelles qu'elles soient. Ajoutons toutefois qu'il est difficile de se faire une idée exacte de la composition chimique comparée des différents coprolites ; car ces corps n'étaient pas parfaitement compactes et imperméables à l'état frais ; de sorte que, dans la plupart des cas, ils ont été pénétrés, avant de passer à l'état fossile, d'une plus ou moins grande quantité de substances étrangères.
Les considérations qui précèdent, relativement à la composition chimique comparée dans les corps organisés vivants et fossiles, nous conduisent, en résumé, aux principales conclusions suivantes :
La composition chimique n'est pas la même dans toute la série des corps à l'état vivant ; elle varie suivant les grandes divisions du règne animal, suivant les classes, les ordres, les genres, les espèces, ou même suivant les différentes parties d'un même individu ;
Du caractère de la composition chimique dépend essentiellement le caractère physique du corps organisé; et des deux caractères réunis découle essentiellement l'une des conditions les plus importantes de la fossilisation ;
La composition chimique est telle, même à l'état fossile , que dans le plus grand nombre de cas, on peut déterminer, par les seuls caractères qu'elle fournit, le rang zoologique du corps fossile ;
D'autres considérations qui seront développées dans le cours de cet ouvrage nous montreront que, par la composition chimique, on peut déterminer jusqu'à un certain degré, l'âge géologique du fossile;
Enfin la composition chimique comparée des différents fossiles nous
fournira de très-utiles repseignements sur les circonstances qui ont pu accompagner la formation de certaines couches fossilifères.
-{*-{* Substances minérales fossilisantes.
Ainsi que nous l'avons dit précédemment, la conservation d'un corps organisé dans les couches terrestres dépend de sa nature plus ou moins résistante, de sa composition chimique et des milieux qui l'entourent lors de son enfouissement dans les couches terrestres. Que les sédiments soient produits par le lavage des continents Ou par la trituration des côtes maritimes due à Faction de la mer, il n'en est pas moins vrai que les sédiments déposés par les eaux sont les plus puissants agents de conservation des corps. Or les éléments arrachés aux roches préexistantes sont principalement pierreux ou terreux, tandis que les roches salines métalliques ou combustibles sont des exceptions. Aux premiers se rapportera la silice, aux seconds le carbonate de chaux. Les deux substances qui forment la majorité des fossiles, sont la silice et plus spécialement le calcaire (§ 45). La plupart des fossiles paléozoîques, jurassiques, crétacés ou tertiaires sont à l'état de carbonate de chaux. Tantôt cette substance minérale y est à l'état grossier, tantôt à l'état compacte, tantôt à l'état spathique. Lorsque la dépouille animale présentait une cavité assez large pour permettra au sédiment grossier de s'introduire, celui-ci a pénétré, en remplissant l'intérieur, et l'enveloppe testacée, déjà composée de carbonate de chaux , s'en est assimilé une nouvelle quantité arrachée au sédiment environnant et qui est venu remplir les vides laissés par la soustraction de la matière animale ; aussi le test est-il généralement plus compacte dans les fossiles que les cavités intérieures qu'il circonscrit. Lorsqu'au contraire, le corps organisé ne présentait aucune cavité à remplir, et seulement une masse solide à minéraliser, cette minéralisation n'a pu s'opérer qu'au moyen de molécules très-ânes, et alors la totalité de cette masse a passé à l'état de carbonate de chaux compacte. Lorsqu'enfln ce remplissage s'est fait dans des circonstances favorables au groupement régulier des molécules fossilisantes, le carbonate de chaux a pris la forme spathique. Cette forme est plus fréquente dans les anciens terrains. Dans les fossiles tertiaires, le carbonate de chaux est, pour ainsi dire, resté ce qu'il était à l'état vivant ; seulement le test est devenu plus poreux, par l'ablation de la matière animale qu'il contenait à l'état vivant ; et le carbonate de chaux en est plutôt terreux que compacte.
§ 4G. La silice, bien que plus rare que le carbonate de chaux dans les fossiles , est cependant encore assez fréquente, beaucoup plus du moins qu'aucune autre des substances minérales qui vont suivre. Gonime le calcaire, la silice peut être tenue dans les eaux à l'état de dissolution
ou à rétat de suspension fine, ou enfin à l'état de sédiment grossier. Â ce dernier état, la silice provient de la désagrégation, de la trituration par les eaux, de roclies préexistantes; elle constitue les grès, les sables, etc. Les fossiles à Tétat de grès ne sont pas rares ; mais on ne les rencontre qu'à l'état de moules intérieurs, remplissant, par exemple, des coquilles de mollusques ou tout autre corps à cavités libres intérieures; la matière siliceuse, trop grossière pour pénétrer la coquille, n'a fait que remplir la cavité qu'elle circonscrit. Dans la plupart des cas, cette coquille elle-même a disparu en laissant un vide (§ 24); car les couches de grès sont essentiellement perméables aux eaux, et celles-ci ont ainsi pu facilement entraîner ou même dissoudre la matière calcaire des corps organisés seulement; aussi est-il rare de rencontrer des fossile^ entiers, convertis en grès. On doit remarquer que dans plusieurs localités, les fossiles des grès sont en carbonate de chaux. La silice à l'état de division une parait avoir été beaucoup plus puissante pour pénétrer les substances organisées, et dans tous les cas où un fossile se présente à l'état siliceux, la silice, pour remplir ce fossile, semble avoir subi une véritable dissolution ; du moins présente-t-elle toujours les caractères physiques généraux qui se sont formés sous de telles circonstances. Tels sont les quartz hyalin, compacte, vitreux, incolore, diversement imprégnés de substances métalliques étrangères, quartzagate, calcédoine, cornaline, etc., quartz-silex, pyromaque, corné, etc., quartz-jaspe, quartz-résinite,etc.
§ 47. Nous pourrions placer ici , comme substance minérale fossilisante d'une certaine fréquence, le sulfure de fer (pyrite ou sperkise). Certaines couches des terrains jurassiques ou crétacés paraissent contenir une énorme quantité de fer à l'état de sulfure, et dans ces couches comme dans celles qui contiennent beaucoup de silice, ce sont les corps organisés qui en contiennent les plus fortes proportions ; même en certains cas, les fossiles en sont totalement pénétrés, tandis que les couches qui contiennent ces fossiles n'en présentent que fort peu. Les fossiles à l'état de fer sulfuré abondent surtout dans certaines couches des étages jurassiques, dans l'étage liasien de Vieux-Pont (Calvados), dans l'étage callovien des Vaches-Noires, dans l'étage néocomien des Hautes-Alpes, etc. Les corps ainsi pénétrés appartiennent à toutes les classes d'animaux, mais principalement aux ammonites.
On sait jusqu'à quel point abondent, dans l'argile bleue de Shepey, les graines fossiles à l'état de pyrite.
La décomposition des pyrites de fer a quelquefois donné lieu à un accident de fossilisation fort remarquable. On voit, dans certaines couches, des fossiles entièrement convertis en soufre natif, et ce corps simple, qu'on ne peut guère supposer avoir remplacé à prtort les
corps organisés, s'y trouve ainsi, sous l'influence de certaines forces, au nombre des substances minérales fossilisantes. M. Braun ( 1 ) cite, sur le territoire des communes de Willel, Libros et Riodeva, dans la pro- Tince deFeruel (Aragon), une couche régulière de marne gypseuse imprégnée de soufre, dont la partie inférieure contient une immense quantité de restes organiques, surtout des PlanorheSf quelques lymnées, etc., avec leurs moules intérieurs formés par le soufre. Très-souTent leur test se trouve parfaitement conservé. La partie supérieure contient aussi de nombreux fossiles, mais ils sont presque entièrement confondus dans la roche mélangée de soufre et de marne bitumineuse, contenant 60 à 70 0/0 de soufre.
§ 48. Les substances minérales beaucoup plus accidentelles que les précédentes, dans les fossiles, sont : parmi les substances terreuses, la harytine (sulfate de baryte). 11 existe, aux environs d'Alençon, un gisement de fossiles ainsi convertis en sulfate de baryte, consistant en polypiers (astrœa) et en coquilles bivalves (Hma). Ces fossiles forment des masses disséminées au milieu d'un sable argilo-ferrugineux qui contient quelques grainsde feldspath, sur le granité et au-dessous du calcaire oolitique. M. Delanouea rencontré, près de Nontron (Dordogne), un calcaire magnésien contenant des bélemnites dont la substance a été remplacée par de la barytine.On trouve, dans la même localité, des tellines et autres coquilles converties en cette substance. Plusieurs localités en Angleterre contiennent également des fossiles barytiques. , On volt dans certains endroits du Derbyshire, en Angleterre, des fossiles à Tétat de fluorine (chaux fluatée), particulièrement descrinoides et quelquefois aussi des mollusques testacés.
Le gypsB (sulfate de chaux hydratée) remplit rarement les fossiles creux. Les ossements de vertébrés qu'on rencontre en abondance dans les gypses tertiaires de la France en offrent rarement, à l'analyse, la moindre parcelle. Toutefois on rencontre des cristaux de gypse dans la cavité de certaines coquilles.
§ 49. La série des substances minérales désignées, en général, sous le nom de pierres, et composée en grande partie de silicates à bases terreuses multiples ne se rencontrent pas à l'état fossile, excepté le quartz et ses variétés, qu'on fait rentrer dans cette grande classe. On cite néanmoins des moules de fossiles testacés, à l'état de /lornblende. La plupait des pierres sont des substances essentiellement cristallines, et dont la cristallisation s'est opérée par fusion ignée ou par sublimation. On conçoit que la présence de corps organisés est impossible au milieu de semblables agents; car en supposant même qu'ils
(1) Bail. Soc. géoU, vol. It, p. 172.
eussent existé dans les couches aujourd'hui pénétrées de ces sortes de substances ignées, la chaleur produite lors de la production de celles-ci, les aurait hifailliblement anéantis.
§ 50. Les substances métalliques sont plus fréquentes dans les fossiles. Nous avons vu les fossiles à l'état de sulfure très-abondants dans certaines couches. Les corps organisés convertis en limonite (fer peroxyde hydraté), ne sont peut-élre pas moins abondants : du moins sont-ils plus généralement répandus dans la série des terrains. Souvent les fossiles à l'état de limonite ne sont que des épigénies formées aux dépens de fossiles d'abord pyriteux et dont le soufre aurait disparu pour faire place à l'oxygène. D'autres fois les corps organiques ont été convertis directement en limonite ; c'est le cas des fossiles qu'on rencontre en grand nombre dans certaines couches oolitiques, à la formation desquelles le fer n'a pas moins de part que le calcaire ou d'autres substances non métalliques. La limonite se trouve ordinairement à l'état terreux ou compacte; aussi est-ce à cet état que se rencontrent les fossiles convertis en cette substance.
11 existe également des fossiles à l'état de fer oligiste (sesquioxyde de fer). Tout le monde connaît ces coquilles si remarquables de cardinia, de lima, de gastéropodes et de polypiers, qu'on voit en immense quantité dans la lumacheile ferrugineuse de l'étage sinémurien de Beauregard (Côte-d'Or). Le test de ces fossiles singuliers est complètement converti en fer oligiste très-cristallin et lamellaire, de la variété dite spéculaire. Quelques-uns sont simplement à l'état d'oligiste rouge terreux; d'autres à l'état de limonite. Jamais l'intérieur de ces bivalves ainsi minéralisées n'est rempli lui-même par le fer oligiste spéculaire.
Le fer vivianite (fer phosphaté, fer azuré) se rencontre quelquefois dans les fossiles, en remplissant la cavité, tapissant cette cavité de cristaux, ou plus rarement y prenant la place du test lui-même. Les fossiles convertis en vivianite nous offrent, comme nous l'avons déjà vu ci-dessus, un magnifique exemple d'épigénie minérale. Le phosphate de chaux qui constituait la plus grande partie du corps organique à l'état vivant, a fini par perdre en totalité sa base alcaline, l'oxyde de calcium, pour s'attribuer une autre base métallique, l'oxyde de fer ; de là, formation du phosphate de fer. Ces sortes d'épigénies sont peut-être plus fréquentes qu'on ne le pense; seulement, dans un grand nombre de cas, la transformation chimique s'est faite de telle sorte que la structure organique ou les formes extérieures des fossiles ont été anéanties ; c'est alors surtout qu'on a la vivianite pulvérulente, si fréquente dans certains terrains al)ondants en débris organiques. Il existe en Crimée un dépôt tertiaire où se trouvent des coquilles dont le test est en partie conservé avec sa substance primitive,
tandis que Tintérieur est rempli de cristaux diversement entre-croisés de vivianite prismatique bleu foncé. Nous possédons de magnifiques échantillons ainsi tapissés de cristaux de fer pliosphaté, qui nous ont été donnés par M. Hommaire de Hell.
A la Bouiche, en Bourgogne, on a trouvé des vertébrés fossiles dont Tintérieur était tapissé de cristaux de cette substance. Le fer phosphaté bleu pulvérulent revêt quelquefois, sous forme de belles taches bleues, la surface de certaines coquilles ; tels sont quelques échantillons de Grlgnon, près de Versailles. Dans ces sortes d'épigénies, on rencontre encore quelques traces de matière organique : ainsi M. Thompson a trouvé, dans un échantillon de vivianite, 2,80 sur 100 de cette matière. Enfin, on rencontre, dans certaines couches, des fragments d'ivoire, des dents ou autres parties de divers animaux pénétrés de fer phosphaté, qui leur a donné une couleur bleue. Cette couleur les a fait comparer aux tur^ quoises orientales, qui ne sont autre chose que des substances pierreuses colorées par de Toxyde de cuivre, et susceptibles de recevoir un beau poli. Les fausses turquoises (calaites), qui seules doivent nous occuper ici, ne présentent pas une transformation organique complète. Le phosphate de fer y existe en faible quantité, proportionnellement au phosphate de chaux qui subsiste encore.
Sidérose (fer carbonate). Cette espèce minérale n'existe guère dans les fossiles qu'à l'état lithoîde ou compacte. Tout le monde connaît ces sortes de masses sphéroïdales aplaties ou noduleuscs, irrégulières, de fer carbonate dont la grosseur est variable, qu'on rencontre quelquefois en grand nombre dans certaines couches de l'étage carboniférien, souvent disposées sur des plans parallèles à la stratification. Ces masses arrondies {sphérosidériteSf fer oolitique des houillères) sont pleines et compactes ; mais on remarque souvent qu'elles se composent de couches concentriques, et qu'au milieu se trouvent, parfois, des corps organisés, des poissons fossiles. Ces nodules de fer carbonate lilhoide ne sont pas exclusifs aux terrains houillers. On voit dans l'étage liasien, au milieu d'argiles très-fines, aux environs de Nancy (Mourtlie), par exemple, des nodules semblables, contenant un échantillon d'ammonite, ou beaucoup d'autres coquilles.
Le cuivre fournit quelques-unes de ses espèces au remplissage des corps organisés ; la ehalkopyrite (sulfure double de cuivre et de fer) parait même avoir, sous ce rapport, quelque fréquence. C'est surtout dans les terrains triasiques que les émissions sulfocuivreuses (si telle est l'origine du cuivre qu'on rencontra en certaine abondance dans ces terrains) paraissent avoir exercé une action plus marquée. Les schistes bitumineux de Mansfeld contiennent de nombreuses empreintes de poissons dont les écailles sont à l'état de cuivre sulfuré. Bergmann a cité une ano-
mie complètement convertie en cuivre sulfuré, qui aurait été trouvée en Norwège, dans une gangue de minerai de fer magnétique (?). Enfin, on dit qu'il existe en Sibérie des végétaux transformés en chalkopyrite. La chalkosine (cuivre sulfuré) existe à Frankenberg (Hesse), sou» forme de petites masses ovales et aplaties, dont la surface présente des espèces d'écallles imbriquées à la manière des cônes de pin. Cette configuration a fait penser à quelques naturalistes que les types de cette pseudomorphose pourraient bien être des portions de cônes de pin, qui auraient été pénétrées ou même remplacées par le cuivre sulfuré. D'autres croient que ce sont les épis d'une espèce de graminée, le PhalarU hulhosa de Linné. Quoiqu'il en soit, cette variété de cuivre sulfuré qu'on a nommée, dans le pays, argent en épis, se trouve dans des filons qui traversent le terrain primitif, et reposent sur une gangue argileuse. Ces deux circonstances semblent exclure l'idée que la pseudomorphose ait été produite sur une substance végétale, ou pour mieux dire sur une substance organique. Bieu que le remplissage des végétaux par les substances minérales ne rentre pas essentiellement dans notre siyet , puisque nous n'avons pas à traiter des végétaux fossiles , nous n'avons cependant pas hésité à citer quelques bons exemples de minéralisation organique, emprnntés au règne végétal. Rien ne s'oppose à ce que des animaux fossiles aient pu subir les mêmes modes de transformation ; car les uns et les autres appartiennent au règne organique. Enûn on cite des fossiles transformés en azurite et en malachite, entre autres des végétaux en Sibérie.
Le plomb est représenté, dans les fossiles, par la galène (plomb sulfuré). 11 existe aux environs de Semur (Côte-d'Or) des huîtres complètement transformées en cette substance; mais, le plus souvent, elle a été trouvée seulement en cristaux disséminés dans des végétaux. On cite également une belle impression de feuille découverte sur du plomb sulfuré , dans les houillères de Zwickau.
Il existe, dans certains districts du Mississipi supérieur, riches en gisements de plomb, des calcaires dont les fossiles sont remplis de galène.
Le mercure cinabre (mercure sulfuré), plus ou moins mélangé de substances impures, remplit quelquefois les cavités de coquilles de mollusques; rarement il remplace la substance même de leur test. Le mercure sulfuré appartient aux terrains palœozoiques, les roches qui le renferment en plus grande abondance sont le grès houiller proprement dit, le grès quartzeux, les schistes bitumineux et les argiles endurcies subordonnées au calcaire qui recouvre la première de ces roches. Presquetou-^ jours, dans ce dernier gisement, le mercure sulfuré est accompagné de débris de corps organisés, tels qu'empreintes de poissons , coquilles fos^ siles, bois sillciflé, petits amas de houille et d'anthracite.
CHAP. 11. - DE LA FOSSIUSATION. hi
Le zinc présente deux espèces principales ayant quelque abondance dans la nature : la calamine ( zinc silicate ) et la blende ( zinc sulfuré}. La calamine, dans beaucoup de pays, existe en véritables couches étendues ; on a cru reconnaître dans ces couches ou dans les dépôts qui leur étaient immédiatement superposés des échantillons de cette substance remplissant des coraux ou des coquilles. Bergmann assure aussi avoir vu de la blende sous forme de coraux. Ces deux faits, ou du moins le dernier, sont sujets à controverse.
Il nous resterait, pour terminer la liste des substances minéraleis rencontrées jusqu'à ce jour dans les fossiles , à parler de certaines substances charbonneuses qui remplacent quelquefois les corps organisés enfouis dans les couches. Telles sont, en particulier, les substances bitumineuses ; mais comme, dans ce cas, la matière de remplissage provient de la décomposition même des principes charbonneux dont le corps de ranimai était en partie formé à Tétat vivant, nous en parlerons, plus tard, en traitant du processus ou procédé de la fossilisation.
ff f Prooessus de fossilisation.
La ffoMilisation, ou pour mieux dire, le processus de la fossilisation est une sorte de phénomène par lequel un corps organisé perd plus ou moins de sa nature primitive et normale pour se convertir en une substance nouvelle qui, sous la forme du corps organisé lui-même, présente des caractères de composition chimique ou de structure plus ou moins diflférente du corps originaire. On distingue plusieurs modes de fossilisation. On connaît plusieurs procédés de fossilisation.
§ 51. FoMilisation par altération ou mieux par ablation simple. Le corps organique perd une partie de ses éléments premiers, et en général, d'abord sa nmtière animale plus vite décomposable et volatile. C'est le cas de la plupart des fossiles récents des cavernes, des coquilles contemporaines, etc. Ce mode de fossilisation semble être le premier passage par lequel le corps organisé qui doit devenir plus complètement ifoSsile, commence ses phases de transformation.
§ 32. VossilÎMitîon par inoraitatîon, à la surface. C'est une sorte de procédé mécanique dont VeSei est de recouvrir, d'envelopper, et même jusqu'à un certain point de pénétrer un corps par une substance minérale, qui vient se montrer à sa surface, comme des cristaux d'un sel se groupant autour d'un ûl qu'on suspend dans une dissolution saturée. Après cette incrustation, le corps intérieur peut avoir disparu par une cause quelconque, ou bien avoir échappé à la destruction et subsister aVec toutes ses formes et sa nature première. Le corps intérieur, totalement détruit, a laissé après lui un vide qui représente sa conflguratioB extérieure on intérieure et un nouveau mode de fossilisation s'ajoute
alors au premier, celui de la pénétration, que nous aurons occasion d'expliquer tout à l'heure. Les substances minérales incrustantes sont principalement le carbonate de chaux et la silice. On sait que le carbonate de chaux est soluhle dans Teau ordinaire, à la faveur d'un excès d'acide carbonique. Toutes les eaux contiennent de l'acide carbonique; il en est même qui en contiennent plusieurs fois leur volume: mais à l'air et à la température ordinaire, l'excès d'acide, en vertu de sa force élastique, ne tarde pas à reprendre l'état de gaz, ce qui explique très-bien comment les eaux acidulées ou gazeuses forment des incrustations sur les corps qu'elles baignent. Telles sont, par exemple, les eaux de Saint-Philippe en Toscane, de la fontaine de Saint-AUyre, près de Clermont. Lorsque l'incrustation est longtemps prolongée, elle ne tarde pas à se communiquer, de proche en proche, dans l'intérieur de la masse du corp^ incrusté ; et, alors, au preniier phénomène vient s'igouter celui de la pénétration. Peu de fossiles sont simplement à l'état d'tncruslation.
On a encore quelques autres exemples de substances minérales incrustantes , comme les sulfures 4e fer ou de cuivre, la limonite^ etc., mais ces cas sont beaucoup plus rares. On cite toutefois de fort beaux exemples de concrétions pyriteuses dans certains terrains (les argiles de Dives, Targile plastique tertiaire, etc.). Dans ce dernier étage, les corps organisés, enveloppés de la croûte pyriteuse, sont altérés, mais non pas complètement remplacés. Cette croûte elle-même est essentiellement tuberculeuse, mamelonnée, ce qui ne permet aucun doute sur son mode de formation.
§ 53. FotiîUsation par introduction mécanique grossière. Ce mode de fossiiisation se rapporte principalement aux corps organiques dont l'enveloppe, osseuse, cornée ou testacée, présente une cavité plus ou moins close, munie toutefois d'ouvertures qui permettent une entrée facile aux matières des sédiments environnants. On rencontre ce mode de fossilisation dans la plupart des mollusques fossiles dont le test circonscrivait une cavité intérieure plus ou moins complète où pouvait s'opérer très librement l'introduction mécanique des substances minérales environnantes. Le test, dans ces corps, est assez résistant; les substances minérales introduites pouvaient en prendre facilement la forme, en donnant ainsi naissance à ces sortes de noyaux de rem-r plissage que nous avons appelés des moules intérieurs (§ 26). Le test ainsi enveloppé à Textérieur, rempli à l'intérieur, perd insensiblement, sous l'influence de certaines circonstances environnantes, une partie de ses éléments constituants. Ces cas se présentent fréquemment ; mate en général le test a acquis de nouveaux principes empiruntés à la couche elle-même qui l'enveloppe.
GHAP. 11. - DE LA FOSSILISATION. 5a
§ M. Fossilisation par pénétration moléculaire, ou en quelque sorte par introduction plus intime de matières beaucoup plus ténues. La pénétration est une sorte de filtratlon des matières sidlides au travers de la masse organique. Elle accompagne souvent les incrustations chez lesquelles il est rare que la matière incrustante s'en tienne à la surface extérieure. Peu de fossiles ont échappé à son influence; car, dans tout liquide chargé de sédiments, les particules sédimentaires peuvent se trouver à un état d'extrême division , voisine, pour ainsi dire, de rétat de dissolution. Un sédiment très-fin n'aura pas de peine à pénétrer des substances déjà altérées, et chez lesquelles le déplacement des premiers éléments qu'aura entraîné la décomposition, aura laissé, par là même, de nombreux vides inter moléculaires. Toutefois la matière animale peut être pénétrée de substances minérales sans rien perdre, pour ainsi dire, de ses éléments organiques ; ce qui distingue ce procédé d'un autre, celui de la substitution, où la perte des éléments est plus ou moins complète. Enfin, pour bien distinguer la pénétration de l'introduction, il nous suffira d'ajouter que celle-ci a lieu dans les cavités qui lui sont offertes, tandis que celle-là se fait au travers des parois elles-mêmes de ces cavités, ou encore au travers des corps pleins dans toute leur masse. Un seul exemple fera comprendre cette distinction. On rencontre souvent des ammonites dont la dernière loge, celle qui est immédiatement en rapport avec le milieu environnant, se trouve remplie par des cassures, de la pâte plus ou moins grossière qui forme la couche où elles ont été déposées, tandis que les autres loges sont remplies d'une pâte fine, ou même seulement tapissées de cristaux. La substance minérale qui remplit la dernière loge est ici une substance introduite; celle qui remplit les loges subséquentes et qui est souvent d'autant plus fine que les loges sont plus éloignées de la première, ainsi que les cristaux eux-mêmes, a pénétré, au con^aire, à travers la coquille du céphalopode.
§ 55. Fossilisation par substitution : un élément étranger pénètre dans la substance organique, pour y remplacer mécaniquement un ou plusieurs éléments, ou même pour y remplacer le corps total. Ce cas est assez rare , car, dans la plupart des corps organisés qui paraissent au premier aspect complètement, remplacés, on rencontre encore des indices de matière animale ; tels sont, par exemple, des térébratules et des productus des roches siluriennes de Malvern, qui ont laissé pour résidu de légers flocons de matière animale ressemblant à la membrane fraîche d'une coquille.
On sait aussi que dans les bois silicifiés, qui offrent l'un des meilleurs exemples die minéralisation connus, la matière végétale existe encore^ soifuit les expériences de Parkinson.
â4 PREMIÈRE PARTIE. - ÉLÉMENTS DIVERS.
Lés coquilles remplacées par le fer oligiste de Siémur fonfnûsent peut-être le plus bel exemple de substitution totale.
§ 56. Fosftilîtation par ooBTeriion ohimiqoe. Ici le procédé n'est plus mécanique, comme dans la plupart des cas précédents. Des lois secrètes, que nous ne connaissons encore que par leur effet, président à ce nouveau mode de fossilisation. Tantôt la conversion chimique s'exerce sur les éléments organiques eux-mêmes qui constituent le corps soumis à cette sorte de conversion. Ces éléments entrent alors dans de nouvelles combinaisons donnant lieu à des corps composés nouveaux qui conservent toutefois la forme première ; telle serait, par exemple, la conversion de certains animaux en bitume. Parfois d'autres éléments extérieurs arrivent pour se combiner aux éléments existant déjà ; enfin, tantôt la conversion chimique est partielle, tantôt elle est complète.
§ 57. FoMÎliMtîon par transformatton de la structure intérieure. C'est un simple accident de cristallisation par lequel les molécules ont pris un nouvel arrangement et se sont groupées entre elles, suivant des faces ou dans des directions élective, propres à chaque espèce minérale; accident fréquent à l'état fossile. Le carbonate de chaux, qui constitue en grande partie le test des coquilles, et qui présente généralement une structure compacte , rarement fibreuse , à l'état vivant, acquiert ainsi, dans les fossiles une structure lamellaire, souvent même spathique, et quelquefois nettement fibreuse , chez certaines espèces. Souvent les substances organiques solides, en passant à l'état fossile, au lieu de perdre complètement leur structure organique première, changent seulement quelques-unes de leurs propriétés physiques. Tel corps, d'opaque qu'il était (des asiartés de l'étage oxfordien) devient translucide ou même transparent; tel autre est plus cassant, tel autre plus léger , et ainsi de suite.
§ 58. Après avoir décrit les divers modes de fossilisation, il nous sera facile d'expliquer le processus lui-même de la fossilisation. Dans tous les cas précédemment supposés, la fossilisation n'a pu se faire que par l'un des trois procédés suivants, et quelquefois par deux ou les trois réunis : par voie mécanique, par voie galvanique, par voie électro^chimiqueé^
Si, de nouveau, nous passons en revue ces divers modes de fossilisation qui , comme nous le verrons plus tard, varient pour chaque fosslli^ suivant l'espèce, suivant le milieu environnant et suivant les substance* minérales qui ont fourni à leur transformation; si nous cherchooi les causes qui ont amené leur changement , ce phénomène si simjplê en apparence nous apparaîtra plus complexe, car à ce phénomène ae rattache, pour ainsi dire, toute l'histoire de la formation et des tnatlMP^ mations des couches solides. ^m^^.
Lorsque les corps organisés simplement livrés à eux-mêmes sont exposés à Taction des agents extérieurs et à l'influence directe de Tair atmosphérique après leur mort, la décomposition en est complète. La simple altération des corps fossiles est donc un phénomène naturel essentiellement lié aux lois de décomposition qui régissent l'ensemble du règne organique. Lorsqu'en effet les matières animales ou végétales humides sont abandonnées à elles-mêmes à la température ambiante, bientôt leurs principes se séparent. Les uns se combinent dans un autre ordre et donnent lieu à beaucoup de produits, parmi lesquels on compte l'eau, le gaz carbonique, Tacide acétique, Tanmioniaqoe, Thydrogène carboné, etc. ; les autres qui se dégagent, sont formés avec ceux-ci et emportent eux-mêmes une portion de la matière à demi décomposée. Quand la matière organique a le contact de l'air libre, elle finit par se dissiper ainsi tout entière; mais lorsqu'elle est enfouie dans la terre immergée, ou enveloppée dans les sédiments sous-marins, quelques-uns de ces éléments subsistent encore dans ces milieux après la décomposition, et c'est sans doute à la présence des substances animales désagrégées et disséminées après leur décomposition qu'il faut attribuer l'odeur fétide, tantôt bitumineuse, tantôt alliacée, tantôt ammoniacale, etc., que répandent certaines roches, lorsqu'on les casse ou qu'on les frotte, les calcaires noirs, carbonifères, par exemple, et en général les roches composées d'une grande quantité de débris organiques.
Enfin, lorsque la matière animale, outre les parties charnues, vasculocellulaire, molle, etc., contient des parties solides salines, à bases terreuses ou alcalines, celles-ci sont les dernières à subir une décomposition totale. Elles perdent d'abord leurs principes volatils, tels que ceux que nous avons énumérés ci-dessus. Leurs autres principes plus fixes, finiront bien à la longue par disparaître eux-mêmes, mais ils résistent longtemps. Lorsqu'après leur première altération par la perte de quelques-uns de leurs éléments, les os fossiles sont plus poreux, plus légers, plus cassants, et que les sédiments viennent h les envelopper, ils offrent tous les éléments nécessaires à une conservation complète. N'oublions pas qu'au nombre des principes constituants qui résistent le plus longtemps à la décomposition dans les animaux, il faut citer principalement les phosphates et carbonates de chaux, le phosphate de magnésie, des traces d'alumine, de silice, d'oxyde de fer, etc., principes que nous avons rencontrés dans les os des vertébrés, et dans les enreloppes cornées ou testacées des animaux appartenant aux autres gmadet dtsses du règne animal (§ 37, 38).
-Llntrodoetion, comme la pénétration, sont des procédés de fossilisation à eoQiprendre. Nods ne nous y arrêterons pas plus longtemps.
Nous ajouterons seulement ici que l'altération par décomposition putride ou par soustraction simple, prépare généralement les fossiles à la pénétration, et que celle-ci sera, dans tous les cas, d'autant plus prompte et plus facile que le corps lui-même sera plus poreux et conséquemment plus perméable. 11 est même assez dii&cile de concevoir qu'un corps, une coquille de mollusque, par exemple, puisse être pénétré de substances étrangères, s'il n'a pas préalablement perdu quelquesuns des principes qu'il contenait à l'état vivant.
§ 59. La substitution dai^s les fossiles n'a de mécanique que le transport des molécules substituées; mais les forces qui président à ce transport sont compliquées et diOiciles à saisir. Nous croyons que l'éleclricité de contact et l'électricité par influence jouent ici un grand r61e,.pour déterminer le départ premier des molécules qui vont s'unir à la substance organique, pour en déplacer des substances déjà existantes et y former quelquefois de nouvelles combinaisons. A ce moment commence l'affinité chimique, et les deux forces réunies (peut-être n'est-ce qu'une seule et même force accusée par des résultats un peu différents) contribuent à former lentement les modifications qu'ici nous avons désignées sous le nom de substitutions. Le galvanisme et l'électro-chimie ont été encore bien peu étudiés sous le rapport de leur influence dans les phénomènes naturels; mais les savantes expériences de M. Becquerel à ce sujet ont déjà fait faire un grand pas à la science, et nous voyons du moins clairement , dès aujourd'hui, ce qui nous reste à faire pour compléter nos documents sur ce sujet. L'attraction électrique jointe aux affinités chimiques nous fournit d'excellents moyens pour expliquer la substitution dans les fossiles, et ces forces cachées sont, sans doute, plus générales qu'on ne l'a cru jusqu'à présent.
Dans les substitutions électro-chimiques, le corps organisé représente probablement, par rapport au milieu ambiant, l'un des pôles d'une pile voltaique dont le milieu serait le pôle opposé positif ou négatif; fait d'autant plus vrai qu'un grand nombre des substances minérales qui entrent dans la composition des fossiles pétrifiés sont insolubles par les nioyens connus ; que leur transport n'a pu, par conséquent, se faire par un moyen simplement mécanique ou chimique, et que la substance elle-même du fossile est souvent totalement différente de celle des couches environnantes. On dit, dans ces cas-là, que le corps organisé a servi de point de dépail à la matière minérale tenue en dissolution ou en suspension qui est venue se grouper autour d'un centre ou d'un axe, comme des cristaux d'alun, par exemple, ou de sulfote ferrique autour des corps étrangers qu'on introduit quelquefois dans leurs dissolutions, pour les faire cristalliser ; or, qu'est-ce que ce poiot de départ ou cette sorte d'attraction moléculaire, sinon une dé(M*
dance des effets électro- chimiques? Nous rencontrons à chaque pas, dans les couches fossilifères, des exemples remarquables de ces sortes de phénomènes, postérieurement à leur dépôt, ou même se continuant encore de nos jours. Il n'y a rien en cela d'étonnant. La diversité des éléments dont se composent les roches, la nature des fossiles à l'état vivant, qui diffère totalement de celle de ces roches elles-mêmes, le degré plus ou moins grand d'humidité qu'elles renferment, deviennent en certaines circonstances , les éléments d'autant de piles qui donnent lieu à des courants électriques puissants, quoique imperceptibles. Grand nombre d'oolites ont été ainsi formées; les sphérosidérites, les incrustations pyriteuses, les silex noduleux enveloppant des corps organisés, etc., sont dans le même cas. On sait que la plupart des grains oolitiques contiennent à leur centre un grain de sable, ou un petit corps organisé qui a servi probablement de centre d'attraction à la matière oollUque. Autour de ce centre se sont groupées plusieurs couches concentriques successives de cette matière. Les oolites calcaires et les oolites ferrugineux sont dans le même cas. Les rognons sphéroidaux plus ou moins réguliers de fer carbonate lithoide qu'on rencontre dans les terrains houillers (aussi nonunés fer oolitique des houillères), ont une origine analogue. Ces sphéroïdes sont pleins et compactes, mais on remarque qu'ils so composent d'une croûte formée par la réunion de plusieurs couches en> veloppantes qui se séparent en calottes creuses. Ordinairement l'intérieur en est rempli de cristaux de quartz de chaux carbonatée ; plus souvent, il contient des corps organisés.
Nous avons parlé de l'origine des rognons de silex qu'on rencontre abondanunent dans divers terrains , comme les silex pyromaqiies de la craie, etc. Ce sujet a fixé longtemps l'attention des géologues, et plusieurs opinions plus ou moins différentes ont été émises sur leur mode de formation. Nous ne voyons là qu'un phénomène purement électrique dont les forces multipliées ont agi, à l'époque de la formation des couches et postérieurement à leur dépôt.
§ 60. Un autre phénomène non moins général et non moins puissant que les forces électro-chimiques, le galvanisme et l'électricité simple, a dû présider au remplissage des fossiles ; c'est Télectro-magnétisme. Le phénomène de la substitution , des incrustations et, en partie, de la conversion chimique, que nous avons vu emprunter à l'électroehimie des forces dont les résultats sont pour nous irrécusables, est aussi, dans quelques cas, étroitement lié avec l'électro-magnétisme; mais c'est surtout à cette dernière série d'agents souterrains qu'il faut rapporter k tninsfornuition cristalline et les accidents divers de cristallisation qu'on fenooDtre si fréquemment dans les fossiles, et suitout dans les fossiles de.*^ aoeieiii étages. On sait combien sont décisives les expériences faites,depuis
quelques années, en Angleterre, sur la puissance, la direction, la nature des courants magnétiques dans l'intérieur des roches , et sur les effets produits par de tels courants. Ces courants ont une action directe sur la formation des minéraux et sur la transformation moléculaire des roches qu'ils traversent. Peut-être ces sortes d'eflfets s'expUquent-ils par la flltration au travers des masses minérales d'eau chargée principalement de dissolutions métalliques. Les minéraux se déposeraient ainsi suivant leurs conditions électriques, et la direction des dépôts serait influencée par celle du méridien magnétique. On sait aussi que cette direction a une tendance générale de l'est à l'ouest, du nordest au sud-ouest. On connaît, du reste, les travaux de M. Becquerel à ce sujet ; ils sont antérieurs à tous les autres dans le même genre. Les forces électro-magnétiques paraissent agir avec plus d'intensité dans les terrains les plus anciens ; leur action dans ces terrains agit sans doute encore de nos jours autant qu'elie a agi aux «époques anciennes. Là, sont les plus nombreux filons, veines ou masses minérales et principalement métaliiques.Les roches sédimentaires ont rarement conservé, dans ces terrains, leur texture première, grossière, compacte, terreuse ; elles y sont devenues plus ou moins cristallines, lamellaires ; leur couleur a changé, et les fossiles qu'elles contiennent ont généralement passé à un état cristallin , qui contraste même , dans nombre de cas, avec la texture moins cristailine des roches elles-mêmes qui les contiennent. Tels sont, par exemple, les marbres bélemnitifères de la Tarentaise, et les calcaires coralliens des environs de la Rochelle.
Les corps organisés qui se détachent ainsi nettement de la masse, étaient probablement déjà fossiles quand a commencé sur eux l'action électro-magnétique ; elle n'a fait ainsi que transformer leur structure intérieure, sans ajouter de nouveaux éléments à la pétrification. C'est aussi aux forces incessantes de l'électro-magnétisme souterrain, qu'il faut rapporter ces filons qu'on voit quelquefois sillonner, dans tous les sens, la plupart des fossiles de certaines localités. Nous possédons de nombreux échantillons ainsi traversés de petits filons, provenant des étages carboniférien, liasien, albien, etc., etc. Ce singulier phénomène s'observe surtout d'une manière remarquable à Mont-de-Lans (Isère) , sur des échantillons de bélemnites. Tantôt le filon participe de la nature même de la substance minérale qui remplit le fossile ; tantôt ces filons sont de nature différente, le plus souvent quartzeux ou métalliques. Ces faits sont au plus haut point dignes de no« tre attention, et nous expliquent combien de forces secrètes, que nouS' ne connaissons pas assez, parce que nous n'en faisons pas l'objet d'observations directes, agissent incessamment dans les couches souterrain nés et peuvent très-bien nous expliquer la plupart des transfoimuitlo|ls
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qu*ont subies les roches, et que nous avons trop de tendance à attribuer à des actions générales de métamorphisme direct par l'action immédiate de la chaleur de contact. Le métamorphisme à de grandes dislances est certes inadmissible. Les forces électro-chimiques ou magnétiques sont universellement répandues dans les masses, et donnent une meilleure idée des effets produits à de grandes distances, et sur de larges étendues. Le mode de transport des molécules minérales dans les fossiles, ou le groupement de celles-ci, dans telles ou telles circonstances particulières, au moyen des courants électriques souterrains, offre quelquefois des accidents dignes d'intérêt, et qui nous donnent une juste idée de la force de ces courants. Tantôt l'enveloppe testacée qu'on rencontre à l'état fos-: sile, demeure avec la même composition et la même nature que les couches environnantes, l'intérieur ou la cavité se tapissant de cristaux à formes Itèfr-ncttes ; tantôt cette enveloppe testacée elle-même est de nature plus ou moins différente de celle de la couche environnante, tandis que sa cavité est remplie par la matière de la couche elle-même ; tantôt la cristallisation a paru soumise à certaines lois symétriques , toujours les mêmes pour la même espèce (les échinodermes). Les fossiles présentent une (cristallisation d'autant plus nette, que leur cavité a été moins remplie par la substance minérale qui a pénétré dans leur intérieur. Lorsqu'il existe un vide dans la cavité du fossile, la filtration des substances minérales solubles au travers du test est plus facile, et la dissolution, une fois introduite , trouvant l'espace libre au groupement moléculaire des substances qu'elle dépose , donne lieu , sous l'influence de l'électricité, à une multitude de petits cristaux qui tapissent l'Intérieur de la cavité, en affectant les formes propres à chaque substance. Souvent la nature de ces cristaux est différente de celle de l'enveloppe testacée elle-même. Dans les ammonites de Fontenay (Vendée), par exemple, les loges sont souvent tapissées de cristaux de quartz, tandis que le test lui-même est calcaire, suivant la nature des couches où on les rencontre. Un spatangue qui existe dans la collection minéraloglque du Muséum d'Histoire naturelle, présente le test à l'état calcaire et spathique, la croûte qui l'enveloppe en partie est crétacée ; l'intérieur du spatangue est revêtu d'une couche mince de silex, et sur cette dernière enveloppe intérieure on remarque de nombreux cristaux de baryte et de strontiane sulfatée. Les divers genres de la grande classe des échinodermes présentent fréquemment de ces accidents de cristallisation plus ou moins remarquables. Leur structure poreuse -favorise, sans doute, plus spécialement chez eux, la transformation moléculaire au moyen des agents électriques ; et la perte de la petite quantité de matières animales que ces corps contiennent permet plus ^romptement ces sortes de transformations. *
En appliquant artificiellement les divers moyens que la nature a employés pour faire des fossiles, on est parvenu, par des expériences modernes, à des résultats souvent très-rapprochés. On connaît les belles expériences de M. Gœppert, entreprises dans le but de changer des substances végétales et animales en substances terreuses et métalliques, sans altérer leur tissu ni leur structure. Il obtient ces changements au moyen de dissolutions assez concentrées, dans lesquelles on laisse tremper ces substances jusqu'à ce que les solutions aient entièrement pénétré dans l'intérieur des corps organiques. En exposant ceux-ci à un feu assez vif, il détruit le tissu organique et obtient la substance terreuse ou métallique sous la forme du végétal ou de ranimai.
Le procédé gai vano -plastique a été également employé dans ces derniers temps pour conserver des corps ou pour les reproduire par le même moyen. M. Jordan montrait, en 1841 , à l'Association brit^nique, plusieurs copies de trilobltes et autres fossiles ainsi obtenus par les pro< cédés ordinaires de la galvano-plastie. La croûte métallique dont on re-' couvre les corps en leur faisant jouer, par exemple, le rôle d'électrode négatif, pourrait servir à conserver ces corps, tout aussi bien qu'à four« nir l'empreinte et les modèles.
Divers autres modes de reproduction ont encore été proposés pour la conservation des substances animales (1) et les divers procédés d'embaumement employés aujourd'hui, sont de véritables modes de pétriflcatiOD, qui peuvent être comparés, jusqu'à un certain point, aux procédés employés par la nature elle-même.
f f f -|* Des roches fossflifèref.
Si l'on examine sous le rapport de leur origine les divers matériaux qui composent le sol terrestre, on voit que, dès le commencement du monde, deux causes distinctes n'ont cessé de présider à leur formation : les uns ont été formés par voie ignée, les autres par voie aqueuse. Les matériaux qui composent le sol, se résument à peu près en ceux-ci : les minéraux, les roches, les fossiles. Nous connaissons la différence qui existe entre les minéraux et les roches. Celles-ci sont des masses minérales, composées, soit d'une seule espèce, soit de plusieurs espèces minéralogiques réunies, qui jouent un rôle dans la composition des couches. Gomme
(i, Nous avons pu, par exemple, admirer, il n'y a pas longtemps, nn rein pétrifié, commaniqné à l'Académie des sciences par H. Baldacconi, de Sienne, qui assure (fu'il conserve aiiui depuis t837,*diver8 objets d'histoire naturelle.
les autres matériaux du sol , les roches sont divisées en deux sections . les roches d'origine ignée, les roches sédimentaires (1).
§ 61. Les rooket d'origine ignée ou plutonniennei ont été préalablement à l'état de fusion ou de dissolution, dans un véhicule quelconque ; dissolution favorisée par une très-haute température. Il est inutile de chercher, dans toute cette grande série de roches, des corps organisés fossiles. La chaleur intense qui a présidé à leur mode de formation a dû anéantir toute trace d'organisation. C'est même de la présence ou de l'absence des corps organisés fossiles dans ces couches, et d'autres caractères de composition et de dépôt, qu'on est convenu de déduire la nature sédimentaire ou plutonnienne de ces couches. Nous citerons néanmoins quelques exceptions apparentes à cette règle générale.
On a souvent parlé de roches volcaniques contenant des corps organisés. Bracchini, qui a décrit, avec beaucoup d'exactitude, l'éruption du Vésuve en 1631, assure avoir trouvé des coquilles marines qui avaient été rejetées. M. Constant Prévost a eu aussi plusieurs fois occasion de remarquer des coquilles enveloppées dans des cendres volcaniques. Ces faits prouvent seulement que les matières volcaniques incohérentes, qui étaient lancées à une très-grande hauteur, pouvaient perdre promptement, par la résistance de l'air, par la désagrégation de leurs molécules, par l'extrême faiblesse de leur conductibilité calorique, la chaleur qu'elles apportaient du foyer central ; et les coquilles lancées au loin avec les eaux de la mer, introduites dans la bouche du volcan par quelques Assures naturelles, ont été à peine altérées.
Du reste, qu'y a-t-il d'étonnant que des matériaux, qu'une lave volcanique remaniée par les eaux de la mer, amenée ainsi à l'état de sédiment, recouvrent les corps organisés déposés au fond des eaux, et les conservent ensuite à l'état fossile ? Peut-être, si l'on étudiait bien les quelques gisements exceptionnels de coquilles dans des roches volcaniques, trouverait-on que celles-ci peuvent toujours se rapporter à des tufs ou conglomérats, roches essentiellement remaniées.
Mais si l'on a pu trouver, dans certains cas exceptionnels, des corps organisés dans des dépôts ignés modernes, il n'en est pas de même de toute la série des roches ignées anciennes, granitoides, porphyroides, serpentineuses, etc. Une chaleur sans doute incomparablement plus
(1) n noas reste encore bien des recherches à Taire, avant de fixer la limite qui sépare les roches d'origine ignée des roches sédimentaires. La transformation incontestable de ces dernières en roches qtti ont la plupart 4e$ caractères extérieurs des produits ignés, ajoute à Tincertitude. On a cru , longtemps , que la présence de matières bitumineuses azotées, sinon celle de corps organisés distincts, était un caractère essentiel de la distinction des deux groupes de roches; mais des expériences récentes ont prouvé combien ce caractère était insuffisant.
forte que cdle qui a donné naissance aux produits volcaniques modernes, a présidé à la formation de c«Iles-ci.
On voit, par ce qui précède, que les cas où Ton rencontre des corps organisés fossiles, dans les roches plutonniennes ou d'origine ignée, sont tout à fait exceptionnels et n'ont pas d'importance réelle en Paléontologie.
§ 62. Les roohet sédimentaîres, que nous désignons ^ ainsi pour indiquer leur mode de formation au sein des eaux, ont été aussi appelées roches d*orig%ne aqueuse, ou roches neptuniennes.
Lorsqu'on étudie avec soin les couches sédimentaires, relativement à la manière d'être des fossiles qui y sont renfermés, on reconnaît que ces couches se sont déposées comme se déposent aujourd'hui tous les détritus sous - marins, riverains, ou lacustres. Comme nous le développerons plus tard, en parlant des phénomènes actuels, ndus croyons que les roches sédimentaires se sont formées dans les eaux, ^par des molécules terrestres amenées des continents, soit dans les laies, soit dans la mer; par des molécules que l'action incessante de la vague a enlevées aux rivages, ou qu'a produites la décomposition des corps organisés. Nous croyons encore que ces molécules y ont été transportées par suite de causes naturelles Incessantes, telles que les courants terrestres et sous-marins, ou par des causes fortuites accidentelles dues aux dislocations de l'écorce terrestre, mais que, dans tous les cas, ces molécules ont formé des couches de nivellement, et qu'elles ont été déposées presque horizontalement.
Lorsque les roches sédimentaires n'ont subi, postérieurement à leur dépôt, que des changements peu considérables, qui permettent encore de juger de leur nature primitive, on les nomme roches sédimentaires na~ turelles; mais, lorsque des roches ont été altérées, modi/iées, ou comme on le dit métamorphosées, par suite d'une action étrangère, on les nommé roches métamorphiques.
§ 63. Les roohet métamorphiques tiennent le milieu entre les roches d'origine ignée et les roches sédimentaires. Avec l'aspect cristallin et quelques-uns des caractères minéralogiques des premières, leur structure en grand semble indiquer toujours une origine analogue aux secondes; aussi les géologues croient-ils en général qu'elles ont été déposées dans les eaux et postérieurement modifiées. Nous n'avons pas à discuter ici cette célèbre théorie de l'agent modificateur des roches métamorphiques, qui a occupé les plus illustres géologues. Deux systèmes sont en présence : l'un admet que ces roches ont été métamorphosées parle contact des roches d'intrusion, ou par* des agents ignés diSérani&'t l'autre explique la transformation de structure intime dans les roches sédimentaires par des action; lentes éleclro- chimiques. Ne pourràit-ôn
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pas croire que les deux agents ont joué leur rôle dans le métamorphisme ? car si, dans quelques cas, l'action ignée est incontestable, on pourrait croire aussi que la chaleur qui aurait modifié certaines roches, en amenant des cristaux de mâcles, des grenats, qui aurait converti des calcaires en dolomie sur de vastes étendues, y aurait détruit toute trace d'organisation.
Voici, du reste, l'indication de quelques-unes de ces roches qui contiennent des restes de corps organisés.
On voit fréquemment dans les tufs de la Somma du Vésuve, et sur des points élevés, comme au mont Ottajana, des masses plus ou moins volumineuses de calcaire tertiaire-coquillier. Ces masses ont été altérées et amenées à l'état sublamellaire. On observe, au contact de l'étage dévonien et des granits, au Hartz, des fragments coquilliers de la première roche, dans des filons granitoïdes. On a plusieurs fois constaté l'existence d'un calcaire h encrines, associé avec le micaschiste et le chloritoschiste, près du village de Tweng, au pied des Alpes Tauern. De semblables associations ont été observées dans les Alpes occidentales. L'ensemble du dépôt parait appartenir aux terrains palsozoiques.
Les schistes cristallins et màclifères de l'étage silurien de la Bretagne présentent, dans quelques localités, des empreintes très-^listinctes d'Or* this et de Trilohites. 11 existe au mont Sainte-Marie, non loin de Saint- Gothard, et au mont Nufenen, à l'ouest d'Airolo, des schistes grenatifères qui renferment des hélemnites. Certaines roches palaBozoiques obsen'ées dans les Vosges contiennent des empreintes végétales au milieu d'une altération telle, produite par l'effet de la chaleur des roches plutonnienne-s situées dans le voisinage, qu'un géologue très^exercé les a prises pour des trapps et des eurites.
MM. Elle de Beaumont et de Buch ont trouvé à Gerolstcln des polypiers inclus dans la dolomie et convertis eux-mêmes en cette substance. ■ Un peu plus loin, dans le calcaire qui forme le prolongement de la matee dolomitisée, on retrouve les polypiers à l'état calcaire parfaitement conservés, tandis que là où la masse a été modifiée en dolomie, la majeure partie de leur texture intérieure a disparu. M. de Gollegno a recueilli à Tercis, près de Dax (Landes), des oursins et des fragments de coquilles dont le test est converti en dolomie, tout aussi bien que la roche qui les contient. M. Coquand assure avoir trouvé dans une couche saccharoîde des calcaires réputés primitifs de Gouledoux (Pyrénées), des fossiles déterminables et un polypier radié. Enfin on sait que le fameux marbre, dit primitif, de Carrare contient en certaines places des corps marins fossiles , qu'on distingue surtout lorsque les fragments ont été polis, ou lorsqu'on les observe par plaques minces, au travers de la lumière. Du reste» ces marbres statuaires passent insensiblement à des
calcaires compactes remplis eux-mêmes de fossiles, alors parfaitement distincts, appartenant probablement aux terrains jurassiques.
§ 64. Les roohei lédimentaîres proprement dites, qui, depuis leur formation, ont subi moins d'altération, peuvent se diviser naturellement en quatre groupes : l*" Les roches qui ont pour base un principe alcalin (chaux, strontlane, baryte), dont le meilleur type est le calcaire (carbonate de chaux) ; 2° les roches qui ont pour principe dominant la silice, seule ou combinée avec les terres, telles que les argiles, les grès; 3** les roches métalliques ; 4° les roches combustibles.
Les calcaires contiennent ordinairement grand nombre de fossiles. On a supposé que, dans quelques cas, ils s'étaient formés par précipité chimique, après dissolution, qu'ils ont été réunis en masse, en se prenant sous forme solide, et ont enveloppé, tout au plus, les corps organisés suspendus dans la masse liquide. Nous sommes loin de partager cette opinion. Quand on voit dans ces calcaires, les fossiles déposés comme partout ailleurs par couches horizontales, quand on voit souvent, en dessus et en dessous, les couches argileuses qui les recouvrent évidemment sédimentakes, on doit également croire que les fossiles qu'ils enveloppent ont été déposés dans les mêmes circonstances que les autres. Ces calcaires, généralement cristallins, lamellaires, plus ou moins purs, formant des couches puissantes, peu riches en fossiles, sont d^autant plus fréquents qu'on descend plus bas dans la série chronologique des terrains. Vers les plus anciens, ils constituent des masses puissantes, et leur voisinage des roches cristallines a pu les faire regarder comme des roches métamorphiques.
Les calcaires sédimentaires, mieux caractérisés, sont par excellence des roches fossilifères. Les calcaires grossiers des environs de Paris, des bords de la Gironde, les calcaires blancs argileux jurassiques des environs de La Rochelle (Charente-Inférieure), de Tonnerre (Yonne), de Saint- Mihiel (Meuse), etc., etc., en contiennent un grand nombre, de même que les calcaires marneux ou argilo - calcaires de Sémur ( Côted'Or), d'Avallon (Yonne), 4^ Gasteliane (Basses- Alpes) , de Milhau ( Aveyron), etc. , etc. D'autres calcaires paraissent assez pauvres en fossiles, et ce sont ordinairement les plus compactes, comme les couches bathoniennes, cailoviennes et oxfordiennes de Grasse (Var), les couches bathoniennes de Ghaumont (Haute-Marne) , les couches portlandiennes de Saint-Jean-d'Angél y (Charente-Inférieure), de Cirey-le-Chàteau (Haute- Marne), etc.
§ 65. Le gypie (sulfate de chaux hydraté) joue à peu près le rôle du calcaire sous le rapport du mode de formation, c'est-à-dire qu'il a été déposé sous forme de sédiment. Les gypses cristallins sont de beaucoup les plus abondants dans la nature. Les deux variétés principales qu'on en
rencontre dans les couches fossilifères, sont ]e gypse fibreux et le gypse grossier saccharoide. On ne voit jamais de fossiles dans les gypses ûbreux. Les gypses grossiers contiennent, à Montmartre, près de Paris, un grand nombre d'ossements, surtout de mammifères et des débris de poissons, d'oiseaux, de reptiles, mais jamais de coquilles de mollusques, ou d'animaux rayonnes.
La barytîne existe à peine en roche; elle se trouve plus souvent à Vétat de filon ; mais, jusqu'à présent, les couches n'ont jamais offert de fossiles.
Le sel gemme (chlorure de sodium) présente quelquefois des débris fossiles, bien que ceux-ci soient très-rares. Une couche de sel a offert à Wieliczka des restes de mollusques, de poissons et de polypiers fossiles. Le dépôt de sel gemme de Gmunden, en Autriche, contient quelques zoophytes. Ajoutons à ces fossiles quelques fruits de végétaux , de nombreux animalcules microscopiques, et nous aurons la somme des corps organisés que contiennent ces sortes de roches. Des recherches très- minutieuses ont été faites par M. Marcel de Serres sur la nature des infusoires du sel gemme. Leurs formes se rapprochent beaucoup de celles que prennent, après leur mort, les Monas Dunalii découverts par M. Joly, dans les eaux des marais salants, et auxquels celui-ci attribue leur coloration en rouge. Les animalcules découverts par M. Joly sont incolores, présentent diverses nuances de coloration, ou même changent ou perdent leur couleur, après leur mort. De là, l'état incolore ou diversement coloré des sels gemmes de Wieliczka, du pays de Salzbourg, du Tyrol, de Moyenvic, de Cardona, etc. Certains sels sont formés de ces animalcules jusqu'à peu près le quart de leur volume. On sait aussi que la coloration en rouge des eaux de certains marais salants est aujourd'hui attribuée à de petits crustacés de Tordre des branchiopodes et du genre artemia. Ces animaux périssent lorsque la dissolution atteint la densité de 25", et leur corps prend alors la couleur rouge.
§ 66. Parmi les rochei à base de silice, les argiles sont généralement très-fossilifères ; et la conservation des débris organiques y est souvent parfaite. Les argiles plastiques d'Aï (Marne), que nous regardons comme un accident local des ligniles, contiennent, en dessus et en dessous, beaucoup de restes de corps organisés avec leur test bien conservé. Les argiles limoneuses des Pampas de Buenos-Ayres, qui occupent des centaines de myriamètres de superficie, renferment une quantité considérable d'ossements de mammifères.
Les schistes^ composés de molécules très-fines, contiennent souvent beaucoup de restes de corps organisés. Les ardoises exploitées de l'étage silurien des environs d'Angers (Maine-et-Loire) sont dans ce cas.
Les phyllades en montrent aussi en assez grand nombre, dans l'étage
silarien des environs de Brest (Finistère), aux iles Malouines, dans l'intérienr de la Bolivia, et sur une surface immense, aux États-Unis.
§ 67 . Les grès, formés de grains de sable agrégés, appartiennent à tous les âges géologiques, et contiennent presque toujours des restes d'animaux fossiles. Les grès siluriens de May (Calvados) montrent des trilobites , des Gonuiaires ; les grès dévoniens et carhonifériens de Bolivia renfer-^ ment des SpirifeTf des Productus^ etc. Les grès de Tétage slnémurien présentent beaucoup d'empreintes aux environs de Semur (Côte-d'Or), de Yalognes (Manche), de Metz (Moselle), ainsi que les grès coralliens de Trouville (Calvados), les grès kimméridgiens de la route de Niort à Saint-iean-d'Ângély (Charente-Inférieure); ceux des terrains crétacés des Ardennes, du Mans (Sarthe), de Fourras, de Tile d'Aix (Charente-Inférieure), de Pondichéry, de Concepcion (Chili), ofifrent une grande variété de restes organisés, ainsi que les grès inférieurs, moyens et supérieurs des terrains teiliaires du bassin parisien, des côtes du Chili, et de la Patagonie.
§ 68. Les trîpolis , quand ils résultent d'un dépôt fait par Teau de silice extrêmement divisée, se rapprochent quelquefois beaucoup de la texture des grès, en présentant alors une composition analogue à ceux-ci. D'autres fois, au contraire, les tripolis se trouvent dans le vmsinage de roches ignées ou pscudovolcaniques, telles que les houillères embrasées, et paraissent être le résultat de la transformation de schistes argileux dépouillés de leur alumine, par l'effet de la chaleur ou de tout autre agent. Ces derniers tripolis contiennent quelquefois jusqu'à 98 p. 100 de silice. Les tripolis d'origine sédimentaire sont quelquefois complètement formés d'animaux infusoires à carapace siliceuse; comme par exemple, ceux de Bilin, en Bohème. M. Ehrenberg a calculé que 27 millimètres cubes de tripoli de cette localité pouvaient contenir jusqu'à 41,000 millions de ces infusoires à test siliceux. Ces sortes de tripolis ne renferment jamais de corps organisés autres que les infusoires dont ils sont formés. Les tripolis métamorphiques contiennent, par exception, quelques corps organisés. Ceux de Poligné (Ille-et-Vilaine) montrent quelques empreintes de bivalves, de végétaux.
§ 69. Les roches de silex (pyromaque, meulière , résinite, jaspe) offrent aussi des fossiles, principalement des mollusques et des radiaires pour les pyromaques et les meulières, et des végétaux pour les autres. On cite cependant des résinites à poissons et à insectes à Krepitz, à NikoItschitz,enGallicie, dans des mollasses tertiaires. On a cru que, dans ces sortes de roches, la silice, au lieu de se déposer sous forme de sédiment plus ou moins fin, comme dans les grès et les tripolis, a été à l'état de dissolution, et qu'elle a pris, en se consolidant, un éclat compacte vHreux, que n'ont pas les autres roches. On a supposé encore que la si-
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lice des pyromaqaes, des meulières, etc., avait été à l'état de dissolution gélatineuse ; mais, lorsqu'on étudie la manière d'être de ces roches de silex et des fossiles qu'elles contiennent dans les couches d'eau douce des meulières des environs de Paris, dans les falaises crétacées de toute la côte de la Seine-Inférieure, des environs de Tours (Indre-et-Loire), de Saintes (Charente-Inférieure), dans les silex de l'étage corallien de Trouville (Calvados), dans ceux du lias supérieur de Thouars (Deux-Sèvres), de Poitiers (Vienne), de Sainte- Honorine (Calvados), etc., etc., on acquiert bientôt la certitude que les fossiles y ont été déposés par couches horizontales, au milieu des sédiments. On voit distinctement de plus, que la matière siliceuse en dissolution a pénétré ces couches postérieurement à leur formation, en y formant ces rognons isolés, des silex, de la craie et du lias, ces masses lenticulaires plus grandes des meulières, et enfin, qu'elle a pénétré seulement par endroits les masses coralliennes de Trouville, en changeant, sur quelques points isolés, la couche de grès en silex, tandis que cette couche est restée intacte à l'état de grès, sur toutes les autres parties de son extension. Nous ne verrions donc, dans les ^ilex, qu'une modification partielle des couches, due peut-être à des courants électro-chimiques, mais nullement un fait général de dépôt.
Du reste, ces roches siliceuses se trouvent très-rarement en couches tîontlnues; elles affectent plutôt la forme de nodules, de rognons, d'amas plus ou moins irréguliers, qui semblent Indiquer, d'une manière définitive, l'origine de la plupart. Quant aux jaspes, ils ne sont pas toujours d'origine sédimentaire. Il en est dont l'origine ignée est incontestable ; d'autres, enfin, qui proviennent de roches transformées. Or il serait inutile de chercher des fossiles dans ces deux dernières roches.
§ 70. Les substances minérales métalliques, quelquefois abondantes dans la nature, y sont rarement stratiformes. On les rencontre plus sou*» vent en grandes masses, en dikes, veines ou filons, etc. Les métaux en dikes ou en filons ont une origine non équivoque, qui exclut toute idée de dépôt par les eaux ; ils ne contiennent pas de fossiles. On a bien voulu opposer à cette loi générale quelques faits exceptionnels : ainsi des tronçons de pins furent trouvés jadis dans une veine de plomb au pays de Galles. Le bols ne présentait pas de changement, sauf qu'il était fortement imprégné de galène. On ajoute qu'on a trouvé, dans un autre filon, du plomb sulfuré accompagné de barytine et de quartz, près de Frémoy et de Corcelles ; mais ce ne sont là que des exceptions qui n'ont peut-être pas toute l'authenticité désirable.
II est des cas où la forme de filons, ou de dikes, n'est absolument qu'apparente, et peut tromper facilement l'observateur peu expérimenté. Nous en avons accjuis la preuve près de Fontalne-Étoupe-Four (Calva-
dos). On voit, en efTet, sur ce point, et dans les communes voisines, des masses considérables de grès siluriens où s'observent des filons obliques ou plus ou moins verticaux, remplis d'argile ou delimoniie, enveloppant un nombre considérable de coquilles bien conservées, tout à fait distinctes des coquilles fossiles contenues dans les grès. Lorsqu'on étudie la géologie des environs, on reconnaît que ces filons ne sont que des fentes déterminées par la dislocation des grès, qu'ont remplies, lors de la mer liasienne, des détritus marins et des coquilles marines qui vivaient à cette époque, probablement sur ces rochers siluriens, formant alors des écueils voisins du rivage.
§ 71. Les Limonîtes (fer peroxyde hydraté) sont peut-être, de toutes les roches métalliques, les seules qui forment des couches véritables; aussi contiennent-elles plus de fossiles qu'aucune autre. On en distingue plusieurs variétés : les seules qui aient pour nous de l'intérêt sont les variétés compacte, terreuse et oolitique.
Les limonites compactes sont exploitées, comme minerai de fer, à la Voulte (Ârdèche), dans les couches calloviennes ; à la Verpillère (Isère), dans les couches toarciennes, où elles contiennent un nombre considérable de coquilles fossiles.
Les limonites terreuses sont peu communes; néanmoins nous les trouvons entièrement composées de coquilles fossiles passées à l'état de fer oligiste, dans les couches de l'étage sinémurien, aux mines de Beauregard, non loin de Semur (Côte-d'Or).
Les limonites ooîitiques, faciles à distinguer par les petits grains ronds dont elles se composent, sont toujours les plus communes. Elles renferment une grande quantité de restes de corps organisés. Des couches de limonite oolitique, souvent exploitées pour le fer qu'elles contiennent, se voient dans l'étage toarcien, à Lyon (Rhône); dans l'étage bajociende Bayeux (Calvados) ; dans l'étage callovien, aux environs de Chaumont, de Chàteau-Villain, de Langres (Haule-Marne), de Lifol (Vosges], de Mamers (Sarlhe) ; dans l'étage oxfordien des environs de Saint-Mihiel (Meuse), de Launoy (Ardennes), d'Is-sur-Tille (Côle-d'Or), d'Étivey (Yonne); dans l'étage néocomien de Bellancourt-la- Ferrée (Haute-Marne), de Brillon (Meuse); dans l'étage aptien de Vassy (Haute-Marne), etc., etc.
Les corps organisés qu'on rencontre dans ces couches sont des coquilles, des polypiers, et rarement des ossements d'animaux vertébrés. Tantôt ces fossiles sont conveilis eux-mêmes en limonite, tantôt ils ont conservé leur enveloppe crétacée ; dans l'un et l'autre cas, ils présentent une assez bonne conservation.
Nous ne connaissons pas de roches métalliques fossilifères autres que les limonites. On cite toutefois, en Bretagne et dans quelques autres parties de la France, notamment près de Fresnay (Sarthc), dans les cou-
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ches siluriennes, un fer aluminaté oolitique contenant des fossiles, entre autres des caly mènes et des asaphus. Quelquefois le fer oligiste remplace le minerai aluminaté.
§ 72. Nous mettrons au nombre des substances combustibles fossilifères, ces sortes de masses plus ou moins volumineuses, compactes, nodulaires ou granuliformes, jaunâtres, à cassure vitreuse et conchoïdc, qu'on a désignées sous le nom de succin, résine fossile, ambre jaune, etc. On rencontre le succin dans les lignites de l'étage cénomannien de l'île d'Aix (Charente-Inférieure), de l'étage turonien de Soulatge (Aude), dans l'argile plastique des terrains tertiaires ou dans des terrains plus modernes. Les eaux de la Baltique en apportent encore de nos jours sur les côtes, où il accompagne des cailloux roulés et diverses substances, surtout du bois fossile. Souvent le succin renferme des insectes entiers ; celui qu'on rencontre sur les bords de la Baltique est rempli de corps marins.
Enfin, après avoir énuméré jusqu'ici les diverses roches qui renferment des fossiles, nous ne passerons pas sous silence un gisement de fossiles bien singulier, mais qui ne rentre pas moins dans la question des divers milieux au sein desquels les corps organisés ont pu être conservés. Nous voulons parler des ossements enfouis dans les glaces vers les deux pôles et qu'on a recueillis sur la côte nord-ouest de l'Amérique et sur les bords de la mer Glaciale, en Sibérie.
