CHAPITRE II

CARACTÈRES GÉOLOGIQUES ET 91INÉRAL0GIQITES DES FORMATIONS CARBONIFÈRES.

Premières éludes faites dans le dix-huitième siècle sur les caractères lilholugiques de la formation houillère — Dépôts carbonifères de la période de transition; des périodes secondaires et tertiaires. — Études sur la composition du terrain houiller; conglomérats, poudingues et grès houillers; argile schisteuse, argiles plastiques, underclay, schistes bitumineux, fer carbonate litholde, bancs calcaires et siliceux. ^~ Composition minéralogique des dépôts houillers lacustres dans le bassin de Saint-Êlienne et Rive-de-Gier. —Anomalies que présentent quelques d^^pôts du centre de la France. — Porphyres intercalés et métamorphisme des couches k leur contact. Métamorphisme par des incendies souterrains. — Composition des dépôts houillers marins dans le nord de la France, la Belgique, TEspagne, etc. — Composition de la formation houillère des bassins de TAmérique septentrionale. — Répartition de la houille dans les dépôts de grès et de schistes des divers bassins. Proportions trouvées entre les épaisseurs des combustibles et des roches arénacées — Formations carbonifères antérieures et postérieures au terrain houiller.<» Terrains à lignites. — Tourbières.

Les premières éludes faites sur les formations carbonifères furent, ainsi que nous Tavons dit précédemment, exclusivement lithologiques. On chercha d'abord à préciser les caractères des combustibles, ainsi que ceux des roches qui les accompagnaient, et semblaient être, en quelque sorte, leurs gangues ordinaires.

Cette méthode d'examen aurait conduit à des résultats précieax, si les anciens minéralogistes ne lui avaient donné une trop grande extension, en décrivant sans discernement toutes les roches des contrées houillères, et en établissant ainsi une confusion fâcheuse entre les roches réellement carbonifères et celles des terrains superposés ou sousjacents; de telle sorte quMIs n'arrivèrent à aucune conclusion réellement utile.

Si , cependant , on lit avec attention l'ouvrage de Morand \ premier traité publié sur cette' matière, dans lequel sont résumées avec un soin minutieux toutes les études de l'époque, on sera étonné d'y retrouver tous les éléments des observations ultérieurement faites. Ainsi, Morand décrit avec un soin particulier les roches qui forment ce qu'il appelle la couverture immédiate de la houille; il distingue le schiste on fausse ardoise ^ contenant des empreintes végétales, et qui a, dit-il, un rapport décidé avec le schiste ardoisier. Il distingue aussi cette roche, nommée dans le pays de Liège la pierre, qui fait feu avec l'acier, est disposée par feuillets quarzeux, et est mêlée de paillettes de mica; il l'appelle \egrez. Dans plusieurs passages, il signale l'analogie qui existe entre les schistes et les grès qui accompagnent la houille des diverses localités.

Or, il aurait suffi à Morand de suivre cet ordre d'idées, pour arriver à celte conclusion que nous avons déjà énoncée : que la presque totalité des combustibles minéraux

* Uart d^ exploiter les mines de charbon de terre, publié en i768.

soDt concentrés dans un terrain spécial j que nous appellerons terrain houiller ou formation houillère, lequel est composé de grès et de schistes particuliers, et placé à la partie supérieure des terrains de transition.

La dénomination de formation carbonifère ne doit pas être appliquée seulement aux dépôts de Tépoque houillère; dans les terrains inférieurs et supérieurs à ces dépôts, il existe accidentellement des bassins où se sont formées des couches combustibles, qui alternent avec les autres roches. Les anciens minéralogistes avaient séparé , de la houille proprement dite, la houille des calcaires, qui représente ce que nous appelons aujourd'hui les lignites; ils avaient signalé son existence, notamment en Provence et dans la vallée du Rhin.

Une formation carbonifère est donc composée d*un système, ou faisceau de couches appartenant à une même période de dépôt, et suivant toutes la même allure. Gêné* ralement, ce système de couches repose en stratification discordante sur les formations plus anciennes, et souvent il est lui-même recouvert par des formations plus modernes, différant également par les directions et les inclinaisons de leurs couches.

Après la spécification minéralogique des formations carbonifères , deux ordres d'idées et d'observations ont surtout contribué à compléter nos connaissances : ce sont, en premier lieu, les études sur l'allure des couches de chaque formation, et sur la structure physique et géographique des bassins; et, en second lieu, celles qui ont permis de consta-

ter les relations géognostiques qui existent entre les formations carbonifères et la série des terrains sédimentairès. Nous suivrons d'abord, dans leurs détails, les études faites sur la formation houillère proprement dite, afin d'en préciser les caraclères, sous le double rapport de sa position géognostique et de sa composition minéralogique.

Caractères yéolofr'^ue* de 1» formatloB houillère.

Le premier examen de la forme et de la structure des gUes houillers eut pour résultat de mettre en évidence la siraiificaiion régulière du terrain, dans toute Tétendue des bassins. Ce fait était d'autant plus facile à constater, que la plupart des premières exploitations se faisaient à ciel ouvert : ainsi, dans le bassin de la Loire, il n'y avait en 1767 qu'une seule mine procédant par puits et galeries. On pouvait donc, sur les escarpements de ces exploitations à ciel ouvert, vérifier immédiatement la disposition de la houille et des roches associées, en strates ou couches distinctes, superposées les unes aux autres, avec un parallélisme complet des lignes de division. Aujourd'hui, il reste peu d'exploitations à ciel ouvert, et partant, peu de ces escarpements où les caractères du terrain , avivés par la fraîcheur des cassures, soient rendus palpables pour tout le monde. Cependant il en existe encore quelques-unes dans les bassins de la Loire, de l'Allier et de l'Aveyron, et, d'ailleurs, les carrières ouvertes dans les grès permettent d'observer directement ces caractères de stratification.

M. Alexandre Brongniart nous a laissé un de ces dessins, classiques en géologie, qui expriment d'une manière heureuse plusieurs faits importants; c'est celui de l'exploitation à ciel ouvert du Treuil , près Saint -Etienne. On y distingue les grès à structure massive, les schistes •dont la stratification est détaillée et fissile, contenant souvent des rognons de fer carbonate, enfin la houille disposée elle-môme en couches alternant avec les schistes. L'excavation était ouverte suivant la direction des couches ; celles-ci paraissaient horizontales, mais, en réalité, elles étaient inclinées, de telle sorte qu'à mesure que l'exploitation enlevait le terrain , les lignes d'affleurement s'abaissaient. Aujourd'hui, l'avancement des travaux est tel, qu'on ne rencontre plus la couche supérieure de houille qu'à la base de l'escarpement, et que dans toute la hauteur de la carrière on ne voit plus que les grès supérieurs.

Les escarpements naturels, sans présenter des surfaces aussi nettes que celles des carrières, facilitent encore l'élude des roches et de leur structure stratifiée. Les chantiers souterrains, dans lesquels on abat la houille et souvent aussi les roches du toit, permettent de compléter ces observations, et de reconnaître que toutes ces roches sont stratifiées non seulement dans l'ensemble, mais aussi dans tous les détails de leur structure. Ainsi, les couches de grès, de schistes, et même les couches de houille, sont composées de bancs superposés, distincts par les variations de grain, de pureté, de consistance, de couleur; dans les parties schisteuses, la division se poursuit même, parai-

lèleraent au plan de stratification, jusqu'à une structure fissile, comme celle de Tardoise.

Le premier examen des roches qui constituent les dépôts houillers démontre encore leur origine arénacie. Cette origine est évidente dans les grès à gros grains, poudingues et conglomérats, composés de cailloux roulés, identiques aux galets roulés actuellement par les fleuves, ou par les mouvements de la mer. On voit, en rapportant la position de ces galets à la stratification des couches, que celte position est celle qui résulte des lois de la pesanteur. Les galets ovoïdes sont toujours disposés de telle sorte que leurs grands axes sont parallèles aux lignes de stratification ; des nodules aplatis sont placés sur leurs faces plates et non sur champ ; enfin, dans les grès fins et dans les schistes, les paillettes de mica sont déposées suivant des plans parallèles aux couches, de manière à donner à ces roches une cassure facile, nette et luisante dans le sens de ces plans, tandis que, dans un sens transversal, les cassures sont plus difficiles et présentent des surfaces inégales et mates.

L'étude de tous les détails de la stratification conduit donc à considérer comme formées par voie sédimentaire, les couches de grès et schistes dans lesquels les combustibles ont été interstratifiés par des phénomènes spéciaux.

Ce fait, de la stratification, conduisit à examiner les positions les plus ordinaires des couches; on en mesura les directions et les inclinaisons , et Ton fut amené à déduire, de ces mesures, des conclusions qui trouvaient leur application immédiate dans les travaux d'exploitation et de

recherche. Chose remarquable , les mineurs mettaient à profit ces premières études, tandis que Morand, qui dessinait des coupes et transcrivait leurs observations, n'en tirait lui-même aucune déduction qui permette de supposer qu'il en ait apprécié la valeur. Si donc, aujourd'hui, la théorie vient souvent en aide à la pratique , nous devons reconnaître que les praticiens du siècle dernier précédaient de beaucoup les hommes de science.

Une coupe publiée par Morand, en 1767, prouve que les mineurs qui la lui avaient fournie avaient reconnu la discordance de stratification des terrains houillers et des mortsterrains qui les recouvraient. Mais, comme preuve plus frappante encore, n'avons-nous pas les admirables travaux de Desandrouin, qui, guidé par ses observations sur la direction des couches houillères au-dessous de la craie, commençait, en 1 71 7, ses recherches sur le territoire de Fresne. Malheureusement Desandrouin n'a publié aucune de ses observations; s'il nous eât transmis les études qui le guidèrent, ce travail serait un des monuments les plus intéressants de l'histoire de la géologie.

La spécification du terrain houiller, caractérisé par la nature de ses dépôts et par leur position géognostique constante, était déjà déterminée à l'époque où M. d'Aubuisson écrivait son traité. Ce terrain fut d'abord classé h la base des terrains secondaires, mais, depuis, il est généralement regardé comme constituant la formation supérieure des terrains de transition.

Cette grande période des terrains de transition se compose

d'ane série de formations successives, que leurs caractères géogDOStiques et minéralogiques ont permis de distinguer et de classer. On a reconnu que ces formations avaient été déposées dans des bassins successifs, de grandeur décroissante j et que les dépôts se trouvaient superposés les uns aux autres en stratiGcation discordante, de telle sorte que les périodes pendant lesquelles ils s'étaient eflcctués avaient dû être séparées par des soulèvements ou affaissements do la surface. Ces dépôts de transition se terminent par des dépôts plus circonscrits et plus clairsemés que tous les autres, et dont les caractères arénacés deviennent de plus en plus évidents; ce sont les dépôts de la période houillère, dans lesquels les couches combustibles jouent un rôle important.

Nous avons indiqué, dans le chapitre précédent, la distribution des dépôts houillers, en bassins circonscrits, dispersés sur les surfaces de transition, tantôt sur les régions littorales des massifs , tantôt dans des dépressions qui y représentent d'anciennes vallées. Ces dépôts sporadiques sont caractérisés d'une manière remarquable par la présence du carbone disséminé dans les roches, et surtout rassemblé en couches, tantôt peu nombreuses et puissantes, tantôt, au contraire, très multipliées mais de peu d'épaisseur.

La formation houillère, lorsqu'elle s'est déposée sur une grande échelle et dans des eaux marines, comme en Amérique, en Angleterre, en Belgique, est généralement superposée à la formation du calcaire carbonifère. Ce cal-

caire, bien caractérisé par de nombreux fossiles (productus, "spirifères, évomphales, bellérophons, orlhocères, etc.), permet d'établir quelques distinctions entre les époques de dépôt des divers bassins houillers; quelques-uns sont antérieurs au calcaire carbonifère , la plupart lui sont immédiatement postérieurs.

Les dépôts carbonifères antérieurs à la véritable formation houillère sont représentés, en France, par le terrain anlhraxifère des environs de Roanne ; par celui de la basse Loire, depuis Doué jusqu'à Nort; par ceux de Sablé, dans la Sarthe et la Mayenne.

Le meilleur moyen de reconnaître Tâge de ces premiers combustibles, qui comprennent à la fois de véritables anthracites comme à Roanne et à Sablé, des houilles maigres comme celles de Montjean, Layon etMouzeil, et des houilles demi-grasses comme celles de Nort, est de chercher à caractériser les calcaires qui les accompagnent presque toujours. C'est ainsi qu'on a pu reconnaître que les calcaires de Sablé, supérieurs aux couches combustibles, étaient bien réellement le calcaire carbonifère, et que, par conséquent, tous les dépôts anlhraciteux de ce pays étaient antérieurs à la période de ces dépôts calcaires.

En interrogeant, en outre, les conditions de la stratification, M. Élie de Beaumont était arrivé à reconnaître l'antériorité de ces premiers bassins carbonifères, comparativement à la formation houillère proprement dite. Le système des soulèvements dont la direction est représentée par celle des ballons des Vosges et des collines du Bocage est, dit-il.

postérieur au plissement des couches anlhraxifères de la Loire-Iuférieure et des déparlements de la Sartlie et de la Mayenne ; mais il est antérieur au dépôt du véritable ter* rain houiller qui, à Saint-Pierre-la-Cour, repose en stratification discordante sur les tranches de ces couches anthraxifères. Or, le calcaire de Sablé, reconnu bien positivement comme l'équivalent du calcaire carbonifère, par^ tîcipe au plissement des contrées environnantes, dont la direction appartient essentiellement au système de soulèvement des ballons et des collines du Bocage; donc ce système de soulèvement doit être considéré comme ayant pris naissance après le dépôt du calcaire carbonifère et avant le dépôt du terrain houiller, qui, dès lors, constituent réellement deux terrains distincts ^ .

Les terrains houillers de rAmérique du Nord paraissent aussi être antérieurs à la formation houillère proprement dite. Ainsi , M. Ëlie de Beaumont y retrouve le système des ballons des Vosges et des collines du Bocage, dont la direction 0. 16** N. — E. 16® S., est reproduite dans les AUéghanis par celle E. 43^* N. — 0. 42« S., ces deqx directions appartenant au même grand cercle. Les couches du grand bassin houiller des AUéghanis, violemment relevées sur toute la lisière orientale, participent à ces mouvements du système des Vosges; d'où M. Ëlie de Beaumont conclut que les terrains houillers de TAmérique appartiennent réellement à la formation du calcaire carbonifère.

1 Ëlie de Beaumont. Smi»^ giologique. Bulletin du 17 mai 1847.

Ces terrains sont, il est vrai, arénacés et supérieurs aux principaux calcaires carbonifères, mais, dans plusieurs contrées, les roches arénacées se substituent aux calcaires : tels sont, notamment, les grès du Northumberland , les grès calcifères de TËcosse, et les terrains de la vallée du Donetz ; les terrains des États-Unis seraient donc une quatrième exception à la composition normale. D'après cette opinion de M. Élie de Beaumont, les terrains houillers de TAmérique, contemporains de la partie supérieure du calcaire carbonifère, formeraient une seconde époque de génération houillère, postérieure à la période des anthracites de la basse Loire et de la Mayenne.

La véritable période houillère, celle à laquelle se rapportent, en Europe, tous les dépôts combustibles de quelque importance, arrive ainsi en troisième ligne. On y doit comprendre tous les bassins houillers de TAngleterre, de la France, de la Belgique, de TAIIemagne, etc. , que nous avons énumérés dans le chapitre précédent.

Cette période houillère est d'ailleurs caractérisée par des dépôts spéciaux. Ce sont, d'abord, des grès houillers de toutes grosseurs, comprenant des conglomérats, poudingues, grès plus ou moins fins ; en second lieu, des argiles schisteuses, délitables, ordinairement très fissiles, con* tenant accidentellement des nodules de fer carbonate lithoïde. Ces roches no diffèrent pas beaucoup de celles des dépôts carbonifères qui ont immédiatement précédé la période houillère; ainsi, il serait réellement impossible do distinguer les grès du bassin anthraxifère de la Loire, des

roches correspondantes de la plupart des bassins houillers. Aux États-Unis, la composition du terrain s'individualise uniquement par Tintervention de quelques bancs calcaires, et par la prédominance de couleurs des dépôts arénacés et schisteux : le verdâtre, le jaunâtre et le rouge, couleurs normales lorsque les dépôts arénacés ne sont pas , comme ceux des terrains carbonifères, colorés en gris, ou même en noir, par une grande quantité de carbone disséminé.

Les caractères minéralogiques du terrain houiller proprement dit, peuvent donc être considérés comme de véritables types de composition, pour tous les dépôts carbonifères appartenant à la période de transition supérieure ; seulement, les dépôts carbonifères antérieurs se distinguent par la présence des calcaires, et par la nature des argiles d'autant moins délitables, et se rapprochant d'autant plus des caractères du schiste argileux , que ces dépôts sont eux-mêmes plus anciens.

La séparation entre la formation houillère et le calcaire carbonifère n'est pas toujours aussi nette qu'on pourrait le croire d'après ce que nous avons dit précédemment. Dans le nord de la France, et dans la Belgique, les deux formations sont généralement en stratification concordante, ce qui avait d'abord conduit à les comprendre dans un même terrain. Sur quelques points, et notamment à Château-rAbbaye, il existe même un véritable passage entre la formation du calcaire carbonifère et la formation houillère superposée. Ce passage, constaté par les travaux souteirains, était déterminé par les alternances des schistes houillers inférieurs

68 GARàCTÈRES DES FORMATIONS CARBONIFÈRES.

avec les bancs calcaires supérieurs, et par la présence de quelques couches de houille anthraciteuse intercalées dans les couches calcaires.

Le plus souvent, cependant, le passage n'existe que par la concordance de la stratification et par Tinsertion, dans le calcaire carbonifère, des gros poudingues et grès qui constituent ordinairement les premières assises des dépôts houillers. Ainsi , dans toute la Belgique , les gros grès à cailloux quarzeux forment plusieurs systèmes de couches, dits systèmes quarzo-schisteux, qui alternent avec les calcaires carbonifères; la formation houillère commence immédiatement au-dessus de ces calcaires, par des schistes fins, parmi lesquels se trouve Tampelite alumineux.

En Angleterre, la séparation est nettement marquée, dans la plupart des districts houillers, par la présence des gros grès à cailloux quarzeux, dits millstone gril, placés à la base des dépôts houillers. Nous avons trouvé cette même disposition à Tautre extrémité de TEurope, dans le bassin d'Espiel et Yillaharta en Andalousie, où le millstone grit, très bien développé, sépare les roches houillères, du calcaire carbonifère; il est même probable qu'à Belmez, prèsEspiel, les roches houillères reposent sur le calcaire carbonifère, en stratification discordante.

Arrivé à son maximum, pendant la période houillère, la formation des couches combustibles intercalées dans les dépôts sédimentaires, s'arrête tout à coup, et, dans toute la période secondaire, Ton n'en trouve plus que quelques rares réminiscences. Ainsi, les couches charbonneuses des

CARAGTiBBS GÉOLOGIQUES DE LA FORMATION HOUILLÈRE. 63

marnes irisées (Noroy, Gemonval , Grozon, etc.) sont n peu paissantes, qu'il y a à peine lieu de les mentionner dans une histoire générale des combustibles.

Il existe en Europe quelques bassins carbonifères rapportés à Tépoque du lias (environs de Milhau, en France; YorksbirOi en Angleterre); mais ces bassins sont sans étendue, et les couches combustibles y ont peu de puissance et peu de contiouité.

Les anthracites des Alpes, houilles métamorphiques des périodes jurassique et crétacée, nous fourniraient un exemple plus important d'un retour des phénomènes de la génération du carbone, si le fait était moins local. C'est seulement dans la période tertiaire, que nous retrouvons quelques bassins, indiqués par des dépôts réguliers, assez riches en bancs combustibles pour être comparés à certains bassins de l'époque houillère; tels sont les bassins tertiaires, à lignites, de la Provence et du nord de l'Italie.

Enfin , la période actuelle, qui marque évidemment un arrêt important daos la série des révolutions du globe , nous rappelle, par l'existence de la formation tourbeuse, les faits de la génération du carbone. Cette formation occupe, en effet, dans presque toutes les contrées de l'hémi- ^hère boréal, des bassins circonscrits et clair-semés, et, sur quelques points, l'accumulation du carbone semble encore s'y continuer aujourd'hui.

Caractères mlnéralo^iques de la formation hoaillère.

La formation houillère est la seule, parmi toutes les formations sédimentaireSy dans laquelle le carbone soit assez fréquent, et en quantité assez considérable, pour que la détermination du terrain soit déjà une condition de probabilité en faveur d'une recherche de houille. Comme cette formation renferme d'ailleurs la presque totalité des combustibles minéraux exploités, rintéi'ét de nos études s'y concentre presque exclusivement.

Cette formation est déjà nettement définie par sa position géognostique : elle représente une période spéciale , et si tous les dépôts qui s'y rattachent ne sont pas exactement contemporains et simultanés, leur position entre les terrains de transition et les terrains secondaires n'est pas moins un caractère général, très utile pour les recherches. Ainsi, dans le nord de la France et dans la Belgique, on cherche constamment la formation houillère, au-dessous des terrains crétacés, et au-dessus des calcaires carbonifères; dans le centre et le midi, on la trouve, tantôt au-dessous des roches arénacées du trias, tantôt au-dessous des dépôts calcaires du lias, et au-dessus des terrains schisteux et granitiques.

Les caractères minéralogiques de la formation houillère ne sont pas moins précis que ses caractères géognostiqnes ; pour bien les définir, il est nécessaire de revenir, avec quelques détails, sur les conditions générales de la composition des dépôts, afin de pouvoir aborder ensuite, avec plus de

simplicité, les diverses descriptions locales que nous présenterons comme types.

Dans un terrain sédimentaire , on peut généralement distinguer deux classes de dépôts : les dépôts arénacés, formés, par Faction érosive et sédimentaire des eaux, aux dépens des roches préexistantes; et les dépôts formés par la précipitation chimique des principes que ces eaux ont tenus en dissolution. Ces derniers dépôts , ordinairement calcaires ou siliceux, sont rares dans la formation houillère proprement dite, car elle ne comprend guère que des dépôts arénacés.

Nous avons dit que les terrains houillers lacustres étaient composés de grès et schistes houillers, roches de transport formées aux dépens des roches de transition et des granités qui les encaissent; mais cette définition, appliquée aux grands bassins marins, tels que ceux de TAngleterre, de la Belgique et du nord de la France, n'aurait plus la même exactitude. Les bassins marins, bien plus vastes que les autres , ne présentent guère que des grès et des schiste, dans lesquels on ne reconnaît plus les roches de transition des contrées voisines. Les éléments quarzeux semblent les seuls qui aient pu i-ésister aux transports éloignés et à Taction sédimentaire qui s'est exercée, dans ces bassins , d'une manière bien plus large que dans les bassins lacustres. Les roches y sont généralement d'un grain plus fin, et présentent plus d'homogénéité et de constance dans leurs caractères.

Les dépôts houillers de ces grands bassins marins re-

posent généralement, en stratification concordante, sur les calcaires carbonifères, calcaires gris, gris bleuâtres et quelquefois noirs, dont les bancs supérieurs alternent, dans quelques cas, avec les premières roches arénacées et les premières couches combustibles. Dans les bassins de l'Amérique, les alternances calcaires se prolongent dans toute Tépaissour de la formation houillère, soit par petits bancs intercalés dans les grès, psammites et schistes houiU lers, soit par nodules tuberculeux stratifiés dans les argiles. Celte composition particulière concorde avec une différence dans Tâge géognoslique, et les calcaires doivent être considérés comme des roches exceptionnelles, dans les dépôts de la formation houillère.

Les grès houillers sont beaucoup moins variés qu'ils le semblent au premier examen de la plupart des bassins ; ce sont les variations de grosseur des grains qui leur donnent des apparences diverses. Mais, si on se reporte à la définition qui en a été donnée précédemment, on voit que ces grès sont des roches d'agrégation , formées des débris roulés de toutes les roches du terrain de transition ; lors donc, que les fragments sont assez gros pour qu'on puisse distinguer les roches ainsi roulées et agrégées, on y reconnaît facilement les granités, gneiss, micaschistes, schiste argileux, qui constituent les dépôts de transition; on reconnaît même, dans beaucoup de cas, la provenance de ces fragments, ainsi que cela arrive pour les conglomérats qui forment la base du terrain houiller dans le bassin de Saint -Etienne. Lorsque le dépôt, au lieu

d'être formé de galets distincts, est composé d'éléments plus triturés y par exemple de grains ayant moins d'un centimètre dans leur plus grand diamètre , les éléments des roches de transition sont séparés, et le quarz et le feldspath , mélangés d'un peu de mica , constituent une arkose grossière. Si le grain diminue encore de grosseur, les fragments de quarz deviennent tout à fait dominants , la roche prend de la solidité, et représente le véritable grès, exploité souvent comme pierre de taille. Un effet inverse se produit, au contraire, dans les grès tout à fait fins; ils perdent leur solidité, parce que le mica y prend de l'importance, les rend plateux, et les fait passer au psammite.

Généralement, lorsque l'on considère l'ensemble des dépôts y on trouve les conglomérats et les poudingues à gros éléments, concentrés à la base ; les arkoses grossières dans la partie moyenne ; tandis que les grès fins et les psammites dominent, avec les argiles schisteuses, dans la partie supérieure.

Les grès houillers, composés des mêmes éléments que les granités, s'en distinguent facilement par les proportions relatives de ces éléments, et par leur structure arénacée. Ainsi , le quarz y est en bien plus grande proportion , et les grains en sont roulés; les grains de feldspath sont, non seulement amoindris et déformés par la trituration , mais ils sont souvent, eu partie, décomposés et kaolineux. On conçoit, cependant, d'après la définition de ces grès, que, dans quelques cas, il peut exister, entre eux et les roches

granitiques, une sorte de conformité d'aspect, qui constitue un véritable passage minéralogique. Ainsi , certains grès houiliers de Saint-Bérain (Saône-et-Loire), composés de gros grains de feldspath rose et de quarz translucide, fortement agglutinés et parsemés de quelques paillettes de mica, prennent accidentellement Tapparence de granités ou de porphyres quarzifères; la ressemblance est telle, que certaines parties du terrain houiller avaient été d'abord rapportées au terrain primitif, tandis que, depuis, on a reconnu que ces grès à gros grains feldspathiques , alternent avec des grès plus fins, qui contiennent des impressions végétales, et se trouvent placés vers la partie supérieure des dépôts.

Les grès fins, lorsque leurs éléments deviennent tellement petits qu'il est difficile de les distinguer et de reconnaître leur nature, sont ordinairement schisteui^; cette structure est surtout déterminée par l'interposition du mica, dont les paillettes, concentrées dans certains plans de stratification, facilitent la cassure et la division de la roche suivant ces plans. Cette disposition particulière du mica , et son abondance plus prononcée que dans les autres variétés, ont fait donner aux grès fins et plateux le nom particulier de psammiie ichisloide. Ces grès fins sont blancs , grisâtres ou jaunâtres, comme les variétés de grès grossier ; néanmoins, ils sont plus sujets à se charger d'un carbone très divisé, qui leur donne un aspect noirâtre.

Ces grès fins et schisteux alternent d'babitude, en couches peu épaisses, avec des couches de schistes houiliers

CARACTÈRES MINÉRALOG. DE LA POBNATION HOUILLÈRE. 75

on argile schisteuse, dans lesquelles on remarque un nombre encore plus grand de lignes de stratification. Ces lignes sont indiquées par des variations de couleur, du jaunâtre au gris et au noir ; par des variations de grain et de dureté ; par une facilité plus ou moins grande à absorber Teau atmosphérique et à se déliter ; enfin, par la structure fissile de la roche.

Les schistes houillers sont quelquefois micacés, mais, le plus souvent, le mica y est imperceptible comme les autres éléments constituants. La texture schisteuse y est alors déterminée par les variations de nature indiquées précédemment, et quelquefois^ par Tinterposition d'une grande quantité de débris végétaux fossiles, qui se détachent en noir sur le fond argileux. La nature argileuse des schistes houillers ne se manifeste qu'après quelque temps d'exposition à Pair humide ; ils se gonflent en absorbant de Teau , et se délitent ; les feuillets délités se lèvent, et, si Ton vient à y porter la main, on sent que la surface en est onctueuse comme celle des véritables argiles.

Si Ton étudie la composition des schistes, en procédant à leur analyse mécanique , c'est-à-dire en séparant les parties délayables, des substances qui s'y trouvent disséminées, on voit que ces schistes sont toujours composés d'argile, de quarz et de mica. On peut donc les considérer, aussi bien que les grès, comme formés aux dépens des roches de transition préexistantes, avec cette différence, que les éléments constituants sont réduits à une grande ténuité, et que le feldspath a subi une dé-

composition qui en produit la nature plus ou moins argileuse.

Les schistes houillers sont, encore plus souvent que les grès fins, colorés par du carbone disséminé en proportion variable. En se chargeant de carbone, ils deviennent moins délitables, et plus sujets à être mélangés de débris végétaux; ces débris, troncs, branches ou feuilles, sont presque toujours couchés dans le sens de la stratification , et donnent quelquefois à la roche une structure ondulée.

Le schiste houiller est la roche le plus fréquemment en contact avec les couches de houille ; quelquefois même il s'interpose dans ces couches, et y forme des petits lits ou nerfs plus ou moins continus. Les schistes intercalés dans la houille sont, le plus souvent, très carbures, quelquefois bitumineux, et, dans la plupart des bassins, on peut facilement recueillir des séries de roches qui établissent le passage entre les grès fins, les schistes et la houille.

En résumé, les schistes complètent, dans la composition du terrain houiller, cette série de dépôts arénacés dont les éléments diminuent de plus en plus de grosseur ; de telle sorte que, depuis les conglomérats et brèches de la base, jusqu'aux argiles schisteuses, les roches à éléments fins ont d'autant plus d'importance , que l'on s'est élevé davantage.

Les grès de toutes grosseurs sont ordinairement les roches dominantes de la formation houillère. Plus la formation est carbonifère, ou, eu d'autres termes, plus est grande la proportion des couches combustibles, plus est grande

CABACTÈRES NINÉRALOG. DB LA FORMATION HOUILLÈRE. 77

aussi la quantité de carbone répandue dans les dépôts, comme principe colorant. Les couleurs grises et noirâtres sont donc les couleurs caractéristiques des dépôts bouillers riches en couches combustibles.

Dans les dépôts stériles, ou à peu près, comme certains terrains bouillers des bassins de TAmérique du Nord, et notamment ceux du Canada et du Michigan, les couleurs jaunes ocreuses, rouges ou verdâtres, sont les couleurs normales des roches. Ce caractère est tellement incontestable , qu*il se reproduit très nettement dans les portions stériles qai se rencontrent dans les bassins riches en couches combustibles. Ainsi, dans le bassin de la Loire, le système des couches inférieures, dit de Rive-de-Gier, est séparé du système des couches supérieures, dit de Saint- Étienne, par une épaisseur d*environ 300 mètres de dépôts stériles; or, dans cette épaisseur, les grès verdâtres ^et les grès rouges jouent un rôle assez important pour qu'il en résulte un caractère spécial et très apparent.

Les débris végétaux qui abondent dans presque tous les terrains bouillers y constituent de véritables fossiles caractéristiques. Ces débris consistent en impressions de feuilles dont la grande majorité rappelle la structure des diverses familles de fougères, soit en branches, soit en troncs tantôt striés et cannelés comme les calamités, tantôt parsemés de nœuds en quinconces comme certains végétaux des contrées tropicales (fougères arborescentes, cycadées, etc.). Ces impressions, et surtout les feuilles, se trouvent principalement dans les schistes et les psammiles, les plus voisins des

couches de houille, et les plus colorés par du carbone disséminé. Nous examinerons en détail, dans le chapitre suivant, les caractères de ces végétaux, dont le développement présente évidemment une connexion intime avec la formation des couches de houille.

On peut encore rencontrer, parmi les schistes du terrain houiller, deux variétés accidentelles, mais importantes par leur emploi dans Tindustrie : les argiles plastiguesy souvent réfractaireij et les schistes bitumineux.

L*argile plastique se trouve, en plus ou moins grande quantité, dans beaucoup de bassins. Sa structure massive et sa nature facilement délayable, la distinguent des argiles schisteuses qui , pour devenir délitables, ont besoin de subir une longue exposition à Tair humide. L'argile plastique ne forme que des couches peu continues et de peu d'épaisseur, 0,50 à 1 mètre, par exemple; dans son plus grand état de pureté, elle est grisâtre, mais, à mesure qu'elle devient moins pure, elle se charge de parties char* bonneuses, au point de devenir tout à fait noire. On a remarqué, en Angleterre, qu'elle est ordinairement située immédiatement au-dessous d'une couche de houille, et c'est ce qui lui a fait donner la dénomination de underclay ; elle est quelquefois réfraclaire, ftreclatfj et devient alors précieuse à l'industrie.

La plupart des argiles réfractaires exploitées en Angleterre et en Ecosse, et souvent exportées au loin pour les usages métallurgiques, appartiennent au terrain houiller ; en Belgique, la terre d'Andennes sur la Meuse, si active-

CABACTÈBES MINÉRALOG. DE LA FORMATION HOUILLÈRE. 79

ment exploitée pour la constractioD des fourneaux à zinc, creu8et8, etc., se trouve à la base de la formation houillère, dans les alternances supérieures du calcaire carbonifère.

La fréquence et la qualité de ces argiles semblent être un des privilèges des grands terrains houillers du Nord, terrains déposés dans des eaux marines, et composés, par conséquent , de roches transportées de loin et formées d'éléments plus ténus, plus lavés et plus purifiés que les roches des bassins lacustres. Aussi, dans les bassins du centre et du midi de la France, si nous retrouvons quelques bancs d'argiles plastiques, ils n'ont d'importance ni par leur puissance, ni par leur qualité.

Les ichistei bitumineux sont, au contraire, des roches qui appartiennent presque exclusivement aux bassins lacustres. Ce sont des schistes noirâtres, à grains très tins, homogènes, qui, au premier abord, ne se distinguent guère des argiles schisteuses ordinaires; cependant, ils sont plus compactes, plus sonores et moins délitables que les schistes ordinaires; échauffés suffisamment, ils prennent feu et brûlent avec une flamme fuligineuse. Un petit éclat mince, mis dans la flamme d'une bougie, s'allume, et brûle de manière à laisser, pour résidu, le schiste décoloré, et exfolié.

Cette propriété combustible est due à une huile, dite huile de schiste, qu'on peut retirer, par distillation, pour l'appliquer à l'éclairage, et dont la quantité varie de deux à dix centièmes.

Les schistes bitumineux ont surtout été rencontrés dans

80 Caractères des formations carbonifères.

les bassins de Saône-et-Loire. Aux environs d'Autun , ils forment, à la partie supérieure du terrain houiller, une sorte d'appendice que Ton a longtemps considéré comme postérieur. On y trouve des empreintes de poissons, et Ton en avait conclu qu'ils représentaient le zechstein; mais un examen plus minutieux a fait reconnaître qu'ils appartenaient réellement à la partie supérieure du terrain houiller; depuis, on a trouvé ces mêmes schistes dans le bassin de Blanzy, alternant avec les grès 6ns et avec les argiles schisteuses qui contiennent les couches de houille supérieures.

Il est naturel de rencontrer les schistes bitumineux audessus des couches combustibles, car celles-ci contiennent tous les éléments des huiles dont ces schistes sont imprégnés. Ces huiles doivent, en effet, résulter de décompositions qui ont eu lieu postérieurement au dépôt des combustibles; et à ce propos, il y aune rémarque importante à faire : les schistes bitumineux se trouvent dans les bassins do Saône-et'Loire, précisément à la partie supérieure de la formation, c'est-à-dire au-dessus des couches de houille maigre, à longue flamme. Il n'en existe point audessus des houilles grasses de Saint-Étienne, ni au-dessus des houilles anthraciteuses, maréchales ou flenues du Nord, de la Belgique et de l'Angleterre; de telle sorte que nous sommes conduits à supposer qu'il existe une certaine conncxité de gisement entre les houilles très oxygénées et cette transmission des huiles dans les schistes ^

* Les scliisles bitumineux se retrouvent, en effet, dans les formalions supérieures à la houille, formatioos qui conlicnneul des combustibles de

Toutes les roches qui se rapportent soit aux grès , soit aux argiles, constitueot Télément arénacé du terrain houiller^ élément qui forme la presque totalité de sa puissance ; mais on y trouve, en outre, des minéraux dus à d*autres influences , et dont quelques-uns constituent la véritable rich^se de ce terrain. Ce sont, en première ligne, les corn'buitibles minéraux y roches dont le carbone est Télément principal , qui sont stratifiées en couches plus ou moins nombreuses , plus ou moins puissantes , et alternent avec les grès et les schistes ' ; en second ligne, le fer carbonate Uthoïdêj substance plus accidentelle, et qui, de même que la silice et le calcaire, paraît devoir être attribuée à des phénomènes de précipitation chimique.

Le fer carbonate lithoïde, ou minerai des houillères, est gris ou gris -jaunâtre, compacte, et quelquefois un peu schisteux; il a Ta pparence lithoïde d*une argile fine, mais il s'en distingue par sa plus grande dureté, et sa plus grande pesanteur spécifique. On le trouve, le plus souvent, en nodules ovoïdes ou rognons aplatis, stratifiés dans certaines couches d'argile schisteuse ; quelquefois aussi, on le rencontre eu bancs massifs, ayant de deux

plus en plus oxjgénés; Aux environs de Vesoul, la formation du lias présente un grand développement de ces roches scliisteuses chargée.s de 4 à 5 pour iOO d'huile, et qu'on appelle marnes inflammables. Au-dessus des lignites de la vallée du Rhin» abonde également le dusodyle, qui est une argile schisteuse inflammable. Celte propriété des argiles nous parait donc devoir être attribuée à une sorte de sécrétion proyenant des décompositions végétales qui ont produit les combustibles les plus oxygénés.

1 Nous consacrerons un chapitre spécial à l'étude de ces combustibles et des phénomènes qui en ont déterminé la formation.

à trois décimètres jusqu'à plusieurs mètres de puissance.

Le fer carbonate lithoïde est toujours plus ou moins mélangé d'argile. Le plus pur est celui qui se trouve en nodules isolés, et c'est principalement sous cette forme qu'on l'exploite en Angleterre, notamment dans les bassins houil- 1ers de Glascow, de Dudley et du pays de Galles ; on connatt, dans ce dernier bassia, plus de douze couches d'argile ferrifère.

Lorsqu'il existe sou forme de bancs puissants et continus, le minerai est ordinairement beaucoup moins pur ^ Dans le bassin de rAveyron, par exemple, il ne rend, en moyenne, que 20 pour 1 00 , et est mélangé de phosphate de fer. A Saint-Étienne, on il existe aussi des bancs assez puissants , on n'exploite guère que les nodules disséminés dans les argiles et quelquefois dans la houille elle-même ; mais ces nodules sont assez rares pour que leur prix soit monté à plus de vingt francs la tonne.

* Une analyse faite par M. Dufrénoy sur le mioerai en rognons de Dudley, en StafTorsbire, a donné :

Acide carbonique 32,48

Protoxyde de fer 49,38

Chaux 4,54

Argile. . • , i3,10

Bitume , eau et perte 3,50

100.00 Les minerais en banc se surchargent encore d'argile et de silice, de telle sorte qu'ils peuvent être considérés comme des couches d'argile ou de grès imprégnées de fer carbonate. La proportion du bitume s'est élevée, dans certains minerais en bancs, à plus de 10 pour 100; ils brûlent alors comme les schistes bitumineux. Quant à la proportion de phosphore, elle varie de 1 k 5 pour 100.

Cette pénarie des bassins houillers da continent, en fer carbonate lithoïde de bonne qualité, est, comparativement anx bassins houillers de i^Ângleterre, «se des différences qui ont eu le plus d^influence sur les forces industrielles de chaque pays. La plupart des bassins de TÂngleterre possèdent, en effet, dans le sol même des exploitations, tous les éléments des usines ; les mêmes puits fournissent le combustible, le minerai, et jusqu'à Targile réfractaire néces* saire à la construction des fourneaux; de là, une puissance de production presque illimitée, puisqu'un bassin houiller arrive, en quelque sorte, à pouvoir exporter ses produits sous forme de fonte ou de fer en barres.

Il suffit d'examiner la structure des rognons de fer carbonate pour reconnaître qu'ils ont été évidemment formés par voie de précipitation chimique ; celte précipitation s'est quelquefois effectuée autour d'un corps étranger, et les rognons ainsi formés présentent une structure par couches concentriques , rendue très manifeste par leur exfoliation lorsqu'ils se délitent. Lorsque le fer carbonate est en bancs continus, on y trouve, comme dans les argiles, des impressions végétales qui démontrent que sa formation s'est opérée dans les mêmes circonstances d'immersion que les autres roches; la présence presque générale du phosphore, dans les minerais ainsi disposés, rappelle en outre certains phénomènes des marais actuels.

Nous avons indiqué la silice comme ayant été, de même que le fer carbonate, formée par voie de précipitation chimique ; elle se trouve principalemeut dans les grès , aux-

quels elle sert de ciment. En général , on remarque que, plus les éléments siliceux dominent dans un grès, plus Taggrégationest forte, comme si la silice qui sert de ciment avait été empruntée aux matériaux tenus en suspension par les eaux sédimentaires. Ainsi, les bancs de grès d'où Ton extrait les pierres de construction à Saint-Étienne sont des grès assez fins , presque entièrement siliceux et fortement cimentés , tandis que les grès très feldspathiques qui abondent dans les bassins du centre (Blanzy, te Creuzot, Épinac, etc.,) sont, au contraire, si peu aggrégés, qu'ils peuvent rarement être utilisés dans les constructions régulières.

Dans quelques circonstances, il existe des concentrations de dépôts siliceux qui constituent des bancs non continus; la mine du Gros, près Saint -Etienne, en est un exemple; la silice y est mélangée avec le fer carbonate; elle est noire, à cassure conchoïde, et rappelle tout à fait, par ses caractères, les silex noirs de la craie. Mais ces concentrations, dont nous pourrions citer beaucoup d'exemples, ne sont que des faits exceptionnels , et la silice ne joue, le plus souvent, que le rôle de ciment.

Quant aux calcaires dont nous avons signalé Texistence accidentelle dans quelques formations houillères, ils sont ordinairement compactes, noirs, grip, ou jaunâtres, et s? rapprochent, partons leurs caractères minéralogiques, des calcaires carbonifères inférieurs; soit qu'ils se trouvent en couches plus ou moins puissantes, soit qu'on les rencontre en nodules tuberculeux, stratifiés dans les argiles schisteuses.

Du reste, toutes les roches de la formation houillère

sont sujettes à des varialions que nous n'avons pu indiquer dans cet énoncé général de leurs caractères, et, pour compléter leur description, il est nécessaire d'étudier, avec plus de détail, les roches déposées dans les bassins que 'nous considérons comme des types de la formation.

CSftractères d« terrain ho«lller dmas les bassins Incnstres dn centre et dn midi de la France.

Dans aucun bassin , on ne rencontre une série de roches aussi nombreuse et aussi complète que dans le bassin de la Loire ; les grès y sont de toutes grosseurs de grains, roulés ou anguleux ; ils présentent, ainsi que les schistes, toutes les variations de couleur et de dureté. Ces grès et schistes forment une série de roches dont les éléments décroissent de grosseur et que Ton peut rapporter aux types suivants.

I"" Les conglomérats atiguleux, formés de très gros fragments de gneiss, granités, micaschistes, stéachistes et quarz, à peine liés entre eux par un sable plus ou moins argileux. Ces conglomérats changent d'apparence suivant la grosseur et la nature des blocs, et suivant l'abondance et la nature minéralogique de l'espèce de mortier qui les lie. Dans certains cas, ce mortier est très ferrugineux et donne aux conglomérats houillers l'apparence de très gros grès rouges.

2'' Les poudingues grossiersy que dans le bassin de la Loire on désigne sous la dénomination de grosse gralte , reproduisent tous les caractères des conglomérats ; seulement, ils sont composés de fragments plus roulés et plus agglutinés

entre eux. Dans les poudinguei ou grattes ordinaires, un échantillon de quelques décimètres carrés de superficie peut déjà présenter plusieurs variétés de roches.

Cette première classe de dépôts a donc pour caractère d'être composée d'éléments assez volumineux pour qu'on puisse distinguer la nature des roches constituantes, et, souvent mémo, indiquer approximativement le point d'où ils proviennent. On remarque, en outre, que les fragments de telle roche prédominent dans tel district plus ou moins étendu : ici, par exemple, les granités domineront parmi les fragments, là ce seront les micaschistes, plus loin les stéaschistes ; mais, plus les éléments se réduisent à de petites dimensions, plus ces éléments sont mélangés entre eux, et plus la prédominance des plus durs devient sensible. Ces roches sont peu agglutinées , et forment à la base des dépôts, des assises irrégulières et massives.

Après la classe des conglomérats et des poudingues, vient la classe des grès. Ici , les grains varient encore de grosseur; plus ils sont fins, plus le quarz y domine; et, plus le quarz y domine, plus la roche est dure et fortement agglutinée. La plus ou moins grande proportion du mica vient, cependant, troubler cette loi, en rendant le grès plus ou moins schisteux. On a donc distingué :

1® Le grès à gros grains ou taille gratteuse, dans lequel on peut facilement reconnaître la nature variée des grains constituants, leur état roulé et quelquefois anguleux. On y aperçoit distinctement les grains vitreux ou compactes du quarz laiteux opaque, du quarz hyalin, du

TERRAINS H0U1LLER8 DU CENTRE El DU MIDI DE LA FRANCE. 87

qoarz lydien ; les grains lamelleux du feldspath rose ou verdAtre, quelquefois un peu kaolineux ; enfin, les paillettes clairsemées et brillantes du mica.

2^ Le gré$ proprement dit, ou taille , exploité comme pierre de construction , est un grès siliceux , grisâtre, à grains fins mais encore distincts, mélangés de mica argentin. Sa structure est assez massive pour présenter des bancs de plusieurs mètres d'épaisseur, sains et homogènes, et son grain permet de lui donner toutes les formes réclamées par les constructions et Tindustrie. Ce grès, lorsqu'on vient de Tentailler, a quelquefois des teintes verdâtres, mais, s'il reste longtemps exposé à Tair humide, comme dans les carrières abandonnées, il devient jaunâtre, parce que le protoxyde de fer qui existe dans le ciment passe lentement à Tétat de peroxyde hydraté.

Le grès houiller, en devenant plus fin, se subdivise en deux variétés distinctes : ou il se surcharge de mica et de parties argileuses, devient schisteux et ne forme plus que des psammites peu consistants : c'est alors la taille douce des carriers; ou bien, la proportion du ciment siliceux est encore plus considérable que dans le grès moyen, et la roche est devenue dure et récalcitrante: c*est celle que les mineurs de la Loire appellent manifer.

Nous devons encore signaler, dans le bassin de la Loire, trois autres variétés de grès, moins répandues, mais très importantes sous le rapport géologique , parce que leurs caractères distinctife permettent quelquefois de s'en servir pour établir des plans de repères, ou horizons. Ce sont : le

grès ferrugineux ou grès rouge ; le gris charbonneux ou earuche des mineurs ; le gris sUaliteux ou gore blanc de Rivede-Gier,

Le grès rouge doit sa coloration à un ciment de peroxyde de fer, assez abondant, quelquefois, pour s'isoler en nodules et fragments géodiques; ce grès rouge peut être composé de fragments plus ou moins gros, plus ou moins siliceux; il est plus ou moins micacé, et, sauf la coloration , présente toutes les variétés du grès houiller ordinaire. Le grès charbonneux est un grès siliceux, mélangé de particules de carbone, que Ton trouve souvent dans les couches de houille, soit en lits intercalés, soit en grosses boules isolées, et qui se suivent dans le sens de la stratification. Quant au grès stéatiteux, c'est une roche exceptionnelle, caractérisée par des fragments de stéatite et d'argile verdàtre endurcie, mélangés de quarz laiteux et de feldspath. Vus de loin, les blocs de ce grès ont quelquefois l'apparence d'un porphyre, mais il suffit de les approcher pour en reconnaître la structure arénacée. Les mineurs ont appelé cette roche gore blanc , parce que , toutes les fois que dans les travaux souterrains on la perce et on la brise, elle forme, avec l'eau d'infiltration, une boue blanchâtre et argileuse, identique à celle que produit l'argile schisteuse blanche.

Les argiles schisteuses, souvent appelées gore^ forment la partie extrême de cette série de roches arénacées à grains décroissants; ce sont des schistes à grains fins, tendres et se délitant à l'air. Leur couleur est ordinaire-

ment ie gris, le noir, le blanc jaunâtre on grisâtre; il y en a de micacées^ et d'autres qui ne le sont pas. Parmi toutes ces variétés on distingue, sous le nom de matefoMj une argile noirâtre, massive, délayable, et absolument dénuée de quarz et de mica, qui a les caractères des argiles plastiques.

Les dénominations que les ouvriers ont appliquées aux roches sont ici d'une importance assez grande ; car, si avec une dixaine de ces dénominations , le mineur a pu désigner toutes les variétés du bassin, lui qui passe sa vie à les travailler et qui en connaît, aussi complètement que possible, les caractères physiques, ce fait indique suffisamment la simplicité de composition des dépôts houillers , et la netteté de leurs caractères minéralogiques.

Grès micacés de grosseurs diverses, psammites , argiles schisteuses, tels sont aussi les éléments qui entrent dans la composition générale des dépôts houillers lacustres des bassins du centre et du midi de la France. Mais il y existe quelques anomalies, et les roches exceptionnelles qui en résultent sont d'autant plus importantes à citer, que leur intercalation dans un ensemble si bien caractérisé pourrait occasionner des erreurs. Ainsi, on trouve, intercalés dans des grès et schistes fins d'une stratification régulière, des accumulations locales d'énormes blocs empruntés aux roches anciennes. Les blocs ont quelquefois des dimensions telles , qu'un puits de deux ou trois mètres de diamètre, qui les atteint, semble avoir pénétré dans le gneiss ou le granité. Ce fait s'est présenté dans le bassin d'É-

pinaCy où le fonçage d'un puits aurait été arrêté, comme ayant touché le terrain de transition , si le bon sens des praticiens n'eût combattu cette fâcheuse interprétation y et déterminé à franchir les blocs, au-dessous desquels le terrain houiller se retrouva dans ses conditions normales.

Cette intercalation de conglomérats dans les grès et les schistes indique que les dépôts réguliers de la formation houillère ont pu être interrompus par des cataclysmes produits sur les lisièies des bassins. Elle indique, en outre, qu'il peut exister des exceptions à ce fait que nous avons énoncé d'une manière générale, que, dans l'ensemble d'un terrain houiller, les dépôts formés des plus gros éléments se trouvent à la base, et que, depuis les parties inférieures jusqu'aux couches supérieures, il y a une diminution graduelle dans la grosseur moyenne des éléments arénacés.

L'exemple d'Épinac n'est pas le seul , et nous en citerons encore un dans les dépôts, généralement fins, du bassin de Blanzy. Un puits (celui de Magny), percé dans les couches tout à fait supérieures du système houiller, a traversé une accumulation de gros blocs de gneisB porphyroïde, roche qui se retrouve en place, à ploelears kilomètres de là, vers le mont Saint-Yincent.

Les concentrations siliceuses peuvent également donner lieu à des roches anomales. Telles sont celles qui constituent la colline de Saint-Priest, dans le bassin de la Loire, à une lieue nord de Saint-Élienne. La base de celte colline est formée de grès grossier ordinaire, mais, à mesure qu'on s'élève sur les versants, une proportion toujours

croissante de silice empâte les grains, et finit même par s*isoIer dans les parties supérieures , sous forme de silex calcédonieux.

Cette anomalie avait été remarquée par les premiers observateurs qui ont fait la lithologie du bassin de Saint- Etienne. Elle a été décrite plus récemment par M. Dufré- Doy, qui a signalé, dans les silex, la présence d'empreintes assez nombreuses de calamités et de fougères, de telle sorte que cette accumulation siliceuse, doit, dit-il, être considérée comme une dépendance du terrain houiller. M. Dufrénoy cite , comme un fait analogue , le ciment siliceux du millstone-grit , assez abondant, dans certaines parties du pays de Galles, pour s'isoler en couches puissantes.

Aucune anomalie n'a donné lieu à plus d'incertitudes que rintercalation de certaines masses porphyriques qui suivent les plans de la stratification des dépôts. Plusieurs bassins houillers de l'Angleterre offrent des exemples classiques de ces insertions porphyriques et trappéennes ; il en existe également dans, quelques bassins de la France. Ces roches éruptives, outre les solutions de continuité qu'elles déterminent dans le terrain , ont encore exercé , dans la plupart des cas, une influence métamorphique très prononcée sur les couches qu'elles ont traversées.

Toutes les roches formées par les dépôts sédimentaires peuvent se présenter à l'état métamorphique, et, d'autant plus fréquemment qu'elles sont plus anciennes , puisqu'il y a d'autant plus de chances de les trouver traversées par des roches éruptives. Le terrain houiller, qui est des

.^ia^MW»^ M» P0BMATI0N8 CARBONIFÈRES.

iwn» la série, présenterait donc beaucoup U»^ ce6 altérations postérieures , si son peu uh^ Tavait généralement soustrait aux influences ^^\^ ^ ont réagi à la surface du globe pendant les ^tiMl^ secondaires et tertiaires.

Lorsque les porphyres ont traversé les roches houillères, M les trouve, soit en travers des couches fracturées , sous forme de dykes et de masses irrégulières , soit intercalés dans les plans de stratification, où ils se maintiennent quelquefois sur des étendues assez considérables. Ces phénomènes changent l'apparence normale du terrain houiller, d'abord par l'intervention d'une roche postérieure et d'une origine tout à fait différente , et, en second lieu , par les réactions de contact qui se sont produites sous l'influence de la chaleur et de la pression exercée par les roches ignées.

Sans recourir aux nombreux exemples de ces phénomènes, reconnus en Angleterre et en Allemagne, nous pouvons en constater en France , dans le bassin de Brassac. Nous y trouvons des porphyres qui^ont traversé le terrain houiller, englobé des fragments et des portions de couches comme l'aurait pu faire une pâte fluide, et dont la nature éruptive est démontrée par les altérations qu'ont subies la couleur normale, la structure et la texture des roches houillères.

C'est en remontant la vallée de l'Allier jusqu'au confluent de l'Alagnon, qu'on rencontre, auprès du village d'Auzat, les dépôts houillers de Brassac, composés de grès et de schistes avec des couches de houille qui , de l'autre

côté de la rivière, vers la Combelle, prennent une importance remarquable. Les affleurements de ces couches décrivent une courbe dont le diamètre est de 4,000 mètres environ, et Ton peut suivre le terrain houiller sur une distance assez considérable , en remontant vers le nord , jusqu'au delà des villages de Brassac et de Charbonnier, où il disparaît sous les terrains tertiaires superposés. Si, à partir des premières exploitations de la Combelle, on s'élève sur les versants houillers, on ne tarde pas à rencontrer une intercalation de porphyre, qui affleure sur tout le pourtour du bassin, et qui plonge dans le même sens que les strates de la formation. Sans la nature tout à Tait anormale de la roche porphyrique , et sans les caractères qu'elle imprime aux roches arénacées, on serait disposé à considérer cette assise comme stratifiée et contemporaine des dépôts. Mais, outre qu'elle détermine des cassures et des rejets qui interrompent le régime naturel des couches, on est frappé, en suivant la ligne de ses affleurements, des altérations que subissent les roches houillères. Elles sont endurcies et rougies comme par uue calcination, et présentent de l'analogie avec les roches brûlées qui recouvrent certaines houillères intérieurement embrasées. Sur le versant de la montagne de la Selle, on voit un i.*nmense bloc de ces roches métamorphiques, entièrement englobé dans le porphyre.

Nous venons de parler de houillères embrasées, et nous devons les citer encore parmi les anomalies que peuvent présenter les terrains houillers, car il en résulte une véritable altération métamorphique des roches superposées; cette al-

tération présente d'autant plus d'intérêt que nous pouvons en comparer les effets à ceux qui résultent du contact des porphyres. Une localité classique, sous ce rapport, est celle de la Montagne embrasée, à la Ricamarie, près Saint- Etienne. Le feu existe, sur ce point, de temps immémorial, dans les affleurements des couches inférieures du bassin, et notamment dans une couche épaisse de plus de 10 mètres. La combustion souterraine n'est pas très active, elle se manifeste à Textérieur par des fumarolles qui exhalent une odeur bitumineuse, et par des sublimations parmi lesquelles on recueille du sel ammoniaque. La masse de terrain supérieur est fortement altérée; les schistes sont rouges et endurcis; les argiles sont dures, porcellanisées et font feu avec l'acier ; les grès sont rouges, lustrés , très fendillés, et présentent souvent des divisions irrégulièrement prismatiques, tout à fait distinctes de leurs divisions naturelles.

Ce qu'il y a de remarquable dans ce métamorphisme artificiel, c'est la grande épaisseur des couches affectées, et, par conséquent, la grande distance à laquelle le calorique a pu se propager; c'est aussi la rareté des faits de fusion, ce qui démontre que cette grande altération est le résultat d'une action plutôt très longue que très énergique. Or, le métamorphisme naturel qui a produit des effets analogues affecte des épaisseurs encore plus considérables, tandis que les altérations sont encore moins prononcées; on peut donc en conclure que ces altérations, sont bien, en effet, produites par la chaleur, mais par une chaleur moindre

que celle des houillères embrasées, et qui a di!^ agir pendant un temps plus long.

Ainsi y le métamorphisme des porphyres, comme celui qui résulte des feux souterrains, a eu pour effet de donner aux roches, ordinairement grises ou noirâtres du terrain houiller, une couleur rouge lie de vin, plus ou moins prononcée, résultant de la suroxydation du fer que toutes ces roches contiennent à Tétat de protoxyde ; de fendiller les grès et de leur donner souvent une texture compacte et lustrée ; de rendre les argiles indélayables et indélitables, et, souvent même, de les porcellaniser au point de leur donner la dureté des grès. En observant les modifications dues au contact des porphyres, et en les comparant aux effets produits par les houillères embrasées, on peut dire que, s'il fallait encore des preuves pour attester Torigine ignée des porphyres, cette similitude en serait une des plus irrécusables.

Nous avons dit, précédemment, que les anthracites pourraient bien, dans certains cas, n'être que des houilles ou lignites dans un état métamorphique; or, les altérations déterminées par le contact des porphyres qui ont traversé les couches combustibles, pas plus que celles qui sont produites dans les houillères embrasées, ne semblent confirmer cette hypothèse. Dans ces deux cas, les houilles ont été altérées, mais les effets produits se rapprochent de ceux qui résultent d'une calcination , c'est-à-dire que la houille a fait un pas très prononcé vers l'état de coke. La transformation vers l'état anthraciteux a donc lieu sous le rapport chimique, mais non pas sous le rapport minéralo-

gique; d'où il résulte que cet état anthraciteux paraîtrait devoir être attribué à des phénomènes spéciaux, que nous discuterons lorsque nous en serons a étudier la théorie de la formation des houilles.

Caractère* du terrain honlllerj dans les liaMin* vuirta* du nord de la France» de la Belfrl^ve» de l'ADfirl^^^Fi*^ «^ de PE«pa|^e.

Dans les bassins marins du Nord, nous trouvons les mêmes roches que dans les bassins lacustres, avec les mêmes caractères, mais, généralement, avec moins de variations minéralogiques. Comme type d'une composition simple et presque partout uniforme , le bassin du nord de la France et de la Belgique est dans des conditions remarquables. Deux roches, constantes dans leurs caractères, et soumises à de nombreuses alternances, forment la masse du terrain; c'est le grès houiller, à grains fins, que les mineurs appellent huerelleUf et Targile schisteuse, qu'ils appellent roc. Les grès forment la masse principale, mais leurs bancs sont peu épais; les plus ordinaires correspondent , soit à la iatUe-douce , soit au manifer de Saint- Etienne. Ils sont généralement plus colorés par le carbone, et d'un grain plus fin que les grès des bassins lacustres; c'est à peine si, en cherchant avec soin, on y trouve quelques couches à gros grains de quarz qui puissent prendre le nom de poudingues. Les schistes ont la même uniformité; on distingue seulement, du schiste rocj les escaîllesy qui sont des gores schisteux placés ordinai-

rement au toit des couches de houille j et quelques couches d'argiles terreuses, que les mineurs appellent havriij parce qu'elles forment souvent des barres intercalées dans la houille , et qu'on les met à profit, dans l'exploitation, pour y pratiquer des havages parallèles à la stratification.

Parmi les roches que présente toute la contrée houillère de la Belgique, nous ne pouvons guère citer, comme valîété spéciale, que les ampeltUê ou êehisles alutnineux. Ce sont des schistes argileux très fendillés , pénétrés de pyrite de fer, et qui ont été longtemps exploités pour la fabrication de l'alun.

Ces schistes aiumineux se trouvent principalement dans la vallée de la Meuse; depuis Huy jusqu'à Chockier. Dans tout ce parcours, la vallée est creusée dans les parties supérieures de la formation du calcaire carbonifère, dont les couches sont relevées verticalement et môme renversées sur la formation houillère. Les coteaux de la rive gauche présentent donc les affleurements des couches qui forment la limite des deux formations, limite marquée en même temps par les gîtes calaminaires, précisément intercalés dans le plan de séparation, entre les calcaires supérieurs et les schistes aiumineux. Des galeries d'écoulement, percées en plusieurs points de la vallée, notamment à Engis, pénètrent jusqu'aux premières couches de houille, et permettent d'examiner dans tous ses détails la succession des roches. En parcourant ces galeries, on passe, successivement, des calcaires dans les schistes aiumineux, et

de ceux-ci dans les grès et dans les argiles schisteuses qui alternent avec les couches de bouille maigre. Il n'y a donc, entre le calcaire carbonifère et les premières couches de la formation houillère, aucune brèche ou poudingue, aucune de ces couches arénacées, à gros éléments, qui annoncent ordinairement une modification importante dans les conditions sédimentaires. Une seule particularité minéralogique caractérise la masse des grès, grès schisteux et schistes qui constituent la formation houillère, c^est la présence constante du mica.

Cette concordance de la stratification, et Tintercalation accidentelle des premières couches combustibles dans les calcaires carbonifères supérieurs, paraissent prouver que les dépôts ont été formés dans des eaux marines. En Angleterre , on a trouvé, dans les grès inférieurs {milhione-^ grit) qui séparent les deux formations, les fossiles marins du calcaire carbonifère, en même temps que les impressions végétales, fossiles terrestres du terrain bouiller.

Tous ces dépôts septentrionaux de la France, de la Belgique et de TAngleterre , identiques par leurs caractères minéralogiques, et par les conditions générales de Tallure des couches combustibles, semblent représenter les dépôts littoraux d'une vaste mer, dont M. Élie de Beaumont a tracé les contours.

Placés à une grande distance de ces dépôts septentrionaux, les bassins des Asturies et de TAndalousie ont avec eux une analogie remarquable. A Belmez, près d'Espiel, en Andalousie, le terrain houiller reproduit tous les détails