PLIS ET CONDITIONS DE L*ALLURB DES COUCHES

surtout dans ces plis onduleux et grimaces dont la PI. V fournit un exemple. Daos les crochons, les couches sont presque toujours renflées.

Ces effets d'étirage et de refoulement deviennent encore plus sensibles lorsqu^on étudie tout un faisceau de couches. Ainsi, dans le faisceau des couches traversées par la fosse de Vivier- Levant j près Gharleroi (PI. VII), des droits c, d, inclinés à 75 degrés, se trouvent juxta-posés à des droits a, fr, inclinés à 85 degrés; et telles veines, qui sont séparées près du jour par 45 mètres de rocher, se trouvent distantes de 55 mètres, à Tétage de 1 50 mètres. Gela résulte de ce que les couches schisteuses, très serrées et comprimées à la partie supérieure, se dilatent en profondeur. Les veines de houille suivent la même loi dans leur épaisseur, et la PI. VU indique qu'elles se renflent sensiblement depuis le jour jusqu'au pli qui détermine Tallure en plats. Cette flexibilité et malléabilité des roches concorde toujours avec un brisement général ; et leurs fragments foliacés présentent des surfaces de glissement onduleuses et cannelées, douces au toucher, qui font concevoir comment ils ont pu se mouvoir par l'effet des pressions latérales.

Les roches étaient-elles complètement solides lorsqu'elles ont subi ces déformations? Ce qui pourrait en faire douter, c'est que celles qui se trouvent dans les crochons à rayon très court ont été ployées avec une telle facilité, que soii^ vent les fragments qui sortent de l'abattage présentent eux-mêmes des lignes de stratification très sensiblement courbées.

La coupe verticale de la Ricamarie (PK I) nous a déjà fourni un premier exemple de ces variations produites dans l'épaisseur des dépôts qui alternent avec les couches de bouille; nous pouvons donc placer, parmi les perturbations causées par les soulèvements et les pressions latérales, les alléralions du parallélisme^ dans des faisceaux de couches pri^ milhement parallèles. Cette altération de parallélisme existe dans beaucoup des relèvements brusques que présentent les couches de nos bassins du Centre; mais comme, dans ces bassins, les lois de la stratification ne sont pas suivies d'une manière aussi rigoureuse que dans te terrain houillerduNord, des différences plus prononcées ne seraient pas aussi décisives que celle sur laquelle nous nous appuyons (PI. VII).

Tandis que le mouvement des plis exigeait que certaines parties du terrain fussent comprimées sous un plus petit volume et que d'autres fussent dilatées, il est arrivé nécessairement des cas ou la limite de la malléabilité du terrain fut atteinte. Dans ces cas, il dut se produire des ruptures déterminées par des mouvements partiels qui n'atteignirent pas tout le faisceau des couches. La PI. YI présente un exemple de ces ruptures partielles.

Les solutions de continuité qui se sont ainsi produites dans les faisceaux de couches ployées ont également déterminé des plis partiels qui n'affectent qu'une certaine épaisseur du faisceau. La PI. VU, qui représente la coupe verticale des couches exploitées à Longpendu (Saône-et- Loire), met en évidence ces effets de compression partielle; la partie centrale du champ d'exploitation éprouve un

PLIS ET CONDITIONS DE l'aLLCBE DES COOCHBB. 28t

double pli en rorme de Z, tandis que l'ensemble do faisceau des couches n'est aiïecté que par ud pli simple en foDd de bateau.

Le genre d'accident que l'on appelle fcceuvée, et dont M. Bidault signale l'existence dans le bassin de Cbarleroi, se rattache encore à ce genre de ruptures partielles. Ces kœuvées sont déterminées par des fractures produites dans les plis; ime portion de la couche pliée a remonté ou descendu le long du mur de l'autre partie, et se prolonge aadelà du crochon en donnant à la coupe la forme d'un Y. ■

Le charbonnage de yame<-Gru6;, près Stolberg, doqs

Fig. 37. — Coupe *n-Uca1ed'ane partie do bawlD de Slolberg.

présente un exempte de ces accidents indiqua par la coape verticale (fig. 37). Les couches inférieares n" 4, 5 et 6 sont

282 ALLDIU ET ACCIDENTS »XS COOCMBS DE HOCIt-LB.

en kœuvée en a el a', et l'accident est encore sensible dans la couche n<*3, où il a changé de nature et n'est plas représenté que par un double pli.

Parmi )es allures anomales auxquelles donnent liea les ploiements très prononcés, nous devons citer encore les renversements de couches, par suite desquels le toit devient le mur, et réciproquement. Les coupes précédentes présentent plusieurs exemples de ces renversements; mais le phénomène prend un caractère nouveau lorsqu'il a lieu sur la lisière d'an bassin , car il stable alors que le terrain encaissant soit superposé aux dépàls houillère.

Telle est la disposition du terrain houiller sur la rive gauche de la Meuse, depuis Huy jusqu'à Chockier. L'encaissement de la vallée est Formé par des collines abruptes composées des assises supérieures du calcaire carbonirère, et ces assises sont renversées sur celles de la TormaUon houillère, qui partagent le même mouvement. Tout cet ensemble de couches a été ainsi renversé en surplomb, sous un angle de 75 degrés.

Au Creuzot, près du puils Manby , la couche , renversée dans sa partie supérieure, est, en plusieurs points, surplombée par te terrain granitique qui en est très rapproché (fig. 38). Un puits, Fig. u.

, ,. , . , , Coupe Tcrlleala da la touche du

percé verticalemMit daua le gra- cnmo(,»i pniu Hui?.

PLIS ET CONDITIONS DE l'aLLURB DES C0UCBB8. 283

nite, a donc pu atteindre la couche, ce qui, à Tépoque des premiers travaux d'exploitation, a paru un fait extraordinaire. Nous retrouvons la même disposition dans le bassin du Gard, près de Malataverne, où le terrain schisteux de transition surplombe sous Tangle de 70 degrés le terrain houiller sur lequel il a été renversé.

Il arrive ordinairement, dans ces mouvements en sur* plomb, qu'à une certaine profondeur un pli ramène Tallure normale; et c'est, en effet, ce que montre la coupe de la couche du Creuzot (fig. 38) ; cette couche reprend en profondeur son pendage ordinaire. Le renversement des parties supérieures, ou tout au moins leur relèvement sous des angles plus prononcés que les parties inférieureSi est d'ailleurs une circonstance fréquente , lors même que les pendages ne sont pas très inclinés. Ainsi, dans la région du Monceau, près Blanzy, le pendage normal des couches dépasse rarement 20 à 25 degrés, mais les parties les plus voisines de la surface inclinent souvent à 45 et 60 degrés, et quelquefois même sont brisées et ren* versées.

Dans ces mouvements violents des parties supérieures de l'inclinaison, il arrive souvent que les couches de houille ont été tellement froissées et broyées qu'elles sont inexploitables : tel est le cas d'une partie des relèvements sud du bassin de Saint-Ëtienne; les affleurements y sont à peine visibles, et l'exploitation s'est principalement portée sur le pendage nord, qui est mieux réglé, et dont les inclinaisons sont moins fortes.

Failles et broalUair^**

Les faillesj dans la plus grande partie des bassins houillerSy jouent un rôle aussi important que les plis. On peut distinguer : les failles principales, qui sont liées aux grands accidents du sol, et les failles secondaires, qui ne sont que des cassures de détail.

' Les failles principales sont des cassures larges et prolongées, des deux côtés desquelles les couches se trouvent dénivelées de 100, 200, 300 mètres et au delà; elles sont, dans la plupart des cas, indiquées à la surface par les mouvements du sol, et déterminent de^ champs d'exploitation tout à fait isolés, parce que les travaux nécessaires pour relier entre elles les deux parties brisées dépasseraient les conditions ordinaires des mines.

Les failles secondaires sont celles qui ne sont pas assez importantes pour limiter ainsi l'étendue des exploitations ; elles déterminent, par exemple, des rejets de cinq, dix, vingt mètres, distance que les travaux peuvent franchir sans grandes dépenses. Ce sont des cassures de détail, très multipliées, qui se présentent d'une manière tout à fait inattendue et déterminent les problèmes les plus ordinaires que l'exploitation ait à résoudre.

Les coupes ci-jointes , prises dans les exploitations de la couche supérieure du Monceau, près Blanzy, montrent comment une couche a pu élre découpée par les failles successives, de manière à ne plus présenter qu'une série de tronçons isolés, qu'il faut chercher les uns après les au-

FAILLES ET BROUILLAGES. 285

très. Parmi ces failles, les unes ne rejettent pas la couche de toute soD épaisseur, tandis que d'autres déterminent des solutions de continuité complètes. Il est à remarquer que les failles à faible rejet de la coupe fig. 39, faite par

Coup« Iraïuvenile de la coucha du Uanceau, par la puili de la !

le puits de la Maugraod , sont en partie les mômes que celles de la coupe faite par le puits de la Vieille-Pompe, 6g. 40, demies rejets ioterrompeut complétemeat la cou-

Flg. fO.

Coupe IranaTri-Hle de la eouGhn du Uonetau, par la piilti de la Vieille- Pompe.

clic. Sur un parcours assez long, le rejet d'une faille peut ainsi pi-ésenter des variations considérables.

La dernière faille de la couche du Monceau arrête les travaux, et parait appartenir à la classe des failles principales qui aOectent toute l'épaisseur du dépôt , car leK recbercïies entreprises pour retrouver le prolongement de

la couche au delà de cette barrière , que les mineurs du pays appellent le pied-droity ont été pendant longtemps inutiles; ce prolongement n'a pu être retrouvé que par un puits spécial placé au-delà de la faille , avec une dénivellation évaluée à plus de 40 mètres.

Les grandes failles sont ordinairement isolées et dirigées en lignes à peu près droites; mais les failles secondaires sont sinueuses, se joignent ou se bifurquent de telle sorte que leur allure est sujette à de très grandes variations. Les deux coupes ci-dessus mettent en évidence ces rapides variations d'allure; la seconde, située à 300 mètres de la première, en reproduit assez bien les traits principaux ; mais, cependant, la couche y est à la fois moins découpée et plus dérangée. On remarquera que la partie supérieure qui, à la Vieille-Pompe, est brisée et renversée, n'éprouve plus, à la Maugrand, qu'une simple augmentation dans l'inclinaison.

La PI. XrV représente les deux grandes couches du Monceau, accidentées par les mêmes failles. Ces deux couches, quoique séparées par 1 00 mètres de roches, présentent de l'analogie entre leurs découpures, et les failles de la couche inférieure peuvent évidemment être raccordées avec celles de la couche supérieure. Les deux couches sont ensuite interrompues par une dernière faille qui doit être considérable, car les galeries de recherche, indiquées à la partie inférieure de la coupe^ ont été poussées à plus de 1 00 mètres sans retrouver les parties rejetées.

La PI. YIII, qui donne la coupe verticale de l'exploita-

FAILLES ET BROUILLAGES. 287

lion de Ia)ngpendu, met en évidence on problème analogue. Toutes les couches sont coupées par une grande faille qui les interrompt, sans qu'on ait encore pu en retrouver le prolongement. On remarquera , en outre , sur cette coupe, que la faille a complètement changé Tinclinaison du terrain, effet assez fréquemment produit par les failles principales.

Les failles ont des épaisseurs très variables. Tantôt ce sont des fentes de quelques décimètres de largeur, à peine visibles dans les galeries ; d'autres fois, ce sont de véritables dykes remplis de débris, parmi lesquels on reconnaît les fragments mélangés de toutes les roches du terrain; c'est ce qui leur a fait donner le nom de brouillage. Les brouillages ont souvent des épaisseurs de dix et vingt mètres; on en cite même de soixante-et-dix.

Les failles, étant des plans de rupture, sont caractérisées par leur direction et leur inclinaison; elles doivent, en outre, être étudiées sous le rapport de la position de leur plan, comparativement à celui de la stratification du terrain.

Les figures précédentes indiquent des failles parallèles à la direction de la couche du Monceau, et le plan de coupe est perpendiculaire, à la fois, au plan des failles et à la di* rection des couches. Des coupes ainsi construites permettent d'apprécier l'importance de la faille sous le rapport de son épaisseur et du rejet qu'elle détermine ; pour apprécier les conditions de direction et d'étendue, il faut avoir recours à une projection horizontale. La PL III, qui

représente à la fois les projections horizontale et verticale de la couche des Communautés à Blanzy, indique une faille dans la partie supérieure. On voit, d'après le plan de cette faille, que le rejet détermine une zone de stérilité, aby zone d'autant plus large que le rejet est plus considérable.

Un puits foncé pour la recherche d'une couche peut donc traverser une faille, et dépasser le plan de cette couche sans la rencontrer ; pour éviter cet inconvénieot, il est essentiel d'interroger la stratification du terrain traversé avec le soin le plus minutieux, afin de reconnaître si Ton rencontre une faille. Cet examen des roches doit se faire pendant le fonçage, lorsqu'elles sont vives et nouvellement entamées; car, au bout de quelques mois, les eaux qui tombent sur les parois, et l'influence de l'air humide , ont tellement masqué les lignes de stratification et les apparences extérieures, qu'il devient très difficile de formuler aucune conclusion certaine.

Dès qu'une faille est recoupée par un puits de recherche, il importe d'en déterminer la direction et l'inclioaison; et, si le niveau auquel on devrait trouver la couche a été dépassé, il est facile, en rapportant la faille sur le plan, de voir quels vont être les travaux nécessaires pour rejoindre la couche rejetée. Le plan indique, en outre, la direction de la faille relativement à celle des couches.

Les failles peuvent être perpendiculaires ou parallèles à la direction des couches, ou obliques entre la direction et l'inclinaison. La carte du territoire de la Ricamarie, près Saiot-Étienne, sur laquelle sont marqués les afileuremenls

FAILLES ET BROUILLAGES. 289

de viDgt-deax couches reconnues, présente plusieurs failles qui coupent, sous divers angles, la direction du plan de stratification. Une de ces failles, nommée faille des Maures j rejette horizontalement les couches de plus de deux cent cinquante mètres.

Le croisement de trois ou quatre failles dans une même couche de houille isole nécessairement un massif; et si les rejets sont considérables, ce massif constituera un champ d'exploitation tout à fait distinct. Ainsi, avant que MM. Harmet et Siraudin eussent complètement défini la couche du Monceau, on n'en connaissait que des massifs isolés, que Ton considérait comme des amas.

Les failles sont tellement multipliées dans certaines régions de quelques bassins , qu'on a comparé les tracés qu'elles déterminent aux fissures d'une glace brisée. Cependant ces failles se rapportent généralement à un petit nombre de directions dominantes, de manière à former plusieurs systèmes distincts. C'est ainsi que les figures 39 et 40 représentent une série de failles parallèles, qui coupent et rejettent la couche du Monceau toutes dans le même sens. La coupe transversale, faite dans la partie centrale du bassin de la Loire (PI. XI), démontre que les failles principales suivent la même loi de parallélisme.

Lorsque les failles déterminent des rejets très considérables, il devient très difficile de suivre la succession des couches. Ainsi, la grande couche de Meons, célèbre par la qualité des cokes qu'elle fournit, afileure près de l'Étang et s'enfonce sous une inclinaison de 20 degrés, jusqu'à ce

qu'elle soit coupée par une grande faille ; examen fait des couches existantes dans les concessions voisines, il est devenu très probable que la grande couche dite du Monteil n'était autre que la couche de Meons, ramenée à la surface par un rejet de plus de trois cents mètres. C'est ce qu'indique la PI. XI.

Les failles, en ramenant une couche au jour, peuvent donc déterminer des afDeurements successife et parallèles, de manière à faire croire à l'existence d'une série de couches distinctes et superposées; or, comme l'étude d'un bassin commence nécessairement par celle des affleurements, on peut être conduit à de graves erreurs si l'on n'a pas constaté l'existence des failles. De là, des problèmes qui ne peuvent être résolus que par des travaux souterrains, et des discussions géologiques d'autant plus intéressantes, qu'un jour ces travaux prononceront sur la validité des opinions émises de part et d'autre.

Lorsqu'une couche a été fracturée et rejetée, on ne peut , à défaut de travaux souterrains , démontrer le fait que par l'étude attentive de la stratification du terrain et de sa composition. On compare entre elles les couches que l'on veut assimiler, leur nombre, leur ordre de succession, leur composition minéralogique, les détails de leiur structure. Ainsi, dans le bassin de la Loire, il est une couche de houille qui a des caractères d'une constance remarquable sur une très vaste étendue, c'est la cinquième couche du système du Treuil, près Saint-Étienne. Cette couche fournit d'abord le type des charbons de foi^e ; c'est la seule

FAILLES ET BROUILLAGES. 291

du bassin dont les cendres soient constamment rouges ; sa puissance moyenne est de 1,60, et elle présente, à environ 0,50 du toit, un nerf de gore très régulier ; elle est surmontée d'un faux toit, c'est-à-dire d'un banc fragile, d'argile schisteuse, que l'on abat dans l'exploitation pour obtenir du remblai, puis d'un toit solide formé parcin banc de grès quarzeux, dur et puissant, qui est souvent exploité comme pierre de taille. L'ensemble de ces caractères fournit un plan de repère, dont les ingénieurs ont fait un grand usage dans leurs explorations, et qui a servi à établir l'équivalence de couches séparées par des failles considérables.

Les failles principales, qui ont causé des rejets de cent mètres et au delà, ont souvent des rapports frappants avec la configuration superficielle du sol. Ainsi, dans le bassin de la Loire, presque toutes les vallées ou vallons dont les encaissements sont vifs et escarpés doivent leur formation à des failles. Une partie de la vallée du Gier est dans ce cas.

Les collines et coteaux du bassin de la Loire formés par le terrain houiller présentent fréquemment, sur leurs versants, les affleurements des couches qui inclinent à contre-pente, ainsi que cela est indiqué par la coupe de la montagne d'Aveize (PI. XV). Cette disposition est encore reproduite par la carte de la Ricamarie (PI. XVII), et la coupe faite suivant la ligne AB (PI. XVI, fig. 2), à partir de la Chauvetière jusqu'à la faille des Maures, met en évidence l'inclinaison des couches en sens inverse des ver-* sants. D'après cette disposition, les affleurements fornàent,

maîiiiMMK ni. sakumou.

igt'j^

4e venir j^nser crjiure me fiiiSe iMn el pofïcre «fan» «ies n>dit!s

f.M rr>dii». iom^^i^Qt Boîrcies par

iMtftt d'fva Crarrail de pen dli ^(neUpie^ u«» la batte qu in e» dé<eriMwr b directiûo et I

Hêsb, bsOé». penî ie

U hcvik

caonetees <€ pciies de làà finie, deb»

lerroBpC U CQOche* ei potv

PAILLES ET BRaUILLÀGES. 293

Les failles y dans le terrain houiller, sont, en effet, ce que les mineurs des régions métallifères appellent les filons croiseurs, filons stériles, plus ou moins épais, remplis des débris écroulés des roches supérieures, et contenant même des fragments tombés du jour. D'après cette assimilation, les règles applicables aux filons croiseurs doivent s'appliquer également aux failles qui sillonnent le terrain houiller.

La plus importante de ces règles est celle qui est connue sous la dénomination de théorie de Schmidt, et d'après laquelle le sens du rejet est déterminé par cette considération , que le toU du ctoxhut a giniralement glissé sur son mur suivant le sens de la pesanleur. La théorie de Schmidt s'applique beaucoup plus exactement encore aux failles du terrain houiller, qu'aux filons croiseurs des terrains métallifères. Que l'on examine, en effet, les nombreuses failles qui découpent la couche du Monceau (PI. XIY), et l'on sera frappé de les trouver toutes conformes à cette règle. Dans le bassin de la Loire, les failles à grands rejets, dont quelques-unes sont indiquées dans la coupe (PI. XI), obéissent à la même loi.

Cette prédominance d'une disposition dans laquelle on reconnaît l'action de la pesanteur, doit sans doute être attri* buée à une sorte de tassement des dépôts, brisés par une force de compression qui avait dépassé les limites néce»^ saires à l'équilibre superficiel. En effet, lorsque la force de pression brisa ainsi les roches, elle dut dépasser le but, c'est-à-dire comprimer le terrain plus qu'il n'était néces*

saire, et occasionna probablement ce glissement général des fragments fracturés sur le mur des failles.

Cette disposition n'est cependant pas absolue, et il est naturel d'y trouver des exceptions, quoiqu'elles soient plus rares que dans les filons métallifères. Nous en trouverons plusieurs exemples dans le bassin houiller du nord de la France et de la Belgique. Le grand bassin houiller du Nord est peu sujet aux failles ; la malléabilité avec laquelle les couches se sont prêtées aux ploiements multipliés qui les ont affectées, semble avoir exclu les grandes failles dans les régions de Valenciennes, Mons et Charleroi. Ce n'est que dans le pays de Uége, plus accidenté que les régions de l'Ouest, que l'on a observé des failles importantes, espèce de filons croiseurs remplis de débris de toutes sortes, et dont les mineurs évitent avec aoin le voisinage; car, outre qu'ils interrompent et rejettent les couches , ils servent de conduits souterrains à des quantités d'eau considérables. Mais, à défaut de ces grandes failles, les régions de rOuest en présentent beaucoup de petites, parmi lesquelles nous trouverions autant d'exemples contre la théorie qu'il y en a de conformes.

L'exploitation do la grande veine de Vicoigne a mis en évidence plusieurs failles contre la théorie, c'est-à-dire dans lesquelles le toit avait remonté sur le mur, et nous devons à M. de Bracquemont les détails suivants, qui définissent exactement l'allure de plusieurs de ces failles. Le plan ci-joint (PI. IX) représente une partie du champ d'exploitation de la Grande -Veine, de Vicoigne, sillonné

FAILLES ET BROUILLAGES. 295

par plusieurs failles secondaires. Ce champ d'exploitation, compris entre les niveaux de 1 00 et 1 22 mètres, est défini par deux galeries d'allongement qui suivent les inflexions de la couche et sont légèrement déviées par les failles LM, IK, ON ; la déviation des galeries indique Timportance des rejets qui ont lieu, les uns suivant la théorie, les autres en sens inverse, ainsi qu'il est indiqué par les coupes jointes au plan.

On voit, d'après la coupe faite suivant la ligne ÂB, que la faille est oblique et que la couche a remonté d'environ 1 5 mètres sur le mur, en se doublant sur elle-même. La coupe suivant la ligne CD démontre que le même mouvement se soutient; la couche infléchie a été de même brisée et relevée; mais la seconde faille, qui est presque verticale, a presque ramené le prolongement de la couche à sa première position, en laissant une portion isolée dans la partie supérieure. Le plan de la faille devient moins oblique à mesure qu'on s'avance vers l'ouest, et, dans la coupe faite suivant la ligne 6H, on reconnaît qu*il s'est bifurqué. Souvent, en effet, les failles sont, comme les couches, des plans très gauches.

Le front d'exploitation EF est disposé par gradins, et l'on voit, d'après les détails du plan, que ce front de gradins a parcouru la couche , sans que les rejets déterminés par les failles aient donné lieu à beaucoup de travaux supplémentaires.

Les failles contre la théorie ont généralement pour effet de doubler les couches sur elles-mêmes^ suivant ub# ton»

dont la largeur est déterminée par Tinclinaison de lear plan et par Tintensité du rejet; mais il est rare que ces failles sortent des proportions secondaires. Une des plus importantes est celle qui a été reconnue dans le bassin de la Loire, par le puits Saint^Lazare, près Rive-de-Gier % puits qui a coupé deux fois les couches dites bâtardes, superposées par une faille oblique contraire à la théorie; le rejet dépassait 40 mètres.

La loi de Schmidt, quelle que soit son explication théorique, a donc une importance réelle pour les failles du terrain houiller. On a cherché quelquefois à changer son énoncé, en disant que le rejet avait lieu du côté de Tangle obtus, mais cet énoncé est très défectueux , en ce sens qu*il ne s^applique guère qu'aux couches dont Tinclinaison est très faible. Lorsqu'une couche est fortement relevée, le rejet peut très bien avoir lieu dans le sens de Tangle aigu, et cependant être conforme à la théorie.

nénvdatioiifl po«térleares a«x aeeldento des dépôts

hoiilllers.

Lorsqu'on parcourt la série des accidents qui peuvent se présenter dans les couches de houille, on comprend les difficultés qui en résultent dans les exploitations. Certaines parties des dépôts houillers ont, en effet, été tellement hachées et modifiées, que l'on a peine à y maintenir des travaux fructueux , quoique d'ailleurs la houille y soit assez

* Nolice géologique sur le bassin de Rive-deGier, par U. Meugy, Annales dm Mines, f série» lome VU.