PLIS ET CONDITIONS DE LALLURE DES COUCHES

couches de la lisière méridionale sont au nord, tandis que les pendages dominants des couches de la lisière septentrionale sont au sud ; mais ces pendages font interrompus à plusieurs reprises par des contrepentes qui déterminent une allure en zig-zag, allure caractéristique pour toutes les parties de ce vaste bassin. Un fait à remarquer, c'est que les dépôts ainsi reployés sur eux-mêmes sont rarement accidentés par des failles. Aussi, malgré la multiplicité des couches de houille, dont le nombre est de 80 à 100, on a pu reconnaître ces couches sur des longueurs considérables, les numéroter et les dénommer; de telle sorte que, dans les grands centres d'exploitation, on est arrivé à en établir exactement la série suivant Tordre de succession.

En réunissant tous ces documents, on a construit des coupes qui résument d'une manière probable l'accidentation du sol, et démontrent que l'ensemble du dépôt a été comprimé si violemment que la largeur des surfaces a pu être réduite de moitié. Ainsi, en étudiant les coupes transversales du bassin , faites à la hauteur de Charleroi par M. Bidault, on reconnaît que sa largeur est actuellement de 6,620 mètres, mais que les couches inférieures ont une longueur réelle de 1 1 ,640 mètres. Cette compression de près de moitié a déterminé 43 inclinaisons différentes de sens et d'intensité, et 22 plis distincts.

A Mons, l'allure est plus simple qu'à Charleroi, parce que la compression a été moins forte Ainsi, l'espace occupé par les couches de Mons a été réduit à 11,000 mètres,

largeur actuelle du bassin, de 14,000 mètres que devait avoir le développement des couches inférieures. Les plis sont principalement accumulés sur la lisière méridionale, où les allures dominantes sont des droits interrompus par cinq plis; de telle sorte qu'un même puits vertical, supposé assez profond, pourrait recouper six fois la même couche; vers la lisière du nord, les couches se relèvent en plats réguliers, sous des angles de 15 à 25 degrés.

Si, prenant ces diverses coupes transversales du bassin Belge, on pouvait se représenter chaque couche comme composée d'autant de plans, perpendiculaires au plan de section, qu'il y a de traces indiquées, chaque plan étant normal au plan de coupe, il en résulterait que tous les affleurements de la surface seraient représentés par des lignes parallèles. Une coupe faite en deçà ou au delà de la première, et comme elle perpendiculairement à la direction, présenterait par conséquent le même dessin d'allure. Il n'en est pas ainsi. Nous avons indiqué combien la coupe faite en travers, dans le bassin de Mons, différait de celle faite à la hauteur de Charleroi, différence naturelle, puisque le bassin ne peut avoir été comprimé également sur toute sa longueur, et que ces deux points sont très éloignés l'un de l'autre. Mais il n'est pas nécessaire d'espacer autant les coupes, pour trouver des différences considérables, et, pour bien comprendre comment les allures se modifient, il est nécessaire d'examiner avec détail les mouvements des plis.

Les couches de houille sont souvent pliées sous des an-

pi v:

PLIS ET CONDITIONS DE l' ALLURE DES COUCHES. 271

gles très aigus, ainsi que l'indique la coupe verticale prise dans le charbonnage de bon accueil (Pl. V), aux environs de Charleroi. Si nous examinons le pli d'une couche, ce que les mineurs appellent le crochon, nous voyons que ce pli doit déterminer une sorte de gouttière qui suit une direction fixe, et qui, sur une coupe horizontale, pourrait être figurée par une ligne. Cette ligne, qui résulte de l'intersection des deux plans que sépare le pli, suit ellemême une allure particulière, caractérisée par sa direction et par son inclinaison ; c'est ce qu'on appelle Yennoyage du pli.

Les ennoyages, par suite de la superposition des couches et de l'emboîtement de tous les crochons les uns dans les autres, déterminent des plans dont les traces sont représentées sur la coupe de bon accueil. Or, ces plans d'ennoyage ne sont ni parallèles à la direction générale du bassin, ni parallèles entre eux.

Les plans d'ennoyage, n'étant pas parallèles, finissent par se rencontrer, et chaque croisement coïncide avec la suppression d'un pli. Dans la coupe des couches de bon accueil, si l'on voulait chercher les positions d'une couche supérieure ou inférieure à celles qui sont figurées, les traces des plans d'ennoyage permeltraient d'en présenter l'allure probable. Ainsi, les traces d'ennoyage a 6, cd, ef9 étant presque parallèles, indiquent des allures continues dans les couches superposées ou sous-jacentes , mais la ligne ef ne tarde pas à croiser la ligne go, et, lorsque la jonction aura été faite , les seconds droits se trouveront

supprimés. De même, la ligne og devant croiser la ligne ok en o, les seconds droits ne seront plus séparés des plats inférieurs que par un pli simple.

Dans un bassin dont la largeur est considérable, les plis sont ordinairement très multipliés; les mêmes couches peuvent ainsi être ramenées plusieurs fois à la surface, et l'allure est alors caractérisée par la juxta- position d'une série de plis en fond de bateau , raccordés par des plis en selle. Dans toute la largeur du bassin de Charleroi, une même couche a été ainsi ramenée sept fois au jour, de manière à former, par les intersections de son plan avec celui de la surface, seize lignes d'affleurement distinctes.

Les ennoyages des plis étant généralement inclinés, les crochons viennent affleurer, et forment, sur le plan horizontal, des dessins en forme de V et d'N, analogues à ceux que présentent les coupes verticales.

L'inclinaison d'un ennoyage ne descend que jusqu'à une certaine profondeur, où elle est ordinairement arrêtée parun relèvement en sens inverse. Il en résulte qu'une couche est ployée dans le sens de sa direction aussi bien que dans le sens transversal. Si, par exemple, dans le bassin du nord de la France et de la Belgique, on trace des coupes verticales est-ouest, c'est-à-dire parallèles à la direction, on obtient encore des plis accolés, analogues à ceux des coupes nord-sud. Il y a seulement celle différence, que les coupes faites parallèlement à la direction présentent des angles beaucoup plus ouverts que ceux des plis trans-

PLIS ET CONDITIONS DE l'aLLURE DES COUCHES. 273

versaux, c'est-à-dire que la compression exercée sur le bassin est beaucoup moins sensible dans ce sens que dans l'autre.

Aussitôt que Ton a réuni des données suffisantes pour tracer la direction et l'inclinaison des ennoyages des principaux plis, il est facile de tracer aussi l'allure présumée des couches d'un bassin. Il y a, en effet, une solidarité constante entre les lignes d'ennoyage et celles qui représentent les allures moyennes des couches ; on le reconnaîtra en examinant la figure 36. Le faisceau de couches, indiqué par cette figure en coupes horizontale et verticale, est plié de telle sorte que les traces des couches de houille affectent la forme d'N. Cette disposition est fréquente, non-seulement dans les allures des dépôts très comprimés, comme ceux de Belgique et du nord de la France, mais aussi dans nos bassins du centre, toutes les fois que les couches ont été ployées de manière à présenter deux fonds de bateau successifs et accolés. Ainsi, les couches d'Anzin ont été souvent citées comme un exemple classique, à cause de la netteté et de la régularité de leur ploiement en N1; mais, sauf cette netteté des crochons, qui ne se retrouve pas dans les plis des couches des bassins du centre, nous pouvons considérer la figure suivante comme représentant l'allure des couches du bassin de Brassac, à la hauteur de Megccosle et de Grosménil.

A la surface, les directions de ces couches se rapportent à

1 Explication de la carte géologique de la France, par MM. Dufrenoy el Êlie de Beaumont, tome 1.

trois lignes différentes; elles ont de deux à quatre kilomètres

Fig. 36. , i KJ*~

de longueur, et forment, en se croisant, des N gigantesques.

PLIS ET CONDITIONS DE l'aLLURE DES COUCHES. 275

tenant à des couches différentes; mais l'étude a démontré que cette disposition, si complexe en apparence, résultait de deux plis, Fun, en selle, dit pli de Grosménil, IE, l'autre, en fond de bateau, dit pli de Megecoste, SO.

La coupe verticale, faite suivant la ligne AB, précise toutes les conditions de ces deux plis. Ainsi, dans le pli horizontal de Megecoste, les inclinaisons des couches pendent Tune vers l'autre, en formant un V dont les branches inclinent sous l'angle de 35 degrés; les pentes du pli de Grosménil sont inverses, c'est-à-dire que ce pli est en forme de selle, et que les inclinaisons forment un A qui, juxtaposé au pli de Megecoste, détermine un double pli en N, en coupe aussi bien qu'en plan.

Il existe donc deux lignes d'ennoyage dans chaque couche affectée par ce double pli. Ces deux lignes sont inclinées, et c'est pour cela que les affleurements se croisent sur le plan , de manière à déterminer des séries d'N emboîtées les unes dans les autres. Les traces des plans d'ennoyage sur le plan horizontal sont marquées par les lignes ponctuées El, OS, et, sur le plan vertical, par les lignes ET, O'S'. On voit que les deux plans d'ennoyage sont verticaux ; dans d'autres cas , ils peuvent être inclinés, et les plis sont alors obliques comme dans les coupes précédentes des environs de Charleroi (Pl. V et VII).

Examinons actuellement les lignes d'ennoyage. Si l'on joint les ponts E,H,I de la projection horizontale, aux points E', H', I' de la coupe verticale supposée en place, c'est-à-

On avait d'abord regardé ces affleurements comme appar-

dire dans une position perpendiculaire au plan, on obtient des lignes parallèles qui ne sont autres que les lignes d'ennoyage du pli de Grosménil. Joignant de même le point 0 du plan au point 0' de la coupe, le point P au point P7, le point S au point S', on détermine les lignes d'ennoyage du pli de Megecoste. On voit, dès lors, que, la coupe verticale étant donnée, si Ton connaît la direction et l'inclinaison des lignes d'ennoyage, on peut construire le plan; et, réciproquement, le plan étant donné, si Ton connaît la direction et l'inclinaison des lignes d'ennoyage, on peut en conclure la coupe verticale.

Les plans d'ennoyage sont à peu près parallèles dans l'exemple qui nous occupe; ils peuvent ne pas l'être, et leur rencontre coïncide nécessairement avec un changement d'allure. A ce point de croisement, une des lignes d'ennoyage arrive définitivement au jour, et l'un des plis cesse d'exister.

On remarquera, dans la coupe verticale de la fig. 36, une circonstance essentielle, c'est que les véritables inclinaisons des couches n'y sont pas représentées. Ces inclinaisons ne peuvent, en effet, être fournies que par des sections perpendiculaires à la direction des couches; or, nous avons ici trois directions bien différentes, et la ligne AB, suivant laquelle est faite la coupe verticale, n'est perpen-* diculaire à aucune des trois.

En appliquant cet exemple de ploiement en N au bassin de Brassac, il ne faut considérer les lignes que nous avons indiquées que comme représentant des allures moyennes.

PLIS ET CONDITIONS DE l'àLLURB DES COUCHES. 277

Les plis n'ont pas, en effet, la netteté de ceux du Nord ; les couches sont sujettes à des ondulations de puissance et d'allure qu'un plan fait sur une si petite échelle aurait peine à faire apprécier , mais qui , d'ailleurs , n'ont été précisés par les travaux que sur quelques points où les exploitations ont été établies.

Le but principal de l'étude des plis est d'arriver à déterminer d'avance la transformation d'allure qui en Tésulte, et de prévoir ainsi le parcours souterrain et le tracé superficiel d'une couche. Les éléments principaux à connaître sont pour chaque pli : 1° la direction et l'inclinaison du plan des ennoyages; 2° l'inclinaison de la ligne d'ennoyage. Pour déterminer ces éléments, la marche la plus sûre est d'embrasser dans la même étude plusieurs couches assez distantes les unes des autres; on évite ainsi les causes d'erreur qui peuvent résulter d'observations faites sur des espaces circonscrits.

Lorsque les plis sont à courts rayons, de quelques mètres, par exemple, comme la plupart des plis indiqués par nos coupes de Charleroi (Pl. V et VII), les lignes d'ennoyage, et par suite les plans dans lesquels elles se trouvent, sont parfaitement précisés. Mais dans des plis onduleux et dans les plis à grands rayons, comme ceux de la plupart de nos bassins du centre, la détermination est difficile et demande beaucoup d'habitude et d'expérience locale. Dans le bassin du nord de la France et de la Belgique , les plis n'ont même pas toujours la précision que nous avons indiquée ;

ils sont quelquefois à grands rayons , et l'incertitude est

alors la même que pour les plis onduleux. Ainsi, en examinant la coupe des cinq couches traversées par le puits n°4 du grand Buisson, près Mons(Pl. VI), on voit que ces couches sont ployées sous de grands rayons ; de telle sorte que , si Ton voulait tracer les plans d'ennoyage d'après deux des couches du faisceau supérieur, on resterait fort embarrassé; tandis qu'en prenant des couches suffisamment éloignées, telles que la veine deux laies et la veine à fertè , les plans d'ennoyage seront assez bien précisés pour qu'on puisse fixer l'allure d'une couche supérieure ou sous-jacente.

Outre leur rôle dans l'allure générale des couches, les plis présentent encore quelque intérêt comme accidents de détail ; les modifications qu'ils déterminent dans l'allure n'ont pu s'effectuer, en effet, sans qu'il y ait eu des désordres produits dans les conditions de puissance et de stratification des couches de houille, et des dépôts qui les accompagnent. Il y a une solidarité constante entre la position des couches et les étranglements ou renflements qu'elles éprouvent, et cette solidarité est beaucoup plus facile à constater dans les petites couches, si régulièrement stratifiées du grand bassin septentrional, que dans les couches puissantes qui nous ont servi à mettre en évidence lés formes des étranglements et renflements.

Ainsi, dans les plats en maîtresse allure de Valenciennes, Mons et Charleroi, les couches ont généralement toute leur régularité; mais les droits présentent très souvent des allures en chapelet, par suite d'une grande multiplicité de crains. La houille est aussi plus brisée dans les droits, et

l'I VII

/>./.<.■ Jrr , .•mf>/cs F*jtr S4/i*r rr

PLIS ET CONDITIONS DE l'aLLURB DES COUCHES. 279

surtout dans ces plis onduleux et grimacés dont la Pl. V fournit un exemple. Dans 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, près Gharleroi (Pl. VII), des droits c, rf, inclinés à 75 degrés, se trouvent juxta-posés à des droits a, 6, 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 l'étage de 150 mètres. Cela 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 Pl. VII indique qu'elles se renflent sensiblement depuis le jour jusqu'au pli qui détermine l'allure 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 souvent les fragments qui sortent de l'abattage présentent eux-mêmes des lignes de stratification très sensiblement courbées.

La coupe verticalè de la Ricamarie (Pl. I) nous a déjà fourni un premier exemple de ces variations produites dans l'épaisseur des dépôts qui alternent avec les couches de houille; nous pouvons donc placer, parmi les perturbations causées par les soulèvements et les pressions latérales, les altérations du parallélisme, dam des faisceaux de couches primitivement 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 stratiûcation ne sont pas suivies d'une manière aussi rigoureuse que dans le terrain houiller du Nord, des différences plus prononcées ne seraient pas aussi décisives que celle sur laquelle nous nous appuyons (Pl. 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 où 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 Pl. VI 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 Pl. VII, 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'aLLURE DES COUCHES. 281

double pli en forme de Z, tandis que l'ensemble du faisceau des couches n'est affecté que par un pli simple en fond de bateau.

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

Le charbonnage de James-Grube , près Stolberg, nous

Fig. 37. — Coupe verticale d'une partie du baitin de Stolberg.

présente un exemple de ces accidents indiqué par la coupe verticale (fig. 37). Les couches inférieures n°* 4, 5 et 6 sont

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

Parmi les allures anomales auxquelles donnent lieu les ploiements très prononcés, nous devons citer encore les renversements découches, 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'un bassin , car il semble alors que le terrain encaissant soit superposé aux dépôts houillers.

Telle est la disposition du terrain houiller sur la rive gauche de la Meuse, depuis Huy jusqu'à Ghockier. L'encaissement de la vallée est formé par des collines abruptes composées des assises supérieures du calcaire carbonifère, et ces assises sont renversées sur celles de la formation 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 puits Manby , la couche , renversée dans sa partie supérieure, est, en plusieurs points, surplombée par le terrain granitique qui en est très rapproché (fig. 38). Un puits, Fig. 38.

.... . . Coupe verticale de la couche du

percé verticalement dans le gra- Lu«,t,.u puit. Haut».