PLIS ET CONDITIONS DE L ALLUEB DBS COUCHES

nite, a donc pu atteindre la couche, ce qui, à l'époque 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 l'angle de 70 degrés le terrain houiller sur lequel il a été renversé.

Il arrive ordinairement, dans ces mouvements en surplomb, qu'à une certaine profondeur un pli ramène l'allure 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 inférieures, 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 môme sont brisées et renversées.

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-Étienne ; 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 brouillages.

Les failles, dans la plus grande partie des bassins houillère, 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 1 00, 200, 300 mètres et au delà ; elles sont, dans la plupart des cas , indiquées à la surface par les mouvements du sol, et déterminent des 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 être 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-

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très. Parmi ces failles, les unes ne rejettent pas la couche de toute son 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

Fig. 39.

Coupe transversale de la couche du Monceau, par le puits de la Maugrand.

le puits de la Maugrand , sont en partie les mêmes que celles de la coupe faite par le puits de la Vieille-Pompe, fig. 40, dont les rejets interrompent complètement la cou-

Fig. 40.

Coupe transversale de la couche du Monceau, par le ptiili de la Vieille-Pompe.

clie. Sur un parcours assez long, le rejet d'une faille peut ainsi présenter des variations considérables.

La dernière faille de la couche du Monceau arrête les travaux, et parait appartenir à la classe des fa i 1 1 es principales qui affectent toute l'épaisseur du dépôt , car les recherches entreprises pour retrouver le prolongement de

la couche au delà de cette barrière , que les mineurs du pays appellent le pied-droit, 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 Pl. XIV 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 rejelées.

La Pl. VIII, qui donne la coupe verticale de l'exploita-

FAILLES ET BROUILLAGES. 287

tion de Longpendu, met en évidence un 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 l'inclinaison 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 direction 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, a 6, 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 inconvénient, il est essentiel d'interroger la stratiûcation du terrain traversé avec le soin le plus minutieux, aûn de reconnaître si l'on 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'inclinaison; 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 Saint-Étienne, sur laquelle sont marqués les affleurements

FAILLES ET BROUILLAGES. 289

de vingt-deux couches reconnues, présente plusieurs failles qui coupent, sous divers angles, la direction du plan de stratification. Une de ces failles, nommée faille des Maures, 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 (Pl. 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, affleure 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 Pl. XI.

Les failles, en ramenant une couche au jour, peuvent donc déterminer des affleurements successifs 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 no 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 leur 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 forge; 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 par «un 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 on 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 (Pl. XV). Cette disposition est encore reproduite par la carte de la Ricamarie (Pl. XVII), et la coupe faite suivant la ligne AB (Pl. XVI, fig. 2), à partir de la Chauvelière jusqu'à la faille des Maures, met en évidence l'inclinaison des couches en sens inverse des versants. D'après cette disposition, les affleurements forment,

le long des coteaux et autour des collines, des lignes festonnées comme des horizontales topographiques. Ces lignes ne sont pas visibles, mais l'œil de l'ingénieur les reconnaît et les suit, d'après les indices que lui présentent les roches et d'après les traces d'exploitation que portent presque toujours- les affleurements des couches. Souvent, on peut ainsi constater, par le simple examen de la surface, que les vallons qui sillonnent les versants ont remonté ou abaissé les couches, c'est-à-dire qu'ils marquent l'emplacement de failles.

Lorsqu'une couche de houille est interrompue par une faille, il n'y a pas, comme dans le cas descoufflées, d'incertitude sur l'existence du prolongement de cette couche; on reconnaît immédiatement que l'interruption est due à un accident. Ainsi, telle galerie, qui suivait la direction ou l'inclinaison d'une couche de houille, la perd subitement, et s'arrête devant une muraille de rocher qui la coupe nettement et qui porte souvent des stries comme les parois des filons-fentes. D'autres fois, la galerie, au lieu de venir buter contre une faille bien nette, perd le charbon et pénètre dans des roches brouillées, fragmentaires, dont les blocs sont arrondis, à surfaces cannelées et polies. Ces roches, souvent noircies par la houille qui s'y trouve dispersée, sont les débris des épontes de la fente, débris froissés les uns contre les autres. Dans tous les cas, il suffit d'un travail de peu d'importance pour suivre pendant quelques mètres la faille qui interrompt la couche, et pour en déterminer la direction et l'inclinaison.

FAILLES ET BROUILLAGES.

Les failles, 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 toit du croiseur a généralement glissé sur son mur suivant le sens de la pesanteur. 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 (Pl. XIV), el 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 (Pl. XI), obéissent à la même loi.

Cette prédominance d'une disposition dans laquelle on reconnaît l'action de la pesanteur, doit sans doute être attribuée à une sorte de tassement des dépôts, brisés par une force de compression qui avait dépassé les limites nécessaires 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 Liège, 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 soin 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 l'Ouest en présentent beaucoup de petites, parmi lesquelles nous trouverions autant d'exemples contre la théorie qu'il y en a de conformes.

L'exploitation de 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 (PL 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 100 et 122 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 l'importance 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 AB, 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 C D 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 GH, 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 une zone

dont la largeur est déterminée par l'inclinaison do leur plan et par l'intensité 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-Gier1, 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 houilier. On a cherché quelquefois à changer son énoncé, en disant que le rejet avait lieu du côté de l'angle obtus, mais cet énoncé est très défectueux , en ce sens qu'il ne s'applique guère qu'aux couches dont l'inclinaison est très faible. Lorsqu'une couche est fortement relevée, le rejet peut très bien avoir lieu dans le sens de l'angle aigu, et cependant être conforme à la théorie.

Dénudatlons postérieures aux accidenta des dépôts

houtllers.

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

1 Notice géologique sur le bassin de Rive-de-Gier, par H. Meugy, Annales des Mines, 2° série, lomeVU.