CHAPITRE III

Considérations sur les causes probables de la formation des eaux sulfureuses.

S'il est une question qui mérite d'être proposée comme sujet de méditation aux géologues et aux chimistes , c'est bien certainement celle qui consiste à rechercher quelle a pu être l'origine des sulfures dont l'analyse démontre l'existence dans certaines eaux, soit thermales, soit froides, qui sont si nombreuses sur divers points du globe.

La théorie la plus simple est celle qui consiste à admettre que les éléments de ces sulfures se sont trouvés en présence à l'état libre, et qu'ils se sont unis pour constituer directement les combinaisons que renferment les eaux minérales. Mais les faits, qu'il nous est donné d'observer, ne sont pas toujours d'accord avec cette théorie, et, dans des cas assez nombreux, il est de la dernière évidence que ce n'est pas ainsi que les choses se sont passées. Entrons , à cet égard , dans quelques détails.

Si les eaux sulfureuses prenaient toujours naissance à la surface du sol ou à une profondeur peu considérable, il serait possible, en étudiant attentivement la nature des couches qu'elles traversent .

de se rendre compte des causes qui ont contribué à leur communiquer les propriétés qu'elles possèdent ; malheureusement cela n'a lieu que pour un certain nombre d'eaux sulfureuses, et il en est d'autres qui, apparaissant à la surface du sol dans des terrains qui ne renferment pas les éléments nécessaires à leur minéralisation , et se montrant ailleurs trèschaudes à leur point d'émergence, ont évidemment été formées loin des lieux accessibles à nos investigations.

Le mode de formation des eaux sulfureuses froides peut , dans un grand nombre de cas, être observé sans difficulté. C'est ainsi qu'il n'est pas rare de voir une eau très-riche en sulfates pénétrer dans un terrain qui renferme des matières organiques en putréfaction, et en ressortir avec tous les caractères des eaux sulfureuses. En pareil cas , rien n'est plus facile que de se rendre compte de l'origine des sulfures , puisque l'analyse démontre que l'eau , en se chargeant, par exemple , de sulfure de calcium, a perdu, en sulfate de chaux, l'équivalent de ce sulfure ; d'ailleurs , si l'on enlève la couche de matières organiques qui se trouvait sur le passage de la source, celle-ci cesse immédiatement d'être sulfureuse.

Des -phénomènes du même genre, qui se produisent dans une multitude de circonstances, démontrent la facilité avec laquelle certaines matières organiques décomposent les sulfates et les transforment en sulfures; l'odeur que contracte souvent

4ot> CAUSES PROBABLES DE LA FORMATION

l'eau des égouts dans les grandes villes estdue à une décomposition analogue à celle dont nous venons de parler.

Vogel et après lui plusieurs autres chimistes ont vu que si l'on remplit une bouteille avec de l'eau tenant en dissolution des matières organiques et des sulfates, qu'on la bouche et qu'on la conserve pendant plusieurs mois , il arrive très-souvent qu'on trouve au bout de ce temps que l'eau est devenue sulfureuse.

M. 0. Henry a depuis longtemps attribué à l'action que les matières organiques en décomposition exercent sur des eaux chargées de sulfate de chaux, la production du sulfure de calcium que renferment les eaux d'Enghien et d'autres eaux minérales du même genre.

J'ai montré, dans le courant de cet ouvrage , qu<*. certaines sources de Bagnères-de-Bigorre étaient devenues momentanément sulfureuses lorsqu'elles avaient rencontré sur leur passage de la tourbe ( source de Pinac ) ou d'autres matières organiques en voie de décomposition, et qu'il avait été possible, en les privant du contact de la matière organique , de les dépouiller de leur caractère sulfureux.

II est donc facile, pour les eaux dont il s'agit, de trouver la cause qui détermine la formation du sulfure. On a depuis longtemps remarqué que les eaux qui se produisent ainsi sont riches en sels dechaux, qu'elles naissent dans des terrains d'une origine plus récente que les eaux qui renferment du sulfure

de sodium comme élément minéralisateur, et qu'elles se distinguent de ces dernières par la forte proportion des sels qu'elles tiennent en dissolution et par la nature de ces sels.

M. 0. Henry a fait observer que les eaux à base de sulfure de calcium contiennent, indépendamment de la combinaison sulfureuse , des carbonates , des sulfates et des silicates de chaux ou de magnésie, tandis que les eaux à base de sulfure de sodium contiennent principalement du carbonate, du sulfate et du silicate de soude. Il y a donc une ressemblance remarquable dans l'assortiment des sels que renferment les unes et les autres; mais, dans les premières, ces sels sont à base de chaux ou de magnésie; dans les secondes, ils sont à base de soude.

S'il faut s'en rapporter aux analyses qui ont été laites jusqu'à ce jour, les eaux sulfureuses, dont on peut suivre ainsi le mode de formation, seraient presque toutes à base de sulfure de calcium, et , comme dans beaucoup de cas, des eaux salines contractent accidentellement les caractères des eaux sulfureuses , on a cru pouvoir appeler eaux sulfureuses accidentelles toutes celles qui renferment, comme éléments minéralisateurs, des sulfures de calcium et de magnésium , associés à une forte proportion de sels de chaux et de magnésie.

Il me paraît difficile d'admettre que des eaux sulfureuses qui n'ont éprouvé, depuis des siècles entiers, aucun changement remarquable dans leur compo-

sition chimique , puissent être considérées comme accidentelles, et quand je vois classer parmi ces dernières des eaux thermales contenant du sulfure de sodium et des sels à base de soude (celles d'Aixla-Chapelle et celles d'Aix en Savoie ) , je ne puis m'empècher de douter de l'exactitude de cette division, et d'accepter les dénominations, bien préférables à mon avis, d'eaux sulfuré-sodiques ou d'eaux sulfuré-calciquespourdésigner les eaux qui renferment, comme minéralisateur principal , le sulfure de sodium ou le sulfure de calcium.

J'ai fait connaître, au commencement de cet ouvrage, les caractères qui , d'après M. Fontan, permettent de distinguer une source accidentelle d'une source naturelle. Voyons si ces caractères ont une valeur suffisante pour qu'on doive les accepter. D'après M. Fontan ,

1° Les sources naturelles naissent toutes dans te terrain primitif, ou sur les limites de ce terrain et du terrain de transition.

1° bis. Les sources sulfureuses accidentelles naissent toutes dansle terrainde transition, et plus souvent dans le secondaire et le tertiaire.

2° Les sulfureuses naturelles naissent seules éloignées de toutes autres sources, et contiennent en très-petite quantité des substances salines.

2° bis. Les sulfureuses accidentelles sortent toujours à côté de sources salines, et contiennent toujours une grande quantité de substance qu'on trouve dans le résidu de l'évaporation : il s'élève au triple

et même au quadruple de celui qu'où trouve dans les sulfureuses des Pyrénées.

3° Le gaz qui se dégage des sources des Pyrénées est toujours de l'azote pur.

3° bis. Celui qui se dégage des eaux sulfureuses accidentelles est de l'acide carbonique mêlé d'acide hydrosulfurique avec des traces d'azote

4° Les eaux sulfureuses naturelles contiennent une quantité considérable de substance azotée en dissolution, dans quelque point de leur cours qu'on les prenne.

4° bis. Cette substance azotée ne se rencontre pas dans les eaux sulfureuses accidentelles : si elle existe, elle doit y être en si petite quantité qu'on ne l'y admet qu'avec doute.

5° Les eaux sulfureuses naturelles contiennent à peine des traces de sels calcaires et magnésiens , et n'en contiennent que d'insolubles.

5° bis. Les sulfureuses accidentelles en contiennent plusieurs grammes par litre , et notamment des chlorures de ces deux métaux, que les eaux sulfureuses naturelles ne contiennent jamais.

6° Les eaux des Pyrénées contiennent toutes pour principe sulfureux un sulfure ou sulfhydrate sodique.

6° bis. Les sulfureuses accidentelles contiennent, au contraire , du sulfure de calcium , ou hydrosulfate de chaux, de magnésium, de sodium.

7° Presque toutes les eaux sulfureuses naturelles sont thermales, ou si elles sont froides, elles le

doivent à des mélanges d'eau froide ou à de grands circuits qu'elles font dans le sein des roches primitives.

7° bis. Toutes les eaux sulfureuses accidentelles sont, en général, froides; ou si elles sont chaudes, on trouve à côté la source saline chaude qui décèle leur origine.

8° Les eaux de Bagnères-de-Luchon , de Baréges , de Cauterets , etc., sont le type des premières.

8° bis. Les eaux d'Enghien, de Salies, de Saint- Christau, de Cambo, de Pinac à Bigorre, sont Je type des secondes.

En un mot, ces deux sortes de sources ne se ressemblent pas plus entre elles que le goût sulfureux franc des premières ne ressemble au goût fétide et marécageux des secondes ; pas plus que le suifhydrate de soude ne ressemble au sulfure de calcium , pas plus enfin que le sel de Glauber ne ressemble au plâtre de Montmartre.

Cherchons maintenant si leseauxd'Aix,en Savoie, possèdent les caractères des sources accidentelles.

1° Ces eaux sont thermales : premier caractère qui manque le plus souvent aux eaux dites accidentelles ;

2° On ne voit pas à côté d'elles la source satine qui leur a donné naissance;

3° La proportion du sulfate de soude y est supérieure à celle du sulfate de chaux ;

4° Le poids du résidu sec que fournit 1 litre de l'eau de soufre est de 0 gr. 4300, c'est-à-dire qu'il

est inférieur à celui de certaines eaux des Pyrénées- Orientales que M. Fontan classe parmi les sulfureuses naturelles;

5° Il est hors de doute que ces eaux tiennent on dissolution une matière organique azotée.

Les eaux d'Aix en Savoie laissent dégager, quand on les fait bouillir, un gaz qui renferme de l'acide carbonique ; mais il ne faut pas oublier que, d'après Ânglada, certaines eaux sulfureuses (dites naturelles) des Pyrénées-Orientales en laissent dégager aussi (celles de Molitg sont dans ce cas ).

Les eaux d'Aix en Savoie contiennent des sels solubles de chaux et de magnésie ; mais les eaux de Bonnes en renferment aussi, et pourtant M. Fontan les classe parmi les eaux naturelles. Enfin, d'après M. Bonjean , ces eaux renferment , comme celles des Pyrénées, du sulfure de sodium ; tandis que les eaux sulfureuses accidentelles contiennent ordinairement du sulfure de calcium.

Ainsi donc, les eaux d'Aix en Savoie sont loin de posséder tous les caractères des eaux dites accidentelles, parmi lesquelles M. Fontan veut les classer.

La composition chimique de l'eau des sources d'Aix-la-Chapelle ne concorde pas mieux avec la théorie de M. Fontan; car sur 4,101 parties de résidu sec que fournit la source de l'Empereur , il y en a 3,583 qui sont formées par des sels de soude, et seulement 0,209 par des sels à base de chaux ou de magnésie; encore ces derniers sont-ils insolubles, absolument comme dans les eaux des Pyrénées. Il

est à remarquer que c'est du sulfure de sodium que renferment les eaux d'Aix-la-Chapelle (1).

Il me serait aisé , en prenant d'autres exemples , de montrer que la distinction de ces deux genres d'eau est loin d'être aussi facile à établir dans tous les cas que le pense M. Fontan; mais j'en ai dit assez pour qu'on puisse juger du degré de confiance que mérite cette distinction. En faisant ces objections à la théorie précédente , je suis loin de prétendre qu'il n'existe pas de sources qui deviennent accidentellement sulfureuses ; je veux seulement montrer que ce n'est pas aussi commun qu'on l'a cru, et qu'il faut bien se garder de vouloir réserver ce mode de formation pour les eaux sulfuré-calciques, puisque les eaux d'Aix-la-Chapelle , par exemple, sont minéralisées par des éléments entièrement semblables à ceux qu'on trouve dans les eaux des Pyrénées , et ne diffèrent de ces dernières que par la proportion plus forte de substances salines qu'elles renferment.

Il ne faut pas perdre de vue que ces eaux, qui sont très -chaudes, se sont minéralisées, comme celles des Pyrénées , dans des lieux inaccessibles à nos investigations, et que, sous ce rapport, elles sont dans le même cas que les eaux sulfureuses dites naturelles.

Nous venons de voir comment se produisent les

(1) Jonrn de Chim. et de Ph., t. 20, p. 319. Analyse des eaux d'Aix-la-Chapelle , parLiebig.

eaux sulfureuses dont il nous est possible de suivre le mode de formation , et nous avons constaté qu'en pareil cas, c'est toujours l'action des matières organiques sur les sulfates qui a déterminé la production des sulfures. Cherchons maintenant quelle a pu être la cause de la minéralisation des eaux sulfureuses des Pyrénées.

Les sources sulfuré-sodiques des Pyrénées sourdent presque toutes, soit dans le granit, soit à la limite du granit et des schistes qui l'accompagnent. Leur température prouve qu'elles viennent presque toujours d'une profondeur considérable, et nous ne pouvons former que des hypothèses sur l'origine des éléments qu'elles renferment; cependant, leur composition chimique peut jeter quelque jour sur leur origine probable.

Et d'abord, peut-on conclure de ce que ces eaux jaillissent habituellement du granit, du gneiss, du micaschiste, etc., que c'est à ces roches qu'elles ont emprunté leurs principaux éléments? Evidemment non. L'analyse nous montre qu'elles renferment des quantités notables de chlorure de sodium , de sulfates , de matières organiques, dont on n'a jamais indiqué l'existence dans les terrains de cristallisation; ces eaux peuvent donc avoir puisé les sels qu'elles tiennent en dissolution bien loin du lieu où elles se montrent à nous, et il n'est pas impossible qu'une eau qui sort du granit ait pris naissance dans des terrains d'un autre âge, et que le granit ait tout simplement favorisé son arrivée à la surface

du soi , parce qu'en se soulevant, il a disloqué, tourmenté, sur plusieurs points-, les couches voisines , et laissé des vides qui ont permis aux eaux thermales de remonter vers la surface. Mais l'eau sulfureuse, en traversant la couche granitique , lui enlèverait une portion de ses éléments, et ainsi s'expliquerait l'origine des silicates de potasse, soude, chaux, magnésie, alumine, etc., dont l'analyse y démontre l'existence.

Ce qui prouve qu'il y a quelque chose de fondé dans cette manière de voir, c'est que les eaux que nous voyons jaillir dans les schistes siliceux (César vieux, à Cauterets) ou dans les calcaires métamorphisés (sources de Baréges), ne renferment pas la plus légère trace d'alumine, tandis que celles qui sortent du granit (Bagnères-de-Luchon) en contiennent une quantité très-sensible. C'est un fait dont je me suis assuré à plusieurs reprises.

Ce qui prouve, mieux que toute autre considération, que ce n'est probablement pas le granit ou les schistes cristallins qui ont fourni aux eaux sulfureuses des Pyrénées leurs principaux éléments, c'est que le feld-spath qu'on trouve dans ces roches est presque toujours de l'orthose; que, par conséquent, la potasse est la base alcaline qui s'y trouve en plus grande quantité, tandis qu'au contraire ce sont les sels de soude qui dominent dans les eaux sulfureuses.

Ainsi donc, toute théorie qui aura pour but d'expliquer la minéralisation des eaux thermales par

Faction de la vapeur d'eau chargée d'acide sulfhydrique ou d'acide carbonique sur les roches dont nous venons de parler, péchera par sa base; elle ne nous permettra de nous rendre compte des faits que dans le cas où nous admettrions que, dans les profondeurs, les roches sont constituées tout autrement qu'à la surface; ce qui est possible, sans doute, mais ce qui n'est , après tout, qu'une hypothèse de plus.

Jetons un coup-d'œil sur les théories qui ont été proposées, surtout dans ces derniers temps , pour expliquer la formation des eaux sulfureuses thermales.

M. Ch. Sainte-Claire-Deville , qui a examiné avec soin l'altération par voie naturelle et artificielle des roches silicatées, au moyen de l'acide sulfhydrique et de la vapeur d'eau (1), s'est assuré que si l'on fait passer un courant d'air chargé d'acide sulfhydrique et de vapeur d'eau sur des fragments de la roche de la soufrière de la Guadeloupe , les bases alcalines ou terreuses, qui entrent dans sa composition , sont transformées en sulfates. D'où il suit que les sulfates qu'on trouve dans les eaux sulfureuses ne proviennent pas nécessairement et en totalité de l'oxydation des sulfures.

M. Ch. Sainte-Claire-Deville considère le phénomène des eaux minérales sulfureuses comme étant exactement le même que celui qui se passe aux fumaroles volcaniques, aux lagoni , etc. Toutes les

(1) Comptes Rendus de V Institut , l XXXV. p. 2(51 etsuiv.

circonstances physiques et chimiques , dit-il , peuvent s'identifier de part et d'autre.

Voici d'ailleurs comment cet habile géologue s'explique la formation des eaux thermales à sulfures et carbonates alcalins:

« MM. Fournet etEbelmen ont prouvé que l'acide » carbonique suffisait à décomposer les silicates; des » dégagements abondants d'acide sulfhydrique peu- » vent, d'un autre côté, transformer en sulfure les » carbonates ainsi formés. Enfin, il reste à savoir si » ces dégagements d'acide sulfhydrique, soit pur , » soit mélangé de vapeur d'eau, à des pressions et » à des températures élevées, ne suffiraient pas » pour transformer directement en sulfures les al- » calis des silicates. »

M. Deville promet d'éclaircir cette question par de nouvelles expériences.

La théorie de M. Deville est sujette à beaucoup d'objections ; je vais présenter les principales :

1° Elle suppose la préexistence d'une source considérable d'acide sulfhydrique dans les lieux où se forment les eaux sulfureuses, sans nous faire connaître l'origine probable de cet acide ;

2° Elle suppose l'existence de courants d'acide carbonique dans ces mêmes lieux; ce qui est d'autant moins probable qu'aucun des phénomènes, qu'on observe à la. surface des Pyrénées, ne trahit la présence de ces masses d'acide carbonique dans l'intérieur des montagnes.

Admettons pourtant que tout cela existe, que la

vapeur d'eau el l'acide carbonique, agissant sur les roches, ont produit des carbonates alcalins, et que ces derniers ont été transformés en sulfures par l'action de l'acide sulfhydrique : il restera à savoir ce qu'a pu devenir Y acide carbonique mis en liberté au moment de la transformation du carbonate en sulfure. On sait, à n'en pas douter, que l'acide carbonique libre n'existe que très-rarement dans les eaux sulfureuses thermales; que, s'il est vrai que quelques-unes d'entre elles (Molitg) laissent dégager un peu de cet acide quand on les fait bouillir, il n'est pas moins vrai que le plus grand nombre n'en fournit pas la moindre trace , et que la faible proportion de carbonates alcalins qu'on rencontre dans ces eaux ne permet pas d'admettre que cet acide, réagissant de nouveau sur les roches, a reproduit des carbonates de potasse ou de soude (1). Il faudrait pourtant que la quantité de ces carbonates fût sensiblement l'équivalent de celle du sulfure que contient l'eau.

Il resterait encore à expliquer pourquoi c'est du sulfure de sodium et non du. sulfure de potassium qu'on rencontre dans le liquide thermal. Ceci se conçoit pour les eaux qui prennent naissance dans des terrains volcaniques, comme ceux sur lesquels ont porté les observations de M. Deville; mais

(1) Ce n'est qu'à l'aide des expériences les plus délicates qu'on parvient à déceler l'existence de traces de carbonates alcalins dans les eaux sulfureuses des Pyrénées centrales.

ce n'est plus aussi clair lorsqu'il s'agit des Pyrénées.

Enfin, dans cette théorie, rien ne nous éclaire sur l'origine de la matière organique et du chlorure de sodium qui n'existent pas dans les roches auxquelles on fait jouer un rôle aussi important.

D'un autre côté , les incrustations composées de sulfates de chaux, d'alumine, etc., qu'on rencontre à la soufrière de la Guadeloupe, se voient aussi auprès de certaines sources thermales des Pyrénées ( Bagnères-de-Luchon , Olette); mais ici leur production ne concourt nullement à minéraliser l'eau ni à nous éclairer sur l'origine des matériaux qu'elle renferme; elle est tout simplement le résultat de la décomposition de l'eau minérale qui laisse dégager de l'acide sulfhydrique. Cet acide, mêlé d'air et de vapeur d'eau, se transforme en acide sulfurique , comme l'a si bien démontré depuis longtemps M. Dumas, et les roches silicatées, abandonnant leurs bases à l'acide sulfurique, fournissent bientôt l'alun , les sulfates de chaux , de magnésie, de fer, de cuivre (l), etc., qu'on y rencontre; mais, je le répète, ceci est visiblement le résultat de la décomposition de l'eau sulfureuse, et ne nous éclaire pas sur sa formation.

(i) J'ai découvert l'existence d'une quantité facilement appréciable de sulfate de cuivre dans les incrustations qui se forment dans les galeries souterraines à Bagnères-de- Luchon.

Ainsi, les expériences de M. Deville, qui sont certainement fort intéressantes, ne nous suffisent pas pour nous rendre compte de la minéralisation des eaux thermales sulfureuses.

M. Frémy a proposé, il y a peu de temps, une théorie différente des précédentes (1). M. Frémy pense que, dans certains cas, il serait possible que des sulfures de bore , de silicium , d'aluminium, de magnésium , rencontrassent de la vapeur d'eau qui les décomposerait en produisant de l'acide suifhydrique, de l'acide silicique, de l'alumine, delà magnésie; ce qui permettrait d'expliquer la présence dans les eaux sulfureuses d'une quantité notable d'acide silicique.

Cette théorie, que M. Frémy ne présente qu'avec la plus grande réserve , me paraîtrait préférable à la précédente : elle conduit, il est vrai , à admettre que les acides sulfhydrique et silicique sont primitivement libres dans l'eau minérale; mais on conçoit sans peine qu'une eau chargée d'acide sulfhydrique puisse enlever aux roches silicatées une portion de leurs bases pour produire des sulfures ; cependant il resterait toujours à savoir pourquoi, dans les Pyrénées, c'est du sulfure de sodium et non du sulfure de potassium qui se produit; il resterait à expliquer d'où viennent la matière organique, le chlorure de sodium , etc.; il resterait enfin à savoir

(1) Comptes-rendus de l'Institut, tome XXXVI, p. 180

el suiv.

pourquoi, dans plusieurs sources sulfureuses des Pyrénées (Labassère, Baréges, Saint-Sauveur), le rapport de l'oxygène de l'acide silicique à celui des bases est sensiblement de 3:1, c'est-à-dire celui qu'on trouve dans les silicates neutres, tandis que l'eau devrait renfermer de l'acide silicique libre ou des silicates acides.

Il est vrai qu'il existe dans les Pyrénées des eaux dans lesquelles le rapport de l'oxygène de l'acide silicique à celui des bases est de 6 : 1 , et qui , par conséquent, se prêteraient mieux que les premières à l'explication de-M. Frémy ; mais les autres difficultés resteraient tout entières.

La théorie de M. Frémy me paraît applicable aux eaux sulfureuses très-chargées de silice qui se produisent, par exemple, en Islande (1). Ici, en effet , d'après M. Damour, le rapport de l'oxygène de l'acide silicique est à celui des bases :

Pour l'eau du Geyser , de 9 : 1 ; de la Badstofa , de 8 : 1 ; de Langar, de 6 : 1.

Les analyses n'indiquent pas dans ces sources l'existence d'une matière organique.

Si l'on admet que les silicates qui existent dans les sources sulfureuses des Pyrénées ont été enlevés aux roches qu'ils ont rencontrées sur leur passage .

(l)M. Dumas avait depuis longtemps proposé une théorie de ce genre pour expliquer les phénomènes qu'on observe auprès des lagoni.

on s'explique facilement pourquoi ce sont le plus souvent des silicates neutres qu'on y rencontre ; quant aux sources qui contiennent un excès d'acide silicique, on remarque qu'elles naissent toutes, soit dans le granit , soit dans des schistes siliceux , c'est-à-dire dans des roches qui contiennent un excès de silice par rapport aux bases. La théorie de M. Frémy, comme celle de M. Deville, suppose que les sources des Pyrénées se forment dans des conditions analogues à celles qui président à la formation des sources qu'on voit naître dans les terrains volcaniques.

M. Bunsen, qui s'est occupé avec tant de succès de l'étude de l'Islande, attribue aux eaux sulfureuses de cette contrée un mode de formation différent (1).

La plus simple expérience , dit ce savant, prouve que là où le soufre et la vapeur d'eau sont en contact avec les roches pyroxéniques échauffées , toutes les conditions se trouvent réunies pour la formation des gaz qui se dégagent des solfatares. Si l'on dirige de la vapeur de soufre chauffée au rouge sur du basalte ou sur quelque autre roche pyroxénique, il en résulte une décomposition partielle de l'oxyde de fer contenu dans ces roches, il y a dégagement d'acide sulfureux et production de

(1) Ueber die Processe der vulcanischcn Gesleinsbildungen Islands ; von R. Bunsen. Annale n der Pfujsik und C hernie , p. 254 el suiv. 1851.

fer sulfuré. Si l'on dirige de la vapeur d'eau chauffée aii rouge sur la rtfche qui a ainsi subi l'action du soufre, il se produit de l'oxyde de fer magnétique et une grande quantité d'acide sulfhydrique. Si la température est très-élevée, une partie de l'acide sulfhydrique se décompose, et l'on trouve de l'hydrogène libre dans les gaz qui se dégagent. En traitant du basalte comme je viens de l'indiquer, M. Bunsen a obtenu un gaz qui contenait :

Acide sulfhydrique 93,99

Hydrogène . 6,01*

Ainsi s'explique le dégagement des vapeurs de soufre, d'acide sulfureux , d'acide sulfhydrique et d'hydrogène libre qu'on observe dans les fumaroles.

Dans la première période de ces phénomènes, le dégagement d'acide sulfureux domine, des sources acides coulent au voisinage des cratères , et en réagissant sur les roches elles leur enlèvent les bases alcalines ou terreuses et les transforment en sulfates.

Plus tard, l'acide sulfhydrique apparaît, etsa réaction sur l'acide sulfureux produit les dépôts de soufre qu'on rencontre dans les solfatares : l'acide sulfhydrique devient de plus en plus prédominant, enfin l'acide sulfureux finit par disparaître, avec lui disparaissent les sources acides, et les phénomènes volcaniques entrent dans une nouvelle phase. L'eau qui traverse le sol devient alcaline à cause

DES EAUX SULFUREUSES. 45o

de la formation des sulfures alcalins provenant de. l'action de l'acide sulfhydrique qui maintenant agil seul ; en même temps apparaît l'action de l'acide carbonique sur les roches, et les carbonates qui en résultent fournissent un moyen de solution pour l'acide siliciq.ue.

Voilà, très en abrégé , comment M. Bunsen com prend la série de phénomènes qui donnent naissance aux eaux sulfureuses de l'Islande.

Comme on le voit, cette théorie est assez en rapport avec celle de M.Deville : elle se prête admirablement à l'explication de ce qui a lieu dans les volcans en activité.

Pouvons-nous, dans l'état actuel de la science, l'appliquer aux eaux sulfureuses des Pyrénées ? C'est ce qui me parait difficile ; cependant j'avoue que l'enchaînement des réactions que décrit M. Bunsen est si simple et si naturel, que si les Pyrénées renfermaient des terrains volcaniques bien caractérisés, je ne serais pas éloigné de l'adopter; mais on sait qu'il n'en est pas ainsi. Nous devons donc chercher s'il n'existerait pas un moyen plus simple de nous rendre compte de l'origine des éléments des eaux sulfureuses des Pyrénées.

M. 0. Henry a proposé d'étendre aux eaux sulfuré-sodiques l'explication qu'il avait donnée de la formation des eaux d'Enghien. Le passage suivant, que j'emprunte à un travail publié, en 1837, par cet habile chimiste, pourra donner une idée de sa manière de voir :

« Pour expliquer la formation des eaux thermales sulfureuses de la chaîne des Pyrénées, on a présenté diverses hypothèses plus ou moins ingénieuses et plus ou moins admissibles. Je n'ai pas ici la prétention de chercher à les détruire ; je me propose seulement de soumettre au jugement des chimistes et des géologues mes idées sur ce sujet, qui, plus qu'un autre , peut se prêter aux considérations hypothétiques.

» Les eaux sulfureuses des Pyrénées, ainsi quo celles dites dégénérées, qui ont perdu le caractère sulfureux, sortent toutes de terrains primitifs de nature granitique. Beaucoup de chimistes pensent que ces eaux sont minéralisées dans ces terrains ; mais, à mon avis, les matièresquiconstituentceuxci ne se prêtent pas toujours facilement à concevoir de semblables formations. Il est même, dans cette hypothèse, des motifs qui pourraient les rendre peu probables. Les granités, les siennites, les feld-spath, par exemple, qui font la base de ces terrains primitifs, renferment, comme on le sait, des roches à base de potasse , et très-rarement à base de soude ; or, dans l'analyse des eaux sulfureuses pyrénéennes, on ne reconnaît presque que des composés salins à base de soude (carbonate, sulfate , muriate et hydrosulfate) , avec quelques traces de sels calcaires, et quelques traces aussi seulement de sels potassiques. Or, pourquoi cette absence de ces derniers sels, si les eaux résultent de leur action dissolvante sur les produits des roches feld-spatlu-

ques, dont la potasse est un des principes élémentaires?

» En admettant maintenant que les eaux sulfureuses des Pyrénées se minéralisent dans des terrains d'un autre ordre, dans ceux de transition, par exemple,ou mieux encore dans les terrains secondaires, voyons s'il ne serait pas possible d'y trouver des explications assez plausibles. Le terrain primitif , celui de transition, et le terrain secondaire, forment la constitution géognostique de la chaîne des Pyrénées. Le premier est le moins abondant : il comprend du granit, qui, mêlé au gneiss, se trouve sur presque toute la surface de la chaîne , et généralement à quelque distance du faîte. Le terrain de transition, qui est le plus considérable, contient du schiste argileux, de la grauwache schisteuse et du calcaire. Enfin le terrain secondaire, très-abondant aussi dans certaines parties de la chaîne, recèle à la fois de la houille, du sel gemme, des grès rouges, des grès houillers , etc. Dans l'ensemble des matières qui constituent des terrains secondaires et de transition , on remarque , au milieu des bancs de houille , du sel gemme toujours accompagné de sulfate de soude. C'est , à mon avis , là que naissent en quelque sorte les eaux hydrosulfatées alcalines des Pyrénées.

» A des profondeurs considérables probablement, et sous des influences électro-chimiques , ou par celles de la chaleur centrale du globe , le sulfate de soude ne peut-il pas être facilement transformé ,

par les matières hydro-carbonées de la houille , en sulfure de sodium et en carbonate de soude, puis même en une petite quantité de soude libre avec de la silice , comme un chimiste habile en a admis l'existence dans les eaux sulfureuses qui nous occupent ? A l'inspection de la composition de ces dernières, en effet, on y reconnaît tous les ingrédients, et cela, pour toutes sans exception, qui se rattachent ù une formation de ce genre. Ainsi, à côté de l'hydrosulfate à base de soude on voit le carbonate de la même nature , et peut-être aussi la soude libre , le muriate et le sulfate de soude, la silice, puis quelques traces de sulfate et'de carbonate calcaires enlevés également aux mêmes terrains, par l'action de l'eau échauffée, dans ces foyers minéralisateurs. Celte eau vient ensuite sourdre à la surface du sol , en traversant les terrains granitiques , plus abondants à la surface de la chaîne, et suivant les trajets plus ou moins directs et plus ou moins longs qu'elle a parcourus, suivant aussi les eaux étrangères qui s'y sont mêlées , l'action des conrants d'air souterrains qui les auront modifiées : elle conserve des températures diverses, et présente des différence* dans la proportion de ses ingrédients, mais toujours la présence de chacun d'eux. Ainsi , dans cette hypothèse, la formation des eaux thermales sulfureuses des Pyrénées serait due à une cause uniforme pour toutes,' et aurait lieu dans un petit nombre de foyers minéralisateurs communs , d'où émaneraient les origines de plusieurs sources. La

roncornittance des sulfate, muriate, hydrosulfate cl carbonate de soude appuie à mon sens l'opinion que j'admets sur la production du carbonate et du sulfure-sodique, dans l'action des matières hydro-carbonées ou carbonées sur le sulfate alcalin primitif. »

Dans un travail postérieur, MM. 0. Henry e1 Boullay ont adopté encore, comme cause principale de la minéralisation des eaux sulfureuses des Pyrénées, la réduction des sulfates par les matières organiques. Dans les divers Mémoires que j'ai publiés sur les eaux minérales des Pyrénées, je me suis rattaché à l'opinion de M. 0. Henry, et j'ai fa il valoir, à l'appui de cette théorie, de nouveaux arguments que je vais rappeler brièvement :

1° Toutes les eaux sulfureuses des Pyrénées tiennent en dissolution une matière organique.

2° Les eaux les plus sulfureuses de la chaîne sont sensiblement dépourvues de sulfates, et lorsqu'il y a clans une même localité plusieurs sources , c'est la moins sulfureuse qui est la plus riche en sulfates , sans contenir pour cela plus d'hyposulfites ou de carbonates que les autres; ce qui semble indiquer que les sulfates ne proviennent pas de la décomposition du sulfure.

3° Si l'on fait bouillir de l'eau sulfureuse jusqu'au moment où elle sera complètement dépouillée de sulfure , qu'on l'enferme dans une bouteille bien bouchée , et qu'on l'y conserve pendant quelques mois, elle redevient fortement sulfureuse. C'est un phénomène que j'ai eu occasion de constater une

première fois sur le résidu de l'évaporation de 50 litres d'eau de la Reine , réduits à un litre , que j'avais conservé pendant un an. Je l'ai observé une seconde fois sur de l'eau de la source Baudot (Eaux-Chaudes). Ayant conservé pendant deux ans de l'eau de cette source dans une bouteille bien bouchée, j'ai trouvé qu'elle était, au bout de ce temps, aussi sulfureuse qu'au griffon. Ainsi, la matière organique avait régénéré à la longue le sulfure de sodium que l'oxygène de l'air avait détruit dans les premiers moments. On a vu plus haut que l'eau des diverses sources des Eaux-Chaudes ne renferme plus de sulfure peu de temps après avoir été mise en bouteilles. Bordeu, Lemonier et Anglada avaient observé avant moi des faits analogues (1). 4° Les eaux thermales simples, qu'on trouve

(1) M. Fontan assure qu'il est impossible d'admettre celte réduction du sulfate de soude par la matière organique des eaux des Pyrénées , parce qu'il n'a jamais réussi à la produire ; Ma réponse sera simple et péremptoire. Voici quelques passages que j'emprunte à Anglada :

« Des glaires de Molitg avaient été introduites dans une » bouteille qu'on avait achevé de remplir d'eau sulfureuse; » lorsqu'un an après la bouteille a été débouchée, la matière « était noire et exhalait une forte odeur d'œvfs pourris; le » nitrate de plomb est précipité en noir par le liquide filtré » bien plus copieusement qu'il ne le serait par l'eau de Moliig » elle-même , etc. (2e Mémoire, page 197). »

« Bordeu rapporte que , lorsqu'on voulait transporter les » Eaux-Chaudes dans des bouteilles ou des barils, on leur

souvent au voisinage des sulfureuses , et dont lit température est quelquefois très-élevée, contiennent des sulfates , et paraissent être dépourvues de matière organique. La condition nécessaire à la production du sulfure ayant manqué, celle-ci n'aurai! pas eu lieu.

Enfin , la théorie de M. 0. Henry permet d'expliquer pourquoi c'est du monosulfure de sodium et non pas de l'acide sulfhydrique ou un sulfhydrate de sulfure qu'on rencontre dans les eaux sulfureuses des Pyrénées.

Ainsi , sans prétendre que les eaux sulfureuses thermales n'ont qu'un seul mode de formation, je me crois fondé à considérer celui dont je viens de parler comme l'un de ceux qui doivent avoir lieu le plus ordinairement pour les eaux qui ne naissent pas au voisinage des volcans.

» associait de ces glaires dans le but de leur conserver plus » efficacement leurs vertus, etc. (2e Mémoire, page 199). »

Lemonier, voulant transporter à Paris, pour en approfondir l'examen , le résidu de l'évaporation de l'eau de Baréges , fit réduire soixante livres de ce liquide jusqu'à deux livres qu'il renferma soigneusement dans des bouteilles. Il s'était assuré que toute odeur sulfureuse avait disparu , et que le liquide avait perdu la faculté de noircir l'argent. Cependant, lorsque, plusieurs mois après, il déboucha les bouteilles, il trouva que le liquide possédait une odeur sulfureuse très-exaltée. L'odeur n'était plus, dit-il, douce et modérée comme au bain, mais vive et puante ( Histoire de l'Académie royale des sciences , 1747).

Cette transformation des sulfates en sulfures, par les matières organiques, a été regardée, par plusieurs géologues, comme ayant joué un rôle importantdans la production de certaines espèces minérales. On ne doit donc pas la considérer toujours comme un simple accident.

Dans beaucoup de cas, dit M. Ebelmen, la formation de la pyrite est due à la réaction des matières organiques en décomposition sur les sulfates alcalins ou terreux contenus dans les eaux marines, en présence de limons ferrugineux. La formule do cette réaction (dans laquelle M. Ebelmen ne fait intervenir que le carbone de la matière organique) est la suivante :

2 FeV -h 8 S03,C«0 -h 15 C = 4 FeS? -h 8 CœO COi h- 7 CCT-.

« Les Vis de carbone se précipitent à l'état de car- » bonate de cbaux; le reste se trouve restitué à » l'atmosplière à l'état d'acide carbonique. Les 15 » équivalents de carbone avaient abandonné 30 » équivalents d'oxygène avant de passer dans l'or- » ganisation. Toute cette quantité d'oxygène reste » définitivement acquise à l'atmosplière. »

« S'il en est ainsi, dit M. Elie de Beaumont (1), » il est naturel d'admettre que la formation de la » pyrite peut se continuer encore aujourd'hui sur » une grande échelle à la surface du globe, et

(1) Bulletin de la Société de géologie, 1847, p. 1270.

» rien n'empêche de concevoir que des phénomènes » plus ou moins analogues produisent des pyrites » dans l'intérieur des fissures où circulent les » eaux minérales.

» On pourrait objecter, qu'abstraction faite de » la glairine ou de la barégine, il n'existe pas de » matière organique dans les eaux thermales qui » circulent dans les fissures profondes de l'écorce » terrestre; mais il faut remarquer que , dans » le phénomène auquel s'adapte l'explication de » M. Ebelmen, l'intervention de la matière organi- » que n'a d'autre effet que de mettre en présence » le fer et le soufre à l'état naissant. Or , dans les » eaux qui contiennent de l'hydrogène sulfuré avec » des sels de fer et beaucoup d'autres sels , diverses » réactions peuvent mettre en contact le fer et le » soufre à l'état naissant, et on peut conjecturer » qu'e cela arrive, en effet, lorsqu'on voit que les » eaux thermales de Chaudesaigues, dans le Cantal . » déposent des pyrites.

» J'ajouterai que probablement ce ne sont pas » seulement les pyrites de fer qui sont susceptibles » de se former de cette manière ; car les minerais » decuivre qui s'exploitent dans le terrain Permien, » au pied occidental de l'Oural, se sont concentrés » principalement au contact des matières végétales » déposées dans ce terrain, et ces minerais sont » formés en partie de pyrites cuivreuses. Les mine- » rais de cuivre des environs de Perm, au pied » occidental de l'Oural méridional, se trouvent très-

» fréquemment , dit M. Murchison , arrangés dans » les interstices ou groupés autour de la surface t> des tiges et des branches des végétaux fossiles (à t l'état charbonneux); ils présentent des passages » du cuivre oxydulé au cuivre sulfuré gris ou à la » pyrite cuivreuse, etc.

» Plusieurs gisements de galène et de blende » sembleraient indiquer des réactions sembla- » blés, etc.

» On peut citer les schistes cuivreux de la Thu- » ringe comme offrant une preuve de la variété des » combinaisons métalliques qui ont pu se produire » par la voie humide, avec ou sans le concours des ■» substances organiques. »

» Dans le Kupfer-Schiefer, on trouve des mine - » rais de cuivre de nature variée ; on y trouve en » même temps des pyrites ferrugineuses, des mi- » nerais de plomb , de zinc, de cobalt , etc.; des vé- » sicules de spath calcaire, de petites géodes de » quartz; de petits feuillets de houille et d'anthracite. « Ces substances charbonneuses proviennent de » matières organiques qui ont probablement joué >> ici le même rôle que dans l'Oural.

» Ce qui confirme la supposition que des réac- ■» tions chimiques, telles que celles qui ont pu être » exercées par les substances organiques , ont dû » contribuer à précipiter les minerais métalliques » dans les couches où on les rencontre, c'est que , » dans les exemples qui viennent d'être cités, ils » s'y sont déposés sans leurs gangues habituelles ;

» mais ils s'y sont déposés dans le même état de » combinaison que dans les filons; ce qui prouve » que, dans les filons, ils se déposent par la voie » humide. »

Comme on le voit, Ebelmen et M. Elie de Beaumont admettent que les sulfates contenus dans les eaux thermales ont pu être changés en sulfures par la matière organique, et produire, par double décomposition, les sulfures de fer, de cuivre, de plomb, etc., qu'on trouve dans plusieurs localités, et ce phénomène se serait produit sur une assez large échelle pour ne plus pouvoir être considéré comme accidentel. En résumé, la théorie à laquelle je me rattache suffit pour expliquer tous les faits qu'on observe, et elie exige moins d'hypothèses que les autres. Je considère , d'ailleurs , la division des sources en naturelles et accidentelles comme ne pouvant plus être conservée, alors surtout qu'on veut ranger parmi ces dernières celles d'Aix-la- Chapelle et celles d'Aix en Savoie , qui possèdent , comme je l'ai montré plus haut, la plupart des caractères des eaux sulfureuses des Pyrénées.