CONSOLIDATION DES COUCHES. (PART

Dépôts chimiques et mécaniques. — Lés géologues ont établi une distinction entre les dépôts d'origine chimique et ceux d'origine mécanique. Sous cette dernière dénomination , ils comprennent les lits de vase , de sable, ou de galets, produits par l'action de l'eau courante, ainsi que les amas de pierres et de scories qui, rejetés de l'intérieur de la terre par les volcans, sont, en vertu de la pesanteur, tombés dans la place qu'ils occupent aujourd'hui. Quant à la matière qui forme un dépôt chimique , elle n'a pas été suspendue mécaniquement dans l'eau, mais elle y est restée en dissolution jusqu'à ce qu'elle en ait été séparée par l'action chimique. C'est de cette manière que le carbonate de chaux se dépose souvent, sous forme solide , au fpnd des lacs et des mers , ainsi qu'on peut si bien le voir dans plusieurs parties de l'Italie, où les sources minérales abondent, et où la pierre calcaire, qu'on nomme travertin , se précipite. Dans ces sources, la chaux est ordinairement tenue en dissolution par un excès d'acide carbonique, ou parla chaleur , si c'est une source thermale, jusqu'à ce que l'eau , en sortant de la terre, se refroidisse ou perde une partie de son acide. La matière calcaire se précipite alors dans un état solide , incrustant les coquilles, les fragments de bois et les feuilles qu'elle rencontre , et les liant ensemble (*).

On trouve dans les récifs de corail de grandes

u Voyezà l'index des « Principles, » « CalcareousSprings, » etc.

CH. IV.) CONSOLIDATION DES COUCHES. 8t

masses calcaires formées par des squelettes pierreux de zoophytes; lesquels, conjointement avec des coquilles , sont cimentés ensemble par du carbonate de chaux , dont une partie, probablement , est fournie à l'eau de mer par la décomposition des coraux morts. Les coquilles même dont les animaux sont encore vivants, sur ces récifs, se trouvent très-souvent incrustées d'une couche solide de calcaire (*).

Quand le sable et les cailloux sont transportés par une rivière dans la mer, et qu'ils sont liés ensemble immédiatement par du carbonate de chaux , le dépôt peut être considéré comme étant d'une origine mélangée, c'est-à-dire, en partie chimique, et en partie mécanique.

Les remarques qui ont été faites dans le chapitre II , sur l'horizontalité primitive des couches , sont rigoureusement applicables aux dépôts mécaniques, tandis qu'elles ne le sont que partiellement à ceux d'une nature mélangée. Les dépôts purement chimiques peuvent se former sur une pente très-escarpée, ou même sur les parois verticales d'une fissure, et être partout d'une épaisseur égale ; mais ils sont de peu d'étendue, et ne forment, pour la plupart, que des veines de pierres.

Cimentation des molécules. — C'est surtout dans le cas des roches calcaires que la solidification s'opère au mo-

(*) Voyez à l'index des « Principles, » « Travertin, » « Coral reefs , » etc.

82 CONSOLIDATION DES COUCHES. (paht. I,

ment de la^récipUation. Mais il y a beaucoup de dépôts dans lesquels la cimentation ne s'accomplit que longtemps après leur formation. Dans les lieux où l'eau des sources ferrugineuses ou calcaires a traversé un lit de sable ou de gravier, on observe quelquefois que le fer ou le carbonate de chaux s'est déposé dans les interstices qui séparent les grains de sable ou les galets ; de sorte qu'en de certains endroits, ces diverses substances sont liées ensemble et forment une pierre : tandis qu'en d'autres places, la même série de couches conserve une structuré incohérente et lâche. Il existe à Kelloway, dans le Wiltshire, un rocher qui offre la preuve d'une cimentation de ce genre. On peut suivre à travers plusieurs comtés une certaine bande de couches sablonneuses appartenant au groupe désigné par les géologues* sous le nom d'oolithe. Le sable dont est formée cette bande est incohérent, et non consolidé , sur la plus grande partie de son étendue ; mais près de Kelloway il passe à l'état pierreux. Ce district renferme un grand nombre de coquilles fossiles qui se sont décomposées, et dont la plupart n'ont laissé que leurs moules. La matière calcaire provenant de cette source a servi évidemment, à quelque époque ancienne, de ciment aux grains siliceux de sable, qui ont ainsi produit un grès solide. Si l'on prend des fragments de plusieurs autres grès argileux, conservant les moules des coquilles , et qu'on les plonge dans de l'acide muriatique affaibli , ou dans tout autre acide , on les voit aussitôt se transformer

(H. iv.) CONSOLIDATION DBS COUCHES. 83

en sable et en limon ordinaires, le ciment de chaux , provenant des coquilles, ayant été dissous par l'acide.

Les traces d'empreintes et de moules sont souvent extrêmement faibles. On rencontre dans quelques sables incohérents d'une époque récente, des coquilles qui sont dans un état de décomposition si avancé que lorsqu'on les touche elles tombent en poussière. Il est évident que l'eau, en pénétrant dans l'intérieur de telles couches , peut bientôt entraîner la matière calcaire de la coquille ; et, à moins que des circonstances particulières ne donnent lieu à un nouveau dépôt de carbonate de chaux , les grains de sable ne seront pas cimentés ensemble; auquel cas, il ne restera aucune trace du fossile. L'absence de restes organiques dans plusieurs roches aqueuses peut s'expliquer ainsi.

Dans quelques conglomérats , tels que les poudingues du Hertfordshire , les galets de silex (flinty pebbles) et le sable sont unis si fortement ensemble par un ciment siliceux, que si un bloc de ce mélange vient à être fracturé , la rupture s'opère tout aussi promptement dans les galets que dans le ciment..

11 est probable que plusieurs couches se sont consolidées au moment de leur émersion des eaux dans lesquelles elles avaient été déposées, et lorsqu'elles ont commencé à faire partie de la terre ferme. Un fait bien connu semble confirmer cette idée : le plus grand nombre des pierres employées à la bâtisse et à la construction des routes, sont infiniment plus tendres au

Sï CONSOLIDATION DES COUCHES. (part. 1,

moment où Ton vient de les extraire de la carrière que lorsqu'elles ont été longtemps exposées à l'air. D'après cela, il serait à désirer non-seulement que les pierres destinées à l'architecture fussent taillées tandis qu'elles sont encore tendres et humides , et tandis qu'elles contiennent l'eau qui leur est propre, et à laquelle on a donné le nom d' « eau de carrière, » mais aussi que celles qui doivent être employées aux routes, Tussent brisées alors qu'elles sont tendres , et qu'on les laissât ensuite exposées à l'air, durant plusieurs mois, pour faciliter leur durcissement. Ce durcissement pourrait peut-être s'expliquer en supposant que l'eau qui pénètre les plus petits pores des roches, dépose en s"évaporant, du carbonate de chaux, du fer, de la silice, et d'autres minéraux qu'elle tenait d'abord en solution. En cristallisant, ces molécules seraient non-seulement privées de toute liberté de mouvement, mais elles lieraient aussi d'autres parties de la roche, qui, auparavant, n'étaient que faiblement agrégées. C'est d'après ce même principe, que le sable et la vase mouillés deviennent aussi durs que la pierre quand ils sont gelés ; dans ce cas, l'un des ingrédients de la masse , savoir, l'eau, a cristallisé de manière à unir solidement ensemble toutes les molécules séparées dont étaient composés la vase et le sable incohérents.

Le docteur MacCulloch fait mention d'un certain grès de l'île de Sky, qui , au moment où on le trouve, peut être façonné comme de la pâte. Il cite aussi un grès de Chine qui devient compressible à la main lors-

en. IV.) • CONSOLIDATION DES COUCHES. 85

qu'on le plonge dans l'eau. Mais ces composés ne sont pas les seuls corps qui se laissent pénétrer facilement par l'eau; quelques minéraux simples, qui, dans nos cabinets, sont rigides et aussi durs que du verre, sont souvent, dit le même auteur, flexibles et tendres dans leurs couches natives : tel est le cas pour l'asbeste, la sahlite , la trémolite et la calcédoine. La même chose a lieu , dit-on , aussi pour le béril (*) .

La marne, récemment déposée au fond du lac Supérieur, dans l'Amérique septentrionale, est tendre et souvent remplie de coquilles d'eau douce; mais si Ton en prend un morceau pour le faire sécher, il devient si dur qu'on ne peut le rompre. qu'à l'aide d'un fort coup de marteau. Si donc le lac était mis à sec, on pourrait voir que ce dépôt consiste en couches de pierre marneuse, semblable à celle qu'on observe dans plusieurs formations européennes anciennes ; et que, comme ces dernières , il renferme des coquilles d'eau douce (**).

Il est probable que quelques-unes des matières hétérogènes que les rivières transportent à la mer peuvent de suite se durcir sous l'eau, comme le mélange artificiel qu'on appelle pouzzolane. Ce mélange , qui consiste en un sable volcanique très-fin chargé de vingt pour cent, environ , de fer, et d'une petite quantité 0e chaux, se durcit et acquiert dans

(*) Docteur MacCulloch , Syst. of Geol. , vol. 1, p. 123. (**) Princ. of Geol. , Index , « Superior lake. »

86 STRUCTURE CONCRET IONN A IRE. • (PART, i ,

1 eau la solidité de la pierre ; les Romains s'en servaient pour les fondations des édifices qu'ils érigeaient dans la mer.

Dans ces divers cas , la consolidation est produite par l'action de l'affinité chimique sur la matière qui , à l'état de poudre très-fine* était d'abord tenue en suspension dans l'eau.. Une fois les molécules déposées, celles qui sont de nature semblable paraissent exercer une attraction mutuelle les unes sur les autres , et s'agglomèrent en de certains endroits où elles forment des amas, des nodules et des concrétions. C'est ainsi que dans beaucoup de dépôts argileux on rencontre des sphéroïdes calcaires , ou concrétions sphériques , disposés en couches parallèles à la stratification générale, — arrangement qui prit pïace après la déposition de l'argile schisteuse ou de la marne en lames successives ; ces lames conservant souvent , dans les concrétions, leur parallélisme par rapport à celles de la roche environnante non consolidée. ( Voyez Fig. 51.) Souvent, ces nodules de calcaire renfer-

Fig. 51.

ment dans leur centre une coquille ou quelque autre corps étranger (*).

Parmi les exemples les plus remarquables de structure concrétionnaire , nous citerons ceux que

Nodules calcaires trouvée! dans le Lias,

(*) Voyez De La Becbe's Geological Researehes , p. 9S.

eu. IV.) STRUCTURE CONCRÉTIONNAIRE. 87

le professeur Sedgwick a décrits , et signalés comme étant très-abondants dans le calcaire magnésien du nord de l'Angleterre.

La grosseur des concrétions sphériques est très-variable, tantôt ne dépassant pas celle d'un pois, et tantôt atteignant jusqu'à plusieurs pieds de diamètre. Ces concrétions ont une structure tout à la fois concentrique et radiée, en même temps qu'elles sont traversées sans interruption par les lamés du dépôt originel. Ce calcaire, dans quelques falaises, ressemble à une grande pile irrégulière de boulets de canon. Quelquefois, il arrive que le centre de ces masses globulaires est dans une strate, tandis qu'une portion de leur contour se trouve dans la couche supérieure ou inférieure. Cette circonstance est représentée dans la section suivante (Fig. 52), où l'on voit que le plus grand sphé- F»g- 52. roïde, tout en ayant son

centre dans la couche b, s'étend en partie dans la couche a. Dans cet exemmj 3 , M pie, il faut nécessairç-

Concrétiont sphéroïdales trouvées *

dans le calcaire magnésien. ment Supposer la déposition d'une série de petites couches, donnant lieu d'abord à la formation de la strate b , et ensuite à celle de la strate supérieure a; puis, il faut admettre qu'une fois cette formation accomplie, un mouvement eut lieu parmi les molécules, et que de ce mouvement résulta la séparation des carbonates de chaux et de magnésie d'avec la matière la plus impure