Revue scientifique et industrielle, l. XXIV, p

§ 111. COMPOSITION MINÉRALOGIQUE ET COMPOSITION IMMÉDIATE DE LA TOURBE.

Pour observer la structure des combustibles fossiles en général, et de la tourbe en particulier, M. Gümbel (de Munich) opère de la manière suivante* :

On sait que l’acide azotique et, mieux encore, le mélange d’acide azotique et de cblotate de potasse, exercent sur le charbon des réactions oxydantes étudiées en détail par M. Berthelot^ et qui le transforment en acide ulmique ; la réaction est plus ou moins rapide suivant la nature des charbons.

En traitant ensuite par la potasse, ou par l’ammoniaque, la matière ainsi attaquée, on dissout l’acide ulmique à l’état d’ulmate alcalin et l’on met en liberté de minces débris de membranes végétales, presque toujours des cuticules de feuilles ou de rameaux.

M. Gümbel a reconnu que ces fragments de cuticule ne sont pas les seuls éléments des combustibles fossiles qui aient conservé leur structure ; seulement ils résistent seuls à l’action des alcalis, tandis que les autres portions encore organisées, mais complètement transformées en charbon, sont entièrement dissoutes; il i'aut donc soumettre à l’examen microscopique des fragments attaqués avant de faire agir sur eux la dissolution alcaline ; le plus souvent, leur couleur foncée, qui leur retire toute transparence, rend l’observation très difficile ; mais en les traitant par l’alcool absolu. on les décolore, ou du moins on les éclaircit assez pour pouvoir aisément reconnaître après ce traitement la structure des parties organisées.

11 suffit, d’après M. Gümbel, d’employer, pour ces observations, des esquilles de charbon détachées au marteau, les unes suivant la stratification, les autres suivant une direction normale, sans recourir à la préparation toujours délicate de véritables lames minces.

11 recommande l’emploi d’une dissolution saturée de chlorate de potasse et d’acide azotique de 1 ,47 de poids spécifique ; l’attaque se fait à froid et plus ou moins rapidement, suivant la nature des charbons soumis à l'étude.

En général, les combustibles les plus ancien^ sont les plus réfractaires à l’oxydation ; mais on réussit cependant à les attaquer, au moins en partie, en recourant à l’action de la chaleur, et au besoin en substituant au chlorate en dissolution le chlorate solide mélangé à la matière charbonneuse et en traitant par l’acide concentré. Pour les plus résistants, comme le fusain de la houille ou l’anthracite, on peut faciliter leur attaque en les faisant préalablement bouillir dans l’acide sidlürique concentré.

Enfin, dans quelques cas, l’incinération, déjà indiquée par plusieurs auteurs, reste le seul moyen disponible pour mettre en évidence la structure intime de certains charbons.

11 importe de se tenir en garde contre les erreurs qui peuvent résulter, lors de 1 examen microscopique, de certaines apparences, telles que l’aspect de très minces

t Sitzun. d. bayent Akad. der Wissen. math. phys. Class, 1883, t. I, p. 111 à 216.

2 Annales de Chimie et de physique (IV‘ série), t. XIX, p. 392.

esquilles de schistes dont les variations d’épaisseur donnent lieu à des lignes plus foncées qui feraient croire à un réseau cellulaire.

On observe souvent aussi des pellicules jaunâtres fréquemment percées de petits trous, affectant quelquefois une forme sphérique (flg. 18), qui sont uniquement con-

Fig. 18. — Globules résineux jaunâtres contenus dans la tourbe. — D’après M. Gümbel.

stituées par de la résine ou de la matière ulmique en flocons et que certains auteurs ont prise pour de la substance protoplasmique. On peut également être trompé par des concrétions de nature purement minérale, formées, par exemple, de calcite, de dolomie, de fer carbonaté, de pyrite ou de quartz (fig. 19). Ainsi que le fait

Fig. 11). — Globules siliceux de la tourbe. Celui de droite montre la croix noire produite dans la lumière polarisée. — D’après M. Gümbel.

remarquer M. Gümbel, les travaux de M. Reinsch* sur la structure microscopique des charbons, remplis d’observations très exactes, pèchent en plus d’un point par des erreurs d’interprétation de ce genre, déjà relevées du reste par plusieurs auteurs, it dans un même gisement de tourbe on trouve une alternance de petites .s molles et de lits plus solides ; en traitant par la potasse les parties encore Ji .es, on obtient une masse entièrement composée de débris végétaux, feuilles de graminées et de mousses, aiguilles et rameaux de conifères, étroitement enchevêtrés.

Les parties solides, attaquées par les réactifs oxydants se montrent composées aussi d’éléments végétaux à structure discernable, cimentés par une matière amorphe analogue au dopplérite (Haidinger®) : cette matière se montre souvent remplissant l’intérieur des cellules végétales, dont les parois sont encore intactes. Les tiges et les rameaux plus ou moins aplatis qu’on rencontre dans ces dépôts sont remplis d’une substance molle, jaunâtre, rappelant le bois pourri, tandis que l’écorce est transformée en un charbon brillant qui, traité par l’acide azotique et le chlorate de potasse, montre l’organisation caractéristique des tissus corticaux. La présence, à côté de ces troncs ou de ces rameaux, de cônes de conifères non déformés prouve bien que leur aplatissement ne saurait être attribué à la pression et ne résulte que de la décomposition des tissus ligneux.

Un fait intéressant est la présence, dans un grand nombre de tourbes, de fragments de plantes carbonisées tout à fait analogues au fusain du terrain houiller, et se comportant comme lui vis-à-vis des réactifs oxydants, en ce sens qu’ils offrent

1. Neue Untersuchungen über der Uikrostructur der SteirCkohlen, Leipzig, 1881.

2. Vber Torf und Dopplerit, par le D' J. J. Früh ; Zurich, 1885.

à l'attaque une résistance plus grande que la masse de la tourbe dans laquelle ils sont noyés, ainsi qu’il arrive pour le fusain par rapport à la houille elle-même. On y voit des trachéides à ponctuations aréolées et des fibres libériennes.

Quelques tourbes compactes présentent avec le boghead ou le cannel-coal une analogie singulière : la cassure en est mate et d’aspect tout à fait homogène; examinées en lames minces au microscope, elles se montrent composées d’une série de lits horizontaux excessivement minces, renfermant des grains ronds jaune clair ou rouge brun, comme ceux qu’on observe également sur des coupes transversales de ces deux variétés de houille. On y reconnaît en outre des débris très divisés de feuilles de graminées ou de mousses, quelques fragments de bois et des grains de pollen en nombre incalculable.

Certaines tourbes, vues au microscope, se montrent formées d’une succession de lits très minces, les uns de couleur foncée, les autres de couleur claire, et l’on constate que cette différence de coloration répond à des degrés différents de décomposition des matières végétales ; les lits clairs correspondent aux parties les moins altérées. Dans d’autres on voit sur la cassure transversale alterner des bandes, les unes brillantes, les autres mates, et le traitement par l’ammoniaque apprend que les premières sont formés par les parties solubles des plantes dont les débris constituent la masse de la tourbe.

Parmi les substances qui se rattachent à la tourbe, l’une des plus intéressantes est le dopplérite observé dans quelques tourbes, notamment aux environs de Berchtesgaden, et que nous venons de citer. C’est une substance brune, élastique quand elle est humide, qui, desséchée lentement, se transforme en une masse compacte noire, à cassure brillante, qui ne réabsorbe plus l’eau et ne se dissout ni dans l’alcool ni dans l’éther; traitée par la potasse, elle se fond en une liqueur d’un brun foncé, au milieu de laquelle on découvre quelques débris de plantes et de petits grains de couleur jaune faiblement réfringents, montrant la croix noire à la lumière polarisée, et présentant en somme la plus parfaite ressemblance avec ceux qu’on observe, comme on le verra plus loin, dans les houilles après traitement par les réactifs oxydants. Même après l’attaque par l’acide nitrique et le chlorate de potasse, il est impossible d’y découvrir la moindre trace d’organisation. Le dopplérite brûle avec une flamme fumeuse et laisse 8,25 pour 100 de cendres blanches qui se dissolvent dans les acides avec un brunissement prononcé. Il semble que la chaux soit, dans le dopplérite, à l’état de combinaison chimique avec l’acide ulmique. Cette matière offre la plus grande ressemblance, à tous les points de vue, avec celle qui constitue le ciment de la plupart des tourbes, ciment dont on retrouve l’analogue dans presque tous les combustibles minéraux.

11 convient de rapprocher du dopplérite la matière charbonneuse qui constitue les couches de papierkohle du carbonifère du gouvernement de Toula, dans la Russie centrale. Cette matière interposée entre les innombrables fragments de cuticules qui donnent à la masse sa structure feuilletée est, en effet, comme le dopplérite, et bien que remontant à une époque géologique fort éloignée, complètement soluble dans la potasse et dans l’ammoniaque, et elle présente tous les caractères de l’acide ulmique, ainsi que M. Zeiller l’a montré L

d. DulL Soc. boian. de Fr., t. XXVH, p. 349 et Ann. sc. liât., 0‘ série, Bot., t. XUI, p. 219.

En faisant des coupes minces dans les tourbes, on constate que les débris végétaux qui entrent dans leur composition sont sépare's par une matière amorphe, soluble dans la potasse faible, qui forme en quelque sorte le ciment de la masse et lui donne sa compacité.

On a rencontré dans des tourbières, à O”, 50 seulement de profondeur, des troncs aplatis dont la déformation ne peut être attribuée qu a la décomposition et à la disparition des éléments ligneux, sans que la pression y soit pour rien.

Gomme comparaison avec les résultats qu’il avait obtenus pour la tourbe, M. Gümbel a soumis à une forte compression du lignite xyloide provenant d’un tronc de conifère non déformé. Sous une pression de 6000 atmosphères, la réduction de dimension a été de 100 à 84 et à 73; et sous une pression de 20000 atmosphères, de 100 à 82 et à 67, suivant que la compression s’exerçait perpendiculairement ou parallèlement aux fibres ligneuses. On voit que la compression n’a pas sensiblement diminué le volume, et qu’en tous cas l’influence de ces fortes compressions est beaucoup moins grande que dans le cas de la tourbe. Cette différence paraît devoir être attribuée à ce qu’il n’y a pas ici d’intervalles vides dans la masse, les fibres du bois se montrant, sur une coupe transversale, complètement remplies par une substance noire, matière ulmique, soluble dans la potasse. Aussi ces cellules ne subissent-elles qu’une déformation à peine visible ; la masse prend seulement une couleur un peu plus foncée, et dans le cas où la pression s’exerceparallèlement à elles, les fibres ligneuses se plient et s’infléchissent en zigzag.

A part l’observation microscopique et au point de vue purement chimique, Vanalyse imme'diate des .tourbes a depuis longtemps occupé les savants. Une des plus anciennes analyses de [ce (genre est celle de Klaproth sur la tourbe du comté de Mansfeld :

Produits solides p. 7o. 40,50

Produits liquides P- 7«. 42

Produits gazeux P- 7o, 17,50

I Charbon.

Sulfate de chaux.

Peroxyde de fer.

Alumine.

Chaux.

Sable.

^ Eau chargée de pyroligneux.

} Huile empyreumatique.

t Acide carbonique.

Oxyde de carbone.

Hydrogène carboné.

Ce célèbre auteur mentionne de plus de l’acétate d’ammoniaque d’ordinaire en quantité faible, mais très notable dans certaines tourbes. Il pense qu’on peut attribuer son origine à quelques débris des animaux qui vivent dans les marais ou qui y ont été entraînés par les eaux affluentes.

Voici l’analyse de Wegman, sur deux espèces de tourbe du duché de Brunswick :

Première tourbe compacte (Sterhtorf) sur 1000 parties :

COMBUSTIBLES MINÉRAUX. il

Alumine . 276

Cire . 62

Résine . 48

Bitume . 90

Charbon terreux . 450

Eau . 54

Muriaté de chaux . 0,15

Sulfate de chaux . 2,80

Silice et sable . 7,20

Alumine . 0,80

Carbonate de chaux . 4,40

Fer et phosphore . 2,65

Deuxième analyse de tourbe à forme, ou mousseuse (Roggerstorf) sur 1000 par¬

ties :

Ulmine . 104

Cire . 2,50

Résine . 4,25 ,

Bitume . 22,50

Charbon terreux . 446

Eau . 21

Sulfate de chaux . 48,75

Carbonate de chaux . 16

Fer . 66

Alumine . 96

Silice . 22

Quartz . 142

La tourbe des environs de Freyberg a été examinée par Lampadius L Elle est à demi fluide et, dans quelques endroits, on y voit en abondance des débris végétaux brunis : racines, écorces, noisettes ; parfois on y recueille des parties ligneuses avec des traces d’une résine blanche et pulvérulente.

L’analyse immédiate a donné :

Fibres menues de couleur brune . 4,32

Crénates, apocrénates et ulmates d’alumine, de chaux,

de magnésie, de fer et de manganèse . 6,02

Humus . 2.01

Terres solubles dans l’acide chlorhydrique. . 1,25

Matières solubles dans l’eau chaude . 1,33

Eau d’hydratation . 20,50

Sable micacé mélangé . 2,12

Eau hygroscopique . . . . . 62,01