I. Annales des

a pu avoir sur le ten’ain houiller, n’aurait pas rendu les roches très dures en l’absence de ciment.

Si nous nous reportons à la conservation des débris végétaux, nous voyons, en effet, que la température à laquelle a été soumis le terrain houiller n’a pu être élevée.

Cela dit, nous sommes bien forcé d’admettre que la chaleur souterraine a joué un rôle important, car lorsqu’on voit les couches de Roche-la-Molière devenir maigres du sud au nord aussi bien qu’en profondeur, le charbon très gras à Grand- Croix passer au charbon anthraciteux à Comberigole, le charbon de la 15' couche perdre 5 pour 100 de ses matières volatiles du puits Mars au puits Verpillon, distants de 400 mètres, la couche du Creusot donner du charbon gras à l’affleurement et de l’anthracite en profondeur, — on ne saurait disconvenir que cela ne pi'ovienne, au moins en grande partie, d’une répartition très inégale de la chaleur souterraine.

Le lignite miocène de Monte-Bamboli (Toscane) n’est devenu de la bouille que par l’action persistante d’une température plus élevée que celle à laquelle a été soumis le terrain tertiaire en général.

Partout où règne la houille maigre à longue flamme, en Haute-Silésie, à Blanzy, dans l’Oural, les roches sont tendres et argileuses, et celles qui sont dures le doivent au ciment. En Russie, aux environs de Moscou où le métamorphisme a été presque nul, la houille est restée à l’état de lignite.

D’un autre côté, les roches sont plus dures là où le charbon est gras et maigre; et lorsqu’il devient anthraciteux, comme de la Combelle à Charbonnier (bassin de Brassac), les schistes prennent en même temps un aspect plus sec et un peu satiné qui les rapproche des schistes houillers des Alpes, lesquels ont incontestablement été soumis à l’action d’une certaine température.

Mais il ne s’ensuit pas que la chaleur, pour produire de grands effets, ait dù être très élevée : la matière végétale étant très impi'essionnable a pu se transformer à la longue très différemment sous des influences caloriques faibles et peu différentes, mais durables. M. Karpinsky assure en effet que dans le bassin houiller asiatique de l’Oural, dont les roches ne présentent pas de grands écarts de métamorphisme, au nord se trouve de l’anthracite, au centre de la houille sèche et au sud du graphite ou plutôt de la houille graphiteuse.

Une température un peu plus élevée que la température actuelle des roches a sufD pour activer la transformation dans une mesure notable.

On avait cru que la transformation du bois en lignite est un procédé excédant de beaucoup la durée des temps historiques, et dans le fait, les anciens pilotis et même les bois du diluvium sont généralement loin d’être aussi transformés que la variété la plus jeune du lignite xyloïde.

Cependant, dans une galerie du filon Dorothée L pouvant bien dater de quatre cents ans, on a découvert, sous les décombres, du bois de pin, devenu tendre et humide et qui, en durcissant à Tair, a donné un lignite brun à surface fibreuse, mais à cassure conehoidale noire et brillante comme celle de certain lignite supratertiaire. M. Gœppert avait déjà signalé®, dans les vieilles mines de Charlottenbrunn, des étais

t. Ueber ümwandlung v. verslürfer ÿolzziminerung Braun Kohlen, etc. ; par Hirchwald, 2. Die Gattungen der fossilen Paflnzen, p. 18.

tiOHBÙSTIBLÉS MINÉRAUX.

chan'^és en lignite résineux à traits brunâtres. M. Gruner a mentionné, comme on sait*, un vieux bois de chêne de la mine de Littry (Calvados) qui, après un séjour d’un siècle dans la mine, à l’abri de l’air, a été rencontré converti en lignite fibreux.

Dans les tourbières anciennes quaternaires, le bois n’est pas encore transformé en lignite xyloïde. Par conséquent il faut admettre que les cas précités répondent à des circonstances particulièrement propices à la conversion du bois en lignite.

Or les circonstances dans lesquelles a été trouvé le bois ligniteux de la mine Dorothée indiquent une température constante, relativement assez élevée, une grande humidité, une assez forte pression des roches supérieures, et le non-accès de l’air.

Une température un peu élevée dans un terrain humide paraît donc devoir être très favorable à une conversion rapide en houille de la matière végétale enfouie.

Dans une expérience de M. Gœppcrt, des parties de plantes chauffées h 10“ dans l’eau, sans accès d’air, se sont transformées, dans l’espace d’un an, en lignite xyloïde.

La houillification a d’abord marché rapidement sous l’action d’une température souterraine plus élex'ée qu’anjourd’hui.

On a trouvé non seulement dans le rotliliegende des fragments de houille remaniée, mais, dans divers bassins houillers, des cailloux de charbon ne pouvant provenir que de couches inférieures déjà à moitié houillifiées lors de la formation des couches supérieures.

M. Grand’Eury a trouvé à Bézenet du gravier de houille dans le grès du puits des Ormes et, dans le toit de la grande couche de Commeutry, des cailloux de 0“,01 à 0“,05 roulés à angles émoussés, non comprimés, de charbon stratifié, organisé, à poussière brune. Près de Swansea, dans le grès, avec des galets à'ironstone (fer carbonaté) se rencontrent souvent des cailloux de charbon; on a signalé dans le Monmouthshirc des cailloux de cannel-coal.

Les véritables cailloux dé Commentry proviennent d’une houille à moitié faite, et, qui plus est, très probablement de la couche inférieure du marais.

11 faut donc admettre que le progrès de la conversion en houille était rapide au commencement.

Avant l’enfouissement, certains débris détrempés étaient déjà à moitié changés en houille, dans les marécages où la matière végétale subissait une préparation favorable à sa transformation rapide, aussitôt enfouie et recouverte de limon.

M. Gœppert a admis, mais sans en donner de raison, que pendant leur formation même, les couches de houille parvenaient à une certaine solidité, et que la houillification a eu lieu dans un laps de temps beaucoup plus court que la lignification.

La pression exercée par le poids des roches a peu aidé au métamorphisme de la houille.

La pression, en rapprochant les partles, facilite les phénomènes lents de la transformation. Forchhammer, Gœppert et Lafard ont reconnu en effet que la pression favorise beaucoup la formation de la tourbe parfaite en activant la pourriture des herbes. D’un autre côté, M. Baroulier a constaté que pour former artificiellement de la houille grasse sans chaleur, il faut plus de pression que pour la houille à gaz.

t. BulleUn de la Société géologique de France, série, XXVI, 102.

Mais de là à avoir changé le produit de la conversion, il y a loin, et M. Grand’

Eury ne croit pas possilde d’admettre, comme M. Perzholdt a cru pouvoir l’in,

duire de ses expériences, que la pression des roches ait joué un rôle important dans le métamorphisme des houilles. D’ahord, au point de vue du rapprochement des parties par la pression, on peut remarquer que les empreintes isolées dans les schistes sont transformées comme celles qui contribuent à former la houille. Et puis, dans une petite étendue de bassin houiller, à Montrarnbert par exemple, le charbon est approximatimativement le même aux affleurements qu’à une grande profondeur, en des points où, par suite, la pression des roches a différé totalement.

A Commentry, tout au contraire, l’amaigrissement est rapide, des couches supé¬

rieures aux couches inférieures. 11 faut toujours en rabattre beaucoup de l’influence de la pression des roches, que l’on croit universellement avoir été considérable sur les résultats de la conversion de la bouille.

11 faut noter ce fait curieux, que non seulement près du jour, mais même en profondeur, certaines enveloppes charbonneuses de tiges gisant dans les roches, pétillent au feu sans se fondre et sans donner de flamme, alors que tout à côté la houille est grasse et que les veines brillantes de cette houille, représentant les mêmes écorces, sont grasses aussi.

Il est à remarquer que, toutes choses égales d’ailleurs, la houille d’empreintes est grasse dans les schistes, et d’autant plus maigre qu’elle est plus brillante dans le grès. Il y a donc eu une influence de milieu qui paraît avoir consisté dans la plus ou moins grande difficulté opposée, par la compacité des roches, à l’échappement des produits fluides de la conversion en houille.

On comprend que cette difficulté a remplacé la pression des expériences.

L’isolement des écorces dans les grès les a mises dans le cas où la houille perd librement ses principes volatils.

Une grande épaisseur de roches imbibées d’eau, en retenant ces principes, a dû réagir sur la transformation. C’est elle, en tout cas, qui empêche le grisou de s’échapper des parties profondes des couches.

Des failles séparent des régions métamorphisées différemment, et il y a des relations entre le métamorphisme et les dislocations de terrain, mais cela n’est pas constant.

A Saint-Étienne, le charbon n’a pas la même nature, non seulement dans les différentes parties du bassin, mais parfois d’un côté à l’autre d’un même grand accident. Au nord de la faille du Mousticl, la houille est tout à coup maigre; d’un côté de la faille de la Piépublique, au Ci'os, le charbon de la quinzième couche est plus gras que de l’autre côté, à Méons, le charbon de la treizième couche. A Blanzy, c’est à partir d’une faille que le charbon, de maigre flambant, devient anthraciteux flambant. Mais la nature de la houille n’est pas changée par la plupart des accidents qui rejettent les couches.

M. Rogers a fait remar-quer qu’en Pensylvanie le charbon est anthraciteux là où le terrain est bonleversé, et bitumineux ailleurs. A cela, de la Bêche a répondu que cette règle ne se vérifie pas dans le sud du pays de Galles et le sud-ouest de l’Angleterre, où le charbon est anthraciteux là où le terrain n’est pas plus déchiré qu’aux endroits où l’on exploite la houille grasse ; le contraire existerait même. Si donc, le métamorphisme est dû à des actions mécaniques s’étant exercées dans la

COMBUSTIBLES MINÉRAUX. 19b

masse du terrain qu’elles ont échauffé, il faut croire que dans le sud du pays de Galles le travail mis en jeu s’est transformé en déformations de strates encore molles et, par suite, dans lesquelles le déplacement moléculaire n’engendrait presque pas de chaleur.

Il reste un fait qui domine par sa généralité, c’est que le métamorphisme augmente en profondeur, non comme cote actuelle, mais en profondeur en quelque sorte géologique, c'est-à-dire en âge, puisque à l’affleurement, le métamorphisme, des couches est le même que plus bas; ce fait paraît dû à l’action d’une plus haute température souterraine s’étant exercée dès le début; les grandes failles, comme celles du Breuil, déterminaient une répartition inégale de la chaleur dans les masses ; à même profondeur, la température était loin d’être égale, elle était plus forte vers le bord nord que sur le bord sud à Saint-Étienne.

Observation de ÈI. Gümhel. — On vient de voir que plusieurs auteurs, notamment M. Grand’Eury, ont insisté sur ce fait que d’ordinaire les couches de houille sont composées de lits alternants, habituellement peu épais, de charbon brillant et de charbon mat, dans lesquels sont- fréquemment noyés des fragments de fusain plus ou moins volumineux. Le charbon brillant se distingue comme celui qu’on rencontre dans les couches de combustibles plus récents, parce qu’il se clive suivant divers plans inclinés sur la stratification ; ces clivages ne se prolongent pas habituellement à travers le charbon mat.

Or, d’après M. Gümhel, il faut, en général, étudier séparément ces deux variétés de houille, car, d’ordinaire, elles se comportent très différemment vis-à-vis des réactifs chimiques ; l’acide azotique et le chlorate de potasse attaquent assez énergiquement le charbon brillant en se colorant en brun foncé, tandis que, pour le charbon mat, l’action est beaucoup moins vive et que la liqueur ne se colore qu’en brun beaucoup moins foncé ou seulement en jaune.

Le charbon brillant est habituellement formé d’une masse brun foncé qui, même en esquilles minces, ne présente aucune trace discernable d’organisation; mais traitée par le réactif oxydant, puis par l’alcool, elle se montre composée de tissus végétaux de natures diverses. On y reconnaît principalement des cellules parenchymateuses comme celles qui entrent dans la constitution des écorces, puis des tissus ligneux, des débris de feuilles et enfin des membranes sphériques qui représentent probablement des spores. 11 est très rare de ne pas trouver dans ces charbons une grande quantité de particules végétales à structure visible ; mais on ne peut pas toujours, d’autre part, s’assurer positivement que toute la masse du charbon soit organisée ; il est probable que le plus souvent il entre dans sa composition une substance charbonneuse réellement amorphe, plus ou moins analogue au dopplérite.

Les recherches de M. Gümbel sur les houilles ont porté sur des échantillons appartenant à un grand nombre de variétés et provenant de divers étages du terrain houiller et de localités très variées du bassin de Sarrebrück, principalement de Westphàlie, de Saxe, du bassin de Pilsen, de la Russie méridionale, de l’Angleterre, de l’Amérique du Nord, de la Tasmanie.

Opinion et expériences de M. Fayol. — Dans un très important mémoire.

196 ENCÏCLOPÉDIE CHIMIQUE.

M. Fayol rappelle ‘ qu’il y a presque dans toutes les houilles, des zones lenticulaires brillantes, alternant avec des zones lenticulaires plus ou moins ternes. Les lentilles brillantes, qui sont ordinairement les plus pures et les plus friables, ont une épaisseur variable qui peut atteindre plusieurs centimètres.

Parmi ces lentilles brillantes, quelques-unes présentent des traces très nettes d’organisation, facilement visibles à l'œil nu. L’auteur a présenté à cet égard de très éloquents échantillons qui proviennent des houillères de Commentry et de Montvicq, où il est facile d’en recueillir des centaines. Les autres bassins houillers en fournissent également.

L’auteur a d’abord remarqué la houille à structure conservée sur des vesetaux isolés dont les caractères extérieurs permettaient une détermination certaine ; puis il a trouvé des lentilles brillantes organisées au milieu de la houille des différentes couches, sui’tout dans les parties schisteuses ; mais on en rencontre aussi au mdieu des charbons les plus purs.

Iruclure

Les figures 40, 41 et 42 montrent 1’ fréquemment les lentilles à structure c

l’aspect sous lequel se présentent le plus conservée. Sur certains échantillons, les

1. Fayol. Société de l'industrie minérale. District du centre. Montluçon. 1885.

C051BLSTIBLES MIÎiÉRAUX.

rayures et les ponctuations sont aussi accusées que sur ces figures, et l’on voit parfois des alternances de lentilles rayées et de lentilles ponctuées se répétant plusieurs fois sur des morceaux de charbon de 8 à 10 centimètres d’épaisseur.

Ce qui rend ces lentilles organiques intéressantes, c’est : 1“ que l’on peut facilement déterminer le végétal dont elles proviennent; 2" que l’observation au microscope permet de découvrir dans ces lentilles tous les éléments anatomiques, cellules, fibres, trachées, etc., qu’il fallait chercher jusqu’à présent dans de rares échantillons silicifiés ou carbonatés ; 3“ qu’il découle de la présence et de l’abondance de ces lentilles organisées dans la houille, des conséquences très importantes, au point de vue du mode de formation des terrains houillers.

On se trouve donc en présence d’une inépuisable mine de matériaux destinée à faciliter l’étude de la flore houillère et du mode de formation de la houille.

On en jugera par la description, destinée à acquérir un intérêt historique par ce que c’est la première du genre, que M. Fayol donne, avec l’appui de M. Renault, des diverses grandes catégories de lentilles organisées qu’il n’hésite pas à rapporter les unes aux calamodendrées, les autres aux fougères.

La figure 43 représente la structure des calamodendrons.

Fig. 43. — structure du tronc des calamodendrons, d’après 51. Renault.

Sous l’écorce e le tronc se présente en lames verticales rayonnantes; le bois a alterne avec des lames fibreuses h. Au milieu de ces dernières se trouve un mince plan de séparation cellulaire c. L’axe du tronc était vide ou occupé par une moelle légère.

Le tronc représenté figure 44, bien défini par les empreintes des moules externe et interne, se compose d’une partie externe en houille brillante à structure conservée e et d’un moule interne argileux i ; l’écorce a disparu. Ce tronc provient du terrain houiller de Commentry; il est un peu aplati et montre les effets de l’aplatissement sur les rayons du bois.

Parmi les nombreux troncs de fougères que M. Fayol a recueillis, et dont les caractères extérieurs rendent la détermination facile, il en est dont les racines adventives présentent tous les passages possibles, depuis la pétrification complète sans trace de houille jusqu’à la houillification parfaite sans trace de matière terreuse. La figure 4o est une coupe de l’un de ces troncs où l’on voit le faisceau des racines adventives entourant un moule argileux. Les racines se présentent sous

jgg encyclopédie chimique.

forme de tubes de houille serrés les uns contre les autres, renfermant un petit cylindre terreux. Sur certains points le tube de houille est très mince et le remplissage épais; sur d’autres le remplissage terreux est à peine marqué et le remplissage devient compact.

Fig. 45. — Tronc houillifié de fougère de Commentry (grandeur naturelle). D’après M. Fayol.

Le terrain houiller de Commentry est d’origine lacustre.

Pour étudier les lois qui président à la formation des dépôts de ce genre, M. Fayol ‘ a entrepris une série de très intéressantes expériences auxquelles il nous a été donné d’assister en partie.

Un bassin à niveau constant reçoit un cours d’eau dans lequel on a jeté les matières qui doivent constituer le dépôt. Ces matières sont des galets, du sable, de l’argile, de la houille, des végétaux, etc. ; les végétaux ont subi une immersion préalable assez longue pour qu’ils s’enfoncent immédiatement dans l’eau tranquille.

1- Comptes rendus de l'Académie des sciences. Séance-du 30 mai 1881 .

COMBUSTIBLES MISÉRACX.

Les expériences, très nombreuses, ont été faites dans des bassins dont la contenance va de 60 000 mètres cubes à ^ de mètre cube ; l’auteur a fait varier aussi la forme des bassins, le volume du cours d’eau, la proportion, la nature et la grosseur des matériaux, la durée de l'opération, etc. ; il a même cherché à miter les vagues de la mer en imprimant aux bassins un mouvement d'oscillation.

Quelles que soient les dimensions du bassin dans lequel la sédimentation s’est opérée, les dépôts ont entre eux beaucoup d’analogie lorsqu’ils se sont formés dans des conditions semblables.

Dans l’eau dormante, les sédiments forment un delta qui se compose de deux parties ; l’une extérieure, déposée par le cours d'eau sur son lit ou sur ses rives, hors du bassin ; l’autre, immergée. La partie extérieure, qu’on peut appeler fluviatüe, s’épaissit par couches à peu près horizontales et s’étend à mesure que progresse le delta. Quant à la partie immergée, qui est généralement de beaucoup la plus importante, voici comment elle se constitue :

Arrives au bord du bassin, les éléments denses et grossiers tombent les uns sur les autres, en prenant une assez forte inclinaison, qui peut s’élever j usqu’à 40“; les éléments plus ténus ou plus légers vont plus loin, avec une pente de plus en plus faible. A mesure qu’on s’éloigne de l’embouchure du cours d’eau, le dépôt est moins incliné et les éléments grossiers font place au sable plus fin, puis à l’argile et aux végétaux.

L’ensemble du dépôt se compose de bancs distincts, nettement stratifiés. Cela tient surtout à la mobilité du courant, qui se divise ou se déplace constamment; à chaque déplacement, des particules ténues ou des végétaux prennent la jilace d’éléments grossiers, ou réciproquement, et les strates s’accentuent.

Parmi les végétaux, une partie se dissémine dans les bancs multiples de sable et d’argile, où, à part quelques tiges fixées normalement, ou les trouve gétiéralcment couchés suivant le plan de stratification; mais la plus grande partie des végétaux s’amoncelle plus loin en une couche unique, dont l’épaisseur s’accroît jusqu’au moment où, par suite des progrès du delta, les argiles viennent la recouvrir. A partir de ce moment, si les conditions du charriage ne se modifient pas, la couche de végétaux continue à s’étendre en conservant une épaisseur constante.

Dans ces conditions, les bancs de la partie supérieure du bassin perdent peu à peu leur puissance et leur inclinaison et, changeant de nature, se rapprochent de la couche de végétaux et disparaissent successivement au contact de cette couche.

Cn accroissement momentané du cours d’eau peut entraîner sur les végétaux un lit d’argile ou de sahle. Lorsque le courant reprend ensuite son régime ordinaire, de nouveaux végétaux recouvrent ce lit, qui constitue une intercalation dans la couche. L’intercalation peut être très étendue et traverser entièrement la couche de végétaux ; elle peut aussi être restreinte, et si les changements dans le régime des eaux sont fréquents, on a un enchevêtrement de couches qui produit l’alternance en coins.

Si, après s’être accru, le courant ne revient à son ancien régime que lorsqu’il a déposé sur les végétaux, une puissante assise minérale, sur cette assise les végétaux formeront une couche nouvelle, qui tantôt se raccordera avec la première et tantôt en restera distincte. Ainsi peuvent se former des couches multiples ou des ramifications d’une même couche.

200 ESCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

A mesure que le delta s’étend, la partie supérieure du dépôt vient charger les couches inférieures, composées d’argile plastique et de végétaux incomplètement tassés. Il en résulte des déformations variées : glissements, étirements, ondulations brouillons, ruptures de bancs, etc. Le dépôt se continuant toujours, les parties déformées sont ensuite recouvertes de bancs qui ne portent aucune trace d’accident.

Tels sont les principaux caractères des dépôts en eau tranquille.

On peut reproduire ainsi artificiellement la série complète des dépôts lacustres que présente la nature, et qui se relient d’un côté aux dépôts fluviatiles, de l’autre aux formations marines.

Dans un bassin relativement peu profond, où l’eau est animée d’un mouvement de translation sensible, les couches deviennent allongées, discontinues, irrégulières et presque horizontales, comme dans les dépôts de rivière. Si les eaux du bassin sont agitées par un mouvement de flux et de reflux qui vient remanier les matériaux apportés par le courant, il se forme des couches faiblement inclinées, étendues et régulières, semblables aux couches des dépôts marins.

Il est un détail des gisements bouillers qui a fourni des arguments très forts à la théorie de la formation sur place. 11 s’agit des troncs fossiles dans la situation verticale. Déjà il y a bien longtemps Alex. Brongniart a signalé la préstnee de troncs verticaux dans les grès associés à la houille dans la mine du Treuil, près Saint-Etienne (fig. 46). Depuis lors le même fait a été retrouvé dans une foule

innombrable de localités. La figure 47 montre la situation d’une sigillaire verticale des mines d’Anzin. M. II. G. Sorby* a décrit un gisement du Yorkshire méridional où le grès bouiller contient une dizaine de troncs de sigillaires dans leur position naturelle avec leurs racines adhérentes, en forme de stigmaria. Ces arbres ont crû sur un sol aujourd’hui formé par un schiste argilo-terreux. Les plus petits ont quatre racines, les plus grands en ont huit. L’auteur, en discutant la position