I. Comptes rendus de l’Académie des sciences, 20 juin

COMBÜSTIBLES MINÉRAUX. 203

deux plus grands axes parallèles au plan de stratification ; mais cette disposition, les . oalets la prennent, même dans les couches qui se forment sous une inclinaison de 30“ à 40“. On s’appuie aussi sur l’existence, à divers niveaux du terrain houiller, de troncs d’arbres fossiles perpendiculaires aux plans de stratification. L’observation attentive de ces fossiles et de nombreuses expériences, ont prouvé qu’en général ces arbres ont été charriés comme les sédiments au milieu desquels ils se trouvent.

Dans la seconde hypothèse, on suppose que le sol, à l'époque houillère aurait été soumis à de grands mouvements oscillatoires. Ce serait pendant les périodes de stabilité que les végétaux se seraient accumulés, soit au lieu même de leur croissance, soit dans les basses eaux où un courant les portait; puis, grâce aux affaissements, les couches de végétaux auraient été recouvertes de détritus minéraux.

Cette hypothèse ne résiste pas non plus à l’examen. En effet, les grands mouvements oscillatoires ne peuvent pas produire des dépressions semblables à celle qui a été comblée par le terrain houiller de Commentry ; la dépression existait donc préalablement et a dû se remplir par couches inclinées, à l’embouchure des cours d’eau, et non par couches horizontales ayant toute l’étendue du bassin, et ce mode de sédimentation n’a pas pu être modifié par de grands affaissements généraux contemporains, mouvements dont on n’a d’ailleurs aucune preuve.

On voit que rien n’oblige à admettre la théorie de l’horizontalité primitive des dépôts avec affaissements généraux du sol. Ajoutons que cette théorie, non seulement ne fournit pas d’explication plausible pour la plupart des particularités du terrain houiller de Commentry, mais qu’elle est en opposition absolue avec quelques-unes de ces particularités, comme la convergence des bancs supérieurs vers les couches de houille ou les barres traversant obliquement la grande couche, du mur au toit.

En partant de cette théorie, on a cherché à expliquer les ramifications, des couches de houille, en supposant que chaque branche, après sa formation, avait tourné autour de sa ligne de raccordement comme autour d’une charnière ; mais c’est faire un véritable abus de cataclysmes que d’invoquer un tel mouvement pour chacune des huit grandes ramifications et pour les nombreuses petites ramifications de la grande couche.

Il est naturel d’admettre le charriage sans affaissements.

De grands intérêts industriels sont attachés à une connaissance exacte de la théorie de la formation des terrains houillers. La direction des travaux de recherche en dépend évidemment. Dans l’hypothèse de l’horizontalité primitive des dépôts avec affaissements du sol, on admet pour les terrains lacustres : 1“ que toutes les couches ont été parallèles entre elles; 2“ que le terrain houiller conserve ses principaux caractères dans toute l’étendue du bassin ; 3“ que des bancs placés à égale distance d’un horizon sont contemporains ; 4“ que l’épaisseur totale d’une formation est égale à la somme des épaisseurs de tous les bancs existant dans cette formation, etc. Dans l’hypothèse du charriage sans affaissements, on admet au contraire pour CCS mômes terrains : 1° que la sédimentation n’a pas formé de couches parallèles, mais convergentes ; 2“ que les diverses parties d’un bassin doivent beaucoup différer entre elles ; 3° que le synchronisme n’existe pas, au moins sur de grands espaces, pour des bancs placés à égale distance d’un horizon, par exemple

pour des bancs situés à la même hauteur au-dessus de la base du terrain houüler- 4“ qu’il n’y a rien de commun entre la somme des épaisseurs des bancs d’un terrain houiller et la profondeur du bassin, etc.

(( Si, comme je le crois, conclut M. Fayol, cette dernière hypothèse est seule vraie, on comprend que les chercheurs de houille qui s’appuyaient sur l’horizontalité primitive des dépôts avec affaissements du sol aient éprouvé dans le centre de la France, de nombreuses déceptions, compensées quelquefois, il est vrai, par des découvertes imprévues. »

Dans un autre ensemble de recherches, M. Fayol ‘ fait encore remarquer à l’appui de ce qui précède que le terrain houiller de Gommentry présente, dans son ensemble, comme dans ses détails, de nombreuses particularités qui ne peuvent s’expliquer d’une manière plausible par la théorie généralement admise de l’horizontalité primitive des dépôts avec affaissements successifs du sol.

Isole au milieu de roches granitiques, le bassin de Gommentry a la forme d’un long ovale irrégulier; sa surface est de 26 kilomètres carrés.

Des grès, des poudingues et des conglomérats, à blocs parfois énormes, forment la majeure partie du terrain houiller : les schistes n’y entrent que pour un xlixième environ, et la houille à peine pour un centième.

Les bancs, généralement disposés en demi-cuvettes, ont des directions et des inclinaisons très variables. Leur épaisseur totale s’élève jusqu’à 800 mètres en quelques points du bassin.

Les fossiles végétaux sont très abondants; il y a beaucoup de troncs d’arbres couchés, quelques-uns inclinés ou perpendiculaires sur le plan de stratification. 11 y a aussi plusieurs espèces de poissons et une grande variété d’insectes.'

La partie supérieure du terrain houiller est stérile; elle se compose presque uniquement de grès et de poudingues sur plusieurs centaines de mètres d’épaisseur.

A la base du terrain houiller, le long de la lisière septentrionale, on trouve presque partout les traces d’un gisement d’anthracite très irrégulier, qui, sur quelques points, repose directement sur le terrain primitif. Il existe à l’ouest, à peu de distance au-dessus de l’anthracite, un amas de houille ligniteuse.

C’est dans la partie médiane du bassin que se trouve la plus grande accumulation de houille (houille demi-grasse, à longue flamme). A l’est, on rencontre une couche, d’abord très mince, qui se renfle peu à peu, et de laquelle se détachent successivement un grand nombre de ramifications, dont huit constituent à l’ouest des couches exploitables. Ces ramifications vont en s’écartant les unes des autres (au point où elles cessent d’être exploitables, il y a 700 mètres de distance entre les affleurements extrêmes) ; puis elles disparaissent, soit en s’amincissant, soit en passant graduellement au schiste.

Les couches de houille de Gommentry sont très irrégulières. La couche principale, désignée sous le nom de grande couche, a une épaisseur variant de 0 à 30 mètres; dans leurs renflements, les autres couches dépassent rarement 5 mètres d’épaisseur.

L’une des ramifications, dite couche des grès noirs, se compose d’innombrables

lentilles de houille pure, de toutes dimensions, depuis i de millimètre jusqu’à

1. Fayol. Comptes rendus de l’Académie des sciences, 10 mai 1881.

plusieurs mètres d’épaisseur ; ces lentilles, aux formes bizarres, sont disséminée dans toute la masse d’une formation de grès à grains moyens, dont la puissance varie de 10 mètres à 50 mètres.

En général la houille est d’autant plus pure que l’amas est plus puissant.

La réunion de huit couches en une seule plaque indique la disparition de tous les bancs intercalés. Cette disparition est graduelle et ordinairement accompagnée d’un changement dans la nature des bancs. Gela peut facilement se constater dans les tranchées creusées aux affleurements de la grande couche, qui ont 2 mètres de longueur et une profondeur de 20 mètres à 60 mètres. En certains points on voit, au toit de la grande couche, des grès et des schistes formant un faisceau de 50 à 40 mètres d’épaisseur, qui, sur une longueur de 500 mètres à 400 mètres s’amincissent en convergeant vers la couche et finissent par disparaître entièrement. En général, chacun des bancs du faisceau se comporte comme le faisceau lui-même : il se rapproche de la couche; en même temps, son grain devient de plus en plus fin et sa puissance diminue; enfin il se perd au milieu des minces feuillets de schiste et de houille qui constituent ordinairement la partie supérieure de la grande couche.

Sur d’autres points des branches, les grès et les schistes du toit paraissent parallèles à la couche; leur section est lenticulaire; le grain va en diminuant de grosseur du centre aux extrémités. Dans ce cas, le parallélisme n’est qu’apparent; en profondeur, ces bases se rapprochent de la grande couche.

Le changement de nature des bancs est un fait général à Commentry. En voici un exemple remarquable ; vers le puits Forêt, la grande couche est divisée en deux parties par un banc dit banc des Chavais auquel nous avons déjà fait allusion et qui a pu être étudié minutieusement. Ce banc s’étend sur environ 800 mètres en direction et 600 mètres suivant l’inclinaison en son milieu. .4ux affleurements, il a 6 mètres d’épaisseur et renferme des galets de 0“,50 de diamètre. A mesure que l’on s’écarte de ce point, on voit les galets diminuer de grosseur; en même temps le banc s’amincit et devient de plus en plus charbonneux en profondeur, il finit par se transformer en une veine de houille pure de 0“',o0 de puissance, qui se confond avec la houille de la grande couche.

11 existe d’autres bancs stériles au milieu de la grande couche; presque tous subissent une transformation analogue à celle du banc des Chavais.

En général, les bancs de grès intercalés dans la grande couche n’ont pas exactement la direction de cette couche ; quelques-uns la traversent même entièrement et vont obliquement du mur au toit, sans que l’allure générale soit aucunement troublée. Parfois les intercalations ont peu d’étendue et, qu’elles viennent du toit ou qu’elles viennent du mur, elles s’enfoncent dans la couche comme un coin.

Le toit de la grande couche est formé par l’extrémité amincie des bancs supérieurs; ce n’est pas un plan net, uni, mais un horizon vague, mal déterminé, constitué ordinairement par des schistes charbonneux ou bitumineux, quelquefois par des grès ou même par des poudingues.

La base du terrain houiller est un autre horizon sur lequel les bancs sont de nature très variable; en contact avec le terrain granitique, on voit des poudingues, des grès, des schistes et même de l’anthracite. Les poudingues de la base du terrain

houiller ne sont pas partout constitués avec les mêmes éléments ; ils sont exclusivement granitiques au nord-ouest, porphyriques à l’est.

On peut voir dans les tranchées, près de la grande couche, un grand nombre d’accidents, dont les bancs supérieurs ne portent nulle trace. Ce sont des plissements des brouillages et même des failles dont le rejet va jusqu à 4 ou 5 mètres. Ces failles commencent au toit de la grande couche, produisent leur effet dans les bancs immédiatement superposés, et s’arrêtent plus haut, sous des bancs non dérangés.

Ces divers faits, qui paraissent singuliers et que l’on ne peut expliquer d’une manière plausible par la théorie régnante de « l’horizontalité primitive des dépôts avec affaissements successifs du sot », paraissent naturels, au contraire, et s’expliquent facilement si l’on admet que tous les matériaux qui constituent le terrain houiller de Commentry ont été charriés par les eaux et déposés dans un lac profond pendant une période géologique tranquille.

On peut d’ailleurs reproduire tous ces faits, au moyen d’expériences très simples qui confirment cette dernière hypothèse.

Observations complémentaires de M. Renattll. — Des faits très importants au point de vue de la théorie concernent le volume composé de la houille et des végétaux générateurs. Il importe de nous y arrêter un moment.

Lorsque l’on réduit en lames minces et transparentes des fragments de houille pris au hasard, on ne distingue généralement, dans les préparations, aucune trace d’organisation végétale; parfois seulement quelques débris de tracheïdes rayées ou ponctuées, quelques groupes peu importants de cellules diverses apparaissent au milieu du charbon, devenu jaune brun en laissant tamiser la lumière. Il n’en est plus de même si l’on opère sur des fragments choisis à la loupe et présentant à leur surface, sous un éclairage convenable, des indices d’organisation ; l’intérieur peut alors être soumis utilement à l’examen du microscope. La houille offrant ce caractère extérieur favorable se présente assez fréquemment sous forme de rognons, dans les couches un peu argileuses du combustible exploité; on peut même constater des bancs d’une notable épaisseur, dont chaque feuillet montre à sa surface des empreintes de feuilles diverses, des cicatrices de troncs de sigillaires, des lépidodendrons, etc.

Déjà M. Renault avait signalé * la structure conservée de certains fragments de jayet, trouvés dans les schistes de Poiroy, près Autun, et celle des feuillets de cordaïtes de Saint-Étienne. Plus récemment, il a examiné de nombreux fragipents de houille recueillis soit dans les couches mêmes exploitées, soit autour du moule interne de troncs variés ; et, dans presque tous les cas, il a rencontré une structure conservée.

Parmi ces troncs, les uns se présentent couchés horizontalement ou inclinés, les autres debout. Tous possèdent une enveloppe de houille noire brillante, se conduisant avec les réactifs comme la houille ordinaire, et dont l’épaisseur, suivant les troncs, varie de 2 ou 5 millimètres, jusqu’à 5 et 6 centimètres.

Quelle que soit leur position, ils sont cimentés par un grès fin, argileux, blanc

I. Renault. Note lue à l’Académie des sciences, par M. Ducliartro, dans la séance du 20 aoûtt885.

jaunâtre, non imprégné de houille ou de bitume, isolés les uns des autres et éloignés des veines de charbon en exploitation.

La houille qui les recouvre ne peut donc provenir d'une infiltration quelconque et résulte de la transformation même des tissus végétaux.

Des préparations microscopiques faites dans des directions choisies, montrent une conservation inespérée : le bois et l’écorce présentent encore la plupart de leurs éléments caractéristiques.

Grâce à cette conservation, l’auteur a pu rapprocher un certain nombre d’entre eux, de ceux que l’on rencontre à l’état silicifié mais fragmentaire, dans les gisement, d’Autun et de Saint-Etienne, et, par suite, compléter l’étude de ces derniers, par celle des troncs actuellement connus extérieurement sur une longueur de 8 à dO mètres.

Un fait important découle de la comparaison des organes élémentaires des tissus suivant qu’ils sont transformés en houille, ou qu’ils sont conservés par la silice et le carbonate de fer : c’est celui de la diminutiou sur toutes leurs dimensions des éléments houillifiés.

En effet, sur une coupe transversale à’ Arthropitus bistriata les tracheïdes se présentent serrées les unes contre les autres. Un mince filet plus clair qui les sépare permet de les distinguer sous un grossissement de deux cents diamètres. Sous la pression lente, mais continue des terrains d’alentour, les parois latérales, celles qui portent les ornements rayés, conséquemment plus résistantes, sont venues au contact et la cavité interne disparaissant, leur section actuelle est une ellipse aplatie, à contour sinueux.

Sur une coupe longitudinale radiale, c’est-à-dire faite dans le sens où la tracheïde offre maintenant la plus grande largeur, cette dimension atteint la moitié ou les deux tiers à peine de celle d’une tracheïde prise dans un échantillon silicifié; en outre, sur une même longueur, le nombre des ornements rayés est dans le rapport de 3 à 2, la première tracheïde s’est donc raccourcie d’un tiers environ.

A l’état silicifié, les dimensions des tracheïdes sont sur une coupe transversale d’environ 0,045 de millimètre dans le sens du rayon, et 0,040 dans un sens tangentiel à la tige. La distance des raies sur les parois des tracheïdes est de 0,0085 de millimètre. Les cellules des rayons médullaires ont en hauteur 0,14, en largeur 0,045 et en épaisseur 0,03 de millimètre.

A l’état houillifié, la plus grande largeur des tracheïdes est de 0"'™,025 et leur épaisseur 0““,012; on sait que les tracheïdes houillifiées ont leurs parois en contact et que le vide intérieur a disparu sour la double influence de la diminution de volume des parois et de la compression extérieure.

La distance des raies est de 0™“,004 à 0“”,005.

Les cellules des rayons médullaires présentent en moyenne les dimensions suivantes ; hauteur, 0“”,06 ; largeur, 0"’”,025; épaisseur, 0““,01.

D’après ces données, la diminution de volume des éléments organiques (formés spécialement de cellulose ou d’un isomère) ont subi pour se changer en houille est de environ.

V Arthropitus gigas (fig. 50, 51, 52 et 53) a fourni à M. Renault les résultats suivants :

Les tracheïdes silicifîées mesurent dans le sens radial 0'”“,055 ; dans le sens tan-

gentiel, 0“'“,04. La distance des ponctuations est de 0““,014. Les tracheïdes houillifiées offrent dans la mênae espèce les dimensions correspondantes 0“”“,008 et 0mm^026. La distance des ponctuation est de 0"”",008. La contraction des éléments est donc de “/n environ dans VArthropitus gigas.

Fif;. 50. — Coupe longitudinale d’un échantillon d’Arthropitus gigas houillifié, d’après M. Re-

Fig. 52. — Coupe transversale d’un échantillon d’Arthropitus gigas houillifié, d’après M. Rc-

Fig. 51. — Coupe longitudinale d’un échantillon d’Arthropitus gigas silicifié, d’après M. Re-

Fig. 55. — Coupe transversale d’un échantillon d’Arthropitus gigas silicifié, d’après M. Re-

Dans un échantillon à'Arthropitus dallica de Saint-Étienne, dont une partie seulement du bois est carbonatée, l’autre s’étant bouillifiée, les tracheïdes présentent dans cette dernière région, quatorze raies sur une longueur de un dixième de millimètre tandis que dans la portion carbonatée, on en compte dix seulement. La largeur des tracheïdes houillifiées est moitié de celle des autres.

Cette contraction de la matière est due sans doute à une transformation extrêmement lente opérée dans des conditions spéciales et indiquées encore aujourd’hui dans les houillères par les dégagements d’acide carbonique, d’hydrogène protocarboné, etc.

COMBDSTIIiLES MINÉRAUX. 211

Dans tous les cas, il y a loin, comme on le voit, de ces mesures aux calculs d’Élie de Beaumont, qui supposait qu’une couche de bois sans insterstice changée en houille sans perte de carbone diminuerait d’épaisseur dans le rapport de 1 à 0,2288.

L’analyse chimique d’une houille provenant uniquement du système ligneux de Cordàites ou à’ Arthropüus dans lequel on ne rencontre aucun organe sécréteur de la nature de celle produite par la partie subéreuse de l’écorce des sigillaires et des lépidodendrons, ou bien encore de celle qui résulte de l’agglomération de racines, serrées les unes contre les autres, de Psaronius, ne peut manquer d’offrir un grand intérêt si elle montre que la composition de la houille est liée à celle des éléments qui l’ont produite.

De ce qui précède, il résulte :

1“ Que dans beaucoup de cas la houille ne peut provenir que de la transformation sur place des éléments qui constituent les végétaux ; 2“ que le bois, aussi bien que l’écorce, a contribué à la formation de la houille ; 5" qu’en se houillifiant, les éléments organiques, cellules, tracheïdes, etc., ont diminué de grandeur, sur toutes leurs dimensions, dans un rapport que l’on peut déterminer.

Opinion de M. Durand. — Parmi les objections faites à la théorie de M. Fayol, il faut résumer celles que M. Durand a formulées, comme conclusions de son étude du bassin de Doyet h

Les couches exploitées à Doyet se sont d’après lui formées à une faible profondeur, dans l’eau, sinon hors de l’eau. M. Durand a recueilli à la houillère de Doyet un certain nombre de végétaux fossiles, parmi lesquels se font remarquer, comme plantes ayant été trouvées à l’endroit même où elles ont végété une calamite avec ses radicules, le bas d’une calamadendrée avec ses racines étagées, et un stigmariopsis.

La calamite était dans une assise de bancs de grès séparés par de petits lits de schistes argileux. L’auteur de la note a trouvé dans la même assise plusieurs autres fossiles semblables, ainsi que la tige cylindrique d’un syringodendron ti'aversant un banc de grès grossier et reposant sur une souche de stigmariopsis aplatie et étalée, entre deux bancs de grès, dans un schiste argileux de 5 à 4 centimètres d’épaisseur. Ces grès et schistes sont immédiatement au-dessous d’une couche de mauvais charbon située assez haut dans le toit des couches exploitées à Doyet, et la calamite en question a été prise à 5 mètres au-dessous de ce charbon schisteux.

La calamodendrée a été abattue en faisant le relevage d’une galerie tracée dans le charbon de la couche inférieure. Elle était implantée dans un grès gris très fin passant au schiste, et devait arriver très près du charbon, si elle ne pénétrait pas dedans, ce dont M. Durand n’a pas pu s’assurer. Le toit immédiat de cette couche renferme aussi des syringodendrons aplatis, de grosses calamites couchées ou debout, ainsi que d’autres plantes fossiles diverses.

Quant au stigmariopsis, il provient d’une galerie d’avancement dans la couche intermédiaire; il était dans un grès fin et barré de l’entre-deux de cette couche.

t. Note de M, Durand, Société de l’industrie minérale; district du Centre, procès-verbal de la séance tenue à Monlluçon, le 6 mai 1881.

Ces trois fossiles, sont encore entoure's d’une partie de la roche à laquelle ils adhe'raient. La calamite est debout, traversant les strates du grès schisteux qui l’enveloppe. On voit ses racines porter des articulations et s’étendre, en ligne droite à travers la roche environnante. Quelques petites radicelles très minces s’embranchent même sur une de ces racines. « Si cette plante, dit l’auteur, avait été enlevée du sol où elle est née, pour être transportée au loin par les eaux, les radicules longues et minces n’auraient pas pu résister ; elles auraient été arrachées, brisées, ou au moins froissées et enchevêtrées les unes dans les autres » . On comprend qu’un arbre ayant de fortes racines pesantes d’un côté, et un branchage léger dans le haut, s’en aille, en eau profonde, debout, les racines en bas, et se fixe même au fond de l’eau dans cette position, simulant ainsi un végétal en place; mais les calamites sont de plus ou moins longs fuseaux sans branches ni feuillage, n’ayant que quelques racines d’un poids insignifiant; entraînées par les eaux, elles ont dû flotter à la manière des pièces de charpente et arriver couchées sur la vase du fond. Il semble donc hors de doute que cette calamite, qui est debout et dont les radicules ne paraissent avoir été dérangées par rien, a été trouvée là où le végétal lui-même est né et où il s’est développé.

Deux autres calamites plus petites, trouvées à côté de la précédente, étaient dans la môme position.

De la tige non déformée du calamodendron, partent un certain nombre déracinés disposées en verticelle au niveau de chaque nœud de la plante. On voit ces racines, très bien conservées, s’enfoncer, en plongeant, dans le grès schisteux environnant, sans que rien paraisse les avoir dérangées de leur position naturelle ni avoir modifié leur forme primitive. La tige et les racines sont encore entourées d’une écorce transfoimée en houille et qui se détache en grande partie à mesure que l’on débarrasse le fossile de la roche qui l’enveloppe. En admettant que le végétal primitif eût été arraché du sol et transporté par un courant quelconque jusque dans le ac au fond duquel se serait déposée la roche où ce fossile a été trouvé, l’arbre ainsi arraché et entraîné tout d’abord le long des rives, c’est-à-dire en eaux peu profondes, aurait certainement, selon M. Durand, subi des avaries dont on devrait retrouver les traces aujourd’hui. Le calamodendron, qui est assez complet, n’offre aucune de ces traces, quoique ses racines soient d’une certaine délicatesse, et l’auteur ne pourrait pas comprendre qu’une plante ait pu se conserver ainsi, si elle ne se trouvait pas dans le lieu et la position où elle a végété.

Enfin, le stigmariopsis est une grosse racine de syringodendron, qui a dù refouler le terrain tout autour d’elle en se développant. Ou voit très bien encore les strates du grès barré qui l’entoure onduler au contact de la racine par suite, nécessairement, de la pression exercée autrefois par cette dernière. 11 ne paraît pas douteux que ce fossile ait été rencontrée là même où le végétal primitif s’est développé. Une pareille racine, entraînée par les eaux et arrivant sur la vase du fond, qui était, dans ce cas, très sableuse, n’aurait pas pu pénétrer dans cette vase, d’autant plus que le bois perd presque tout son poids dans l’eau ; elle se serait simplement posée dessus, et n’aurait été entourrée et recouverte que plus tard par les dépôts subséquents, sans que ces derniers eussent à recevoir une pression quelconque du végétal tombé. On pourrait dire ici que cette grosse racine faisait partie d’un arbre entier descendu tout debout au fond des eaux ; mais M. Durand fait remarquer que, même dans ce cas, les

racines n’auraient pas pu pénétrer dans le sable du fond, et que la pression exercée sur ce sable, par le végétal, aurait recourbé les strates en contre-bas, sans produii’e les petites ondulations que l’on voit tout autour du fossile et sur toute sa longueur. Cependant le végétal, enfoui par les dépôts ultérieurs, aurait pu, sous l’action du courant, exercer une certaine pression sur les dépôts. M. Durand répond à cette objection qu’un arbre portant au fond ne saurait rester debout au milieu d’un courant d’eau, et que, du reste, fût-il debout, la pression exercée dans ce cas ne serait que d’un seul côté, dans le sens du courant.

Des effets de pression semblables à ceux qui accompagnent le stigmariopsis précédent, se remarquent aussi autour des calamites dont nous avons parlé plus haut.

Les calamites, les calamodendrées et les syringodendrons étaient des plantes de l'ivage qui pouvaient bien avoir leurs racines submergées, mais dont les tiges se développaient toujours hors de l’eau. Lorsque la calamite mentionnée ci-dessus vivait, la couche du toit devait donc être tout au plus à 5 mètres au-dessous de l’eau. La couche inférieure était très près de la surface des eaux lorsque le Calamodendrea rhizobula s’est produit. Et le stigmariopsis, qui est une racine croissant plutôt dans un sol sec que submergé, nous montre que la couche intermédiaire de Doyet était au niveau de la surface des eaux, peut-être en partie hors de l’eau, à l’époque où vivait le syringodendron dont il nous reste la racine

Ces trois fossiles sont les mieux caractérisés de tous ceux qui ont paru en place à M. Durand et qu’il lui a été possible de conserver; mais, de nombreux débris trouvés dans le voisinage des couches de houille indiquent soit par leur position, soit par la conservation parfaite du végétal resté intact dans toutes ses parties, même les plus délicates, qu’ils proviennent de plantes fossiles encore en place ou de plantes qui n’ont pas été entraînées au loin par les eaux.

11 est vrai que d’autres débris de ces mêmes végétaux fossiles présentent dés traces non douteuses de détérioration par le transport qu’ils ont dû subir autrefois. M. Durand ne s’en croit pas moins autorisé à conclure que les diverses couches exploitées à Doyet, étant au milieu de roches qui ont servi successivement de sol peu ou pas submergé à la végétation de l’époque houillère, ont dû se former ellesmêmes à une ftiible profondeur dans l’eau, et peut-être en partie hors de l’eau des galets des poudingues.

C’est, dans l’opinion de M. Durand, dans la vallée ou sur les rives d’un cours d’eau rapide et puissant par moments que se sont formées les couches de Doyet.

Le bassin houiller de Doyet (fig. 54), qui comprend aussi les concessions de Bizenet et de Montvicq, peut avoir une épaisseur de huit à neuf cents mètres dans ses parties les plus profondes. Il commence, au nord-ouest, par une bande étroite de terrain houiller, qui le relie au grand bassin de Villefraiiche, vers Deneuille, et il va en s’élargissant jusqu’à son extrémité sud, où il s’étend de Doyet à Bézenet, sur une largeur de 5 kilomètres.

Ce terrain houiller est formé de grès et de poudingues et de quelques assises schisteuses et charbonneuses. Jusqu’ici une seule des assises charbonneuses, l’assise supérieure, a été reconnue exploitable. Les travaux des concessions de Bézenet, de Montvic et de Doyet sont tous dans les couches de cette dernière assise.

Les galets des poudingues, plutôt petits que gros à la base du bassin, sont assez

volumineux dans les assises supérieures. Certains de ces galets ont quelquefois un volume de plus d’un mètre cube.

Des cours d’eau un peu rapides sont seuls capables d’entraîner et de transformer en galets roulés les débris des roches dures. Le Rhône, qui est le fleuve le plus rapide de l’Europe, ne roule plus de galets en aval de Beaucaire, où la pente est au-dessous de 40 centimètres par kilomètre. En amont de ce point, jusqu’à Lyon, la pente moyenne est d’environ 60 centimètres par kilomètre, et il n’y a pas dans cette partie du lit du Rhône, à une certaine distance des affluents, ce qu’on pourrait appeler des gros galets.

M. Durand n’a vu que dans l’Ardèche des gros galets comparables à ceux du bassin houiller de Doyet. Au pont d’Aubenas les galets d’un mètre cube environ sont fréquents dans le lit de cette rivière. En ce point, la pente moyenne du cours d’eau, déjà bien diminuée, est encore de plus de 7 mètres par kilomètre. Plus en aval, vers Vogué, cette pente moyenne est de 5“,o0, et les plus gros galets n’y atteignent pas au quart de mètre cube.

La grosseur des galets dépend de la vitesse du courant d’eau qui les roule ; elle varie aussi avec la nature et surtout la dureté des roches ravinées dont ces galets proviennent. Les galets diminuent encore de grosseur avec la distance parcourue depuis la roche d’origine. Par conséquent, selon M. Durand, les plus gros galets dos poudingues de son bassin houiller ont été déposés dans le lit d’un cours d’eau d’une pente moyenne de plus de 7 mètres par kilomètre.

11 y a, à l’extrémité sud des affleurements de poudingues à très gros galets situés au centre du bassin, un bloc de granit qui doit peser environ 5000 kilogrammes. Ce galet, grossièrement arrondi en forme de meule épaisse, est le plus gros qui ait été trouvé à la surface. Ce n’est pas un bloc usé, arrondi sur place, il a certainement été roulé par les eaux, puisqu’il est aujourd’hui à plus de 1 kilomètre de toute roche primitive d’où il pourrait provenir. Des galets plus volumineux encore ont été rencontrés dans les travaux souterrains.

Pour rouler de pareils galets, dit M. Durand, la pente des courants ne suffit pas, il faut encore des masses d’eau considérables. Les couches de houille exploitées h Bézenet, à Montvicq et à Doyet, situées dans le haut de la formation avec les grès et les poudingues à gros galets, ont dû se former sur les rives ou dans la vallée d’un cours d’eau rapide et assez puissant, ou plutôt sujet à des crues très importantes.

A l’origine, ajoute l’auteur, notre bassin, fermé presque de toute part, ne pouvait être qu’une dépression remplie d’eau, et non pas simplement la vallée élargie d’une rivière. C’était un lac traversé par un cours d’eau. Avant d’arriver dans ce lac, la vitesse du courant se ralentissait, et il ne pouvait plus se déposer sur les bords du uassin que du gravier à petits galets. Celui-ci se continuait par du sable de plus eu plus fin jusqu’au plus profond du lac, où il ne devait guère s’accumuler que de la vase. Une fois le lac à peu près comblé, il ne restait plus qu’une vallée marécageuse où serpentait le cours d’eau de l’époque carbonifère. Les galets se déposent alors le long du courant, dont la pente diminue à mesure que la vallée se comble et s’exhausse.

On s explique ainsi les petits galets des poudingues les plus au mur du bassin. 11 y a eu un moment de vitesse maxima du courant lorsque le bassin a été

21G ENCYCLOPÉDIE CIIIMIQDE.

se font sur les côtés du courant, dans les eaux dormantes ou animées d’une faible vitesse. Le courant se déplaçant, les dépôts changent de nature pour le même point du bassin : des grès et des poudingues peuvent, de la sorte, se superposer aux schistes, et réciproquement. Il va sans dire que, pendant le remplissage du lac lui. même, les schistes, les grès et les poudingues ont pu alterner d’une manière analogue, par suite du déplacement du courant sur le delta, qui s avançait dans le lac, et des variations de vitesse de ce courant.

Mais tous ces dépôts ne s’entassent pas pour ainsi dire les uns sur les autres sans qu’il se produise des affaissements très importants. La couche de stigmariopsis, en place, quoique aplatie, avait des racines de 50 centimètres de pourtour, ce qui indique un diamètre primitif de 10 centimètres environ. Le schiste argileux dans lequel s’étalait cette racine a aujourd’hui moins de 4 centimètres d’épaisseur, tandis qu’autrefois il était assez épais pour contenir la racine précédente non encore aplatie.

Ce schiste a donc été réduit au tiers au plus de son épaisseur par la pression des assises supérieures qui ont dû en refouler une partie vers les points les moins chargés. Tous les dépôts les plus fins, surtout ceux du bassin, ont pu être refoulés de la sorte par le poids des assises accumulées au-dessus, et même, en dernier lieu, être repris en partie par le courant qui les a emportés au delà de ce bassin. A cette cause importante d’affaissemenj, vient s’ajouter le tassement ordinaire subi par l’ensemble des dépôts.

On comprend alors que les couches de combustible, quoique sur les rives ou ne s’avançant qu’à une faible profondeur dans l’eau, soient descendues assez au-dessous de ces eaux pour être recouvertes par les dépôts ultérieurs. Ces couches, à leur tour, ont subi des tassements considérables pour être amenées à la densité de la houille, et elles ont pu, comme les schistes, être refoulées sur certains points.

L’affaissement total ainsi produit est d’autant plus grand que la masse des dépôts est plus considérable. Les dépôts peu épais, et par suite peu tassés, des bords du bassin, semblent aujourd’hui se relever sur les roches encaissantes, tandis que les couches vont en s’enfonçant vers le milieu, où une grande épaisseur de dépôt correspond aux plus grands affaissements. De là, la forme de cuvette qu’affectent les terrains et le dénivellement des couches de Doyet.

Le terrain houiller de Doyet, ainsi que ceux de Commentry et de Villefranche, repose en général directement sur des granits divers, traversés par de la pegmatite en certains endroits. Les gneiss ne paraissent que sur quelques points autour de ces bassins, et il n’y a presque pas de porphyre.

Les poudingues de ce terrain houiller contiennent des débris de ces différentes roches encaissantes. On y trouve aussi des galets de roche verte provenant d’une grauwacke très ancienne, visible sur plusieurs points des bords du bassin de Doyet et de celui de Villefranche. Les poudingues de chaque assise ont encore quelques galets ou fragments des dépôts houillers qui leur sont antérieurs ; et presque dès la base du bassin commencent à paraître dans les poudingues des galets de dioritine qui deviennent de plus en plus nombreux à mesure qu’on s’élève dans la série des roches qui remplissent ce bassin.

Dans les grès et dans les poudingues du mur des couches exploitées et à une certaine distance de ces dernières, plusieurs bancs de grès grossiers contiennent des

fragments de houille parfois assez gros, fragments découpés suivant les clivages de celle-ci. llette houille, parfaitement clivée, est très pure ; elle est grasse et brûle avec une longue flamme. Ces fragments anguleux ne peuvent provenir que d’une formation antérieure ; et le végétal ou les amas de végétaux qui les ont fournis étaient déjà à l’état de houille clivée, de houille parfaite, lors du ravinement. Il a donc fallu, pour transformer en houille parfaite ces végétaux primitifs, un temps moins long que celui nécessaire pour déposer la masse de terrain, relativement faible, qui sépare aujourd’hui ces fragments de houille des assises ravinées d’où ils proviennent.

De pareils fragments de houille ont été encore remarqués sur d’autres points, par exemple, à Bézenet, de véritables galets de houille dans les grès.

Les végétaux de l’époque houillère ont pu, par suite, se transformer en houille parfaite dans un temps beaucoup plus court qu’on ne l’avait cru jusqu’ici.

Recherches de M. Gümbel sur la compression des combustibles. — En comprimant sous des pressions de 6000 et de 20 000 atmosphères des tourbes composées presque exclusivement de feuilles et de tiges de Sphagnum. M. Gumbel a obtenu une réduction de dimension, dans le premier cas, de 100 à 17,7 dans le sens vertical et de 100 à 13,9 dans le sens parallèle à la stratification ; dans le second cas, c’est-à-dire sous une pression de 20 000 atmosphères, la réduction a été respectivement de 100 à 10,7 et de 100 à 13. Mais les tourbes ainsi comprimées reprenaient dans l’eau leur volume primitif et ne pouvaient par conséquent être considérées comme transformées par la pression en tourbe compacte.

\oici, d’après M. Gümhel, l’aspect du microscope d’un même lignite à l’état naturel (Cg. 55) et soumis à une forte compression (fig. 56) :

Fig. 55. — Structure microscopique du lignite Fig. 56. — Le même lignite soumis à 20 000 d'Imberg Graben. a Lingentiellement ; 6 parai- atmosphères de pression. Même signification lèlement; c perpendiculairement. — D’après do lettres. — D’après M. Gumbel.

M. Gumbel.

Il résulte des recherches de M. Gumbel que la plupart des tourbes, aussi bien celles qui se sont formées sur place que celles dont les matériaux ont été accumulés par flottage, présentent une stratification nette en lits souvent extrêmement minces. Toutes se montrent constituées par des débris déplantés plus ou moins altérés, mais encore visiblement organisés, séparés par une substance amorphe analogue à l’humus (matière ulmique ou humique) qui résulte d’une décomposition complète de la matière végétale, transformée par une oxydation graduelle et qui forme le ciment de la masse.

Il a pu dans quelques cas, comme pour la dopplérite, se produire un départ de

la matière ulmique, qui a formé à elle seule des couches ou des lits d’un charbon absolument amorphe; mais ce phénomène n’a dû jouer dans la constitution des gîtes de combustibles qu’un rôle tout à fait secondaire.

La transformation en houille des accumulations de déhris végétaux n’a exigé ni de fortes pressions ni une chaleur considérable. Le peu d’importance des déformations subies par les éléments des tissus organisés qu’on découvre dans les couches de charbon prouve bien que la compression n’a pu sérieusement intervenir dans leur transformation; elle ne peut non plus expliquer les différences d’aspect des diverses variétés de charbon, puisque l’on voit celles-ci se succéder à plusieurs reprises, alternativement mates et brillantes, dans une seule et meme couche, et que la houille brillante constitue l’écorce de troncs verticaux sur lesquels la pression des couches n’a pu exercer son influence. On doit également rejeter l’hypothèse qui attribue à une forte pression la formation de l’anthracite comme étant le charbon le plus compact de la série houillère : on trouve en effet, dans plusieurs gisements, les couches d’anthracite à la partie supérieure, et l’observation prouve aussi que les accidents, rejets, plissements, subis par les couches, n’ont pas toujours eu pour conséquence la transformation de la houille en anthracite; mais les dislocations résultant de ces accidents ont pu, en rendant les roches encaissantes plus perméables à l’air et à l’eau, favoriser le progrès des actions chimiques et particulièrement de l’oxydation de l’hydrogène, d’où est résultée la formation de combustibles plus riches en carbone.

L’explication des différences qui existent entre les diverses variétés de houille, charbon mat, charbon brillant, fusain, cannel-coal, et autres, peut, d’après les observations faites sur leur constitution, être cherchée dans trois systèmes de conditions, savoir :

1" La différence originelle entre les parties de plantes et entre les espèces végétales dont l’accumulation leur a donné naissance ;

2“ L’état dans lequel se trouvaient ces débris végétaux tant au point de vue mécanique qu’au point de vue chimique ;

3“ La différence des conditions extérieures dans lesquelles s’est faite la transformation en charbon, savoir notamment le mélange d’éléments minéraux en proportion plus ou moins forte, l’action plus ou moins limitée de l’air, la dessiccation plus ou moins rapide, la durée plus ou moins longue des circonstances favorables à la transformation, la puissance plus ou moins considérable de l’amas des matières végétales.

En ce qui concerne le premier point, il suffit de rappeler les différences qu’on observe entre les éléments de la honille suivant qu’on a affaire à de la houille brillante, mate ou à du cannel-coal : la prédominance, dans la houille brillante, des écorces et des tissus ligneux, la fréquence, dans la houille mate, des organes foliacés, principalement des membranes épidermiques, avec les parties moins solides des plantes, enfin la présence constante, dans le cannel-coal, d’une quantité considérable de spores et de houppes d’algues, semblables à celles qui ont été l’eprésentées plus haut (fig. 38), paraissent à M. Gumbel établir positivement qu’il y a corrélation directe entre la nature des plantes ou débris de plantes qui ont formé les houilles et 1 aspect sous lequel celles-ci se présentent, venant se ranger dans telle ou telle des variétés qui ont été énumérées.

L’état dans lequel se trouvait la matière végétale au moment où elle s’est déposée pour contribuer à la formation du gîte, avant toute modification ultérieure, n’a pas dû exercer une moindre influence ; le fait est pour ainsi dire évident pour le fusain, qu’on rencontre dans la houille non seulement en taches et en fragments de dimensions appréciables, mais aussi sous forme d’aiguilles et de débris très divisés parfaitement distincts de la masse dans laquelle ils sont noyés. Le bois a dû subir une sorte de pourriture à l’air libre sous l’influence de la chaleur solaire et de périodes alternativement sèches et humides, et ce mode de transformation des tissus végétaux a certainement joué un rôle important à l’époque houillère.

Les fragments ligneux qui ont ainsi donné naissance au fusain ont d’ailleurs pu se déposer sur place, à la surface des marécages tourbeux occupés par les arbres dont ils provenaient, et il n’est pas nécessaire d’admettre exclusivement qu’ils ont été transportés par flottage. Il est assez probable que c’est à un mode de décomposition et de désagrégation analogue qu’il faut attribuer la formation des petits grains ou flocons d’origine végétale qu’on rencontre fréquemment dans la houille mate et particulièrement dans le cannel-coal. On trouve d’ailleurs dans la terre végétale et dans les tourbes des particules de plantes extrêmement divisées qui se présentent sous un aspect semblable, et l’on sait que certaines tourbes et que certains lignites tertiaires sont aussi formés d’une accumulation de parcelles végétales complètement désagrégées. On peut se rendre compte de la manière dont se produit cette désagrégation en attaquant par le réactif oxydant des débris de plantes déjà décomposées et en les traitant ensuite sous le microscope par l’ammoniaque : on les voit alors se diviser en une masse de corpuscules, de petits grains, de flocons, de pellicules qui nagent dans la liqueur comme résultant de la dissolution d’une partie de la matière végétale et qui ressemblent absolument^ à ceux qu’on observe souvent en grande quantité dans les combustibles minéraux.

Enfin des éléments de même nature, se trouvant dans le même état au moment de leur dépôt, ont pu, soumis à des conditions extérieures différentes, ne pas subir les mêmes transformations et donner naissance, par conséquent, à des variétés de houille différentes. Il est à peine besoin de rappeler l’influence de la proportion des matières terreuses mélangées, qui font passer graduellement des houilles pures à des houilles cendreuses, puis à des houilles schisteuses et enfin à des schistes bitumineux. C’est ce qui arrive actuellement sur les bords des tourbières, où les particules sableuses ou argileuses qui se mélangent à la tourbe la rendent souvent inutilisable. On ne saurait non plus révoquer en doute l’influence que doit exercer sur un amas de matières végétales l’épaisseur plus ou moins grande des masses qui le recouvrent. C’est ainsi que, dans les tourbières, les couches inférieures deviennent de plus en plus homogènes et passent graduellement à la tourbe compacte. Indépendamment de la pression des couches supérieures, qui a certainement joué un rôle, bien qu’elle ne soit pas très considérable, puisque les débris de plantes contenus dans ces tourbes se montrent à peine déformés, il est incontestable que la présence de ces couches a dû, en empêchant l’accès de l’air, en s’opposant au dessèchement des masses qu’elles recouvraient, modifier les réactions chimiques dont celles-ci étaient le siège. La même chose a eu lieu pour les couches houillères, et il est évident que les transformations chimiques n’ont pas dû être les mêmes dans les couches recouvertes de puissants dépôts argileux imper-

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raéables à l’air et à l’eau et dans celles sur lesquelles reposait seulement une faible épaisseur de sables peu consistants. C’est peut-être à des causes de ce genre qu’il faut attribuer le mode de répartition des charbons maigres et des charbons gras dans diverses régions d’un même bassin ou dans différentes parties d’une seule et même couche. La plus ou moins grande abondance du grisou peut aussi dépendre de conditions analogues, suivant que les couches de charbon sont encaissées dans des roches plus ou moins imperméables aux gaz ou encore suivant que le dépôt de matières végétales a été plus ou moins rapidement recouvert de dépôts plus ou moins puissants.

Ou arrive ainsi à se rendre compte de la diversité extrême de nature et d’aspect que peuvent présenter les houilles, suivant les conditions qui ont présidé à leur formation.

On ne peut douter que certaines houilles soient presque entièrement composées de spores ; et cependant, quand on réfléchit à la très faible dimension de celles-ci, on serait retenu eu quelque sorte par l’immensité du nombre qu’il faut supposer si l'observation directe ne reproduisait maintenant le fait devant nous.

Des exemples contemporains d’une accumulation de corpuscules du même genre ne sont pas rares. En 1858, une grande pluie de pollen de pin se produisit aux environs d’Inverness ; la terre, sur une étendue de 33 milles, était couverte d’une couche de cette substance atteignant par places un demi-pouce d’épaisseur. La surface entière des grands lacs du Canada est souvent couverte d’une épaisse couche du même pollen, et des faits analogues ont été cités en Norwège et en Lithuanie.

Il semble qu’on ne puisse conserver aucune hésitation à cet égard quand on fait attention aux dimensions des lépidodendrons houillers.

Regardons le nuage de spores que laisse échapper un pied de nos tout petits lyeopodes, et figurons-nous ce que devait donner une forêt entière des gigantesques arbres primaires I

N’y a-t-il pas dans cette remarque de quoi satisfaire l’esprit le plus sceptique ?

Houille animale. — Les matières animales peuvent donner naissance à de la houille comme le montre la transformation en charbon brillant des débris de poissons qu’on rencontre dans différents terrains : houiller, permien, lias, etc.

Cette houille animale forme parfois des couches minces, mais régulières, par exemple à Münsterappel, dans l’étage de Lebach : le charbon de ces couches, d’un noir brillant, à cassure anguleuse, renferme un grand nombre d’écailles et de corps entiers de poissons facilement reconnaissables. Il paraît compact et amorphe, mais les esquilles traitées par les réactifs oxydants montrent des veines irrégulièrement parallèles, très caractéristiques, traversées par des veines foncées, avec des taches de formes particulières ressemblant à des cicatrices.