INTRODUCTION

Le grand noyau continental, que Dana a appelé le protaxe de l'Amérique du Nord, s'étend de l’est du Labrador aux sources du Mississippi, et de l'État de New-York auxîles Arctiques de la mer polaire. Son contour a grossièrement la forme d’un triangle, avec sa base dirigée vers le nord. Ce pays a des traits bien caractéristiques ; sauf dans le nord où le climat est trop rude, les forêts sont très répandues ; les montagnes élevées manquent complètement, et en même temps, les plaines sont très rares. La surface du sol est ondulée, c’est par excellence un pays de collines et de lacs ‘; c’est ce qui lui donne sa physionomie.

La plus grande irrégularité dans le contour de cet énorme triangle se trouve du côté occidental, vers le sud-ouest, ei, par conséquent, au nord-est de l'État de Minnesota (et une partie contiguë du Canada), au nord et à l’ouest du lac Supérieur.

Dans cette région, d'une étendue peu considérable, se trouvent les hauteurs qui séparent les sources de trois grands cours d’eau : au nord, le « Raïiny River » et le « Red River of the North » dont les eaux s'unissent dans le lac Winnipeg pour passer à la baie d'Hudson par le fleuve de Nelson”; à l’est, le système du St-Laurent qui décharge les eaux des cinq grands lacs, et, au sud, le Mississippi qui ne déverse ses eaux que plus loin dans le golfe du Mexique. Une région où de grands fleuves prennent leur source devrait être élevée; au contraire, l'altitude la plus forte du Minnesota est de moins de huit cents mètres au-dessus du niveau de la mer, et lélévation moyenne

des hauteurs ne dépasse pas six cents mètres. C'est donc uné région relativement très basse.

1, Le contour du grand protaxe Archéen suit à peu prés les axes de plusieurs des grands lacs américains, savoir, le lac des Esclaves, le lae Winnipeg, le lac Supérieur, le lac Huron, etc., tandis que les limites au sud-ouest et au sud-est coïncident bien avec le cours du St-Laurent, du Raïiny ‘River et du Mackenzie.

2. Ce cours d’eau, quoique beaucoup plus court que les autres, décharge une

grande quantité d'eau ; c'est pourquoi on peut le ranger à côté des fleuves plus étendus et plus connus.

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J'ai dit que c'est un pays de lacs; aussi, le moyen habituel d'y voyager, partout où manquent les chemins de fer, est celui des indigènes, c’est-à-dire le canot. On peut ainsi voyager à son gré dans

‘presque tous les sens, en suivant les cours d’eau, ou en passant d’un )

lac à l’autre sur de faibles parcours. Dans l'État de Minnesota seul il y a plus de dix mille lacs. Cela est dû en partie aux irrégularités de la surface des roches sous-jacentes, que les auteurs anglais eux-mêmes ont souvent décrites sous le nom de : « roches moutonnées », mais cela tient aussi aux effets des grands glaciers, dont les moraines

. constituent des digues à travers les vallées.

La série des roches qui fait l’objet de cette étude provient de cette région triangulaire de l’État de Minnesota qui se trouve au nord du lac Supérieur et à l’est du méridien de l'extrémité occidentale du même lac. Elle se trouve à quatre cents kilomètres, environ, au nord-est du centre de l'Amérique du Nord. Pour la délimiter plus strictement, elle est bornée au nord par le Canada, à l’est et au sud par lelac Supérieur, et à l’ouest par le méridien de Duluth (92° 1/2 ouest Greenwich). Cette région constitue une partie notable d’un côté du grand géosynclinal occupé par le lac Supérieur. Presque tous les types de roches qu'on rencontre au nord du lac se trouvent aussi sur le côté sud dans les États de Wisconsin et Michigan, et, en général, la série de formations géologiques du nord-ouest au sud-est du Minnesota se retrouve de l’autre côté du lac dans le Wisconsin et le Michigan, mais dans un ordre inverse.

Il n'existe pas de montagnes dans cette partie du continent, mais le sol s'élève rapidement du niveau du lac jusqu'au sommet des collines continues qui forment le Mesabi Range. La hauteur des monts de cette chaine varie de trois cents à près de cinq cents mètres, au-dessus du niveau du lac Supérieur. Et si on ajoute que la chaîne n'est qu’à vingt-cinq kilomètres environ du lac, on comprendra que la pente est assez raide. De l’autre côté de cette chaine il en existe une autre ayant à peu près la même hauteur, qu’on appelle le Giants Range. L'inclinaison entre les deux lignes de collines est peu considérable, et, au nord de la seconde, la surface descend, toujours irrégulièrement, avec une pente très légère vers le nord-ouest.

Le Mesabi Range se compose en grande partie de gabbro — Je gabbro à olivine, assez riche en éléments alcalino-terreux ; c’est cette roche qui fera l’objet de cette étude. Son emplacement général et sa grande étendue se voient facilement sur lacarte géologique qui accompagne ce mémoire.

Mais avec ce type dominant se trouvent aussi diverses modifications. En effet, en bien des points des limites septentrionales de la région des gabbros, la roche s’est profondément transformée par endomorphisme,

u sud, parmiles gabbros eux-mêmes, on trouve parfois de l'anorthosite, et souvent des diabases. Il y a aussi plusieurs gisements de troctolite complètement entourés de gabbro : l'échantillon que j'ai étudié a été ramassé près de Duluth. Le gabbro à orthose provient aussi de

Duluth, où il forme tout un massif. Des types semblables ont été

À trouvés dans plusieurs autres gisements plus au mord. La forme -

générale de la région occupée par ces roches est celle d’un croissant avec son extrémité septentrionale dirigée vers l’est, près du lac

Greenwood, et l’autre dirigée vers le sud, près de Duluth. La longueur

du croissant est à peu près de deux cents kilomètres, et sa largeur

maximum d'environ trente-cinq kilomètres. La superficie de ce croissant

attemt donc près de cinq mille kilomètres carrés.

Ilexiste, en outre, deux autres régions, moins étendues, de roches diabasiques, et plusieurs masses séparées de gabbro et d’anorthosite. La première de ces deux régions s'étend vers l’ouest et le sud-ouest . de Pigeon Point, sur une distance d'environ soixante kilomètres; elle a une hoc d'à peu près quatre cents kilomètres carrés. ne diabase à olivine provient de l’extrémité orientale (Pigeon Point) de cette

région. La seconde se trouve sur le lac Supérieur. Elle part d’un point

situé entre Duluth et Two Harbours et va jusqu’à l'embouchure de la rivière Poplar, et même plus loin, ce qui correspond à une distance de - plus de douze cents kilomètres ; on peut évaluer sa superficie à plus de mille kilomètres carrés. Les types à structure diabasique y dominent

- de beaucoup; on a démontré récemment qu'ils appartiennent à deux

époques bien disunctes. Mais il existe aussi plusieurs masses détachées de gabbro et d’anorthosite, notamment à l'ile Encampment, à Beaver Bay et à Carlton Peak. Ce dernier endroit est une colline très proche du lac Supérieur, d'environ deux cents mêtres de hauteur, dont la partie supérieure se compose d’anorthosite bien pure ; le type que je décrirai provient du sommet de cette colline.

Si l’on considère maintenant l’ensemble des roches de cette partie du Minnesota, on peut constater de suite qu'elles sont d'une uniformité notable; chaque type occupe des étendues considérables, etseretrouve

bien souvent; les roches diffèrent très peu les unes des autres sur des

centaines de kilomètres. Dans toute la région qui m'occupe, les roches basiques, à structure grenue, ou ophitique, de la famille des gabbros prédominent de beaucoup.

Résumé des études géologiques de la région. — On trouve, en général, la même succession de formations du Minnesota dans plusieurs autres parties de l'Amérique du Nord; on a déjà signalé l'existence

ET Ee

de la même série dans le Wisconsin et le Michigan; elle se retrouve aussi dans le Canada, dans l’État de New-York, dans les Cordil-. leras, etc. On a beaucoup étudié la série dans ces diverses régions, surtout dans celles qui entourent le lac Supérieur. Ces régions ont donné lieu à des travaux géologiques nombreux et très importants. L'étude des roches porte sur leur détermination, leurs relations stratigraphiques et leur âge.

Dans le résumé qui va suivre, je me bornerai à citer les ouvrages qui traitent de la série du Minnesota, attendu qu’une simple énumération de tous les travaux des géologues qui ont étudié cette série dans les autres régions serait beaucoup trop longue *. On peut dire, cependant, que la solution de bien des questions difficiles qu'on rencontre à chaque pas est la conséquence des recherches des géologues américains : Logan, Selwyn, Brooks, Irving, Rominger, A. Winchell, Lawson et autres.

L'étude sérieuse de la géologie du grand géosynclinal du lac Supérieur, dans le Minnesota, n’a guère été commencée avani l’année 1879. Avant cette date il n’y avait que deux ou trois travaux de quelque importance ; depuis, on a fait beaucoup de recherches, et le nombre des géologues — aussi bien que l'intérêt que présentent leurs mémoires — ont augmenté sans cesse. Il n’est guère nécessaire d'énumérer les auteurs antérieurs, qui étaient en effet plutôt des explorateurs que des savants. On peut citer cependant, Schoolcraft' (1821), Houghton” (1841), Foster et Whitney” (1850) (qui ont fait avec leurs collaborateurs une étude un peu plus détaillée), Owen” (1852), Eames” (1866).

Norwood ", en 1852, peut être regardé comme le premier géologue qui ait fait des études dans la région précise qui m'occupe. Il considère la plupart des roches des rivages du lac Supérieur comme des roches sédimentaires fortement métamorphisées, mais en même temps quelques autres seraient des roches éruptives. Le premier, il signale sa masse énorme de « feldspar rock » (anorthosite) à Carlton Peak, et il la considère comme un dyke gigantesque ou une masse intrusive.

Kloos ’, en 1871, décrit des gabbros, des mélaphyres, des dykes et des roches amygdaloïdes dans les environs de Duluth et, en 1871; il° montre que tous les passages existent entre des mélaphyres et des amygdaloiïdes.

Streng” et Kloos, en 1877, donnent une description pétrographique

(*) Le Geological Survey des États-Unis a publié une bibliographie trés étendue avec des notes et résumés de tout ce qui a été publié sur ce sujet, voir: Correlation Papers: Archean and Algonkian, par C. R. Van Hise. Bull. 86. Geol. Survey des Etats-Unis, Washington, 1892. Pour les travaux postérieurs, voir : Current Precumbrian Literature, C. R. Van Hise. Jour. of Geol. 1893, 1995, 189%, etc.

1, 2,3, et. Voirla fin de l'introduction.

du mélaphyre, du ‘ gabbro à hornblende ”, etc., de Duluth, etiles placent

dans le Potsdamien. Certaines ardoises et des grès de la rivière St-