I. Les roches granitiques (Laurentien
N. FH. et. V. Winchell *, en 1890, annoncent qu'il existe deux
groupes de minerais de fer intimement associés avec le gabbro. Cesont
les « gabbro titaniferous magnetites » et les «olivinitic magnetites»; le
dernier groupe se trouve directement au-dessous du gabbro.
N.H. Winchell *, en 1891, considère que les gabbros du Cuprifé-
- rien sont au-dessous del’Animikien. De grands fragments de gabbro se irouvent en abondance dans les parties supérieures du Cupriférien.
NH EU. V. Winchell, en 1891, publient une étude approfondie des minerais de fer du Minnesota. Ils adoptent la classification générale suivante : | Keweenawien — trappes, tufs, grès rouges et conglo-
mérats (Potsdam ?).
Animikien— ardoises, calcaireset grèsfeldspathiques.
Le
eus Norien — gabbro, granite rouge, felsite rouge, porphyre à quartz. | D.
Grès Pewabic («quartz granulaire», Potsdam FD Keewatin—schistescgrauwackes», « greenstones»,etc. Archéen Vermilion — micaschistes et schistes hornblendiques ou . (Coutchiching ?).
Azoïque Laurentien — sédimentaire, gneissique et éruptif,
massif où porphyrique.
Bayley “, en 1892, examine quelques roches des environs du lac Akeley, et admet qu’elles sont toutes d'une origine ignée et représenient, en partie, des phases granulitiques du gabbro, et en partie des agrégats cristallisés du quartz. .
Van Hise ”, en 1892, donne un résumé et une critique des études antérieures faites sur l’Archéen et l'Algonkien d'Amérique, et essaie d'établir une théorie générale. Il accepte les opinions d'Irving sur lo Keweenawien.
H. V. Winchell“, en 18%, affirme que le gabbro occupe une position au-dessus des ardoises de l'Animikien, et le granite du Giant's Range.
Grant”, en 1893, décrit le gabbro sur le granite et les micashistes du Jac Birch au lac Kekequabic. Il admet que quelques-unes des roches de contact sont essentiellement des formes endomorphes du gabbro *, tandis que d’autres sont des sédiments très modifiés.
Lawson *, en 1893, annonce l'existence d’un horizon nouveau pré- Keweenawien. I] décrit des surfaces arrondies par l'érosion sur lesquelles se trouve, en discordance, le Keweenawien, qui, d’après lui, n'aurait que huit cents mêtres d'épaisseur. Il étudie les filons couches (« laccolitic sills ») des bords du lac Supérieur “,
N.H. Winchell", en 1893, fait deux grandes divisions dans le Keweenawien. La division inférieure se compose du Norien (gabbros,
SA A in ne rt ne sde dd Là Lac
anorthosites, etc.), et des irappes, des roches amygdaloïdes, etc., des
bords du lac Supérieur dans le Minnesota. 11" discute l’effet du nouvel horizon de Lawson sur la nomenclature du Keweenawien.
; Bayley”, en 1898, étudie en détail les roches éruptives et sédimentaires de Pigeon Point. Il établit l'existence d'une curieuse roche de contact, et donne des descriptions pétrographiques exactes de tous ses types. Il passe en revue les études des roches massives basiques des bords du lac Supérieur“, et décrit en détail le gabbro normal, qui diffère essentiellement des « flow gabbros » par sa structure qui est toujours granitique, tandis que les derniers ont une structure ophitique ou porphyrique. Aux bords septentrionaux des gabbros, il ya des roches basiques et quartzifères particulières qu’il considère comme des phases périphériques des gabbros. Le gabbro est, soit une batholite près la base du Keweenawien, soit une masse ignée arrondie par l'érosion, sur laquelle se sont déposées les couches plus récentes du Cupriférien.
Grant”, en 1894, constate que le gabbro varie quant à sa composition minéralogique. Il admet que les gabbros à grains fins sont plus anciens que la masse principale du gabbro, et que les roches éruptives acides près du lac Brulé sont plus récentes que le gabbro, et qu'elles dérivent probablement du même magma de profondeur qui a produit de fortes coulées étendues sur le rivage du lac Supérieur. Il, place le conglomérat du Grand Portage à la base du Keweenawien “.
Elfiman ”, en 1894, affirme que les anorthosites des’ bords du lac Supérieur (horizon nouveau de Lawson) ne sont que des fragments, parfois de très grande taille, arrachés par les trapps plus récents, et ne représentent point la surface arrondie d’une formation plus ancienne.
Il divise le Keweenawien en quatre groupes : celui des gabbros, celui des diabases, celui du « red rock »,et celui des dykes plus récents. En 1895, il décrit la structure en couches et en bandes du gabbro, et plusieurs gisements de troctolite *.
N.H. Winchell”, en 1895, admet quele Keweenawien se compose de deux séries bien distinctes appartenant à des époques différentes. La série la plus ancienne (le Norien) comprend la masse principale du gabbro, les syénites augitiques, les anorthosites, et quelques porphyres à quartz. La plus récente, ou Keweenawien proprement dit, comprend le conglomérat de base de Grand Portage, qu’on retrouve à la rivière Baptism et à Duluth, et les coulées plus récentes des trapps, qui passent en dessous du Norien aux Great Palisades. Il admet que les greenstones doivent leur origine à l’action de l'océan sur des produits de projection volcanique “. Ces roches ont été formées parfois de
fragments de roches plus anciennes, et ont été soumises à une haute
température.
H. V. Winchell et Grant“, en 1895, admettent que le Keweena-
wien est représenté autour du lac Raïiny dans le Minnesota par des
dykes nombreux de diabase. vx Van Hise “, en 1893, 1895 et 1896, passe en revue et commente la } bibliographie géologique récente des roches pré-Cambriennes. | N. H. Winchell et Grant”, en 1896, décrivent les cendres voleaniques de la région du lac Supérieur. 2 Coleman“, en 1896, donne une descriplion pétrographique de quelques anorthosites de la région du lac Rainy. , 5 N. H. Winchell”, en 1897, étudie le conglomérat de la vallée Puckwunge qu'il considère comme équivalent à celui de Grand Portage. La discordance, au-dessous du conglomérat, sépare le Norien du Keweenawien proprement dit.
Elftman ”, en 1898, passe en revue la bibliographieantérieure et divise le Keweenawien en cinq groupes : le groupe des gabbros, le. groupe des diabases de Beaver Bay, le groupe dela « red rock »,le groupe de Temperance River, et le groupe des diabases plus récentes. Entre: le troisième et le quatrième, il existe une discordance qui est lamême que celle indiquée par N. H. Winchell entre le Norien et le Keweenawien. ;
N. H. Winchell ‘, en 1898, compare l’Archéen du Minnesota à celui de la Finlande.
Mon étude est faite surtout aux points de vue pétrographique et minéralogique. Parmi les plus importants mémoires sur la pétrographie des gabbros du Minnesota, on peut citer ceux de : Streng (1871), Irving (1882), Wadsworth (1887), N. H. Winchell (1891 à 1900), Grant (1893), Bayley (1893 à 1897). On a très peu étudié la minéralogie des gabbros; tout récemment, cependant, N. H. Winchell* à décrit, en détail, queiques minéraux qui les constituent.
L'étude la plus récente de la géologie de cette partie du Minnesota ne date que de quelques mois ; elle se trouve dans les quatrième et cinquième volumes du rapport final du Geological and Natural History Survey of Minnesota, par N. H. Winchell”, directeur du Service Géologique du Minnesota. L'auteur y expose les conclusions auxquelles il s'est arrêté après une étude très longue et très détaillée sur le terrain aussi bien que dans le laboratoire, de toute la série de roches dunordest du Minnesota. J'accepte dans ce mémoire ses conclusions.
Les vues du professeur Winchell diffèrent essentiellement de celles
* N.H Winthell. Contributions to the mineralogy of Minnesota. Amer. Geol., vol. XXIII, 1899. Voir aussi : Final Report, Geol. Not. Hist. Survey Minn., vol. V, 1900.
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de tous les auteurs antérieurs. La différence est en effet fondamentale, puisqu'il s’agit de l’origine de toute la série des roches granitoïdes. On à considéré celles-ci, jusqu'à présent, comme dés roches éruptives‘ de profondeur. Au contraire, le directeur du service géologique de l’État du Minnesota présente des arguments qui lui font croire qu’elles dérivent de la refusion de la grande formation appelée dans l'Archéen les « greenstones », et que leurs variations de composition chimique et minéralogique sont une conséquence des variations de composition des « greenstones ». On trouve par places, dans le gabbro, l'indication de la stratification originelle des « greenstones », qui sont en général des roches éruptives généralement très basiques, mais sont associées à des roches détritiques (tufs).
D’après M. N. H. Winchell les preuves que le gabbro s'est formé aux dépens des « greenstones » sont de deux catégories :
1° Tous les minéraux du gabbro se retrouvent dans la norite (terme de passage entre le gabbro et les « greenstones ») où y sont représentés
par leurs homologues. Mais dans la norite, ils présentent des struc-
tures très intéressantes, et englobent parfois du quartz. La cordiérite, la fayalite, le diallage, l'augite, l’hypersthène, le labrador y sont abondants ; parfois aussi l’enstatite, la magnéiite, la biotite, le quartz, plus rarement, la cummingtonite. Tous ces minéraux se sont formés dans des conditions physiques spéciales, qui leur ont fait prendre la forme globulaire, forme très fréquente dans les minéraux secondaires pro duits sous les influences du métamorphisme.
2° Il'existe des gisements où le gabbro passe insensiblement à la « muscovadite », ou à la norite, et cette dernière au « greenstone ». Ces passages se rencontrent soit en masses, soit autour d’enclaves. Dans le dernier cas, on trouve que ces diverses roches englobent des enclaves de nature variée, qui sont plus ou moins intactes dans la « muscovadite », et moins distinctes dans le gabbro.
La « muscovadite » est toujours le terme moyen entre les « greenstones » et le gabbro.Tantôt l’un, tantôt l’autre domine dans un massif déterminé.
On trouve, toutefois, des gabbros nettement postérieurs à la muscovadite.
Ces trois roches sont donc nécessairement liées génétiquement, et, puisque le « greenstone » est parfois une roche nettement clastique, c'est legabbro qui s’est produit aux dépens du « greenstone », et nonl'inverse : s’il n’en était pas ainsi, on devraittrouver des passages brusques
1. À l'exception de quelques auteurs anciens, qui les ont considérées comme des roches sédimentaires.
entre les gabbros et les « greenstones » et rencontrer des débris des premiers, ce qui n’a pas lieu.
© M. Winchell applique ces conclusions à toutes les roches massives de la région dont la constitution minéralogique actuelle serait fonction de la composition minéralogique originelle des roches aux dépens desquelles elles se sont produites, par le mécanisme indiqué plus haut: les plus acides de ces dernières ayant donné naissance aux granites, puis aux gabbros quartzifères, etc. La transformation des « greenstones » basiques en gabbros que je vais étudier ne serait donc qu'un cas particulier d'un phénomène d'un ordre beaucoup plus général. :
Les «greenstones » sont primordialement d'origine ignée, et représentent les roches les plus anciennes de la croûte du globe qu’on connaisse. La grande époque de refusion qui a produit le gabbro date, dans l’État de Minnesota, d’une période postérieure à l'Animikien. La refusion a produit naturellement une masse ignée qui a agi sous l'influence de la pression comme un magma éruptif quelconque, et la masse a cristallisé non seulement en place sous forme de gabbros variés, mais elle s’est avancée entre les couches des roches encore solides, de façon à y former d'épais filons couchés, et des dykes dans toutes les positions. En outre, elle a produit de vraies coulées de laves, quand elle s'est étendue jusqu’à la surface, et on trouve même aussi des cendres volcaniques en quelques endroits. Mais les roches supérieures ont été enlevées par l'érosion et par l’action destructive des grands glaciers sur toute l'étendue des roches gabbroïques. S'il existe encore des roches anciennes au-dessus des gabbros, on ne les à pas encore trouvées ; etilse peut bien qu’elles soient actuellement recouvertes par des débris glaciaires.
D’après la nomenclature la plus récente du Geological and Natural History Survey du Minnesota (Voir page 14), les roches les plus anciennes de cet État d'Amérique, ainsi que du monde entier, sont. les « greenstones », qui sont des roches massives ignées et des roches clastiques métamorphisées. Associés aux greenstones se trouvent des schistes, des gneiss, des granites, des porphyres à quartz et des jaspilites (qui sont la gangue des minerais de fer) du Keewatin Inférieur. Une discordance suivie par le conglomérat d'Ogishkie sépare le Keewatin Inférieur du Keewatin Supérieur, qui se compose d'une série d’ardoises, de grauwackes, etc. L'Archéen, dans l'Etat de Minnesota, se compose seulement de ces deux divisions du Keewatin, au-dessus desquelles il existe une grande discordance. Le Keewatin se trouve toujours dans une position presque verticale, les séries supérieures sont horizontales ou ne s’inclinent que légèrement.
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Le terrain le plus ancien du Paléozoïque s'appelle l'Animikien dans
l'État de Minnesota; il se compose de grès, d’ardoises, etc. et contient les mines de fer les plus riches qu’on ait découvertes jusqu’à présent. Au-dessus de l’Animikien se trouve le Keweenawien, qui dans le sens le plus général se décompose en deux séries, le Cabotien et le Maniiou. La division inférieure repose directement sur l'Animikien peut” être en discordance. Dans l'État du Minnesota, elle se compose exclu- Sivement deroches éruptives, et le nom de Cabotien n’a été créé que pour des roches ignées; mais il représente une période de temps pendant laquelle se sont déposées ailleurs des roches sédimentaires. Comme nom d'un intervalle de temps, on doit limiter le Keweenawien à l’épuque psstérieure au conglomérat de Puckwungé, qui marque la discordance entre le Cabotien et le Manitou. Cé dernier terme a été proposé égalementpourdesrochesignées,maismême dansle Minnesotaontrouve des sédiments dès le commencement de l’époque, et vers la fin les grès prédominent sur toutes les autres roches. Ces trois étages, l'Animikien, le Cabotien etle Manitou. forment ensemble le Taconique, qui équivaut aux Cambriens Inférieur et Moyen. Les grès supérieurs du Manitou passent insensiblement aux grès du Cambrien Supérieur dans les parties supérieures. On trouve, dans ces grès, des fossiles caractéristiques.
On voit que cette classification diffère profondément de celle qu'a suivie le « Geological Survey » des États-Unis, laquelle est plus connue en Europe et surtout en France. Les corrélations sont toujours difficiles et hasardeuses; elles ne peuvent représenter que d’une façon très générale les équivalences variées et souvent très compliquées qui existent réellement; néanmoins, elles sont parfois très utiles. Une corrélation approximative entre les deux nomenclatures dont il s’agit ici peut s'exprimer de la façon suivante (Voir page 14) :
Le trait le plus remarquable de la classification du « Geological Survey » est l'introduction du système Algonkien (Précambrien) qui n’est pas admis par le Service Géologique du Minnesota. L’Archéen dans l’État de Minnesota se trouve limité à une partie du Keewatin Inférieur, qui se compose de roches tellement anciennes qu'elles ne présentent aucun caractère clastique, savoir, la plupart des green-
Stones avec les schistes, les gneiss, etc., les plus anciens. L’Archéen se divise en deux groupes par des distinctions purement pétrographiques. Le Laurentien comprend des granites et des gneiss granitoïdes ; le Mareniscien se compose de micaschistes, des schistes à hornblende, des gneiss à hornblende et même de quelques schistes feldspathiques. C’est une classification de l’Archéen nettement arbitraire, et les deux parties passent fréquemment de l’une à l’autre sans aucune ligne de séparation. Cependant on admet que, dans le Minnesota, il existe entre les deux termes une discordance éruptive. Le Huronien Inférieur reste
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discordance sur l’'Archéen, et se trouve séparé par une autre discor-
dance du Huronien Supérieur. La première discordance n'est pas reconnue par les géologues de l'État de Minnesota : la seconde existe entre le Keewatin Inférieur et le Keewatin Supérieur. Le Huronien
Inférieur se compose des jaspilites, des porphyres à quartz, et les parties clastiques des greenstones, mais le « Geological Survey » des États-Unis admet que les greenstones sont presque exclusivement des roches massives. Le Huronien Supérieur se compose d’argiles, de-
quelques quartzites, de grauwackes, etc. ‘et à sa base se trouve le
conglomérat d'Ogishkie. La grande discordance entre le Keewatin Supérieur et l’Animikien n’est pas reconnue par le « Geological Survey » des États-Unis, ou, plutôt, elle est mise à un niveau plus haut entre le Huronien et le Keweenawien. Le Keweenawien Inférieur n'est pas l'équivalent véritable du Cabotien, bien qu'il ne soit pas possible de le représenter autrement dans une table de corrélation ; le premier renferme quelques grès et congiomérats qui ne trouvent aucune place dans
__ le Cabotien. La discordance au-dessus du Cabotien n’est pas définiti- vement admise dans le Keweenawien par le Service Géologique
national, qui admet, cependant, qu'il en existe probablement une dont la position n’est pas encore nettement établie. Mais c'est à la limite supérieure du Keweenawien qu’existe la différence la plus importante. Le Service Géologique national y admet non seulement une discordance, mais une grande lacune pendant toute la période du Cambrien Inférieur et Moyen. Il considère donc que ces deux groupes font défaut complètement dans le Minnesota, aussi bien que dans plusieurs autres régions américaines où le Keweenawien s’est bien développé. C'est ainsi que le système nouveau, l’Algonkien, trouve sa place ; il comprend non seulement une grande partie de l’Archéen de beaucoup d'auteurs et du « Geological and Natural History Survey» de Minnesota, mais aussi une longue série de roches (l'Animikien, le Cabotien et le Maniiou) que le Service Géologique del’État range dansle Paléozoïque. Le « Survey » de Minnesota, en effet, n’admet aucune discordance
entre le Keweenawien (Manitou) et le Cambrien Supérieur, et par
conséquent il soutient qu'il n'existe aucune lacune, et que le Keweenawien et l’Animikien représentent le Cambrien Moyen et Inférieur, sans qu'il soit possible actuellement d'établir une corrélation plus précise.
Avec les termes fossilifères du Cambrien Supérieur, les différences de classification n’existent plus ; tout le monde est actuellement d'accord. au moins sur les grandes lignes des tlassifications.
En dessous de ces couches on n’a trouvé qué trois ou quatre fossiles, dont l’un proviendrait même de, l’'Animikien, et ces fossiles ne sont pas assez caractéristiques pour trancher aucun des points en question.
I n'y à plus lieu de douter qu’il y avait des êtres vivants peudant le: Keweenawien, et même pendant le Huronien; les preuves n’en manquent pas ; en outre des considérations Dés et de la présence parfois de carbone et de carbures d'hydrogène en abondance, on trouve même quelques fossiles très rares, mais incontéstables. Il nya pas lieu de se baser sur la paléontologie dans l'étude de ces questions avant qu'on ait trouvé et étudié une faune plus abondante et plus caractéristique. =
Ainsi, d’après les dernières conclusions, la roche typique qui sera étudiée dans ce mémoire est le produit d'une grande refusion des
; greenstones de l’Archéen qui eut lieu à la fin, ou même après la fin de __ la période del’Animikien. Le type appartient à la série ignée du Cabo- à * tien, puisque la refusion à produit forcément un magma analogue en tous points, sauf son origine, à une roche éruptive quelconque. à ; Quand le magma a cristallisé en profondeur, il a donné naissance à des gabbros de composition plus ou moins variée; quand il s’est
étendu, sous l'influence de la pression, en filons couchés et en dykes,
il a produit des diabases, et enfin quand il a atteint la surface de la
terre, il a formé des amygdaloïdes, dés laves, et même probable-
ment des cendres volcaniques. Quand les greenstones originels étaient
plus acides pour une cause quelconque, la roche résultante de la refu-
sion à pu être un syénite augitique, ou même un granite. Cependant ces
d iypes sont en général exceptionnels et ne seront pas étudiés ici. Le
magma se trouvait inévitablement en contact avec des roches plus
anciennes, et surtout avec des greenstones non fondus, des grès, des
jaspilites, etc. On trouve ainsi tous les phénomènes de métamorphisme
de contact, les gabbros fortement endomorphisés aussi bien que les
granites, les syénites, les diorites, etc., qui ont subi des transformations profondes par l’action exomorphique du magma.
M. le professeur N. H. Wincheil, directeur du Geological and Natural History Survey, de l'État de Minnesses a bien voulu me fournir la série suivante des roches du nord-est du Minnesota, qui font l'objet de cette étude :
1. Gabbro à olivine (1136)‘ d'un point situé près du lac Birch*. Ce type possède une tendance à la structure ophitique.
2. Diabase pauvre en olivine (954) de la côte orientale du lac Birch sur le N. W. 1/4 sec. 17, T. 61 N., R. 11 W. Appelée « gabbro » par N. H. Winchell, puisqu'il existe une tendance marquée à la structure grenue.
1. Les nombres entre parenthèses sont ceux des séries du Geological and Natural History Survey, de Minnesota; Voir les Annual Reports, le Final Report et les Bulletins.
2. Ce point se trouve à 1 kilomètre à l'ouest de la ligne, entre sec. 31, T.62 N,., RTE Pet SCO NTI CLIN MR TE NN ;
> à olivine (1843) de l'extrémité de Pigeon Point. Appelée € gabbro » pour la distinguer des diabases à grain fin qui abonans le même endroit. |
ctolite (Forellenstein) (514), des environs de Duluth. Silicoferrolite (960) provenant d’une petite élévation à environ mètres des bords du lac Birch, dans le S. W. 1/4 sec. 24, T.64N., 12 W. Appelée « minerai de fer à olivine » ou « minerai jaspilitique viné » dans les rapports du Geological and Natural Survey du nnesota. #15 . Re Eee + Gabbro quartzifère (854G et 354(A)G) du S. E. 1/4S. W. 1/4 sec. * T.64 N,, R. 6 W., sur le bord sud-ouest d’un petüt lac près du lac tle Saganaga. 854(A)G est la variété porphyrique.
- Gabbro à orthose (1797) de Duluth. …
