ROCHES CALCAIRES

Les roches calcaires et dolomitiques que nous allons étudier maintenant se comportent à peu près comme les roches de chaux sulfatée lorsqu'elles sont soumises au métamorphisme général.

Pour apprécier les effets de ce métamorphisme, il est nécessaire d'examiner d'abord les calcaires dans des roches qui n'ont aucunement été altérées. Il est facile de constater que le calcaire s'y présente le plus généralement à l'état amorphe. Tantôt il est désagrégé et pulvérulent, comme la craie ; tantôt ses parcelles ont été fortement cimentées , et alors il devient très -compacte, comme le calcaire lithographique.

Dans ces deux types extrêmes il est resté amorphe, mais il peut aussi devenir plus ou moins cristallin, lors même qu'il n'a pas été soumis au métamorphisme général.

En effet, les oolithes et les pisolithes présentent des fibres

radiées qui indiquent une tendance à la structure cristalline. Les stalactites et les stalagmites qui se forment dans les grottes sont toujours plus ou moins cristallines. D'ailleurs, certaines couches sont formées de lamelles entre-croisées de calcaire spathique; sans quitter le bassin de Paris, citons les caillasses du calcaire grossier qui sont composées de chaux carbonatée spathique, blanche ou brun jaunâtre, laquelle est associée à du quartz.

Les recherches de M. G. Rose ont montré de plus que les mollusques peuvent sécréter, soit de la chaux carbonatée, soit de Tarragonite. Leurs têts calcaires sont quelquefois fibreux, comme les rostres de bélemnites et les coquiUes d*inocérames; ils sont le plus souvent lamelleux et spathiques, comme on l'observe très-bien dans les crinoïdes et dans les échinodermes.

Il est donc certain que le calcaire peut prendre une structure cristalline au moment de son dépôt. Il peut aussi la prendre postérieurement à son dépôt et lors môme qu'il se trouve dans des roches non métamorphiques. Cette structure se développe généralement d'autant plus facilement que le calcaire est plus pur; elle est due aux actions moléculaires qui s'exercent dans le calcaire lorsqu'il est rendu tendre et semiplastique par la pression et par l'eau qui le pénètre à Vinlérieur de la terre.

Voyons maintenant quels sont les caractères du calcaire métamorphique proprement dit. De même que le gypse et les combustibles, il présente une série de types qui varient d'une manière continue entre deux termes extrêmes, le calcaire et le calcaire saccharoïde.

Le calcaire métamorphique s'observe dans un grand nombre de régions, parmi lesquelles il suffira de citer les Pyrénées, les Vosges, la Scandinavie et surtout les Alpes.

Autour des montagnes gigantesques qui forment les Alpes rayonnent des vallées à la fois profondes et allongées dans lesquelles on peut suivre facilement les altérations successives du calcaire métamorphique. Dans la Suisse elles ont parliculièrement été étudiées avec le plus de soin, grâce aux recherches de ses géologues, parmi lesquels il faut surtout citer de Saussure, Studer, A. Favre, Escher de la Linth.

SUR LE MÉTAMORPHISME DES ROgllES. 47

Le calcaire a été inélamorphosé sur une longueur de plusieurs lieues. Ses couches conservent d'abord leur régularité, mais elles la perdent à mesure qu'on se rapprocha du centre des montagnes. Elles forment ensuite des lentilles ou des ganglions qui sont enclavés dans les roches granitiques et métamorphiques. Les fossiles peuvent quelquefois se conserver, même dans le calcaire qui se trouve avec le quartzite, le micaschiste et le gneiss, c'est-à-dire au milieu de roches qui ont été fortement métamorphosées. Ainsi, au col de la Nuffenen, on trouve un calcaire métamorphique qui est précisément dans ce cas, et qui contient encore des bélemnites.

Dans les hautes régions des Alpes, le calcaire présenle des caractères bien constants qui ont été signalés depuis longtemps par les géologues suisses. Il se divise en fragments pseudoréguliers. Sa structure cristalline augmente d'une manière insensible. 11 est plus fortement cimenté, plus lithoïde, plus sonore. Sa couleur devient plus pâle et passe du noir au gris par la disparition des matières bitumineuses qui l'imprégnaient. Enfin il peut même se métamorphoser en un agrégat de cristaux microscopiques et passer à un calcaire blanc saccharoïde.

Le calcaire métamorphique prend quelquefois des couleurs très-vives et, d'un autre côté, il est susceptible d'un beau poli ; on comprend, d'après cela, qu'il fournisse les marbres les plus renommés. Ses couleurs sont dues à diverses substances minérales ou organiques disséminées, et généralement à l'oxyde de fer qui s'y trouve à l'état d'oxyde ou de carbonate. Qu'il nous suffise de mentionner le sarrancolin, le campan, le framont, la brèche africaine, le bleu turquin, le cipoUin et enfin le marbre blanc*.

CAE.CAIRE SACCHAROIDE.

A cause de ses nombreux usages, le marbre blanc ou statuaire mérite une attention spéciale ; c'est le type du calcaire saccharoïde et il représente, d'ailleurs, le terme extrême du

* Voir, pour les détails sur ces marbres : Bapjwrt sur les matériaux de construction, des expositions universelles de 1855, 1862 et 1867 par M. Delesse.

métamorphisme. Les Grecs l'ont surtout exploité à Paros, mais les modernes le tirent presque exclusivement de Carrare, dans les Alpes Appuennes. Dans ces gisements, il appartient visiblement aux roches métamorphiques, et il ne résulte pas d'un métamorphisme spécial, mais général. Ainsi, dans les Alpes Appuennes il se trouve loin de toute roche éruptive, et l'étude de ses couches a permis de constater qu'il provient de la métamorphose d'un calcaire du lias.

Si le calcaire soumis au métamorphisme général était parfaitement pur, il prendrait simplement la structure cristalline ; mais il est toujours mélangé à diverses substances qui se sont déposées en même temps que lui et qui tendent elles-mêmes à former de nouveaux minéraux. Aussi est-il peu de roches qui soient plus riches en minéraux que le calcaire métamorphique.

Ces minéraux ne sont pas disséminés au hasard ; ils se sont généralement développés dans le sens de la schistosité du calcaire; ils forment des nodules, des veines et quelquefois des tîloni^. Parmi les principaux, je citerai le graphite, qui se montre en paillettes noires disséminées dans presque tous les marbres blancs. Sa présence doit être attribuée aux matières bitumineuses ou organiques qui se trouvaient dans le calcaire normal.

Le quartz en cristaux d'une limpidité parfaite tapisse les druses du marbre de Carrare.

Le plus ordinairement le calcaire saccharoïde renferme des silicates très-variés, qui sont : l'andalousite, le disthène, la woUastonite, l'edelforsite, la serpentine, le talc, le grenat, l'idrocrase, le pyroxène, l'amphibole, l'épidote, la chlorite, la pyrosklérite, la paranthine, les micas, les feldspaths, la condrodite, la sodalite. Ces minéraux peuvent provenir des roches siliceuses et argileuses mélangées au calcaire.

Parmi ces silicates, le mica réclame une attention toute spéciale ; car il apparaît, pour ainsi dire, dès qu'un calcaire commence à prendre la structure cristalline ; il ressemble alors à du talc, avec lequel on le confond généralement; C'est cependant une variété de mica séricite qui est en lamelles larges et

très-minces, parallèles à la schislosilé du calcaire. Il est transparent, son éclat est soyeux; il aune couleur blanche, grisâtre, verdâtre, qui varie avec la proportion d'oxyde de fer. Le calcaire devient-il fortement cristallin, le mica se montre encore ; mais il est en lamelles plus nettes, d'une couleur verte, rou- , geâlre ou brunâtre. Quand ce calcaire cristallin et micacé est employé comme marbre, on lui donne le nom de cipoUin. Le mica se retrouve, d'ailleurs, presque invariablement dans le calcaire métamorphique, même dans le marbre statuaire.

Le spinelle, le corindon, le fer oxydulé, la pyrite, et notamment la pyrite magnétique, çont encore assez fréquents dans le calcaire métamorphique. Il faut y joindre la chaux fluatée, ainsi que la chaux phosphatée; et, d'après M. Dana, le fluor et l'acide pbosphorique ont été fournis par les mollusques et par les animaux dont les dépouilles étaient renfermées dans le calcaire. J'ai, du reste, constaté que le calcaire métamorphique dans lequel se sont développés des minéraux très-magnésiens, tels que le mica, le pyrosklérile, le pyroxène, l'amphibole, le grenat, le spinelle, peut^très-bien ne pas contenir de magnésie. Il est donc visible que, lorsqu'il s'est formé, la magnésie avait une grande tendance à se combiner à la silice K

Lorsque le métamorphisme subi par le calcaire est trèsénergique, sa structure cristalline est très -développée ; il devient alors saccharoïde, prend une couleur blanche et passe quelquefois à l'état de marbre statuaire ; il contient souvent une grande quantité de minéraux. Il est d'ailleurs d'autant plus cristallin que les roches avec lesquelles il est associé le sont elles-mêmes davantage : ainsi, le calcaire associé au schiste argileux, au micaschiste, au gneiss, présente dans la structure cristalline une gradation qui est en rapport avec celle de ces roches.

Forme arrondie des minéraux dans le calcaire métamorphique.

Les minéraux qui se sont développés dans le calcaire métamorphique offrent souvent une forme arrondie. Comme le

^ Calcaire saccharoïde : Annales des mines, 1851, t. XX, p. 141.

remarque M. C. F. Naumann, le pyroxène, l'amphibole (pargasile), le grenat, la condrodite, le spinelle, Tapatite, peuvent avoir leurs faces plus ou moins déformées ou courbes ; il arrive même qu'ils se réduisent à des grains arrondis et brillants autour desquels le calcaire se moule très-exactement. Naturellement on est porté à comparer ces minéraux en grains à une matière fondue ; mais leur forme arrondie ne suppose cependant pas une chaleur capable de l'es amener à la fusion. Qu'on suppose, en effet, ces minéraux à l'état plastique, comme cela devait nécessairement avoir lieu au moment de la cristallisation, leur forme arrondie pourra s'expliquer par dès actions moléculaires et répulsives qui s'exerçaient entre le calcaire et les tainéraux qu'il renferme. Du reste, dans certaines roches, notamment dans le porphyre quartzifère, on voit quelquefois le quartz ou le feldspath présenter une forme arrondie et même ressembler à des gouttelettes. Ajoutons enfin que la serpentine, la pyrosklérite, le talc, la chlorite et, en général, les minéraux hydratés, ne permettent pas de supposer que le calcaire métamorphique dans lequel ils s'observent si souvent ait été fondu par la chaleur.

Il me paraît probable que l'eau, la pression, ainsi que la chaleur, auront contribué à rendre le calcaire plastique. Les actions moléculaires, qui étaient très-énergiques, auront alors déterminé sa cristallisation et celle des nombreux minéraux qu'il renferme. Les éléments nécessaires à ces minéraux ont d'ailleurs été fournis par le calcaire et par les substances qui lui sont mélangées. La plupart des minéraux qui ont cristallisé dans le calcaire métamorphique sont, en effet, à base de chaux. Quant à la magnésie, elle peut provenir, soit du calcaire lui-même, soit de matières argileuses. Il est bon d'observer qu'elle s'est combinée surtout avec la silice, et que le calcaire ne renferme pas nécessairement de la magnésie, lors même qu'il est très-riche en minéraux magnésiens. Tout porte à croire, cependant, que le calcaire métamorphique contient d'autant plus de ces derniers minéraux qu'il avait d'abord plus de magnésie.

Les roches calcaires sont habituellement très-riches en fos-

siles, et elles forment des couches bien régulières qui couvrent de grandes étendues. L'observation de ces couches a montré que le calcaire métamorphique peut provenir de divers terrains; il ne représente pas le calcaire primitif (urkalkstein) , comme on le croyait autrefois, à cause de son association à des roches regardées comme étant les plus anciennes ; il ne correspond même pas à une époque géologique déterminée. De plus, aucune différence essentielle ne s'observe entre les calcaires métamorphiques, quel que soit le terrain auquel ils ont d'abord appartenu; aussi, lorsqu'il n'est pas possible de suivre le développement successif de leur structure cristalline, leur âge ne saurait être déterminé exactement. Le plus souvent, du reste, les fossiles qui servent à fixer cet âge ont disparu par suite de la cristallisation ; en outre, les caractères du calcaire métamorphique résultent seulement de sa composition originaire et de l'énergie du métamorphisme auquel il a été soumis. Il n'est donc pas étonnant que ces caractères restent les mêmes pour des calcaires métamorphiques d'âges très-différents.