SUR LA

Pendant une longue série de siècles, Timagination a engendré bien des systèmes sur la manière dont se sont formées les parties externes de notre globe, et même sur les circonstances dans lesquelles il est sorti du chaos. Hais, on ne s*appuyait que sur quelques notions isolées et fort incomplètes et ces inventions méritent à peine d'être citées, même pour mémoire.

C'est seulement vers la fin du siècle dernier que Ton comprit qu'avant tout, il fallait observer attentivement la nature des masses qui constituent Técorce terrestre, leur mode d'agencement, ainsi que les débris des êtres organisés

* Cette Introduction reproduit en partie une conférence que j'ai faite à Londres,

au palais de South-Kcnsington, en mai 1876. {Seience Conferenceê. Geology, 1M, p. 177.)

si divers qui y sont enfouis. L'ère de la géologie, comme science d'observation et d'induction, ne remonte guère qu'à environ un siècle. C'est, en effet, en 1777 que Pallas publiait ses observations sur les montagnes; en 1779 que paraissaient les premiers volumes, où Saussure consignait sur les Alpes des études qui seront toujours consultées avec fruit; vers 1780 que les cours de Werner, à l'école de Freyberg, acquirent une grande renommée, et commencèrent à former des élèves fervents qui reportaient dans leurs pays la doctrine du maître; en 1785 que Hutton publiait à Edimbourg la première édition de son ouvrage sur la théorie de la terre {Theory of the Earth)^ où ses persévérantes explorations dans les montagnes de l'Ecosse et son génie d'induction le conduisaient à des vues judicieuses et profondes.

La marche extraordinairement rapide de la géologie date de la fin du siècle dernier, de cette époque, non moins mémorable dans l'histoire des sciences physiques, où les conjectures sur la formation de la terre et les hypothèses prématurées disparurent devant une observation attentive et sévère. Depuis lors, les progrès de la géologie sont tels qu'aucune autre science n'a peut-être révélé, en un si court espace de temps, plus de faits considérables et inattendus.

L'observation seule, appuyée sur l'induction qui permet souvent de la généraliser, fournit aux géologues un guide sûr pour l'explication de certaines questions importantes.

Ainsi, quand on rencontre de toutes parts, dans l'intérieur des continents, des masses minérales ou roches offrant de grandes ressemblances avec les sédiments qui se forment aujourd'hui dans le bassin de l'Océan, on est autorisé à les considérer eux-mêmes comme d'anciens dépôts de la mer, qui se sont superposés peu à peu, pendant des périodes de très^ longue durée. Les sables et les cailloux qu'elles renferment le témoignent, et, plus clairement encore, les myriades de

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débris animaux et végétaux qui les constituent souvent en totalité. Il en est de même de leur disposition en couches, c'est-4-dire en grandes plaques, minces par rapport à leur étendue, et qui sont superposées sur de grandes épaisseurs. De plus, on est arrivé à classer chronologiquement ces dépôts successivement accumulés pendant de longues périodes géologiques, et par suite, à assigner les âges relatifs des séries d'êtres organisés qui sont comme les médailles de ces anciennes époques.

En beaucoup de lieux, des roches dépourvues de débris oi^nisés et principalement formées de silicates, s'élèvent sous forme de masses irrégulières, coupant des formations de toutes sortes : leurs allures démontrent qu'elles ont été poussées de bas en haut, à travers des masses préexistantes, d'une manière plus ou moins analogue aux laves actuelles.

On peut s'autoriser tout aussi sûrement du contournement des couches dans les chaînes de montagnes, pour conclure que ces couches n'occupent plus la position dans laquelle elles furent déposées. Tantôt, sous l'action de bossellements généraux, ces anciens sédiments se sont élevés audessus du niveau de la mer, en conservant à peu près leur horizontalité première, comme dans le nord de la France. Tantôt, les couches ont été fortement ployées et redressées, par des actions d'une grande énergie, ainsi qu'on le constate surtout dans les chaînes de montagnes, par exemple dans le Jura et dans les Alpes. L'étude attentive de toutes leurs inflexions a donné de plus la preuve que ces couches ont, en général, cédé à des pressions et à des refoulements latéraux, dont on peut définir géométriquement les effets.

C'est aussi par l'observation que l'on a reconnu le mode de formation des filons métallifères qui sont dus, comme l'avait si bien pressenti Descartes, au remplissage de nom-*

breuses fissures ou failles, par des émanations venant de la profondeur.

Le même mode d'investigation a encore fait acquérir la preuve des transformations chimiques, physiques et minéralogiques comprises sous le nom de métamorphisme.

Voilà quelques-unes des conséquences importantes et certaines où la méthode d'observation a pu conduire par elle seule.

L'étude détaillée des roches faites dans le cabinet, étude pour laquelle les procédés optiques sont devenus d'un puissant secours, apportent aussi un complément très-utile à l'exploration des mêmes roches, en grand et sur le terrain.

Je laisse ici de côté tout ce qui concerne l'histoire des êtres organisés fossiles, quelque élevé que soit leur intérêt à divers titres, pour rester dans le domaine inorganique de la géologie, lequel ouvre lui-même de bien vastes horizons.

En résumé, c'est l'observation des faits naturels, accompagnée du raisonnement ou de l'induction, qui a principalement constitué les connaissances que nous possédons aujourd'hui, non-seulement sur la constitution de l'écorce terrestre, mais aussi, sur beaucoup de parties de son histoire : son rôle est incontestablement fondamental dans la géologie K

Cependant, la méthode d'observation, suffisante pour conduire à des conclusions générales, ne peut souvent fournir des notions certaines ou une véritable démonstration, lors même qu'elle s'appuie sur une investigation exacte, approfondie et poursuivie dans les contrées les plus distantes. Elle ne peut, d'ailleurs, faire bien comprendre et préciser toutes les circonstances des phénomènes.

* Dana cerUins cas, Jusqu'à présent asseï rares, tel que le mode de la propagation de la chaleur interuc» le calcul a pu Tenir en aide à l'obsenration .

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Heureusement Tobservation trouve un auxiliaire: c'est l'expérimentation, fondement général des sciences physiques. Cette méthode qui n'a pas encore pris en géologie le rôle qui doit lui appartenir peut s'appliquer, comme on le Terra, à des phénomènes d'ordres très-divers, les uns chimiques ou physiques, les autres purement mécaniques.

Quelle que soit son utilité, l'expérimentation n'a pas toujours ici la même valeur. Quand il s'agit de phénomènes mécaniques, son rôle est généralement moindre que dans les phénomènes chimiques ou physiques ; car les appareils et les forces que nous pouvons mettre enjeu sont toujours bornés; ils ne peuvent imiter les phénomènes géologiques qu'en les rapetissant à l'échelle de nos moyens d'action.

Néanmoins, on peut aborder ainsi beaucoup de questions, sinon pour les résoudre complètement, au moins pour les éclairer et en préparer la solution.

Cette opinion, quelque fondée qu'elle nous paraisse, n'est pas encore partagée par tous les géologues. Plusieurs d'entre eux, se méprenant sans doute sur le rôle de l'expérimentation, veulent l'exclure du domaine de la géologie S

Parmi les objections qu'on oppose à l'introduction de la méthode expérimentale en géologie» on se bornera à en citer une. Elle consiste en ce qu'un même résultat naturel peut avoir été produit par des causes différentes. Par exemple, s'il s'agit de la formation d'un minéral, il est possible qu'une même espèce ait été formée, dans ses divers gisements, à la faveur de circonstances très-différentes. Par suite, il ne serait pas très-utile de connaître les conditions dans lesquelles les phénomènes naturels pourraient être imités artificiellement.

En supposant que cette objection soit fondée en ce qui

> Aiill€ltfi de la Sociéié de Géologie, 3* série, t. V, p. 138, 1877.

a INTRODUCTTON.

concerne certains minéraui isolés, tels que la pyrite de fer ou le quartz, elle n*a plus, à beaucoup près^la même valeur, dès qu'on veut l'appliquer aux roches elles-mêmes, par exemple au granité.

D'ailleurs, si la nature a employé des procédés très-divers pour arriver au même but, on peut aussi, en variant soi- Tnême les moyens que l'on met en œuvre, chercher à définir nettement les conditions compatibles ou incompatibles avec chaque phénomène, de manière à les circonscrire dans des limites de plus en plus resserrées et à rétrécir ainsi le champ des hypothèses.

L'opinion exclusive de ceux qui ne veulent faire usage que de l'observation pure et simple semble être le résultat d'un malentendu. Les arguments développés contre l'expérimentation pourraient à la rigueur se comprendre, s'il s'agissait de remplacer l'observation par l'expérience. Or, est-il besoin de dire que, pour ceux mêmes qui s'occupent d'expérimentation, l'observation est la base de toutes les connaissances géologiques? Ces deux méthodes d'investigation, loin de se nuire, se portent un mutuel secours.

En effet, grâce au nombre et au zèle de ceux qui cultivent la géologie sur tous les points du globe, les données fournies par des observations directes surabondent, et, cependant, il y a beaucoup de faits dont cette quantité énorme d'observations n'a pu encore dissiper l'obscurité; de sorte qu'il semble que, n'ayant plus rien à attendre d'une méthode, ce soit à l'autre, à l'expérimentation, que l'on ait à demander la lumière.

Par exemple, on a poursuivi minutieusement tous les caractères de la roche qui forme le soubassement général des terrains stratifiés, le granité, tant dans ses gisements et ses allures que dans sa constitution minérale. L'analyse de nombreuses variétés, et l'examen microscopique de tranches

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minces ont été très-utiles. Cependant de longues dissertations et des hypothèses sur Torigine du granité ont lieu depuis longtemps; des discussions à ce sujet continuent à se produire chaque jour, et malgré tous ces efforts, on commence à peine à soupçonner le mode de formation de cette roche, d'ailleurs si intéressante pour les premiers âges du globe.

Il est probable que c'est seulement Texpérience synthétique qui arrivera à élucider ce problème fondamental. Le jour où Ton saura reproduire les trois éléments constituants du granité, le quartz, le feldspath et le mica, non-seulement séparés, mais associés entre eux et cristallisés, tels que cette roche les montre dans toutes les régions du globe, en un mot, le jour où on aura de toutes pièces fait du granité, marquera une conquête considérable, aussi bien dans l'expérimentation que dans la connaissance de l'histoire du globe terrestre. Espérons que ce moment n'est pas très-éloigné.

Quand il s'agit de comprendre le mode de formation des roches de toutes sortes, stratifiées ou éruptives, on consulte aussi très-utilement les phénomènes contemporains qui ne sont que la continuation des anciens phénomènes. C'est ce qu'a si bien montré Hutton. Les actions qui se passent actuellement à la surface du globe sont, en effet, comparables à des expériences qui se prolongent sous nos yeux.

Toutefois cette étude est loin de pouvoir remplacer l'expérimentation mise en jeu par la main de l'homme. Si cette dernière ne peut agir que sur des proportions restreintes, elle offre en échange l'avantage de pouvoir faire naître les faits, de les tenir sous les regards, et d'en faire varier sciemment les conditions : elle est donc très-utile, même comme complément de l'étude des phénomènes contemporains. C'est l'observation activej à la suite de l'observation passive ^

* Suhant deux expressions de Sir John flerschel.

Entre rinduction fournie par le raisonnement et le fait démontré par l'expérience, il n'y a pas moins de distance qu'entre le récit sommaire d'un événement et la vue prolongée et attentive de ce même événement avec la possibilité d'interroger les acteurs qui y prennent part. En effet, lorsque l'observation s'arrête totalemgitçt reste impuissante, l'expérimentation s'empare du phénomène, en dirige et en fait varier à son gré la production ; elle discute ainsi les conditions du problème et pénètre dans la question d'une manière intime et profonde.

Pour être utile et concluante, l'expérimentation géologique doit être maniée par celui même qui a observé sur le terrain, qui a étudié toutes les circonstances du problème à éclairer, et qui s'est ainsi inspiré sur les causes possibles du phénomène ; car, comme l'a nettement formulé l'un des maîtres de la science, H. Ghevreul, l'expérimentation ne vient qu'à la suite de l'observation directe, a posteriarij pour servir de contrôle à l'induction.

C'est dire que c'est aux géologues eux-mêmes à entrer dans cette voie.

Par exemple, dans la synthèse des minéraux, ce qui importe, ce n'est pas seulement de reproduire telle ou telle espèce minérale, mais d'arriver à ce résultat par des méthodes qui paraissent conformes à celles que la nature a mises en œuvre. Ce n'est qu'après que Gay-Lussac eut observé au Vésuve les cristaux de fer oligiste, déposés sur la surface des laves, qu'il put en démontrer la formation par une expérience de laboratoire. A cet égard. Hall peut servir de modèle ; quand on lit ses beaux mémoires, on voit combien ce savant possédait personnellement toutes les données de l'observation qu'il a soumises ensuite à des expériences judicieuses.

L'expérimentation, armée de ses procédés les plus ingénieux, a été nécessaire pour conduire à l'intelligence des

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phénomènes les plus rapprochés de nous et dont nous sommes témoins à chaque instant. En ce qui concerne la pesanteur de Tair, la mesure prise, à Tinstigation de Pascal, de la hauteur de la colonne mercurielle au sommet du Puy-de-Dôme, était nécessaire, même après le fait signalé par Torricelli, pour établir une démonstration définitive. L'expérience par laquelle Franklin parvint à charger une bouteille de Leyde en la mettant en communication avec des nuages, par Fintermédiaire d*un cerf-volant, était capitale, bien que l'abbé Nollet eût déjà fait ressortir avec beaucoup de perspicacité les analogies de l'électricité et de la foudre. Combien, à plus forte raison, ne devons-nous pas être forcés de recourir à l'expérimentation, quand il s'agit de faits géologiques, dont les plus importants ne se répètent plus de nos jours, du moins sous nos yeux, et ont laissé, pour témoins uniques, un résultat final ne conservant plus aucune trace des actions intermédiaires qui l'ont produit.

Depuis répoque de Galilée, la méthode expérimentale a été admirablement féconde pour l'esprit humain, et Ta conduit aux résultats les plus importants et les plus inattendus. C'est cette méthode expérimentale qui doit aussi pénétrer de plus en plus dans les investigations des géologues. Bien qu'elle ne soit encore qu'à son début, les résultats auxquels elle a déjà conduit font entrevoir quelle sera sa fécondité. A part l'histoire des êtres organisés fossiles, les phénomènes qui forment l'objet de cette science sont, en effet, mécaniques, physiques ou chimiques. Quelque reculée que puisse être la période de l'histoire de notre planète à laquelle ils se rapportent, ces phénomènes appartiennent bien, par conséquent, au domaine des sciences dites expérimenlales.

Après avoir été, pendant longtemps, tout à fait hypothétique, l'étude de la terre est entrée, à la fin du siècle dernier, dans une voie positive où elle a pris constamment pour guide

iO INTRODUCTION.

Tobservation des faits et l'induction. Elle parait aborder une troisième période où elle s'éclairera, dans les phénomènes de tout ordre, par Texpérimentation synthétique. Elle aura ainsi subi des phases analogues à celles que la physique 1

et la chimie ont traversées pour parvenir à plusieurs principes qui sont incontestables, parce qu'ils ont été établis <i et contrôlés par des expériences positives. Tout en conser- îi vaut toujours comme fondement l'observation et le raisonnement, la géologie doit aussi devenir expérimentale; elle s'éclairera alors, suivant le mot de Bacon, sous le fer et le feu de l'expérience.