STRUGE DES ROCHES ; APPLICATION AU PHÉNOMÈNE ERRATIQUE

Des étendues assez considérables de la surface du globe, telles que la Scandinavie et l'Amérique boréale, doivent les derniers traits de leur modelé à des frottements énergiques dont les traces sont souvent demeurées gravées, en caractères ineffaçables, à la surface du sol.

Quoique ces effets soient bien connus, j'en rappellerai brièvement ici les points essentiels.

Des sillons et des stries innombrables couvrent toutes les roches assez résistantes pour les conserver. On a vu un même sillon se poursuivre sur 15 mètres et davantage, puis, un autre lui succède. Les parois des sillons portent une multitude de stries, en général parallèles à celle de la cannelure principale, dont la largeur va quelquefois jusqu'à oO centimètres. C'est surtout sur les surfaces faiblement inclinées que le phénomène se présente avec régularité. Cependant, il arrive que des surfaces verticales montrent des sillons latéraux qui y ont été creusés horizontalement. Quand une partie très-dure, telle qu'un rognon de quartz, se rencontre sur la roche, elle est restée en saillie et a même protégé, en aval, la surface voisine, qui forme un bourrelet

allongé dans le sens des stries et vient ensuite se raccorder insensiblement avec la surface striée.

La configuration des proéminences de toute dimension, rochers, collines ou îles, est en général en relation évidente avec la cause qui a tracé les sillons. Ainsi, les collines sont souvent arrondies, cannelées et striées d'un côté, tandis que les formes anguleuses du côté opposé contrastent, de la manière la plus frappante, avec la configuration adoucie du côlé frotté. Ce type se reproduit aussi bien sur les aspérités étendues que sur les moindres proéminences.

Quant à la direction des sillons et des stries, elle est en général assez uniforme sur des surfaces faiblement ondulées, telles que la Suède et la Finlande et le nord des Ëtats-lnis. Dans les régions montagneuses, comme la Norvège, les Alpes, les Pyrénées, les Vosges, les traces de frottement divergent en général, comme les axes des vallées qui eu rayonnent. Dans les Alpes, ces accidents se rencontrent encore à 2,500 mètres d'altitude.

Le phénomène qui nous occupe, comme le transport des blocs erratiques qui s'y rattache, est l'un des plus remar* quables de la géologie. D'abord l'objet d'observations dt* Saussure, de Pallas et de Léopold de Buch, il a particulièrement attiré l'attention pendant ces derniers temps. Malgré ces études, et quoique la période à laquelle appartient le phénomène soit bien rapprochée de nous, son origine a dooné lieu à de longues discussions. Des courants boueux c\i^r^^'> de pierres, des glaciers agissant sur de vastes étendues qui en sont aujourd'hui dépourvues, ou enfin des niasse> de glaces animées d'un mouvement rapide: tels sont K'^ agents moteurs auxquels, à l'époque de mes expériences, les géologues attribuaient le transport des matériaux solides qui ont labouré les roches et les ont couvertes de traits de burin.

STRUGE BSS ROCHES; PHËNQMËNE ERB&TIOUE. S8I

opérieMM. — Pour imiter, autant que possible, les conditions de la nature, j'ai fait frotter du sable, des galets et des fragments anguleux de roche sur une autre roche'. Ces matériaux étaient pressés par un bloc de bois el pouvaient marcher à des vitesses et sous des pressions variées. La masse à frotter était granitique, c'est-à-dire de 'a catégorie des roches les pins dures; les matériaux frol-

>i|'TI. — âpputU pour flDdiw la moda <• tamiUim dat ttriai mt Im roehn. — AB. Ubta ■nnl de raiiiion è la pUqoa de roche I K, qn'U «'ifit da itricr; — C, bloc d« bol*, à la hee itlènetn daqiiel mat tuMnét da (niaient* piermu dertin^ 1 ifir comme barin. — B. plilaii bé MU Uoe C par on dooble étrier et détcrmluul. i l'ilde des poldi P dont on le dure, la inniiiiiii pis* oa omiDi gnod* que le bloc doit eureer mr la roeba. -~ E, pLiteau nlié ■■ bWc niidiila par one corde eDTonlèe nir li poulie H, et rmlrtlnaDl me aaa TiMMe réllécfar dd poidaQ. —Echelle de ^,

leurs étaient quartzeux ou feldspath iques, comme ceux qui paraissent avoir été mis en jeu presque partout; ils étaient donc à peu près de la même dureté que la masse sur laquelle ils devaient agir.

L'appareil (fîg. 71) dont j'ai d'abord fait usage a, à peu

' ReckcrdMi expérimmUlet sur le «trUge des rocbei, du au phénonièiie emtiqae. — Coe^let rendKt de CAcadtmU dtt acùncM, 1. XUT, p. 997. — itnnole* det Uina, *i4ri«ii.Xl|,l8S8. ...,

près, la disposition de celui qui a servi à Coulomb pour déterminer les lois du frottement. La plaque de granité à strier, longue de 80 centimètres et de forme plane, est maintenue horizontalement sur un châssis solidement établi. Les galets sont enchâssés dans un bloc de bois de charme. Â ce bldc est fixée une corde qui s'étend horizontalement jusqu'à une poulie de renvoi, et qui supporte à son extrémité un plateau. Selon le poids dont on charge ce plateau, on peut donner au chariot des vitesses plus ou moins grandes. Au-dessous du bloc de bois est d'ailleurs fixé, au moyen d'un étrier, un second plateau en bois, qui est destiné aussi à recevoir des poids et à régler la pression du frotteur.

Cette première disposition, qui exige beaucoup de place et un appareil particulier, peut ôtre remplacée par la machine à raboter la fonte, ordinairement employée dans les ateliers de construction de machines. La plaque de granité, fixée à boulons sur la table de la machine, est entourée d*une auge en bois, de manière à pouvoir être maintenue humide. Les fragments de roche qui doivent strier sont pressés par une pièce de bois, de forme carrée, qui est adaptée au po^l^ outil. Cette pièce de bois ou compresseur entre, à frottement doux, dans un prisme creux en bois, de même forme, qui lui sert comme de gaine, de telle sorte que les galets frotteurs sont maintenus et ne peuvent se soustraire à la pression. On charge le compresseur, à volonté, au moyen d'un levier. Dans ce second appareil, la plaque à strier est mobile, tandis que le compresseur est fixe ; ce qui est indifférent pour le résultat à atteindre. A l'aide d'une disposition assez simple, la vitesse pouvait varier, dans l'appareil mis en usage, de i à 85 centimètres par seconde.

Enfin, pour examiner plus exactement les conditions nécessaires au striage, j'ai encore fait agir des galets isolément, en les enchâssant dans le mandrin d'une machine â

SnUAGR KS ROCHES; PHÉNOMÈNE ERRATIQUE. 983

aléser; puis je les pressais par des poids variables. La vitesse du caillou pouvait, à l'aide de diverses combinaisons de roues dentées, varier dans des limites très-étendues.

Avant d'indiquer les résultats obtenus, je m'empresse de remarquer que les valeurs numériques ne sont sans doute pas susceptibles d'une rigueur mathématique, et cela, pour plusieurs motifs. D'abord, il y a nécessairement un certain arbitraire sur la force des stries dont on commence à tenir cempte. Elles sont, d'ailleurs, plus ou moins facilement gra- Tées, selon la forme du galet frotteur et selon le poli de la surface. En outre, en supposant connue la pression exercée sur la tête de chaque caillou, la pression correspondante au millimètre de contact est d'autant plus difficile à apprécier que la dimension de cette surface se modiGe à chaque instant par l'usure. Enfin, la force d'inertie qui influe au commencement du mouvement est une cause de perturbation sensible, surtout si le trajet n'est pas très-considérable.

Quoi qu*il en soit, il ressort des séries d'expériences qui ont été faites et qui se contrôlent mutuellement des résultats qui méritent d'être signalés.

A l'aide des deux premiers appareils, je suis arrivé à imiter, jusque dans leurs moindres particularités, les surfaces cannelées et striées par le phénomène erratique. Il n'est pas nécessaire pour cela de recourir à des pressions, ni à des vitesses très-considérables.

Les deux éléments, c'est-à-dire la pression exercée sur les galets frotteurs et la vitesse à imprimer à ces galets pour (f}ï ils commencent à buriner des stries bien distinctes, varient en sens inverse l'un de l'autre. J'ai constaté ce fait en faisant varier les vitesses de 0",0023 à 2'",50 par seconde, c'est-à-dire dans le rapport de 1 à 1,000,000. Ainsi, par eiemple, quand la vitesse est inférieure à ^ de millimètre, la pression exercée sur un caillou arrondi doit être, au moins.

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de 100 kilogrammes, tandis que le même caillou, avec une vitesse de 40 millimètres, c'est-à-dire 400 fois plus grande, n*a plus besoin que d'une pression de 3 kilogrammes. La vitesse plus ou moins grande d'un coup de rabot parait avoir des influences semblables sur la force des copeaux qu'il enlèvo. Si l'on porte les deux valeurs comme abscisses et comnir ordonnées sur deux axes rectangulaires, et que l'on cherche à réunir les points ainsi déterminés, la courbe obtenue rap-

SeLellei

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III 1 1 i 1 1 1 1 I

Pig. 7f. ~ Courbe représentant la relation entre lea litesseï et lei prcnioM qa*un caillou commence à buriner des stries bien distinctes sur une contre laquelle il tnile.

pelle une branche d'hyperbole qui aurait pour asymptott^s les axes de coordonnées (fig. 72).

Quand on augmente la vitesse ou la pression, ou ces deux valeurs simultanément, les stries obtenues deviennent plus profondes et plus larges, à moins toutefois que la pres.<ion ne soit assez grande pour écraser les fragments. Ainsi la courbe, il faut bien le remarquer, ne représente que les limites inférieures de ces deux éléments.

A chaque instant de leur mouvement, les galets frotteuis subissent eux-mêmes des changements. On les voit s'user avec rapidité et souvent s'écraser sur leurs angles, de telle

STRUGE »S ROGBBS; PHÉNOMËNB ERRATIQIJE. S85

sorte que, si Tappareil permet aux fragments de tourner sur eux-mêmes, d'anguleux qu'ils étaient d'abord, ils s'arrondissent bientôt. D suffit souvent d'un parcours de quelques dizaines de mètres pour qu'ils se transforment en véritables galets; il se produit, en outre, du sable de forme anguleuse.

Par suite de cette modification incessante, Tentaille que le fragment de roche sculpte sur la plaque change elle-même continuellement de caractère. Avant d^être fortement éffloussé, le galet trace une strie, tandis qu'après s'être aplati ou s'être faiblement déplacé, il creuse un sillon dont le rayon de courbure est en rapport avec la forme du fragment. Ainsi, un même galet produit successivement des stries et des sillons, chacune de ces variétés d'entailles ne pouTant s'étendre sur quelques mètres sans passer de Tune à l'autre. D'ailleurs, de nouveaux fragments suivent les premiers et viennent graver, sur les sillons laissés par leurs devanciers, des stries qui seront effacées à leur tour.

On a souvent attribué les stries à l'action du sable; on voit par l'expérience qu'elles peuvent être tracées par les galets, et qu'elles le sont même bien plus facilement par des fragments d'une certaine grosseur que par le sable proprement dit ; car celui-ci s'écrase bientôt, s'il est maintenu dans le corps pressant avec une fixité suffisante.

Non-seulement des matériaux de même dureté mordent parfaitement l'un sur l'autre, comme nous venons de le voir, mais une roche relativement tendre peut strier une roche plus dure, si elle est soumise à une pression suffisante. Du calcaire lithographique bien pur, doué d'une vitesse de 40 centimètres par seconde et pressé seulement à raison de 35 kilogrammes par millimètre carré, peut nettement strier le granité. Ces stries, tout en étant parfaitement distinctes, sont plus fines que dans le premier cas; la plaque

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striée prend, en même temps, un certain poli, dû à Faction de la poussière fine qui travaille à côté des fragments anguleux du calcaire.

On voit donc que Taction des matériaux les uns sur les autres ne dépend pas seulement de leur dureté, mais aussi de leur vitesse.

Au lieu de presser sur les cailloux par Tintermédiaire d'une pièce de bois, on peut se servir de la même manière d'un bloc de glace (eau congelée). Bien que la glace soit souvent bulleuse et un peu compressible, elle force, sans s^écraser, les galets à tracer des stries.

Si les galets, au lieu d'être pressés au moyen d'un cor{i> solide, sont soumis sans intermédiaire à la pression d'une masse pâteuse, telle que de l'argile humide, l'effet obtenu esl tout différent de ceux que nous venons de signaler. Au premier instant où le galet est en contact avec la roche, il peut encore entamer un commencement de strie; mais, n'étant plus forcément maintenu contre l'obstacle à vaincn\ il ne prolonge pas son entaille : il est en général immédiatement refoulé à distance, dans l'intérieur de la masse pâteuse, où il reste noyé et inactif; si Targile est suffisamment lit^ layée, il roule sur la roche sans avoir la force suffisante pour la pénétrer.

Je ne prétends nullement que, dans des conditions autres que celles que j'ai réalisées, on ne produise pas ainsi de^ stries. Si les galets, au lieu de former un lit mince à la bas? de la masse pâteuse^ étaient accumulés sur une assez grande épaisseur pour se serrer et se caler les uns les autres, peut* être en obtiendrait-on des effets voisins de ceux que produisent les corps solides. Je ne voudrais pas aller au delà des résultats immédiats de mes expériences.

J'ajouterai encore que les stries, dues à l'action immédiate du caillou, sont en général rugueuses et comme déchirées;

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mais les poussières fines résultant de la trituration, et les masses molles, telles que la glace, -qui viennent superposer leur action, adoucissent et polissent les surfaces primitives : comme dans le travail du marbrier ou du lapidaire, où le dégrossissage est souvent suivi d'un polissage.

Quand des cailloux sont enchâssés dans une masse solide, telle que la glace, de manière à faire saillie, la pression qui s'eierce sur eux peut être égale à une partie très-notable ou même à la totalité du poids de la masse supérieure, selon la manière dont ce dernier poids se répartit sur les points d'appui. C'est ainsi que j'ai observé des stries fort nettes tracées sur un quartz très-dur, par l'action des meules qui servent à broyer le même minéral à la fabrique de cailloutage de Sarreguemines, bien que ces meules n'aient quune épaisseur de 28 centimètres (la vitesse des morceaux de quartz qui strient est d'environ 1",30 par seconde). Par le même motif, des blocs de glace, lors même qu'ils sont de faible épaisseur, portant sur la roche par l'intermédiaire de quelques cailloux, peuvent facilement strier cette roche.