DÉVELOPPEMENT DE LA THÉORIE

LA FORMATION DES ROCHES STRATIFIÉES EST ATTRIBUÉE A L* ACTION • DE CAUSES NATURELLES. — CETTE THÉORIE SE TROUVE CONFIRMÉE PAR LES FAITS. — EXPOSÉ DE L' ARGUMENT. — EXEMPLES DE ROCHES MÉCA- NIQUES. — ÉLÉMENTS QUI LES COMPOSENT. — ORIGINE ET HISTOIRE DE CE^ ÉLÉMENTS. — LEUR DÉPÔT ET LEUR CONSOLIDATION. — EXEM- PLES DE CONSOLIDATION PAr'pRESSION. — CONSOLIDATION ACHEVÉE PAR DES CIMENTS NATURELS. — CURIEUX EXEMPLES. — CONSOLIDATION DU GRÈS EN CORNOUAILLES. — LA DISPOSITION DES COUPES EXPLIQUÉE PAR l'action INTERMITTENTE DES AGENTS DE DÉNUDATION.

La stratification des roches est un des phénomènes les plus remarquables que présente Técorce terrestre, et les principes qui expliquent ce phénomène appartiennent au fondement même de la théorie géologique. H est maintenant universellement reçu que les dépôts successifs de strates, qui constituent dans une vaste proportion la croûte de la terre et qui ne peuvent manquer d'attirer Tattention de Tobservateur même le plus inattentif, se sont lentement effectués pendant une longue série de siècles par l'action de causes naturelles. A l'appui de cette théorie hardie, les géologues invoquent les opérations qui s'accomplissent actuellement dans la nature ou qui ont été observées et relatées depuis les temps historiques. H y a, disent-ils, comme une vaste machine qui, maintenant encore, travaille sans cesse sur la terre

entière y brisant les roches qui apparaissent à la surface du sol, transportant en divers lieux les matériaux qui en proviennent , et là, construisant de nouvelles strates, àTimitation de celles que Ton aperçoit superposées, partout où une Section de Técorce terrestre est exposée à l'œil. C'est pourquoi il nous est donné, d'un côté, de contempler l'œuvre terminée, telle qu'elle existe dans la croûte de la terre, et de l'autre, de la voir se continuant toujours à la surface du j ol ; et s'il se trouve que toutes deux s'accordent dans leurs principaux caractères, il n'est pas déraisonnable d'en conclure que les causes de l'une furent aussi les causes de l'autre.

Dans l'examen de cet argument, nous avons porté notre attention sur les nombreux et puissants agents qui sont maintenant employés à désagréger et à transporter les roches existantes. Il était impossible, dans les limites étroites que nous nous sommes tracées, de les énumérer tous. Nous avons choisi ceux qui sont en même temps les plus connus dans leurs opérations et les plus frappants dans leurs résultats : les fleuves puissants déchargeant incessamment dans la mer les dépouilles accumulées des vastes continents ; les brisants de l'Océan se précipitant avec une incessante énergie contre toutes les falaises et toutes les côtes du monde ; les marées et les courants s'emparant des ruines faites par les flots et les entraînant au loin dans les profondeurs de l'Océan ; la glace faisant éclater les roches les plus compactes par sa force d'expansion et en répandant les fragments sur les rochers à pic et dans les ravins profonds pour devenir la proie des tor- . rents montagneux ou peut-être pour aller reposer tranquillement au sein d'un glacier; puis ce glacier lui-même, véritable mer de glace en mouvement, conduisant sofi lourd fardeau depuis les sommets élevés de la montagne jusqu'aux riantes plaines

inférieures, et, pendant ce trajet, broyant, sillonnant et désagrégeant le sol de la vallée, et laissant après lui une trace que le temps lui-même ne peut eflPacer ; enfin ces bancs de glace parsemés sur les mers septentrionales et méridionales errant comme des îles flottantes sur les abîmes sans fond de l'Océan et laissant tomber leurs énormes blocs à la surface des montagnes et des vallées sous-marines.

La connaissance de tous ces phénomènes repose sur Texpérience et sur des observations répétées. Ce ne sont point des spéculations philosophiques, mais des faits certains. Nous ne pouvons donc douter que Tœuvre de démolition ne se continue actuellement ; il nous reste à nous occuper de l'œuvre de reconstruction.

Le lecteur est ouvient que les géologues divisent les roches stratifiées en trois classes distinctes : roches mécaniques, roches chimiques et roches organiques. Cette distinction est fondée, disent-ils, sur les opérations actuelles de la nature. H résulte de l'examen attentif des agents naturels maintenant à l'œuvre dans le monde, que des strates sont dues principalement à l'action des forces mécaniques; d'autres, à l'influence des lois chimiques; d'autres enfin, à l'intervention de la vie organique. Nous avons ainsi trois classes distinctes déroches se formant actuellement, chacune offrant des caractères particuliers et chacune ayant son correspondant parmi les couches qui composent l'écorce du globe. Nous allons maintenant exposer quelques-unes des preuves qu'on peut apporter à l'appui de ces importantes conclusions, en commençant par les roches que l'on appelle mécaniques.

Et d'abord , il importe d'avoir au moins une idée générale de l'aspect que les roches mécaniques présentent à l'œil. Nous prendrons trois exemples familiers : le cpnglomérat, le grès et l'argile.

Le conglomérat ou poudingvsy comme on l'appelle quelquefois, est composé de cailloux, de gravier et de sable fonnant ensemble une masse en général dure et solide, mais plus ou moins compacte. Les matériaux divers dont il est composé, bien que réunis dans une même roche, retiennent néanmoins leurs formes propres, de sorte qu'un œil, même peu exercé, peut facilement les reconnaître et les distinguer. Le^m est formé de grains de sable étroitement réunis et cimentés. La qualité et l'aspect de cette roche varient avec le volume et le caractère de ses éléments constituants. Souvent les grains de sable sont gros comme des pois ou même plus. Quelquefois ils sont si petits qu'on ne peut les distinguer qu'à l'aide d'une lentille. La plupart consistent en quartz entremêlé de grains de calcaire, et ils sont habituellement arrondis conmie par l'action de l'eau courante. Le mot argile y plus vague et plus général, est maintenant employé communément pour désigner une matière finement divisée qui contient de dix à trente pour cent d'alumine et qui pour cela est plastique et devient susceptible, lorsqu'elle est amollie par l'eau, d'être pétrie à la main comme de la pâte. L'argile se présente sous différentes formes dans les couches terrestres, selon les différents minéraux qui entrent dans sa composition et les différentes influences auxquelles elle a été soumise. La marne et la terre glaise peuvent être prises comme exemples bien connus : la première est une argile dans laquelle il y a une grande proportion de matière calcaire ; la dernière est un mélange d'argile et de sable. Quelquefois l'argile est transformée par la pression en une sorte de roche ardoisière appelée schiste, qui a la propriété de se fendre aisément en un nombre immense de plaques minces ou de lamelles. Il faut se rappeler aussi qu'il n'y a pas toujours une parfaite uniformité dans la structure de ces roches. Dans le conglomérat,

par exemple, les cailloux peuvent égaler en grosseur des boulets de canon, comme ils peuvent n*êtrepas plus gros que des noix. De même, nous avons plusieurs variétés de finesse ou de grossièreté dans la qualité au grès. De plus, le conglomérat et le grès admettent souvent une proportion considérable d'argUe, comme l'argile contient quelquefois plus que sa proportion habituelle de sable ou de chaux. Enfin, dans un endroit, ces matériaux forment une roche compacte et solide; dans l'autre, ils sont dé* sunis et incohérents.

Mais parmi toutes ces variétés de formes et de texture, les roches que nous avons décrites conservent généralement leurs caractères propres. De sorte qu'avec un peu d'expérience, il est facile de les reconnaître. Elles constituent une très grande partie, nous pouvons peut-être dire la plus grande partie des terrains stratifiés dans tous les pays explorés jusqu'ici par les géologues. Partout où nous allons, nous rencontrons les mêmes apparences : des lits de conglomérat, de grès, d'argile, de marne, de schiste, revenant à plusieurs reprises dans une série de plusieurs centaines de couches : ici dans un ordre, là dans un autre, tantôt sans qu'une formation d'une espèce différente intervienne, quelquefois alternant avec le calcaire ou les autres roches dont nous parlerons plus loin.

Tel est le caractère, l'aspect général de ces couches qui sont connues des géologues sous le nom de roches aqueuses d'origine mécanique. Le lecteur a dû remarquer que ces roches sont précisément composées de ces mêmes matériaux, — les mêmes, quant à l'espèce et quant à la forme, — que nous avons vu préparer et feçonner journellement dans le vaste laboratoire de la nature. Qu'il se rappelle comment d'énormes blocs sont détachés du fianc de la montagne ou de la falaise, et puis réduits en fragments ;

comment ces fragments deviennent, avec le temps, cailloux, sar ble et limon, et comment ces cailloux, ce sable el ce limon sont saisis par les fleuves, les marées et les courants, et emportés au loin dans la mer. Nous avons certainement là tous les matériaux nécessaires pour la formation du conglomérat, du grès et du schiste. Nous avons vu comment ils sont préparés par la main de la nature, comment ils sont façonnés, et puis transportés d'un lieu dans un autre. Continuons maintenant leur histoire, et suivons-les jusqu'au bout.

H est clair qu'ils ne peuvent rester toujours suspendus dans l'eau ; tôt ou tard, ils doivent tomber au fond. Mais tous ne tombent pas à la fois. Car bien qu'ils obéissent toue à la même loi de la pesanteur; les matériaux plus petits et plus légers trouvent dans la résistance de l'eau un obstacle plus sérieux. Les caiUoux et le gros gravier seront les premiers qui atteindront le fond ; puis viendra le sable et enfin l'impalpable Umon. Ainsi, à mesure que le courant s'avance, le sédiment qu'il apporte des terres se trouve ■comme trié, et trois lits distincts de matériaux différents sont déposés au fond de l'Océan : d'abord, le plus près du rivage, un lit de cailloux et de gros gravier ; plus loin, un lit de sable, et enfin, le dernier de tous, un lit de limon ou d'argile. C'est là le premier pas dans la construction de la roche stratifiée. Pour achever l'oeuvre, il ne faut plus que la consolidation de ces éléments incohérents. Si cette consolidation peut s'effectuer, nous aurons ^lors dans le lit de l'Océan une couche solide de conglomérat, 4me couche solide de grès et une couche solide de schiste.

Nous n'avons plus, il est vrai, en ce qui regarde cette opération, l'avantage dont nous avons joui jusqu'ici, celui de l'observation actuelle. Le travail de la consolidation, s'il existe, s'accomplit dans les profondeurs des mers. Mais s'il est en dehors de la portée de

nos sens, il n'est pas en dehors de la portée de notre intelligence. Nous pouvons, le flambeau de la science à la main, pénétrer dans les mystérieuses retraites du secret laboratoire de la nature. En premier lieu, une consolidation partielle d'argile et de fiable, mt^mo de ^avier^ peut s'effectuer bous rinfluence de la pression aenlc» Beaucoup d'entre nous connaissent cette vérité ^ mais peu BaBs doute songent aux nombreuses applications qu'elle a dans les arts pratiques de Ift vie. Citons quelques exemples curieux et intéressants. Les petits fragments de houille qui résultent du frottement des gros blocs Tun contre Tautre, et que ron peut trouver en abondance dans le voisinage de tcmtes nos houillères, sont aujourd'hui transformés en un combustible solide par le simple effet d'une forte pression, La poussière et les rognures de plombagine, que l'on jetait autrefois de côté comme inutiles , sont maintenant ramassées avec soin et converties , par la pression, en une masse solide que Ton emploie dans les manufactures , de crayons, <i Le graphite ou 7ïime de phinj} du commerce , dît flir Charles Lyell , commençant à devenir très rare. M, Broekedon a imaginé de recueillir la poussière des portions les plus pares du minéral du Eorrowdale et d'en reconstituer une masse aussi solide et aussi compacte que le grapbifce naturel. Voici sou procédé ; La poussière de graphite est d*abord préparée avec soin, purgée d'air, placée sous une presse puissante, soigneusement calfeutrée , et sm- un coin d'acier très fort ; on donne plusieurs coups depresBe, chacun de la puissance de mille tonnes, et après cette opération, la masse est si parfaitement solidifiée qu'on peut la tailler pour faire des crayons, et qu'elle montre dans la cas* sure la même texture que le graphite natif (1). v TJn exemple qui

(1) I^eUj Élffinents de GèohgÎE^, t. T^ p, 62,

conyient mieux encore à notre but se tire des expériences que Ton fait pour essayer la force de la poudre à canon. Des sacs de cuir remplis de sable sont placés dans le mortier destiné à recevoir le boulet à une distance de cinquante pieds de la bouche du canon, et souvent il arrive que, par suite de la percussion répétée du boulet, le sable se trouve transformé en une masse solide de grès (1). Or, les dépôts dont nous parlons ne peuvent manquer d'être soumis à une pression continue extrêmement puissante. Car, depuis que le dépôt va s'effectuant, la matière déposée chaque jour est recouverte le lendemain d'un nouveau lit, et avec le temps, elle finit par supporter une inmiense pile de matière minérale, de plusieurs centaines ou même de plusieurs milliers de pieds d'épaisseur.

Mais il existe un autre agent plus important encore. Lorsque les blocs les plus durs et les plus compactes de conglomérat et de grès sont soumis à une analyse détaillée dans le laboratoire du chimiste, on trouve qu'ils sont fortement cimentés ensemble, quelquefois par une solution de chaux comblant les interstices entre les grains de sable et les cailloux, ou bien par une solution de silice, ou encore par une solution de fer. Or, cette découverte est pour nous le fil qui nous guidera dans l'étude des opérations actuelles de la nature. C'est à l'action d'un ciment naturel que nous devons avoir recours pour la parfaite consolidation des roches mécaniques. Voyons si nous pouvons trouver un ciment de cette sorte.

On sait que l'eau des rivières, des lacs et des sources est chargée d'acide carbonique; c'est pourquoi, lorsqu'elle vient en contact avec le calcaire, elle en dissout une portion qu'elle re-

(1) ManteU, Wonders ofGeology, 1. 1, p. 102.

tient à Fétat de solution. Il suit de là que dans tout pays il existe une abondante proyision de ciment calcaire. Nos lecteurs (mt dû remarquer, en outre, l'aspect brunâtre et rouillé que donnent certaines eaux aux roches et aux herbages au milieu desquels elles passent ; cela vient de ce que ces eaux sont imprégnées de fer. Or, nous savons, par les récits des voyageurs, que dans la plupart des contrées il existe dés eaux contenant du fer en solution. La solution de silice dans Teau est moins commune, parce que la silice pure ne peut se dissoudre dans l'eau qu'à une température fort élevée. Néanmoins, il a été clairement démontré, par l'observation, que la silice, lorsqu'elle se présente dans certaines combinaisons avec d'autres substances minérales, peut être^ dissoute assez aisément : par exemple, dans la décomposition du feldspath et de toutes les roches dans lesquelles entre le feldspath, la silice est emportée à l'état de solution (1). Comme ces roches sont très nombreuses et distribuées sur toutes les parties de la terre, nous pouvons en conclure que la silice en solution existe en grande abondance dans la nature. Nous savons donc maintenant que nous avons, d'une part, dans l'écorce terrestre, des couches solides de conglomérat et de grès offrant les traces manifestes d'une cimentation minérale, et d'autre part, à la surface du sol, les éléments du conglomérat et du grès, ainsi que, tout à côté, le ciment minéral lui-même sous une forme convenable. Il n'est donc pas déraisonnable d'en conclure que cette cimentation s'effectue encore actuellement; — que l'eau chargée de fer, de chaux ou de silice, s'infiltrant à travers le gravier et le sable, y dépose son ciment minéral et convertit en une roche compacte et soUde les couches nouvellement formées.

(1) LyeU, Éléments de Géehgie, 1. 1, p. 70 ; Principes de Géologie, -t, I, p. 640.

Mais cette coiicinsion ne repose pas seulement sur la probabilité qui précède. Nous avons une preuve incontestable que la consolidation des couches s'opère encore actuellement. On a trouvé plusieurs fois dans le lit de la Tamise d'énormes masses d'un conglomérat qu'un ciment ferrugineux a rendu compacte, n est hors de doute que cette solidification s'est, opérée par des causes naturelles depuis les temps historiques; car il arrive assez souvent que des monnaies romaines et des fragments de poterie sont trouvés enfouis dans ces blocs solides. Des découvertes semblables ont été Élites en creusant le lit de la Dove, dans le comté de Derby, vers Tannée 1832. On trouva, à une profondeur de dix pieds environ, des milliers de monnaies solidement cimentées dans un conglomérat compacte. Plusieurs de ces monnaies portent les dates des treizième et quatorzième siècles; c'est donc depuis ce temps seulement que les cailloux qui forment la roche ont été déposés et transformés en une masse solide. Mais il ne faut pas supposer qu'un intervalle aussi long soit nécessaire pour la solidification des roches. Dans la première partie du siècle un vaisseau appelé la Thétis fit naufrage au cap Frio, sur la côte du Brésil. Quelques mois après, on essaya, non sans succès, de recouvrer les dollars et autres richesses qui étaient tombés au fond de la mer avec le vaisseau naufragé. Or, on les trouva complètement enveloppés dans des masses solides de grès quartzeux, qui, sans doute, avaient emprunté leurs éléments aux roches granitiques de la côte du Brésil (1).

Dans plusieurs partiel de la Méditerranée et le long de ses rivages, le même travail s'efiectue avec une égale rapidité, c Les

(1) Mantell, Wonders qf Geology, p. 70, 81, 82, 88.

CHAP. V. — i^OCHES d'origine MÉCANIQUE. 95

fonnations récentes de l' Asie-Mineure, écrit sir Charles Lyell, consistent en dépôts d'une nature pierreuse ^ et non en matière incohérente. Presque tous lels petits courants et les rivières de cette région tiennent en solution , comme ceux de la Toscane et de l'Italie méridionale, une quantité considérable de carbonate de chaux, et précipitent du travertin; quelquefois les sables et le graTier y eont liés de manière à former des conglomérats et des grès solides. Chaque delta et chaque barre de sable acquièrent ainsi une solidité qui souvent empêche les courants de se fi^ayer un passage à traTei"s leur masse, de sorte que les embouchures de ces cours d*eau changent continuellement de place (1). » Au musée do Montpellierj on montre un canon enchâssé dans du calcaire cristallin que Ton a retiré du lit de la Méditerranée, près de Tembouchure du Ehône (2).

A ces exemples de solidification des roclies ^ dans des temps récents, nous sommes tenté d'en ajouter un que noua emp mutons à UQ mémoire publié par le docteur Paris, dans les Transmtions dé la Sodètè gèologigtw royale d& Cùrnauailhs : a: Il est un grès que Ton trouve dans diverses parties de la côte septentrionale de la Corn ouailles et qui nous fournit uo exemple fort instructif d'une formation récente, puisqu*il nous fait surprendre la nature dans Boa- œuvre de transformation du sable en roche Êohde, Une portion très considérable de la côte septentrionale de la ComouaUles est couverte d*un sable calcaire composé de pinces particules de coquilles brisées et accumolé par endroits en ai grandes quantités qu'il forme de vraies collines de qaarant^ à cinquante pieds d'élévation. Si Von creuse dans ces collines de

(1) Lydlj Prindpes ds Gtoioffte, 1. 1^ p. 6BB.

(2) Lyall, J^nnciite» rfe GéûÎDgie^ t, I, p. ^^i.

96 GÉOLOGIE ET BÉVÉLATION.

sable ou s'il arrive que les vents en transportent quelque partie , on aperçoit des restes de maisons, et dans l'emplacement des anciens cimetières apparaissent un grand nombre d'ossements humains. On suppose que ce sable a été apporté de la mer, dans l'origine, par les ouragans, à une époque probablement fort reculée. Il apparaît dans un état d'agrégation d'abord très faible, mais qui va sans cesse croissant sur plusieurs parties du rivage de la baie de Saint-Yves; en approchant de la rivière du Gwythian, il acquiert de la dureté... C'est autour du promontoire de New-Kaye que se trouve la formation de grès la plus étendue. Là on le voit avec différents degrés de dureté, depuis cet état de friabilité qui permet de le détacher de la roche sur laquelle il repose jusqu'à cette extrême solidité dont le marteau peut à peine triompher, et qui en fait une excellente pierre de construction. L'église de Cranstock en est entièrement bâtie. On l'emploie également pour divers usages domestiques et agricoles. »

Il n'est donc pas douteux que les lits de gravier, de sable et d'argile que nous avons vus se déposer de jour en jour, d'année en année, de siècle en siècle, sous les eaux de l'Océan, ne puissent être convertis par des agents naturels, dans le cours du temps, en roches solides de conglomérat, de grès et de schiste. Mais ce n'est pas assez. Il nous reste à voir comment ces roches solides peuvent être disposées en une série de couches distinctes ou strates. Le lecteur se rappellera que la somme des matériaux répandus sur un espace donné de l'Océan n'est pas fixe et con* tinue, mais, au contraire, variable et intermittente. Pendant les pluies périodiques sous les tropiques et pendant la fonte des neiges dans les latitudes plus élevées et dans les pays de montagnes , les fleuves s'enflent énormément et charrient une quantité

de sédiment beaucoup plus grande que dans les autres saisons. La désagrégation des falaises par les vagues de la mer est aussi beaucoup plus rapide en hiver qu'en été. Ainsi, pendant que dans uAe saison un cours d'eau n'entraîne, pour ainsi dire, pas de sédiment , dans une autre, il emportera dans son cours troublé un poids presque incroyable de matière minérale. Nous en avons un exemple remarquable dans le Gange. Le volume de matière terreuse déchargé par ce fleuve dans la mer pendant les quatre mois de pluie s'élève à près d'un million et demi de mètres cubes par jour, pendant que le volume déchargé chaque jour pendant les trois mois de chaleur ne s'élève pas à la centième partie de ce chiffre (1).

Ce n'est pas seulement la quantité de matériaux charriés qui varie, la rapidité du courant varie également. Il en résulte que les mêmes matériaux ne sont pas transportés en tout temps à la même distance, car moins le courant est rapide, plus le sédiment se dépose promptement au fond de l'eau. Nous pouvons ajouter que les courants changent souvent leur direction pour une cause quelconque, et que dès lors ils ne transportent pas toujours leur sédiment sur le même point de l'Océan.

De ces considérations se tirent deux conclusions : la première est que le dépôt de sédiment peut s'effectuer très rapidement pendant quelque temps sur une surface donnée, puis cesser assez brusquement et reprendre ensuite au bout d'un intervalle quelconque, de manière qu'un dépôt ait le temps d'acquérir de la consistance avant que le dépôt supérieur ne s'effectue et qu'il se

(1) Les chiffres donnés par sir Charles LyeU, et dus aux obserrations de M. Everest , sont les suivants : pendant les quatre mois de pluie, 172,214,906 m. cubes; pendant les trois mois de chaleur, 1,080,349 m. cubes. {Principes de Géologie, t. I, p. 631.)

produise ainsi une succession de lits distincts. La seconde est que les mêmes matériaux ne seront pas toujours déposés sur une seule et même surface : ce sera peut-être successivement du sable, du gravier, de Targile ou une combinaison quelconque de ces substances, ou d'autres substances minérales. Il pourra ainsi arriver que les couches déposées dans des périodes successives de temps, non seulement se distingueront Tune de Tautre, mais seront composées d'éléments différents ; qu'il y aura, comme le fait le confirme, des lits de conglomérat, de grès, d'argile, de marne et d'autres roches, alternant dans un ordre varié.