INTRODUCTION

L'exploitation des mines, minières ou carrières est l'application immédiate des études géologiques.

Le sol est en effet destiné à fournir les véritables matières premières, les combustibles minéraux, les minerais de tous les métaux, les pierres de construction ou d'ornement, matières que les usines et les manufactures emploient, traitent et façonnent suivant leurs besoins.

Ce caractère d'élément premier de toutes les fabrications donne à l'exploitation des mines un intérêt spécial; elle seule est réellement créatrice, elle est la base essentielle des nombreuses industries manufacturières qui mettent en œuvre les roches, les minerais et les métaux.

Les mineurs, les carriers eux-mêmes, sont partout conduits à étudier les conditions géologiques des gîtes qui sont l'objet de il 1

leurs travaux; celle étude leur est nécessaire pour guider les exploitations, pour interjiréter et franchir les accidents; le^ mineurs ont été en réalité les créateurs de la géologie.

Aujourd'hui Tétude de la géologie précède celle de Texploitation, et l'ingénieur qui explore un pays est nécessairement conduit à en déterminer la constitution géologique. Qu'il entreprenne cette exploration pour la recherche des mines, pour le tracé des routes, canaux ou chemins de fer, pour la construction de travaux d'art, etc., il ne pourra raisonner avec quelque certitude sur tout ce qui se rattache à ces travaux de recherche, d'exploitation ou de percement du sol, s'il n'a préalablement étudié, au point de vue géologique, la contrée dans laquelle il opère.

Nous avons réuni dans le premier volume toutes les descriptions et les classifications qui peuvent guider dans l'étude des gîtes minéraux; avant d'exposer les méthodes d'excavation et d'exploitation, nous résumerons les principes qui doivent être toujours présents à la mémoire lorsque, passant à la pratique, on commence l'examen géologique d'une contrée.

La première étude à faire est celle des roches employées dans les usages de constructions, et celle des carrières qui les fournissent; car on n'emploie généralement dans les constructions, le pavage, etc., que des roches dont les caractères minéralogiques sont bien prononcés. Le gisement de ces roches dans les carrières fournit des données presque toujours certaines sur les formations auxquelles on doit les rapporter, et il suffira de se reporter à ce que nous avons dit dans le volume précédent pour apprécier de suite la valeur de ces premières observations. Cet examen des carrières est d'autant plus essentiel que l'on a plus de chance que partout ailleurs d'y trouver les fossiles et les minéraux accidentels qui peuvent faciUter les classifications.

L'attention du géologue doit se porter ensuite sur les formes du pays. Il cherchera quels sont les points culminants, étudiera, en les gravissant, la disposition et la structure des roches, et fera, du haut de ces observatoires naturels, une première appréciation de la constitution physique du pays.

Presque toujours aidé, dans cette étude, par les cartes locales et les documents fournis par ses devanciers, il saura, après ses premières excursions, quels sont les terrains sédimentaires et les roches ignées qui constituent le sol, et quelle est leur structure géologique. Les divisions en terrains de transition, terrains secondaires et tertiaires, sont, en effet, assez tranchées, sous le rapport de la composition minéralogique, pour qu'il ne reste aucun doute à ce sujet après le premier examen des roches en place. Dans la grande période secondaire, les terrains placés audessus et au-dessous du lias sont également d'une distinction facile; enfin, les roches ignées ont des caractères de composition et de gisement qui les font toujours contraster avec les roches de sédiment.

Cette exploration sera complétée par un examen attentif des alluvions anciennes ou modernes. Toutes les grandes vallées ont été soumises à des cataclysmes géologiques qui les ont remplies en partie de débris enlevés aux régions les plus élevées de leur bassin hydrographique; or ces débris, stratifiés dans les fonds

i*X souvent bien au-dessus du niveau des eaux actuelles, offrent

le résumé de la composition minéralogique de toute la contrée, depuis le bord de la mer jusqu'aux crêtes de partage des eaux fluviales.

Les exemples abondent pour démontrer tout le parti qu'il est possible de tirer de cet examen des alluvions. Les roches cristallines des Alpes se trouvent dans les alluvions anciennes de la vallée du Rhône jusque vers les plaines de la Crau, c'est-à-dire à plus de 400 kilom. de leur point de départ. Les vallées de la Loire et de la Dordogne, de l'Alagnon et de l'Allier, présentent «les fragments de basaltes et de trachytes à plus de 100 kilom. des sommités du Cantal, du Mézenc ou des Monls-Dores. Aux

environs de Paris, les cailloux siliceux et calcaires des alluvions anciennes de la Seine fournissent au géologue la preuve que les eaux de cette vallée traversent la craie et le terrain jurassique où la Seine prend sa source; le cours de l'Yonne à travers les roches granitiques du Morvan y est même signale par des fragments et des galets de granité, par des particules de mica et de feldspath. Au sud des Alpes, les alluvions connues sous le nom de terrains ophiolitiques annoncent, dans toute ritalie septentrionale, l'importance des roches serpentineuses bien avant qu'on ait approché de leurs masses.

Après ces premières explorations vient l'étude détaillée de la succession des terrains. On déterminera celte succession en dirigeant ses courses perpendiculairement aux axes de soulèvement de la contrée. En effet, d'après la disposition ordinaire des terrains, on parcourt ainsi la série de leurs affleurements, depuis les plaines jusqu'aux crêtes les plus élevées qui sont formées, dans la plupart des cas, par les roches soulevantes.

Par exemple, l'observateur qui part de Paris peut se diriger vers la Bretagne, vers les Vosges, ou vers le plateau central; dans les trois cas, il traversera la série des affleurements de tous les terrains tertiaires et secondaires relevés sur les flancs des terrains de transition, puis arrivera aux sommités granitiques. Les bassins géologiques présentent ainsi des lignes d'affleurements concentriques d'autant plus remarquables, que ces lignes sont aussi indiquées par les accidents naturels du sol. Ces accidents, déterminés soit par le relèvement même des couches de terrain, soit par les différences de dureté des roches qui constituent ces couches, faciHtent beaucoup l'étude de la contrée.

On peut, après avoir parcouru plusieurs rayons d'un bassin géologique, en tracer des coupes idéales qui indiquent ce que M. Elie de Beaumont appelle la stratigraphie des terrains, c'està-dire leur succession en profondeur. La plupart des recherches à faire dans les terrains, soit pour les minéraux stratifiés, soit pour les eaux artésiennes, ont besoin d'être guidées par la connaissance de cette stratigraphie.

Arrivé sur les régions les plus élevées et les plus accidentées, le géologue constatera la nature des roches ignées dont les caractères minéralogiques lui indiqueront approximativement Tépoque du soulèvement. 11 se fixera sur cette époque en étudiant le relèvement des terrains sédinientaires, et distinguant ceux qui se trouvent encore dans une position sensiblement horizontale et ceux qui affectent, au contraire, des inclinaisons incompatibles avec leur mode de formation.

L'examen des plans de soulèvement et des zones de contact entre les roches ignées et les roches sédimentaires fera reconnaître presque toujours des faits de fracture et de métamorphisme. Si les soulèvements ont suivi des directions linéaires, on mesurera ces directions avec la boussole, et on verra dans quel rapport elles se trouvent avec celles des grands accidents du globe. L'état métamorphique des roches donnera des indications sur Texistence possible des gîtes métallifères, qui affecti<Hinent cette position de contact entre les terrains ignés et les terrains sédimentaires; on constatera quels sont les minéraux introduits et développés par ce métamorphisme au milieu des éléments naturels des roches; les enseignements précédemment donnés sur la position géologique de chaque classe des minéraux utiles devront être mis à profit à mesure qu'on parcourra la série des terrains. Les combustibles fossiles, le sel genune, le gypse, les argiles et tous les divers minerais devront être recherchés dans les positions qu'ils occupent habituellement.

Les savants qui ont étudié la géographie physique, Saussure, par exemple, ont toujours fait un grand usage des données géologiques. Il suffit d'avoir parcouru les Alpes pour distinguer comme lui les cimes granitiques des pics composés de terrains schisteux, et cela non-seulement d'après les positions relatives de la roche soulevante et des roches soulevées, mais encore d'après les détails de forme, la manière dont les roches se délitent, la vivacité de leurs angles, l'inclinaison de leurs plpns et la position de la face la plus abrupte comparativement aux autres. Ce mode d'examen peut même être appliqué en petit; il

permettait à M. de Saussure de distinguer d^assez loin, dans les moraines des glaciers ou dans le lit des torrents, les blocs de roches granitoïdes ou porphyriques de ceux qui sont formés de roches schisteuses ou calcaires.

Chaque roche, chaque terrain présente ainsi des caractères de formes qui lui sont spéciaux. Les masses granitiques du Morvan, de la Lozère ou des Vosges, ont un faciès particulier; il en est de même des puys volcaniques de l'Auvergne, des pics basaltiques et phonolitiques du Velay et du Vivarais, des cimes traehytîques du Mont-Dore et du Cantal, qui se distinguent facilement des montagnes formées par le terrain de transition qui les entourent, telles que celles de Pierre-sur-Autre, de Tarare et du Cezallier.

Un géologue qui a déjà parcouru plusieurs contrées et gardé la mémoire d'un grand nombre d'observations de cette nature aura donc, en abordant une contrée nouvelle, d'autant plus de facilité pour reconnaître et classer les roches et les terrains. Sachant à priori quelles sont les lois qui ont produit les inégalités du globe, quelles sont les conditions générales de forme auxquelles ces inégalités sont assujetties, il pourra décider, après quelques excursions, s'il est dans une chaîne de niontagnes ou dans un de ces groupes qui dérivent du phénomène des cratères de soulèvement; il aura distingué, s'il y a des roches soulevantes qui apparaissent au jour, quels sont leur nature, leur position relative et leur âge, il aura essayé une classification des roches sédimentaires en place ou soulevées, et il pourra déjà définir les plans de contact et les lignes d'intersection suivant lesquelles les minerais se montrent ordinairement concentrés.

Les indications générales fournies par les études géologiques pour la découverte des gîtes métalliffères sont plutôt hypothétiques que directes, c'est-à-dire qu'elles se bornent à déterminer les points où les gîtes peuvent exister. Ces indi^aiions sont déjà précieuses, car elles impriment aux recherches cette marche normale^ rationnelle, qui peut seule inspirer de la confiance;

mais, lorsqu'on est assez avancé dans Tétude géologique d'un district métallifère pour bien apprécier toutes les circonstances du gisement des minéraux qu'on recherche, elles deviennent bien plus positives.

L'exploration détaillée de la constitution géologique d'une contrée indique en effet, non-seulement les terrains où peuvent se rencontrer les gîtes métallifères, mais encore les parties de ces terrains où il y a le plus de chance de les trouver.^ Cela résulte de ce qui est dit, dans le premier volume, sur les roches métamorphiques, et sur les zones de contact des roches sédimentaires avec les roches ignées. Rappelons, par exemple, que certaines zones de gneiss et de schistes argileux au contact des porphyres, que certaines roches argileuses ou calcaires, altérées au contact des diorites des serpentines, sont de véritables plans de concentration des substances métallifères.

La connaissance exacte des caractères minéralogiques des gangues est aussi de la plus grande utilité lorsqu'on se borne à l'étude d'une contrée géologique bien définie. Dans certains districts, le sulfate de baryte, le spath-fluor, plus souvent encore certains quartz compactes, cristallins ou cariés, ou certains spaths calcaires, ferrifères et manganésifères, la topaze en Saxe, Tyénite et l'amphibole en Toscane, conduisent aux gites métallifères. D'autres fois, certains minerais communs et servant euxmêmes de gangues, mènent à la découverte de minerais plus rares ; c'est ainsi que, dans quelques contrées, le fer spathique, le fer hydroxydé, la pyrite, sont les signes précurseurs de l'or, de l'argent, dé la pyrite cuivreuse et du cobalt arsenical. Enfin, les indices les plus insignifiants en apparence, tels que la texture des roches, leur couleur, la structure des couches, peuvent souvent fournir des données importantes.

C'est surtout en étudiant le lit des ruisseaux et les sillons tracée sur les flancs des montagnes par les eaux torrentielles qu'on peut trouver quelques preuves de la présence des minerais dans une contrée montagneuse. Ces surfaces, couvertes de blocs, de galets et de sables, présentent en effet le résumé des caractères

8 KTUDE GEOLOGIQUE DU SOL.

minéralogiques de celles qui sont soumises à Taction des eaux. Le sable d'un torrent, soumis au lavage, indique-t-il l'existence de quelques parcelles de minerais, trouve-t-on quelques galets de leurs gangues habituelles, en remontant le lit de ce torrent, les particules deviendront plus distinctes, les galets plus gros et plus nombreux. A chaque affluent on répétera les recherches pour vérifier de quel côté ces indices éloignes auront été charriés; puis, remontant vers leur point de départ, on verra les fragments caractéristiques croître en nombre et en volume, jusqu'à ce qu'on soit conduit aux indices directs j c'est-à-dire aux affleurements des gangues et des minerais qui ont été les points de départ des indices éloignés.

Une fois amenées sur des affleurements, les études minéralogiques peuvent prendre plus de développement et fournir des données plus précises sur la valeur du gîte. On peut reconnaître si ce gîte est un filon régulier ou s*il appartient à une des diverses classes des gîtes irréguliers ; on peut mesurer sa direction, son inclinaison, sa puissance, et préciser ses rapports avec la stratification du terrain encaissant. En joignant à' cet examen quelques essais chimiques des minerais, et surtout une appréciation aussi exacte que possible de la proportion qui existe entre les gangues et les minerais proprement dits, on aura complété ce qu'on peut appeler l'étude superficielle. S'il existe dans la même contrée des gîtes analogues à ceux dont l'exploration du sol a fait reconnaître l'existence, il importe de visiter avec soin les travaux dont ils ont été Tobjet, d'apprécier les résultats qu'ils ont fournis, les caractères spéciaux de composition et d'allure qui y ont été observés. Les études géologiques sont bien vagues tant qu'elles ne sont pas appuyées sur des travaux souterrains, et l'analogie est un guide qui a d'autant plus de valeur qu'il permet de mettre à profit l'expérience acquise par les devanciers.

EMPLOI DES ROCHES DANS LES CONSTRUCTIONS. Les roches des divers terrains, sédimentaires et ignés, sont

KMPLOI DES ROCHES DANS LES CONSTH l'CTlONS. 9

exploitées pour les constructions, pour Tornement, pour le pavage, pour la fabrication des briques, tuiles ou poteries, et pour quelques fabrications industrielles. Peu de ces matériaux ont assez de valeur pour supporter des transports considérables, et chaque contrée a dû chercher dans son propre sol les éléments principaux de ses édifices.

C'est par suite de cette nécessité que la constitution géologique d*une contrée exerce une influence si remarquable sur les formes, et sur les caractères des constructions de toute espèce, influence qui s'est étendue sur les fabrications, les aris, et jusqu'à un certain point sur les habitudes des populations. Les caractères si divers que Ton remarque dans les villes de chaque pays sont évidemment le résultat immédiat des matériaux dont on a pu disposer.

I^es terrains de transiiion sont presque toujours accompagnés de granités et de porphyres qui fournissent des matériaux remarquables par leur solidité et leur inaltérabilité. Malheureusement ces roches sont dures et difficiles à tailler, de sorte qu'elles ne peuvent guère être employées que dans les constructions de luxe. Les forts et les édifices publics de la Manche et de la Bretagne, construits avec le granité, sont des types de résistance et de solidité.

Les roches granitiques et porphyriques étant généralement trop coûteuses pour les maisons particulières, on se borne à les employer comme pierres d'appareil et Ton construit avec les variétés de schistes argileux ou micacés qui se présentent dans les meilleures conditions pour servir de moellons. C'est parmi les schistes argileux de ce terrain que l'on trouve accidentellement les schistes ardoisiers employés comme pierres tégulaires.

Le granité et les schistes ardoisiers peuvent supporter des transports considérabtes. Ainsi on a reconnu qu'à Paris la roche la plus résistante et la plus économique pour les bandeaux de trottoirs et pour certains dallages était le granité exploité aux environs de Cherbourg. Dans plus d'une occasion, le granité a même été amené de contrées plus éloignées, comme pierre d'or-

nement : il suffit de rappeler les blocs de granité gris de Laber, en Bretagne, qui forment le piédestal de l'obélisque de Luxor, taillé lui-même dans le granité rose d'Egypte; et le beau granité porphyroïdc de Corse, qui sert de soubassement à la colonne Vendôme.

Quant aux schistes ardoisiors, leur extraction aux environs d'Angers s'élève annuellement à une valeur de plus de deuxmillions. L'ardoise d'Angers, exploitée jusqu'à près de cent mètres de profondeur, constitue un banc puissant dans la formation silurienne; elle est d'une qualité tout à fait supérieure par sa structure régulièrement schisteuse et par sa texture fine et inaltérable; les ardoises de Fumaj, dans les Ardennes, exploitées pour l'est de la France, celles de la Maurienne, importées dans les villes du Jlidi, ne possèdent pas ces qualités au même degré, on ne peut guère leur comparer que celles de la Tarentaise.

Les parties supérieures du terrain de transition contiennent encore des couches de calcaire dur, compacte, quelquefois même» saccharoïde, de couleurs foncées, qui peuvent fournir d'excellentes pierres d'appareil. Lors même que ces couches sont fissurées et impropres à *la construction, elles sont encore très-recherchées pour la fabrication de la chaux ( Sarthe, Mayenne^ environs de Roanne).

Les calcaires carbonifères^ partout où ils existent, fournissent des ressources d'autant plus précieuses à la construction que la plupart des surfaces de transition sont dépourvues de pierres à chaux. On en tire non-seulement de belles pierres d'appareil, mais la plus grande partie des marbres communs noirs, veinés ou tachetés, appelés en France petits granités, et qui sont principalement exploités en Belgique ; c'est le calcaire carbonifère qui fournit ce que l'on appelle la pierre bleue que Ton trouve en abondance dans les constructions de Mons,Namur, Tournay, Liège, etc....

La formation houillère proprement dite présente souvent des grès qui peuvent servir aux constructions : Saint-Etienne en est bâti, ainsi qu'Edimbourg et Bristol. Lorsque ces grès sont bien

EMPLOI DES ROCHES DANS LES CONSTRUCTIONS. il

sains et presque exclusivement quartzeux, comme à Saint- Etienne, ils sont en effet très-résistants; mais, lorsqu'ils sont mélangés de feldspath d'une décomposition facile, ils sont peu solides et peu durables. Quant aux schistes houillers, ils se délitent tous à Tair, et ne doivent pas même être employés comme moellons .

En résumé, les constructions sont peu favorisées sur les terrains de transition par les roches qu'ils renferment ; et, si l'on considère que les contrées ainsi composées sont généralement celles dont le niveau est le plus élevé, qu'elles sont en outre les plus accidentées et les plus montagneuses, on ne sera pas étonné que dans beaucoup de cas elles soient aussi les moins peuplées, et qu'il ait fallu des circonstances exceptionnelles pour que des villes importantes aient pu s'y développer.

Les terrain» seeondainw renferment abondamment la pierre de construction par excellence, le calcaire. Les calcaires secondaires sont généralement compactes, et, par conséquent, assez coûteux à tailler ; mais leur solidité donne aux édifices une durée précieuse et la vivacité des arêtes s'y conserve de la manière la plus heureuse. On recherche spécialement les variétés grenues ou finement oolitiques comme le calcaire de Caen, variétés qui sont à la fois faciles à tailler et suffisamment résistantes.

Les formations arénacées superposées à la formation houillère, le grès rouge^ le grès bigarré, le grès des Vosges fournissent de bons matériaux. Le grès bigarré surtout est rechei^ché dans la construction, parce qu'il est divisé en bancs qui vont toujours s'amoindrissant de bas en haut ; de telle sorte que les parties inférieures fournissent de très-belles pierres d'appareil. La partie moyenne présente des moellons plateux d'un emploi facile et économique, et sert aussi à une fabrication de meules à aiguiser très-développée dans les provinces voisines du Rhin. Enfin, les couches presque schisteuses de la partie supérieure fournissent une roche tégulaire très-lourde, il est vrai, et peu élégante, mais économique et durable. C'est surtout dans les départements de TEst que ces grès sont exploités ; et la cathédrale de Strasbourg,

si hardie dans ses formes, si bien conservée dans ses détails de sculpture, est un exemple frappant de rinfluence des matériaux sur la conception et la conservation des monuments. Sur le Rhin, les constructions de Manheim, Mayence, Bâie, etc., fournissent également de beaux exemples de l'emploi des grès bigarrés.

Au-dessus de ces terrains arénacés; les calcaires liassiques et jurassiques constituent la pierre la plus favorable aux constructions de toute nature. H suffit de citer, comme bâties avec ces calcaires, Besançon, Nancy, Lunéville, Metz, Dijon, Bourges, Poitiei's, Niort, la Rochelb; enfin Bayeux et surtout Caen, dont les carrières ont fourni les parties principales de Saint-Paul de Londres, et dont les pierres s'exportent encore, ]X)ur tous les détails des ouvrages gothiques, à Anvers, Rouen, etc. Les monuments de Lyon, l'hôtel de ville, l'hôpital, le théâtre, sont bâtis en calcaires de Villebois et de Couzon, que l'on a préférés aux granités des environs. Si Ton examine la position de toutes ces villes, les mieux construites après les villes capitales, on voit qu'elles sont placées sur le relèvement jurassique semi-circulaire qui encaisse les bassins crétacés et tertiaires.

La craie présente des caractères très-différents dans les parties septentrionale ou méridionale de la France : au nord, l'encaissement circulaire du bassin tertiaire, jusqu'aux relèvements du terrain jurassique, n'offre que la craie blanche^ rarement susceptible d'un emploi passable, et plus souvent exploitée comme pierre à chaux que pour les constructions. La craie-tufau fait exception ; sans être une pierre d'appareil très-solide et durable, elle a cependant l'avantage d'être facile à exploiter, à scier, à tailler, et . d'acquérir, en durcissant à l'air, une solidité suffisante. Cet avantage a été mis à profit dans la vallée de la Loire : Orléans, Angers, Tours, Saumur, sont bâties en craie-tufau ; Rouen et le Havre sont dans le même cas, bien que les constructions en briques y soient aussi très-répandues. La craie dû Midi est dure, et fournit de très-bons matériaux lorsqu'elle n'est pas trop fendillée ; la ville d'Angoulême présente de belles constructions dont les matériaux sont entièrement dus à la craie.