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Mode de formation des rognons de grès. — Le grès forme en général de gros rognons plus ou moins stratiformes dans la masse même des sables. Il en résulte, selon toute probabilité, que ces rognons résultent d'infiltrations. Ce qui confirme cette manière de voir, c'est que très-souvent les grès sont associés sous forme de rognons à de la silice arénacée.

Par exemple, les grès de Fontainebleau constituent au milieu des sables quartzeux des nodules de formes variées, séparés d'une manière brusque de la substance incohérente qui les enveloppe. Nous nous sommes proposé par des expériences de préciser les conditions de formation de ces nodules, et voici quelques-uns des faits que nous avons constatés (1).

Lorsqu'on examine avec attention ces nodules, dont le volume atteint parfois des proportions considérables, on reconnaît qu'ils se rapportent à deux grands types, reliés, comme il arrive toujours, par de nombreux intermédiaires.

Les uns offrent une structure feuilletée ou stratiforme très-nette; ce sont les plus fréquents et aussi les plus volumineux. Chaque couche dont ils sont formés se sépare dé la voisine avec une facilité souvent très-grande et s'en distingue par un autre degré de cohésion. Quelques-unes de ces couches, quoique offrant à la vue unaspect identique à celui des plus dures, se réduisent néanmoins en sable au moindre contact et font à peine effervescence par les acides ; ce dernier fait indique que le ciment calcaire n'y existe qu'eu très-faible proportion. Ce sont en quelque sorte des ébauches de couches. 11 ne faut qu'une attention superficielle pour observer

(1) Stanislas Meunier, Presse scientifique des deux mondes, t. II, de 1866, p. 303.

TERRAINS TERTIAIRES.que ces couches friables existent en général k la périphérie des nodules, el comme on ne peut concevoii' iju elles aient laissé passer à travers leurs pores la matière incruslanle sans s'en charger, îl faul reconnaître que dans tes nodules qui nous occupent les couches intérieures sont plus anciennes que celles qui occupent une position plus superficielle. 11 est bon de noter ce fait, qui indique, comnuon le verra tout à l'heure, c erlaines conditions de Tormation des nodules de grès.

Disons en passant que ces notions ne s'appliquent qu'aux nodules encore en place au milieu du sable, car ceux qui sont restés exposés à l'air pendant un certain temps ont nécessairement, sous l'influence des pluies et des trottements qu'ils ont subis, perdu leurs parties friables.

La forme des nodules dont il s'agit est essentiellement variable. Elleapourcaractèi'e constant détre arrondie. Souvent elle approche de celle d'ellipsoïdes groupés en nombre plus ou moins considérable. Sur une cassure suffisamment étendue, par exemple sur toute la section d'une carrière établie dans un nodule, on voit un système de couches, sensiblement parallèles, correspondre it chacun des ellipsoïdes composants, et en outre des couches générales plus ou moins étendues par-dessus plusieurs ellipsoïdes à la fois. Un nodule un peu gros se compose donc en général d'unu série de hodules d'âges diU'érents.

On observe souvent entre les couches dont nous venons déparier des cavités ou poches remplies de sable non agglutiné. Ces poches, qu'on peut comparer aux couches peu cimentées dont il a été question plus haut, ont ordinairement une forme allongée dans le sens horizontal et une épaisseur assez faible. Leur forme générale est celle d'un polyèdre à faces courbes et à angles vifs dont les arêtes sont représentées par l'intersection des couches voisines.

A côté des nodules feuilletés qui nous ont occupés jusqu'ici, ou en trouve d'autres qui en difl^èrent beaucoup sous le rapport de la structure. Ceux-ci ont une texture botryoïde des plus nettes. Ils sont formés de sphères plus ou moins parfaites soudées entre elles, de manière à former des grappes et des chapelets (|uelquefois trèsvolumineux. Les grains sphêriques qui les coustituent ne présentent pas, au moins ordinairement, une structure concentrique que l'on puisse distinguer. Leur surface extérieure est recouverte de petits fragments siliceux qui la pralinent et qui sont à peine adhérents. La cohésion de ces boules est très-variable. Elle arrive dans

certains cas à être excessivement faible, ce qui indique, comme pour les précédents, une très-faible portion de ciment calcaire. On remarque souvent que les masses botryoïdes forment la partie inférieure des nodules feuilletés et leur sont intimement unis. Dans ces nouveaux nodules on ne trouve pas de poches de sable incohérent analogues à celles qui ont été précédemment citées. Mais les interstices que laissent entre ell es les spliérules de grès sont entièrement remplis de sable dépourvu de ciment, de telle façon qu'à cette sorte de nodules correspond une seconde sorte de poches. Celles-ci n'ont pas de forme générale déterminée.

L'altération des blocs de grès sous l'inQuenee des agents atmosphériques représente une sorte d'anatomie de ces blocs qui permet d'en déterminer la structure. Sous l'action des causes de destruction dont il s'agit, la surface primitivement lisse du grès se creuse de sillons étroits indiquant les lignes de moindre cohésion. On voit ainsi se dessiner des feuillets nombreux sur des blocs qui paraissent dénués de toute structure stratiforme; et il arrive que les masses d'apparence homogène décèlent avec le temps leur organisation sphéroïdale. Ces masses, en effet, par suite de leur destruction, se recouvrent d'un très-grand nombre de petits mamelons ellipsoïdaux et de grosseur sensiblement uniforme. Dans quelques cas, ces mamelons étant très-serrés, leur contact se fait suivant les faces de polyèdres réguliers, et le bloc de grès semble recouvert d'un réseau polygonal fort remarquable.

On arrive facilement, après cette rapide étude des nodules du grès de Fontainebleau, à se faire une idée de leur mode de formation.

D'abord il suffit de jeter un coup d'œil sur une carrière de grès pour être convaincu que la pierre est postérieure au sable qui l'entoure ; la position des masses pierreuses au milieu même de la matière arénacée, et surtout l'existence, dans un certain nombre de nodules, de poches remplies de sable, en fournissent la preuve.

En second lieu, il est évident que les nodules de grès sont dus à l'arrivée dans la masse incohérente de filets d'eau chargés de la matière incrustante, c'est-à-dire de carbonate de chaux ; du moins n'imagine-t-on pas facilement un autre mode de formation. On peut même préciser davantage dans beaucoup de cas, et affirmer que les eaux incrustantes sont arrivées par la partie supérieure pour s'écouler de haut en bas. En effet, il n'est pas rare que l'observation des nodules conduise à constater que l'infiltration n'a pu avoir

^!l^^^^" TERRAIKS TEUTIAIHES.

lieu dans un autre sens. Voici comment. Nous avons dit qu'il arrive souvent que des masses botrj'oîdes existent k la partie inférieure des nodules Teuilletés ; or, on observe que les sphéroïdes qui composent ces masses sont souvent terminés en poiule et quelquefois même se continuent à travers le sable en une sorte de stalactite généralement peu prolongée.

Mais, dans quelles conditions spéciales a eu lieu l'incrustation? i-' observation directe ne suflisaiit pas pour répondre à cette questiou. nous avons eu recours à l'expérience. La méthode que nous avons employée a consisté à faire arriver dans du sable quartzeus très-fin des solutions aqueuses, plus ou moins concentrées, de sel convenablement choisi ; nous avons fait principalement usage de chlorure de calcium et de silicate de potasse. On conçoit que nous ayons rejeté le carbonate de chaux, dont la faible solubilité, méiue dansl'oau chargée d'acide carbonique, rend l'emploi très-peu commode.

Lors donc qu'on fait arriver dans du sable quarlzeux la dissolution concentrée d'un sel bien choisi et (ju'on abandonne le tout à la dessiccation, on obtient en général une masse dure plus ou moins mamelonnée, plongée au .milieu d'un excès de sable incohérent. Sous ce rapport, le résultat de l'expérience a quelque analogie avec les productions naturelles, mais celle analogie ne se poursuit dans aucun détail de structure. La masse dure n'est pas nettement séparée du sable environnant. Au contraire, du sable de moins en moins cimenté établit entre Icsdeus termes extrêmes une série de transitions. Si l'on coiipele nodule artificiel, on n'y observe rien qui ressemble à des couches superposées ; il ne renferme jamais de poches pleines de sable; enfin de quelque manière que l'on s'y prenne, il ne présente jamais de parties vraiment bolryoïdes.

On pouvait espérer un résultai meilleur en faisant arriver sur le sable î,des solutions salines, non plus froides, comme celles employées précédemment, mais plus ou moins chauffées; ce qui conduirait à faire intervenir les eaux thermales dans ta foimation des nodules de grès. Mais bien que nous ayons varié les conditions de concentration de liqueur, de durée de l'expérience et de proportion relative du liquide et du sable, nous ne sommes jamais arrivé par cette méthode qu'à reproduire les résultats déjà fournis par lu première série d'expériences.

Nous avons alors sougé à renverser les conditions dans lesquelles

nous nous étions placé jusque-là, c'est-à-dire que nous avons fait arriver les solutions salines froides sur le sable préalablement chauffé. Dès lors les résultats ont présenté tous les caractères des grès naturels. Nous citerons quelques-unes de nos expériences.

Du sable blanc étant chauffé à 150 ou 200 degrés dans un bain de sable ordinaire, on y projette au moyen d'un tube bien effilé une petite quantité d'eau pure. Dès que cette eau est versée, on cherche dans la masse arénacée au moyen d'une lame métallique, et l'on extrait un nodule tout à fait distinct du sable qui l'entoure, doué d'une certaine cohésion et offrant une surface mamelonnée. Par le fait seul de sa dessiccation, ce nodule retombe en poussière; aucun ciment n'ayant été introduit dans la masse. L'eau pure ayant été remplacée par une dissolution assez concentrée de chlorure de calcium, le nodule put être complètement desséché sans perdre sa forme, et il fut beaucoup plus commode d'étudier ses caractères.

Il avait une forme légèrement mamelonnée et une dureté tout à fait comparable à celle du grès ordinaire. Sa structure était homogène, comme il était facile de le prévoir, puisqu'il avait été formé d'un seul jef. Mais nous ne rencontrâmes aucune difficulté à obtenir des nodules feuilletés. Pour cela, nous produisîmes un nodule semblable au précédent, puis, sans le retirer, nous fîmes arriver dans le sable, à l'endroit même où le nodule était enfoui, une nouvelle quantité de liquide incrustant. Celui-ci s'étendit sur le nodule pour former une couche plus ou moins distincte de la masse première, suivant que les degrés de concentration des liquides incrustants employés étaient plus ou moins différents. Jamais cette couche n'a enveloppé totalement le nodule primitif; la partie inférieure de celui-ci est restée à la surface. C'est d'ailleurs ce que l'on observe quelquefois dans la nature, quand les nodules sont convenablement coupés.

Il est clair qu'en faisant arriver de nouvelles liqueurs, on peut faire de nouvelles couches presque indéfiniment.

On est par celte expérience mis sur la voie de l'explication d'un fait signalé tout à l'heure : c'est que souvent les couches supérieures des nodules sont les plus friables. Si en effet on prépare un nodule feuilleté, en ayant soin de prendre pour chaque feuillet une solution saline moins concentrée que pour le feuillet précédent, les couches supérieures arrivent bientôt à n'avoir qu'une très-faible cohésion. Il résulte de celte expérience que le fait observé pourrait s'expliquer par un appauvrissement progressif des eaux incnistantes. Les

nodules artiiiciels ont souvent pr<^5cnté, comme les masses naturelles, les poches pleines de sable qui ont éUS précédemment signalées. Des résultats )>areilsontété obtenus en remplaçant le chluitii'c (le calcium par le silicalo de potasse, et l'on aurait évidemment \m faire beaucoup varier la nature de la substance incrustante sans déterminer do cbangement dans les nodules.

Après avoir ainsi produit de véritables gi-ôs À ciment de clilomrp de calcium ou de silicatede potasse, nous voulûmes en préparer qui, par le ciment lui-même, reproduisissent la roche ualurelle. Ici de grandes dinicultés se présentèrent, à cause du peu de solubilité du carbonate de chaux. Il aurait fallu laisser l'expérience en traiii pendant un temp.s très -prolongé, et dans ce cas il est certain qu'on eût obtenu un succès complet; les résultats atteints en quelques heures en sont la preuve évidente. Mais le ])ea de ciment ainsi introduit dans la masse lui laissait une friabilité incompatible avec une étude complète.

Nous sommes arrivé par la méthode qui vient d'être expoi préparer, outre les grès feuilletés, des masses présentant une slmcture parfaitement bolryoîde. Pour cela, le tube eflilé emplovê^ ci-dessus, cl qui débile dune manière plus ou moins continue lé liquide aggluliuatif pendant un temps plus ou moins prolongé, a été remplacé par une pipette qui laisse échapper le liquide en gouttes séparées, dont chacune tombe en un endroit particulier. Chacum de ces gouttes détermine la formation d'une sphêie h surikce pmlînée, et si ces sphères sont suflisamment rapprochées, elles se soudent sous des formes de chapelets ou de grappes tout h fait semblables à celles du grès naturel. Entre les sphéroïdes ainsi soudés existe un excès de sable parfaitement incohérent, et dans lequel ou ne trouve que des traces de la matière saline employée comroo ciment.

Nous croyons qu'il serait diflicile d'obtenir une plus complète conformité entre les résultats de l'expérience et les minéraux qu'il s'agissait de reproduire. Un seul pas resterait à fairo, qui serait d'obtenir des giès il ciment calcaire. Mais l'expérience, qui réussirait à coup sûr, ne vaut certainement pas la peine d'élra tentée après celles dont nous venons de rendre compte. Il est hors de doute qu'on obtiendrait avec la solution aqueuse de carbonate de chaux des nodules qu'il serait impossible de distinguer de ceux qu'on roncontre dans la nature. Ajoutons toutefois que nous ne regardons pas la formation des nodules naturels comme ayant été

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précédée d'un échauffemenl considérable des sables ; et signalons -celte question à de nouvelles recherches.

La disposition des grès au milieu des sables rend compte de l'entassement de blocs qu'on observe dans tous les pays où existe la formation qui nous occupe, à Étampes et à Fontainebleau par •exemple. En effet, les agents externes, et spécialement la pluie et les eaux sauvages entraînant le sable peu à peu, les masses de grès, ■d'abord enveloppées, restent sans appui et descendent progressivement suivant la verticale, jusqu'à ce qu'un autre bloc ou une couche solide les arrête. C'est h ce mécanisme si simple que sont dus bien des beaux sites rocheux de nos environs.

PouDiNGUES SUPÉRIEURS DE Nemours. — Une bounc partie des poudingues de Nemours date de l'époque des grès de Fontainebleau, ^t non pas comme une autre, de celle de l'argile plastique. Déjà à propos de ce dernier terrain nous avons fait remarquer que, contrairement à l'opinion des premiers géologues qui se sont occupés de la question, il y a deux niveaux très-distincts de poudingues, à Nemours même. La tranchée du chemin de fer a recoupé des poudingues inférieurs à ciment argileux et qui sont réellement contemporains de l'argile plastique. Mais en même temps le sommet des collines et leurs flancs (à cause de nombreux éboulements) présentent un autre poudingue à ciment siliceux contemporain des sables supérieurs. Ceux-ci peuvent être étudiés aussi dans les environs d'Elampes, à Perrier, près de Saclas, où se présente la succession des couches que voici (1) :