CHAPITRE II LA CROUTE ROCHEUSE

Tous les minéraux, tous les métaux dont lïndustrie fait usage étant extraits de l'écorce terrestre, quelques connaissances de sa structure et de sa composition sont indispensables au géologue praticien. C'est pourquoi nous consacrerons ce chapitre à un court résumé de Géologie, plus spécialement relatif aux caractères physiques des roches et des minéraux, à la manière dont ils se présentent naturellement et à leur âge relatif. Avec un peu d'attention, tout lecteur intelligent se familiarisera aisément avec ces diverses particularités.

Roches stratifiées et non stratifiées. — La croûte externe du globe, dont l'étude constitue la Géologie tout entière, est composée déroches, et ce nom s'applique indistinctement à toutes les masses minérales suffisamment importantes par leur volume, qu'elles soient d'ailleurs dures ou tendres ou môme incohérentes, qu'elles soient superficielles ou situées à de grandes

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profondeurs sous le sol. Les sables, les grès, les argiles les tourbes, les marnes, les combustibles minéraux, les calcaires, les minerais de fer, les laves, les basaltes, les granités, etc., sont des roches. Quels que soient leurs caractères minéralogiques, ces roches se présentent dans deux positions principales; stratifiées ou en lits superposés et parallèles les uns aux autres, et non stratifiées, c'est-à-dire éruptives. D'après la disposition affectée par les substances minérales qui se déposent sous nos yeux dans les lacs, les estuaires et les mers, on conclut que les terrains stratifiés constituent des sédiments d'origine aqueuse ou, si l'on veut, qu'elles ont été formées sous l'eau. De même, l'allure des matières vomies par les volcans, conduit à voir dans les roches non stratifiées des masses d'origine ignée. Les poussières charriées par lèvent, comme le sable des dunes, les dépôts chimiques, tels que les tufs calcaires, les assises d'origine organique, tourbes et lits coquilliers sont ordinairement compris au nombre des masses stratifiées, tandis que les pluies de cendres volcaniques et les autres produits irréguliers des éruptions, quoique disposés plus ou moins régulièrement en lits, sont décrits plutôt comme stratif ormes. Généralement les roches sédimentaires sont formées par les débris de roches pré-existantes, ont une structure stratifiée, une texture relativement tendre et fragmentaire, et renferment souvent des restes fossilisés de plantes et d'animaux, Les roches éruptives, au contraire.

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sont amorphes ou quelquefois colonnaires , d'une texture uniforme et cristalline et ne renferment que bien rarement des débris organisés. Malgré ces caractères si nettement tranchés, il faut néanmoins noter l'existence de certaines masses ambiguës, brèches et conglomérats variés d'un côté et lits de cendres parfaitement stratifiés et fossilifères de l'autre.

A l'époque actuelle, des roches stratifiées se produisent dans tous les lacs, estuaires et mers, et des masses non stratifiées font éruption de tous les centres volcaniques. Et comme les forces (météoriques, aqueuses, organiques, chimiques et ignées) par lesquelles les anciennes roches ont été formées et les nouvelles reconstituées au moyen de leurs débris sont aussi persistantes que le système solaire lui-môme où elles puisent leur énergie, le géologue est autorisé à concevoir la formation première de la croûte terrestre d'après les portions qui ont pris naissance dans les périodes suivantes. A ce point de vue, on reconnaît que la terre et la mer ont graduellement mais continuellement changé de place ; les produits minéraux de chaque changement nous donnent, outre la preuve de ces alternatives, une indication de l'aspect physique de notre globe aux différents âges de son histoire.

Situations relatives des roches. — Tout le monde sait que la croûte terrestre est composée de matériaux appartenant au règne minéral et auxquels on donne le nom de roches. On sait, en outre, que ces roches sont

loin de présenter partout les mêmes caractères et d'être par conséquent susceptibles des mêmes applications. La partie principale de ce livre est destinée à faire connaître ces diverses particularités des roches. Ce que nous devons faire ressortir ici, c'est que les roches ne sont pas disposées d'une manière quelconque dans l'épaisseur de la croûte du globe, et nous remar-

FiG. 1. — Situations relatives des roches. Roches de sédiment buttant contre les roches cristallisées (ic) et traversées par une roche éniptive (rf); — a et 6, failles dont la seconde a déterminé le rejet des couches recoupées ; — c, puits naturel.

querons que la conséquence directe du chapitre précédent est justement que les roches doivent être régulièrement disposées et appartenir à un certain nombre de classes différentes, caractérisées chacune par un mode particulier de formation (fig. 1).

En effet, la croûte s'étant solidifiée dans les conditions de température, de pression et d'humidité qui ont été décrites, il s'est fait une première assise universelle qui a servi de base à tout ce qui a pu se produire extérieurement par la suite.

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Ce qui s'est ainsi produit provenait nécessairement, d'une part de la condensation des substances plus volatiles tenues en suspension jusque-là dans l'atmosphère, et d'autre part de la démolition par les agents externes des portions superficielles de la croûte : c'est ainsi que se sont formées les roches dites de sédiment.

Enfin, la croûte solidifiée s'est rompue ça et là, et, par les fissures produites, la matière fondue sous-jacente s'est injectée et, en se solidifiant, est venue nous

Fi G. 2. — Exemple de contoumement des couches stratifiées dans un pays de plaines (environs de Valenciennes).

apporter des spécimens des roches dites éruptives. En même temps, la croûte externe soumise à ces actions mécaniques souvent très-énergiques, s'est disloquée, s'est fendue de failles, et les strates se sont plus ou moins contournés. C'est ce que fait voir les fig. 2 et 3. Structure des roches. — On entend par structure l'aspect que présente l'enchevôtrement, l'entrelacement des éléments d'une roche. Cet aspect dépend du volume respectif, de la figure, de la proportion et de la position réciproque des parties élémentaires. Il convient d'énumérerles principales structures qui peuvent

STBUCTUKE ET COMPOSITION.

LÀ CEOtJTE ROCHEUSE.

se rencontrer: 1® Une roche est dite lamellaire lorsque sa cassure offre de petites lamelles cristallines à peu près planes. Elle est saccharoïde lorsque, étant lamellaire, sa coule u' blanche lui donne une apparence ana-

FiG. 4. — Calcaire oolithique ou globulaire déposé à une époque géologiquement récente par la souri:e incrustante de Vichy.

logue à celle du sucre. — 2** Une roche grenue ou granitoïde est formée de grains distincts plus ou moins gros — 3" Une roche est iiorphyrique lorsqu'au milieu d'une pâte d'apparence homogène, on trouve des cristaux disséminés de feldspath ou des divers autres élé-

m eut S qui constituent la roche. — 4" On la dit porphiroide, lorsque étant grenue elle contient des cristaux disséminés plus volumineux que ceux qui forment la base de la roche. — o» Glondulaire, quand, au milieu de la pâte, les cristaux, au lieu d'être disséminés en grains cristallins, se présentent sous forme de glandes ou de rognons glanduleux — 6° Globidi/ôre, globaire ou varialaire, amygdalaire ou pisoHthique ou varioUque, lorsque la roche contient, disséminées dans la masse, des partics plus ou moins sphéroïdales (fi g. 4). — 7« Schistoide^ lorsque la roche paraît formée de lits minces et quelquefois môme de feuillets. — 8" Compacte^ quand tous les éléments réduits à une valeur microscopique sont très-serrés dans le tissu de la roche. — 9" Vacuolaire ou cellulaire, lorsque la roche contient des cavités nombreuses.— 10° Argiloîde ou terreuse, lorsque le tissu est plus serré et poreux. — H** Vitreuse, quand la roche présente l'aspect du verre. — 12° Grésiforme ou aré7iacée, quand la roche a l'aspect du sable agglutimé ou non. — 13" Foudingiforme ou pséphitique, quand elle a l'aspect de gravier agglutiné ou non. — 14" Bréchi forme ou élastique, quand elle est formée par la réunion de fragments anguleux. — Và"^ Zoogène oiiphytogé?ie, quand elle résulte de l'agglutination des débris animaux ou végétaux (Ch. d'Orbigny).

Dureté et poids spécifiques des roches. — C'est encore à Ch. d'Orbigny que nous emprunterons les délinitions relatives aux propriétés physiques des roches.

:^e LA CROUTE ROCHEUSE.

Le degré d'adhérence des roches solides fournit les caractères suivants : l'' La dureté, qu'on estime par le frottement, parle choc du briquet, par la rayure plus ou moins facile ou impossible à l'aide d'une pointe d'acier, etc. Ainsi, on dit qu'une roche est extrêmement dure (émeri), très-dure (quarzite), dure (petrosilex), médiocrement dure (calcaire), tendre (gypse, talcite), friable (tripoli). — 2'^' La ténacité, c'est-à-dire la résistance qu'une roche oppose à la rupture par le choc. Suivant qu'elle résiste plus ou moins au choc, une roche peut être très-tenace (euphotide, sélagite), tenace (petrosilex, basalte), pew tenace (calcaire, trachyte), fragile (obsidienne, silex), très-fragile (lignite, houille). La ténacité d'une roche n'est point en rapport avec la dureté des éléments composants ou le mélange de parties dures et tendres produit ordinairement une grande ténacité ; c'est ainsi que le granité, dans lequel on trouve une certaine quantité de pinite (substance tendre), est plus tenace que le granité ordinaire, quoique moins dur. Le talc réuni au felspath et à la diallage produit le môme effet dans certaines euphotides. Le silex, au contraire, est très-fragile, malgré sa grande dureté. — 3o hii flexibilité, qui s'estime parlaflexion, par la faculté que possèdent certaines substances minérales de pouvoir être courbées sans se briser. En général, les roches flexibles sont en môme temps élastiques. Cette propriété tient surtout à une adhérence imparfaite et à un certain degré de porosité. En grand, toutes les

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roches sont élastiques, surtout celles qui sont poreuses et grenues, telles, par exemple, que plusieurs variétés de quartzite et de dolomie; les roches les moins flexibles le deviennent toujours plus ou moins si l'on expérimente sur des lames longues et minces. Le phénomène de la flexibilité des roches fut observé en grand quand on posa les colonnes du Panthéon, lesquelles sont construites en calcaire grossier des environs de Paris. Prony ayant visité les travaux de ce monument avant la pose de l'entablement du portique, fut étonné d'entendre dire par les ouvriers que les colonnes remuaient sur leur base : il constata qu'en effet un choc violent avec le pied suffisait pour faire osciller de o à 6 centimètres le sommet de ces énormes colonnes. Comme second exemple analogue, on peut citer le phare de Gatteville, entre Honfleur et Cherbourg. La tour de ce phare a un diamètre de 7 mètres à la base et de 5 mètres au sommet; elle a une hauteur d'environ 73 mètres et repose sur un piédestal de il mètres de côté sur 9 mètres de haut. Eh bien, durant les tempêtes, l'oscillation qu'on ressentait sur ce phare était effrayante dans les premiers temps. Elle s'est réduite, mais elle est encore parfois considérable.

Pour la densité, et tout en reconnaissant que ce caractère peut servir à la reconnaissance des roches, nous ferons remarquer qu'il est variable dans certaines limites à raison de la diversité des éléments composants,

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essentiels et accidentels, de façon qu'on ne peut l'exprimer exactement par un seul chiffre, pour une roche donnée. Il suffira de dire que la densité est dite:

Forte (au-dessus du triple de celle de l'eau) ;

Moyenne (entre le double et le triple) ;

Faible (au-dessous du double).

La densité de l'écorce terrestre se compose de la pesanteur spécifique moyenne de toutes les roches qui la constituent. Cette densité, comparée à celle de la totalité du globe terrestre, donne une notion importante, celle de la densité de la masse centrale (1).

Composition des roches. — Il suffit d'un examen très-superficiel pour constater que les roches sont les unes simples, les autres composées. Les premières, souvent désignées sous la dénomination de roches homogènes, sont formées d'éléments ou d'individus minéralogiques de nature uniforme. Les grès quartzeux, le sel gemme, le marbre grenu, peuvent ôtre cités comme exemples de roches homogènes. Les roches composées, dites aussi hétérogènes, sont constituées par la réunion d'individus appartenant à diverses espèces minérales. Parmi ces roches, qui sont extrêmement nombreuses, nous pouvons citer le granité, lapegmatite, l'ophicalce, etc. Ajoutons que M. Cordier donnait le nom

(1) Nous croyons devoir renvoyer, pour ce sujet important de la densité interne de la terre, à notre Cours de géologie comparée, professé au Muséum d'histoire naturelle. In-8°, Paris, Didot, 1874 (note du traducteur).

de roches surcomposées à celles qui, comme la brèche universelle d'Egypte, par exemple, sftnt formées de fragments appartenant à des roches diverses, composées elles-mêmes.

La considération relative à la composition d'une roche doit se diviser en deux, suivant qu'elle a trait au volume ou à la nature des parties élémentaires ou, pour parler avec plus de précision, des individus miné' ralogiques qui la constituent.

En général, ces individus minéralogiques sont fort petits, et souvent môme d'un volume inappréciable à l'œil nu. Comme le fait remarquer M. d'Orbigny, les plus grands cristaux connus offrent un volume d'environ 1 mètre, et il n'y a que le cristal de roche qui présente ces dimensions gigantesques. Ces colosses minéralogiques ne sont dus qu'à des circonstances accidentelles; d'ordinaire, les plus gros individus sont infiniment plus petits. Ainsi, la tourmaline forme rarement des cristaux de 16 centimètres de longueur; le grenat atteint quelquefois la grosseur de la tète. Mais, nous le répétons, ce sont là des faits complètement exceptionnels, et le plus souvent les cristaux contenus dans les roches, et qui, d'ordinaire, n'offrent que des formes fragmentaires plus ou moins irrégulières, sont microscopiques ou submicroscopiques. Dans certaines roches, le volume des parties minérales élémentaires échappe aux instruments grossissants les plus perfectionnés ; ainsi, de quelque ma-

LA OROUiTE ROCHEUSE.

nière quo l'on s'y prenne, il est jusqu'ici impossible de distinguer lés dernières parties indivisibles de l'argile, de la marne, du silex, comme aussi des masses vitreuses qui résultent du refroidissement de certaines laves, comme l'odsidienne et la gallinace.

Sous le rapport des parties individuelles, on peut

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F I G. 5. — Plaque polie de mélapliyre montrant la pâte compacte de la roche et les cristaux de feldspath et de pyroxène qui y sont disséminés,

distinguer ; 1** les roches iphanérogènes (c'est-à-dire dont les parties sont apparentes et discernables à l'œil nu (le granité); 2» les roches adélogènes dont le volume des parties est caché et invisible (basalte, pétrosilex) ; 3° les roches, partie adélogène et partie phanérogène ; telles sont les mélaphyres composées d'une pâte compacte avec cristaux discernables et reconnaissables h l'œil nu (fig, o).

La simplicité de composition que présentent à première vue les roches adélogènes, n'est souvent pas réelle. De là cette illusion, qui, ancieiniement, a fait introduire à tort plusieurs de ces roches adélogènes comme espèces proprement dites dans la méthode minéralogique ; telles sont les fausses espèces minérales nommées trapp, cornéennes, basalte. On sait depuis longtemps maintenant que cette dernière roche, par exemple, renferme trois minéraux essentiels distincts, le feldspath labrador, le pyroxèneaugite et le fer oxydulé titanifère, plus, un minéral accidentel très-fréquent, le péridot.

Sous le rapport de la nature des parties individuelles des roches, on peut distinguer autant de compositions qu'il existe de mélanges naturels en y ajoutant, bien entendu, le nombre, assez considérable du reste, des roches simples.

Dans ces derniers temps, on a appliqué à la détermination des roches la méthode dichotomique, précédemment employée en minéralogie et plus anciennement en botanique et en zoologie. Un petit nombre de pratiques simples permettent aussi, dans la plupart des cas, de reconnaître une roche dont on possède un petit échantillon (1).

(1) Voy. le Cours élémentaire de géologie appliquée ; lithologie pratique, de M. Stanislas Meunier. 1 vol. in-S".

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