vol. in-8«. Paris

Grâce aux résultats des études de ce genre, on est parvenu dès maintenant à caractériser les différentes qualités de fonds sous-marins, et surtout à les rattacher aux conditions géologiques et même géographiques dans lesquelles chacun d'eux a pris naissance. Aussi, la première division établie par ces produits — et que l'on doit aux naturalistes du Challenger, vaisseau dont la croisière scientifique commença en 1872 et dura près de trois ans et demi, — admet-elle deux types principaux, qualifiés les uns de terrigènes et les autres de pélagiques. On a, par la suite, intercalé entre ces deux séries les dépôts thalassiques ou de profondeur moyenne.

Dépôts terrigènes — Nous avons déjà été conduits à donner, relativement aux formations littorales, un certain nombre de détails, que nous rappellerons en deux mots.

Dans le cas typique, l'ensemble des matériaux étalés par la vague mérite le nom de trilogie littorale. Le premier effet du triage par les flots est de constituer trois bandes parallèles qui s'avancent, d'un commun accord, à la conquête du continent progressivement envahi et dont le premier terme est formé de galets et d'autres matériaux pesants; le second, de sables; le dernier, de limons. En conséquence de ce mode de formation, cependant simultané, les galets sont recouverts par le sable qui avance sur eux et les sables par les limons, de sorte que considéré à quelque distance de sa limite extrême, le triple ensemble donne l'idée de trois niveaux superposés et d'âges différents. C'est une circonstance qu'il ne faut pas

perdre de vue dans l'étude des anciens dépôts et qui probablement, dans plus d'un cas, a fait accepter des conclusions erronées.

Il est remarquable, en effet, qu'on retrouve, à un très grand nombre de reprises, dans la série sédimentaire, la succession des trois termes qui nous occupent et parfois avec des épaisseurs considérables : un massif de poudingues plus ou moins grossiers, et généralement azoïques, l'habitat entre les cailloux mouvants étant fort difficile; d'épaisses assises de grès ou de quartzite, suivant les âges, avec des fossiles particuliers ; et, enfin, des schistes ou argiles à grains fins avec une population spéciale, comme si des faunes distinctes s'étaient succédé dans ces deux cas. Les exemples modernes nous portent à nous demander si ce n'est pas selon des plans verticaux, qui recouperaient les couches superposées, qu'il faudrait déterminer les synchronismes.

Nous avons vu que l'origine de la progression horizontale de la trilogie est intimement rattachée, par sa cause, à la réalisation des transgressions stratigraphiques : notons que MM. Van den Broeck et Rutot ont proposé de la faire entrer comme un élément de définition dans la notion même des périodes géologiques1. Le diagramme théorique qu'ils ont adopté, met en évidence l'impossibilité de résoudre le problème qu'ils se sont proposé. Outre que cette trilogie est un phénomène local, on voit comment un « terrain » peut, à la rigueur, commencer et se développer

1. Explication de la carte géologique de Belgique, introduc tion à chacune des feuilles successivement publiées, in-8° Bruxelles, 1883.

pendant tout le cours de la transgression, mais on ne comprend pas bien comment, en décroissant et disparaissant, il laisserait des vestiges souterrains symétriques des premiers.

Il est intéressant de passer en revue quelques parti cularités concernant la trilogie fossile. Pour qu'une région littorale ancienne soit remise sous nos yeux et puisse être étudiée, il lui a fallu sortir d'une longue série de circonstances qui, toutes, tendaient à la modifier ou même à la détruire.

La superposition : galets, sables, limons, cesse de s'accroître le jour où l'affaissement lent du sol est interrompu. Pour que le recouvrement puisse s'effectuer, il faut que la mer ait accès de nouveau dans la rôrjion, peut-être après une interruption plus ou nioin? longue de la sédimentation. La persistance de la me; , le sol supposé immobile, amènent l'extension, dans le temps considéré, de matériaux fins qui ne pourront pas s'épaissir beaucoup et il faudra, tôt ou tard, qu'un bassin sédimentaire, relativement profond, s'établisse sur l'ancienne ligne de côte pour y accumuler les sédiments successifs. Des érosions s'ensuivront très ordinairement et on ne peut guère supposer que le rivage extrême de la mer considérée, c'est-àdire celui qui était atteint quand l'affaissement a cessé, puisse persister. Il en est autrement à une distance suffisante des côtes, où le limon fourni par la démolition de la première falaise cessera de collaborer la sédimentation avec les autres matériaux qu'il rencontrait dans les eaux. Et c'est peut-être là un nouvel argument pour nous mettre en garde contre certaines tentatives de restauration des rivages fossiles.

Nous citerons toutefois quelques localités, choisies entre beaucoup, qui présentent la structure en trois terrains superposés que nous avons en vue. C'est ainsi que, considéré dans son ensemble, le silurien de Normandie nous offre successivement les arkoses de Bretteville, correspondant à la nappe de galets ; les grès armoricains, qui sont l'équivalent des sables ; et les schistes à calymènes qui répondent au limon. Sur une échelle encore plus grande, le terrain dévonien des Ardennes franco-belges débute par les poudingues parfois à gros éléments (poudingue de Fépin, arkose d'Haybes), se continue par les roches d'origine arénacée, comme les grès de Vireux, et se termine par les dépôts fins d'où dérivent les schistes de laFamenne, à la suite des calcaires de Givet.

Dans la Loire-Inférieure, on voit à Morteau les poudingues dévoniens à galets de quartz laiteux, recouverts de grès, puis du schiste à végétaux du Culm. La succession normale du trias lorrain : poudingue des Vosges, grès bigarré et muschelkalk, puis keuper (marnes irisées), rentrent dans le même type général. Le trias d'A.ndunctun (Pas-de-Calais), débute par un poudingue de galets calcaires, sur lesquels s'étendent d'abord des grès, puis des argiles. En Meurtheet-Moselle, c'est sur les galets que se sont déposés les sables à Pecten personata, surmontés eux-mêmes de calcaire devenus oolithiques à Cœloceras Humphriesianum. Il n'y a pas jusqu'aux environs de Paris où l'on ne puisse citer les galets du bartonien d'Auvers (Seine-et-Oise) qui portent les sables dits de Beauchamps par-dessus lesquels sont les dépôts si lins à Avicula Dcfrancii.

Dcns cette série, quelques détails méritent de nous arrêter, à cause de leur conformité avec des incidents modernes. Par exemple, dans la falaise crayeuse de Fécamp, Alcide d'Orbigny a relevé la succession, audessus de lits sénoniens, d'une couche rognoneuse avec fossiles remaniés, tels que Acanthoceras varians et A. Rothomagensis, c'est-à-dire franchement cénomaniens; puis la reprise de la craie sénonienne.

Sans aucun doute, c'est un exemplaire antérieur d'une disposition en voie actuelle de construction, dans maints endroits du fond de la Manche. Nous avons mentionné la fréquence des glissements en masse de terrains fournis par la falaise, qui sont ensuite désagrégés sur place. Si l'on imagine, pour une époque future, une coupe verticale dans le produit résultant, on verra le dépôt que nous appellerons actuel, tout à coup interrompu par l'extension de débris remaniés, d'âge évidemment sénonien, après quoi le terrain moderne reprendra sa croissance.

Conclusion : la mer sénonienne, dont d'Orbigny a étudié les produits1, était bordée de falaises dont l'étoffe était cénomanienne et qui on\ livré à l'océan des pans éboulés de leur substance, ensevelis sous les dépôts sénoniens ultérieurs. Rien ne peut mieux nous pénétrer de l'identité, à toutes les époques, du régime de la mer.

Un détail côtier de beaucoup de mers concerne les épis et les flèches littorales. Ce sont des accumulations, tangentes au rivage, et qui ont pour effet ordinaire d'en remplacer les sinuosités par des formes

1. Cours élémentaire de Paléontologie et de Géologie strati' graphiques, II, 641. 2 vol. in-18. Paris 1849-1851.

à grandes courbures, c'est-à-dire beaucoup plus simples. Notre côte méditerranéenne en offre des exemples classiques. Ces flèches, sur un demi-cercle de littoral de 200 kilomètres de longueur, ont isol par des levées de sable, les « étangs » de Berre, de Thau, de Leucatte, etc., qui montrent tous les degrés de la séparation du bassin marin. La mer Baltique à Schvvartzort, au nord de Dantzig, est comparable à la Méditerranée et le phénomène atteint des proportions bien plus grandes encore sur la côte orientale des États-Unis où les flèches isolent, en avant du continent, une zone énorme de l'Atlantique, dont la partie principale, limitée à l'est par le cap Hatteras, et bornée par les flèches de l'Amérique du Nord, porte le nom de golfe de Pambico. La théorie de ces phénomènes a été précisée et l'on peut, en toute exactitude, comparer les flèches à de vrais stéréogrammes de la distribution de l'énergie dans les courants côtiers. Sur notre côte d'Aquitaine, le déplacement du cap Ferret, suivi d'étape en étape depuis 1868, a montré avec quelle délicatesse ces constructions arénacées reflètent les modifications du régime mécanique de la mer.

A priori, il est bien difficile d'espérer retrouver, dans les entrailles de la terre, des traces du phénomène qui nous occupe. Cependant, la sédimentation n'étant pas la même des deux parts d'une flèche donnée, et celle qui correspond à l'étang, renfermant des incidents mixtes, correspondant évidemment à la dessalure progressive de l'eau isolée, on peut se demander s'il n'y a pas, pour une part, collaboration des deux régimes dans l'architecture de certaines localités fossilifères. Aux environs de Paris, on pourrait en

citer plusieurs : à Ormoy, près d'Etampes, dans le terrain stampien: à Cresnes, près d'Us-Marines, pour le terrain bartonien, on voit des associations stratigraphiques qui promettent des documents dans ce sens.

Une des difficultés à cet égard pourra résulter, en certains cas, des caractères, mixtes aussi, que présente l'estuaire des fleuves. Toute la série stratigraphique, depuis le silurien jusqu'à nos jours, nous offre des gisements qui correspondent à des points de la mer, où des eaux continentales venaient mêler, aux eaux salées, les matériaux qu'ils charriaient.

L'embouchure de la Seine, si bien étudiée par Lennier, nous fournit un type complet de cette catégorie de formations, dont il nous suffira de rappeler les traits généraux pour avoir décrit toutes les autres.

Les deux collaborateurs des dépôts, c'est-à-dire l'eau marine, d'une part, et l'eau douce de l'autre, animées de mouvements de translation opposés l'un à l'autre, jouissent d'une énergie variable à chaque instant. La mer montante tend à refouler l'eau fluviale, et tout le monde connaît le phénomène du « mascaret » qui se produit lors des marées exceptionnelles. A ce moment, les troubles charriés par le fleuve ont des difficultés spéciales à vaincre, pour entrer dans le bassin maritime et ils doivent constituer des accumulations, au moins provisoires, tout au voisinage du rivage. Mais à marée basse, et surtout lors des fortes crues du cours d'eau, la pénétration dans le bassin océanique devient beaucoup plus facile. Eu temps normal, il faut noter que l'eau douce tend a passer sur l'eau de mer ; et il en résulte une poussés plus lointaine des objets continentaux qui, avant de se

précipiter sur le fond, n'ont pas à lutter contre la résistance de l'eau de mer.

Certains estuaires ont une dimension supérieure à tout ce qu'on aurait pu imaginer. Les estuaires du Saint-Laurent, du Rio-de-la-Plata, des Amazones, et du MisSiissipi, mesurent au moins 40.000 kilomètres carrés. La Gironde, la Seine, la Tamise, opèrent sur des surfaces bien moindres, mais avec des caractères tout à fait comparables. Aussi, est-ce bien loin au large des grands fleuves, qu'on retrouve encore leurs flots, presque sans mélange avec la mer, et reconnaissables à la couleur de leurs eaux troubles : à 400 kilomètres de la côte, on voit encore le courant des Amazones et du Mississipi à la surface de la mer. Chose curieuse, les vitesses étant réparties dans ces cours d'eau comme dans les rivières ordinaires, les dépôts tendent à se faire bien plus activement sur les berges que sur la ligne moyenne, et les vallées continentales se continuent par des vallées sous-marines* , dont l'origine sédimentaire est presque l'opposé de l'origine des premières qui sont des produits d'érosion. D'un autre côté, les conflits des différents filets d'eau dans le courant, et les pertes de force vive qui en résultent, déterminent dans la région de l'estuaire la production de bancs de sable, comme ils en ont provoqué dans toute la longueur continentale du cours d'eau. Lennier nous a donné une excellente carte des bancs de sable de l'embouchure de la Seine : bancs d'Amfard, du Ratier, du Ratelet et de l'Eclat.

1. Boule, les Grottes de Grimaldi, p. 272. V. aussi, Suess, la face de la Terre, II, 832 et Issel, Comptes rendus de l'Académie des sciences des 24 et 31 janvier 1887.

Si, passant des faits modernes à la série géologique, nous recherchons des traces d'estuaires dans la croûte terrestre, nous reconnaissons que le nombre des vestiges évidents est si considérable qu'il faut nous borner à quelques indications.

Dès les terrains les plus anciens, en pleine masse silurienne, nous trouvons dans les schistes des Malvern en Angleterre, des mélanges bien éloquents de plantes terrestres (Psillophyton, Annularia, etc.) avec des dents et des rayons de poissons marins {Onchus). Dans le dévonien moyen, les environs de New-York nous offrent les mêmes vestiges ichthyologiques, associés à des insectes et à des sigillaires. C'est presque du même âge que sont les grès rouges, Cailhnessflags, à poissons marins, à Estheria (mollusques d'eau douce) et à plantes terrestres, d'Ecosse, de Russie, etc. Nous avons dans le cul m, les grès anthracifères à Productus du Bourbonnais ; les schistes triasiques à poissons marins et à végétaux continentaux de Ja Carinthie ; les grès à végétaux terrestres et à coquilles saumâtres du lias de Mondégo (Portugal) ; les sables néocomiens de Haslings, où les coquilles marines sont mélangées à des coquilles lacustres, à des plantes terrestres et même à des dinosauriens. Et ainsi de suite, jusqu'à des niveaux tertiaires, comme à Chàlons-sur-Vesles, dans la Marne, où Cyprina lunulata, Cardium Fdivardsi, Ostrea Bellovacensis, qui sont marins, voisinent avec Cerithium goniophorum et Cyrena suborbicularis, qui sont saumâtres, avec Physa gigantea et Planorbis Roissyi qui sont d'eau douce, et même avec Hélix hemispherica et H. Arnouldi, qui sont terrestres.

112 LES CARACTÈHES CIXÉMATIQUES DE LA MER

C'est dans la même série qu'il convient de citer une forme de productions littorales dont on a, pendant un temps, fait un apanage exclusif de la période actuelle : le delta, qui donne un caractère spécial à l'embouchure des fleuves dits* travailleurs, et qui constitue au propre une conquête de la terre ferme sur le bassin océanique. La découverte de deltas fossiles a non seulement procuré une notion qui nous manquait, mais elle a révélé la structure intime des deltas d'aujourd'hui, qu'il ne serait sans doute guère plus commode d'aller observer directement que celle des volcans actifs.

Le delta, surtout localisé dans les mers fermées ou peu ouvertes, est le produit d'accumulation des troubles empruntés au continent, à la bouche d'un grand fleuve dont l'eau perd sa force vive, c'est-à-dire son pouvoir de transport, au contact de l'eau de la mer. Dans ce cas, et par un contraste avec ce qui a lieu dans les estuaires, le laboratoire maritime, au lieu d'appeler le concours d'éléments sédimentaires, s'oppose à la pénétration des matériaux continentaux. Aussi, la localité précise de l'embouchure, changet-elle avec le temps. Les berges s'accroissent dans le' sens du courant, et il se construit vers la haute mer des jetées dont le nombre augmente peu à peu, parce que le courant, à mesure que l'espace devient plus large devant lui, tend à se ramifier et comme à se construire une région, pour ainsi dire symétrique, du bassin hydrographique dont il est le réservoir. Dans ce bassin, c'étaient des filets d'eau, convergents vers la bande de plus grande profondeur (imum vallis); à partir de l'embouchure, ce sont des courants qui

divergent en éventail, pour évacuer l'eau sur une plus grande longueur de côte. A ce titre, le delta du Mississipi est particulièrement remarquable : on voit sur les deux rives de la passe sud, des rameaux divergents qui ont observé une espèce de symétrie bilatérale.

Le Nil, avec ses deux branches de Rosette et de Damiette, a édifié ce triangle régulier (le Delta), avec Alexandrie, Le Caire et Port-Saïd comme sommets. Sa surface de 22.276 kilomètres carrés aurait exigé, d'après des supputations vraisemblables mais non précises, 74.250 ans pour se former.

La Grau, entre Arles et Salon, présente la structure deltoïde, dans tous ses détails essentiels.

Contrairement à leurs idées préconçues, les géologues ont découvert dans les entrailles de la terre des exemples de véritables deltas fossilisés, et c'est à partir de ce moment que nous sommes renseignés sur la constitution du delta actuel et sur son mode de formation.

L'exemple le plus typique et qu'on ne peut se dispenser de citer, est fourni par le célèbre gisement houiller de Commentry, dans l'Allier. Une gigantesque tranchée verticale (tranchée de Saint-Edmond) permet d'embrasser d'un coup d'œil toute son épaisseur, mais le premier coup d'œil conduit à s'en faire une idée fausse. On croit y voir, par-dessus la « grande couche », composée de houille activement exploitée, trois autres couches superposées, horizontales comme elle, et tout aussi régulières : la première formée de schistes, la seconde formée de grès, la dernière, qui couronne tout l'ensemble, composée de

galets innombrables, cimentés en poudingues. C'est avec surprise qu'on s'aperçoit que la soi-disant couche de houille est en réalité composée de myriades de petits lits charbonneux régulièrement inclinés sur l'horizon et que cette structure oblique se poursuit imperturbablement au travers des schistes; puis, avec une netteté de moins en moins grande, au travers des grès et même dans la base des poudingues dont les galets augmentent de grosseur, à mesure qu'on s'élève dans la formation.

Des expériences dues à M. Fayol, ont prouvé que cette singulière disposition dérive du triage auquel à chaque instant a été soumis le mélange des matériaux charriés par les eaux d'an fleuve qui aboutissait à la masse, relativement stagnante, de la mer. Chaque grain composant le mélange a été abandonné par son véhicule, au moment où la vitesse de celui-ci était devenue insuffisante pour le porter plus loin, ce qui dépendait pour chacun de ces grains, de son poids, de sa forme et de sa densité. Dans ces conditions, ce qui se déposera tout d'abord à l'embouchure, ce sont les galets et parmi eux d'abord les plus gros, ensuite les moyens, enfin les plus petits ; viendront ensuite les sables, et d'abord les plus grossiers, puis les plus iénus; enfin se déposeront les particules argileuses, d'abord seules, puis de plus en plus mélangées avec des substances plus légères encore, telles que des débris de plantes gorgées d'eau, qui termineront la série et que la chimie des profondeurs transformer • en combustible minéral. Au fur et à mesure de cetu sédimentation multiple, la bouche de la rivière progressera vers la haute mer, et la série, indéfiniment

recommencée, des quatre régions successives de dépôts, s'épaissira dans le sens horizontal, pour donner l'apparence qui nous trompait au début. Nul doute que, dans le lit du Mississipi et du Rhône, et quelle que soit la nature des matériaux du sédiment, il ne se fasse en ce moment un agencement comparable à celui que nous venons de décrire.

On rencontre des deltas fossiles dans différents terrains, et par exemple, dans la vallée du Rhône, pour le terrain pliocène de Saint-Gilles (Gard). Toutefois on conçoit que l'ensemble des couches associées dans une formation deltoïde, soient spécialement exposées à perdre, à la suite des actions souterraines, les caractères de structure qui lui sont propres.

Ce phénomène de triage ne manquera pas de rappeler au lecteur le triage réalisé sur les côtes par la vague démolissant les falaises. En faisant abstraction du combustible si important à Commentry, on trouve dans le delta, comme dans le cordon littoral, la trilogie : galets, sable et limon, qui nous a déjà occupés. Seulement, tandis qu'au pied de la falaise nous voyons le galet d'abord déposé, recouvert peu à peu par le sable et enfin par le limon, dans le delta nous voyons le galet déposé encore le premier, surmonter le sable qui lui-même surmonte le limon.

Il importe de constater qu'il n'y a pas de contradictions entre les deux phénomènes, bien qu'ils donnent des ensembles sédimentaires inverses l'un de l'autre. Le contraste entre les produits, tient tout entier à la différence de situation du point de départ de l'impulsioa mécanique, par rapport au bassin

sédimentaire : le phénomène littoral est centrifuge et le phénomène deltoïde est centripète.

Contribution du large. — Les dépôts littoraux sont parfois formés, au moins en partie, par une contribution venant du large. C'est ce qui faisait dire à Strabon i : « Le flot dans son mouvementprogressif, acquiert la force suffisante pour expulser hors de son sein tout corps étranger, et l'on appelle épuration de la mer, cet effort par lequel elle rejette à la côte, les cadavres et les débris, quels qu'ils soient, des navires naufragés. »

Dans la « laisse de mer» comme on appelle ce liséré de détritus qui, entre deux marées marque le plus haut • niveau atteint par l'eau, ce qui domine, ce sont les algues arrachées du fond par diverses causes et auxquelles sont mêlées de nombreuses catégories de matériaux flottants : des coquilles, telles que celles des nautiles (dans les pays chauds), à cause des gaz que la décomposition de l'animal a accumulés dans les chambres successives du test ; des os de seiches, spongieux et d'un poids spécifique très faible ; les œufs de raie et de buccins; des débris de coquilles et des petits rameaux de polypiers, etc. En quelques points, des substances spéciales pourraient être mentionnées : la côte orientale de Madagascar a été un temps bordée d'une accumulation de pierres ponces, provenant de l'éruption du Krakatau et qui avaient traversé toute la mer des Indes, avec des vitesses et des trajets inégaux, après la crise du 20 mai 1883.