SUR DIT GRANDES ÉTENDUES

de phénomènes géologiques qui s’observent dans les terrains fossilifères de tous les âges'. Nous ne voulons qu’appeler l’attention sur les précautions à prendre , lorsque l’on a à examiner une localité ■donnée ou la côte de quelque continent, pour arriver d’abord à reconnaître d’une manière indubitable le mouvement soit d’élévation ou de dépression que subit cette localité ; et, en second lieu , lorsque le mouvement est indubitub'cmenl prouvé, pour fixer sans erreur la quantité de mouvement que l’on croit avoir lieu actuellement, ou avoir eu lieu pendant un temps donné.

XIII. Température de la Terre. Nous comprendrons sous ce titre les diverses observations à faire sur la température des roches, etc., dans les mines; et sur la température des mers, des lacs, des puits artésiens et des sources. Nous nous abstiendrons d’insister sur une théorie plutôt que sur une autre, et nous laisserons l’observateur libre d’adopter celle qui lui paraîtra le mieux s’accorder avec les phénomènes qu’il aura lieu de constater.

a. Dans les observations de ce genre il est essentiel que les thermomètres que l’on emploie soient de la meilleure construction possible ; au lieu d’ètre gradués, ainsi qu’on le fait ordinairement, en notant simplement sur le tube les points de la glace fondante et de l’eau bouillante à une hauteur donnée du baromètre, et divisant ensuite l’intervalle entre les points extrêmes en un certain nombre de parties égales, suivant l’échelle qu’on adopte, il faudra que la graduation du thermomètre qu’on voudra employer; soit comparée sur un grand nombre de ses divisions avec des thermomètres-modèles, construits avec tout le soin requis. Dans des observations aussi délicates que le sont celles de cette nature , il faudrait tenir compte de l’àge même du thermomètre, car on a trouvé que dans les thermomètres à mercure le point de la glace fondant* s’élève lentement après leur graduation ; et comme cet effet a lieu principalement peu après que le tube a été fermé hermétiquement , il faudra laisser passer quelques mois apres que le tube thermométrique aura été rempli et fermé, avant que de le graduer.

b. 11 existe tant de sources d’erreur dans les observations que l’on fait sur la température de l’air et de l’eau dans les mines, lors même que les expériences sont faites par des personnes très-habiles , et avec toutes les précautions possibles, que l’on doit préférer des observations plus directes toutes les fois qu’elles seront praticables. 11 est évident qu’il faudra avoir le plus grand soin d’éviter toute source

' Voyez le Manuel géologique et les Recherches sur la partie théorique de la géologie,

d’erreur , tant dans les instruments que dans la manièro de les employer. M. Cordier, qui s’est beaucoup occupé de ce genre de recherches , a employé la méthode suivante pour prendre , dans diverses mines de charbon de terre de France, la température de la roche ello-méme. Le thermomètre était enveloppé d’une manière lâche d’une feuille de papier de soie formant sept tours entiers; le rouleau était fermé au-dessous de la boule et lié par une ficelle un peu au-dessous de l’autre extrémité de l’instrument, en sorte qne l’on pût en sortir la portion du tube nécessaire pour observer l'échelle sans craindre le contact de l'air; le tout était contenu dans un étui de fer-blanc. On introduisait cet appareil dans un trou ayant 65 centimètres de profondeur et 4 centimètres de diamètre, incliné sous un angle de 10° à 15°; de telle sorte que l’air, une fois entré dans les cavités, ne pouvait s’y renouveler, parce qu’il devenait plus froid et par conséquent plus pesant que celui des galeries. Le thermomètre était maintenu, autant que possible, à la température de la roche, en le plongeant parmi des fragments de la roche fraîchement brisés, et en le tenant quelques instants à l’orifice du trou, dans lequel on le renfermait ensuite, en plaçant sur l’ouverture un fort bouchon de papier. On laissait en général le thermomètre dans cette position pendant une heure. 1

On a fait aussi des observations en perçant un trou de la profondeur d’un mètre , ou de toute autre mesure qu’on pouvait j uger convenable , dans la roche d’une mine , et en notant la température pendant une période donnée quelconque, telle qu’une année et plus. Les observations qui ont été faites jusqu’à ce jour sur la température des roches dans les mines, lors même qu’on tient compte des erreurs possibles dans les expériences sur l’air ou l’eau de ces mines , ont conduit à admettre une augmentation «de chaleur à mesure qu’on s’enfonce au-dessous du point “auquel la température terrestre cesse d’étre influencée par les changements de climat auxquels est exposée la surface de la terre au lieu de l’observation. Il est presque inutile de rappeler que l’on doit répéter les observations à diverses profondeurs , et dans des situations, autant que possible, à l’abri de l’influence de la chaleur produite par la présence des mineurs avec leurs lampes ou chandelles, par l’explosion des trous de mine, lorsqu’on exploite à la poudre, ou par un mélange accidentel de pyrites de fer, d’eau et de schistes argileux. Il est à désirer aussi que les expériences soient faites aussi loin que possible des filons métalliques eux-mémes, qui ; *•

' Essai sur la température de l’intérieur de la terre. ( Mém. de l’Acad. , tow. 7.) . . s -

peuvent donner lieu à des sources d’erreur faciles à prévoir, et dans la partie la plus sèche des galeries de mines.

c. Les observations sur la température de la mer à diverses profondeurs, se font le plus souvent avec des thermomètres à maxima et minimn, dans lesquels les tubes gradués sont placés horizontalement : un thermomètre à mercure y pousse un index au degré de température le plus élevé auquel l'instrument a été exposé dans la mer, tandis qu’un thermomètre à esprit de vin retire un autre index au point le plus froid ; en sorte que l’observateur reconnaît les températures extrêmes auxquelles l’instrument a été exposé audcssous.de la surftee de la mer. Il s’ensuit que l’on ne peut point faire avtÿ cet instrument des observations sures à de grandes profondeurs, à moins que l’on ne connaisse la température de la mer à différentes profondeurs intermédiaires, puisque le thermomètre a pu éprouver des changements à cos diverses profondeurs, et qu’il ne marque que les termes extrêmes de la température à laquelle il a été exposé. H existe plusieurs autres instruments dont un observateur peut prendre connaissance chez les principaux fabricants jl’instruments de physique; et qui sont combinés de manière à donner nonseulement la température de la mer à différentes hauteurs , mais encore à rapporter de l’eau de ces mêmes profondeurs.

Quelle que soit la nature de l'instrument que l'on emploiera, toutes les fois qu’au lieu de prendre la température d’une portion de l’eau qu’on aurait puisée à une profondeur donnée, on fait plonger un thermomètre dans la mer, il est indispensable que la matière de l’instrument que l’on emploie soit telle qu’elle puisse prendre facilement la température de la profondeur à laquelle on l’aura descendu , et que Icihermomètrc soit combiné de manière à noter la température qu’il y aura acquise ; car la même matière qui prend rapidement la température des diverses profondeurs , sera tout aussi facilement affectée par les changements de température dans l’eau que l’instrument aura à parcourir pour revenir à la surface.

Dans le cas où l’on peut craindre que les observations soient rendues incertaines par les chocs de l’instrument contre le fond de la mer, il serait nécessaire que le plomb de la sonde fût disposé relativement au thermomètre de manière que, lorsque ce plomb aura louché le fond, on puisse soutenir l’instrument au-dessus de ce fond, en tendant la ligne de sonde de manière à éviter autant que possible les secousses occasionnées par les roulis du bût i inent ou du bateau dans lequel se trouve l’observateur, secousses qui pourraient déplacer l'index destiné à noter le maximum ou minimum de température.* Nous avons souvent disposé la ligne , le thermomètre et le plomb de

la sonde ainsi qu’on l’a représenté dans la figure 70, et nous avons trouvé cette disposition très-utile dans la pratique : a figure la ligne p. -q qui descend du bâtiment ou du bateau; b, un point de cette ligne auquel on en a suspendu une seconde, e, qui supporte l'instrument c; la ligne principale a se continuant jusqu’au plomb d. On peut donner à la ligne e, qui supporte le thermomètre, telle longueur qu’on jugera convenable ; et la ligne principale depuis le point b jusqu’au plomb d , aura dix, cent, ou tel autre nombre de pieds que l’observateur jugera convenable. Il est évident que lorsque la personne qui tient la ligne sent que le plomb d touche le fond, elle devra la retenir de maigre que le thermomètre n’aille pas heurter le fond aussi. Si le plomb est arme de cire, ainsi que cela se pratique ordi-

Û naircmcnt , on pourra obtenir d’un seul coup la température de la mer à une profondeur donnée, la profondeur de la mer au lieu de l'observation , et la nature du fond. d. Les» observations sur la température de la mer sont rendues de beaucoup plus simples par le fait, reconnu aujourd’hui, que l’eau de la mer atteint sa plus grande densité à la température à peu près à laquelle elle passe à l’état de glace ; de sorte que sous les tropiques, et là où la température de la surface n’approche jamais de zéro, il y aura une diminution constante de température, à mesure que l'on descendra vers le Tond , et la température la plus basse n'arrivera pas au point de congélation de l'eau de mer. Dans les régions les plus froides du globe, dans lesquelles l’eau de la surface de la mer est exposée à des températures qui , à quelques degrés* de différence thermométrique , peuvent ou tenir cette eau à la surfaco ou la faire descendre, les variations de la température dans la profondeur seront telles qu’il faudra , de la part de l’observatgur, un soin tout particulier pour les observer.

e. La température des lacs d’eau douce peut s’obtenir de la meme manière et à l’aide des mêmes instruments que ceux dont on se sert à la mer. Les observations sont simplifiées par le fait que l’eau douce atteint sa plus grande densité à une température qui est entre 3°, 89 et 4 n ,41 centigrades, cl que, par conséquent, touted’ean douce dont la température sera supérieure ou inférieure, flottera au-dessus de celle qui a la température correspondante au maximum de densité. L’observateur devra chercher à connaître quelle est dans les lacs la profondeur jusqu’à laquelle les variations de température de la surface se font ressentir, et au-dessous de laquelle la température, dans les circonstances ordinaires , reste invariable pendant toute l’année.

f. On a reconnu eu général que la température do l’eau qui jaillit à la surface du sol dans les puits artésiens , augmente avec la profondeur de laquelle elle provient. Si cette eaû se tenait en repos , les molécules se disposeraient dans les tuyaux suivant leur pesanteur spécifique relative, c’est-à-dire suivant leur densité, les molécules les plus chaudes étant les plus élevées, dans la supposition que toute la colonne d’eau ait une température supérieure à 4°, 44 centigrades. En conséquence, la température observée à la surface dépendrait de la température originaire de l’eau intérieure, et si l’on trouve à l’orifice des puits les plus profonds de l’eau comparativement chaude, lors même que l’eau ne jaillit point à la surface , ce sera une preuve que la température originaire de l’eau des puits artésiens est d'autant plus élevée que le puits est plus profond. Supposons que 1, 2, 3 (fig. 71), sont trois puits artésiens de diverse a profondeur, fprés verticalement au-dessous de la surface du sol a b : si un observateur trouve que les températures de l’eau à la surface des puits, mémo dans le cas où cette eau ne jaillit point audessus de la surface a b , sont, par exemple , de 60°,

70" et 80", il aura la preuve que la température de l’eau dépend, toutes choses égales d'ailleurs, de la profondeur de laquelle elle provient; lors même que l’on trouverait dans les trois puits des températures plus égales à quelque distance au-dessous de la surface du sol.

Les eaux des puits artésiens, cependant, jaillissent en général à la surface du sol dans lequel ces puits sont forés , et c’est même celte circonstance qui les rend si précieux'. La force avec laquelle l’eau jaillit, est telle ordinairement, que les molécules ne peuvent point s’en disposer dans le tuyau suivant leur pesanteur spécifique relative ; de sorte que lorsque l’eau atteint l’orifice du puits ( après surtout qu’elle a coulé pendant quelque temps, et que le tuyau a pu lui-inème prendre la température de l’eau), elle aura à peu près la même température que celle de la nappe intérieure de laquelle elle provient. On peut se faire une idée de la force avec laquelle l’eau jaillit dans certains puits artésiens, lorsqu’on songe qu’à Tours, dans un puits foré jusqu’à la profondeur de quatrevingt-huit {lieds au-dessous du niveau de la Loire, l’eau s’élève de treize à seize pieds au-dessus de la surface du sol , et jaillit avec une telle force, qu’un cylindre de fer-blanc, contenant vingt-deux boulets de huit livres, qu’on avait introduit dans le tuyau, eu a été

chassé par la violence de l’eau. Dans ce cas, on n’aura guère à craindre de 6e tromper en considérant l’eau do la surface comme ayant la mémo température qu’elle avait à quatre-vingts pieds de profondeur.

il pourrait se faire cependant que les eaux de quelques puits artésiens fussent thermales et qu’elles provinssent d’une nappe contenue à l’intérieur par l’accumulation graduelle des couches, dont le 'forage donnerait lieu au jaillissement d’une partie de l’eau de la nappe intérieure. Nous mentionnons cette possibilité pour expliquer le cas où l’on reconnaîtrait que la température de quelques puits artésiens, qui fournissent une grande quantité d’eau dans un temps donné, augmente peu à peu avec le temps , ce qui devrait arriver à mesure que les eaux thermales auraient une communication plus facile avec la surface. Si des eaux thermales s’élèvent , sur un point quelconque, jusqu’à une hauteur inférieure de beaucoup à la surface du sol, et qu’elles y forment une nappe intercalée entre les couches solides , il est évident que ces eaux auraient bientôt acquis la température des couches voisines ; et par suite , sj ces eaux viennent à jaillir à la surface après qu’on aura percé les couches supérieures, elles y arriveront avec la température qu’ont les roches à une profondeur connue.

g. On admet en général que l’eau des sources sous les tropiques est à une température inférieure à la température moyenne du lieu, tandis que les sources des pays froids auraient une température supérieure à la moyenne du climat; il devieqt donc très-important de vérifier avec précision la température des sources, afin de reconnaître si c’est là réellement un fait général. S’il en est ainsi, il en* résultera qu’il existe au-dessous de la surface du globe une cause quelconque, qui distribue, à une certaine profondeur, une chaleur plus uniforme que celle qui résulterait simplement de l’influence des rayons solaires. Comme des observations de ce genre exigent la plus grande exactitude, il faudra prendre toutes les précautions nécessaires , afin de reconnaître toutes les sources d’erreur qui pourront se présenter.

On devra d’abord vérifier , s’il est possible , les circonstances auxquelles une source doit son existence. Il arrive assez souvent que des sources se présentent d’une manière qui approche plus ou moins de ce qui se voit dans la coupe suivante ( lig. 72). Soit a une couche poreuse, un grès peu cohérent, par exemple, qui repose sur une couche II/' , presque imperméable à l’eau, telle que serait l’argile; l’eau de pluie qui tombé à la sommité de la colline sera absorbée en grande partie par la roche poreuse a , mais son in-

* TEMPÉRATURE DE tA TERRE. ' 121

Fig. 72.

filtration sera arrêtée par l’argile ou toute autre couche imperméable bb , de manière qu’elle devra se répandre à la surface de cette couche et former des sources sur les flancs de la colline au niveau bb'. Supposons maintenant qu’une autre couche poreuse cc' se trouve au-dessous de bb' , et que cette seconde couche poreuse soit supportée à son tour par une couche dd , presque imperméable à l’eau ; alors l’eau qui tombe sur les parties exposées à l’air de la couche oc', sera absorbée d’abord , puis elle formera des sources sur les flancs de la colline en c, mais non en c ; car la couche imperméable dd' ne vient point à la surface du sol dans cette direction. Mais si l’on perce un puits <v de ce côté de la colline, on trouvera à, la surface de la couche dd' la même eau qui jaillit du côté opposé au même niveau. Dans ces cas, l’eau <?st d’abord à la température m qu’elle a prise dans l’atmosphère ; mais à mesure qu’elle filtre à travers les roches qui l’absorbent , elle prend la température do ces roches.. Or , si la température des roches varie suivant leur profondeur au-dessous de la surface du sol, il devra y avoir, à une certaine profondeur, une courbe de température uniforme , représentée par la ligne pointilléc II' , parallèle à la surface debab c w ; par conséquent, si l’eau, filtre lentement à travers les roches pour sortir à la surface sous forme de sources, elle prendra probablement, toute chose égale d’ailleurs, la température qu’ont les roches ' entre la ligne lt' et la surface du sol ; tandis que si l’eau coule plus rapidement, elle pourra conserver uuc partie de la température des profondeurs inférieures à la ligne tt ' , proportionnée au volume et à la vitesse avec laquelle elle jaillit à la surface. 11 est donc important de vérifier avec soin la quantité d’eau qu’une source fournit dans un temps donné et la vitesse avec laquelle elle jaillit.

11 est d’autres sources qui ne peuvent évidemment point rentrer dans le cas de la figure 72; ce sont celles qui sourdent à travers ces dislocations du sol auxquelles on donne le nom de failles , et qui sont représentées dans les coupes ci-jointes ( fig. 73 et 74 ) , dans lesquelles fh représente une dislocation de couches presque horizontales, et cd une autre dislocation de couches tourmentées.

Fig. 73. Fig. 74.

Dans des cas semblables on ne peut être assuré que l’eau qui s’élève à la surface du sol nb et eg , à travers les fentes d c et hf, ne provienne point de grandes profondeurs, et qu’elle ne jaillisse point avec la température qu’elle avait dans ces grandes profondeurs,, modifiée par les divers changements qu’elle peut subir en s’élevant à la surface ; changements qui dépendent , ainsi que nous l’avons dit, de la vitesse et du volume qu’elles ont dans leur mouvement ascensionnel. 11 est d’autant plus nécessaire, dans ces cas, d’apporter le plus grand soin dans les observations, que les sources chaudes ou thermales paraissent ordinairement venir à la surface à travers des fissures , auquel cas leur température doit être nécessairement modifiée par des circonstances faciles à imaginer.

Dans les montagnes calcaires les sources ont fréquemment une grande force ; il est des cas où l’on pourrait les appeler de petites rivières. Ces phénomènes sont dus à la structure cavprneuse du terrain de ces pays , et à la facilité qu’ont les eaux de pluie de s'y engouffrer dans des cavités qui communiquent avec la surface; quelquefois aussi aux grands bouleversements qu’ont éprouvés les eouches de ces contrées. Les faits de ce genre sont très-remarquables dans la partie de la Jamaïque dont le sol est composé d’un calcaire blanc compacte. Malgré les grandes averses des pluies tropicales, l'eau en est absorbée immédiatement, presque en totalité, par des cavités sans nombre, qui se réunissent dans des canaux souterrains, de sorte qu’on trouve à peine une source proprement dite sur des étendues fort considérables , tandis que de. petites rivières se font jour çà et là à travers le terrain. On ne pourrait juger de la température de la terre à la profondeur relativement peu considérable , où le climat cesse d’avoir une influence, par la. température de ces rivières des pays calcaires, qu’autant qu’il serait démontré que l’eau en est restée en contact avec les roche* à température constante, assez de temps pour prendre elle-mcme celte température.

11 est donc très-important pour l'observateur de bien considérer les conditions sous lesquelles les sources viennent à la surface , et de joindre à la note qu’il prendra de la température de ccs sources ,