PARAGRAPHE II

Composition minérale de l’eau des mers anciennes. La composition des mers anciennes, dans lesquelles la vie animale apparut, ne devait pas être sensiblement différente.

L'analyse précédente s'entend pour la composition chimique des mers modernes. Mais pour la thèse soutenue dans cet ouvrage (constance du milieu marin originel, comme milieu vital des cellules, à travers la série animale), ce n’est pas la composition des mers modernes qui importe, mais celle des mers anciennes dans lesquelles la vie animale apparut. On va voir, par les considérations et les faits qui suivent, que cette composition ne devait pas être sensiblement différente.

Considérations générales. — Dans l’état actuel des connaissances, on admet que la Terre, avant de devenir le bloc solide qu'elle est extérieurement aujourd’hui, est passée par une phase stellaire où tous les matériaux de l’écorce formaient une masse fondue. Aux énormes températures de cette époque, l’eau n'existait qu'à l’état de vapeur. L’intensité des réactions chimiques était naturellement considérable dans une semblable fournaise. DAuBRéE (1879, p. 161) a montré la puissance d’atta que des vapeurs de l’eau distillée, à la simple température du rouge sombre, sur une matière aussi réfractaire que le verre. Comme la durée relative de cette phase stellaire fut énorme, il

faut admettre déjà, qu’au moment où lécorce se consolida, et à plus forte raison au moment où le refroidissement devint tel que la vapeur d’eau put se condenser et donner naissance aux premières mers liquides, il faut admettre qu’à cette époque la plus grande partie du travail d'attaque de l’eau sur la matière constituante du globe était effectuée. Au reste, ces premières mers bouillantes ne furent pas les mers originelles de la vie. La vie animale, à l’état de cellule, ne put apparaître dans les mers qu'à une époque beaucoup plus tardive, après que leur température fut tombée à 44° ou 45°, limite maxima des phénomènes physiologiques cellulaires. L'apparition de la vie animale n’est ainsi, dans l’histoire du globe, qu’un phénomène tout à fait récent. Comme, d'autre part, rien n'autorise à supposer dans cette dernière période une intensité plus marquée des actions géologiques, il en résulte que tout porte à considérer la composition des mers modernes comme très voisine de celle des mers précambriennes dans lesquelles la vie animale apparut.

Toutefois, des phénomènes de dépôt ont pu appauvrir les océans de certains principes ; des phénomènes d’érosion et de dissolution, des phénomènes volcaniques également, l’enrichir de certains autres. Nous sommes ici dans un domaine spéculatif qui ne permet aucune assurance.

Étude des dépôts marins et des sources qui en émanent. — Mais les mers anciennes ont laissé des témoignages d’elles-mêmes. Des portions de mers, s’isolant, ont fini par être séparées complètement de la masse océanique. L’évaporation ayant fait son œuvre, il nous reste aujourd’hui de ces mers leur matière minérale sous forme de puissantes couches salines étendues sous le sol. On ne possède aucun de ces dépôts de l’époque précambrienne. Mais ceux de la fin de la période primaire (permien) et du début de la période secondaire (trias) sont nombreux, c’est-àdire d’une époque déjà fort reculée, relativement voisine des origines. Des eaux traversent certains de ces dépôts, S'y minéralisent et donnent naissance à des sources salées. L'analyse de ces sources montre, comme on va voir, l’analogie frappante de composition entre les mers anciennes et les mers modernes. Mais il est nécessaire d'établir, en premier lieu, l’origine véritablement marine de ces dépôts. EL pe BEAUMONT à cru pouvoir la contester pour quelqu s-uns. Une observation plus profonde et

détaillée des phénomènes modernes (DrguLarair) a mis, depuis, hors de doute cette origine, au moins pour la plus grande majorité des gisements.

On sait d’abord que, dans Pévaporation spontanée des eaux de mer, telle qu'on peut l’observer aujourd'hui, la totalité des sels ne se précipite pas d’un seul coup, mais que chacun d’eux se dépose à son lour, suivant en général son degré plus ou moins grand de solubilité. Plusieurs couches de sel sont ainsi formées (pour le détail du phénomène, voir Usiézio, 1849, Ann. Chim. et Phys., 27, 112). La première couche qui se forme est celle de loxyde de fer et du carbonate de chaux. Elle se précipite, pour l’eau de la Méditerranée, quand l’évaporation a réduit 4 000 parties d’eau primitive à 533. Quand la réduction atteint 190, la seconde couche, celle du gypse ou sulfate de chaux, commence à se déposer. La réduction atteignant 95, la troisième couche est précipitée; c’est celle du chlorure de sodium, toujours mélangée d’un peu de sulfate de chaux et de magnésie et d’un peu de chlorure de magnésium. Quand l’évaporation a réduit à 16 les 1000 parties d’eau primitive, le sulfate de magnésie se dépose fortement, mélangé de chlorure et de bromure de sodium et de chlorure de magnésium. Enfin, la grande masse du chlorure de magnésium et le chlorure de potassium se précipitent en dernier lieu.

Or, on retrouve dans les assises du sol, particulièrement dans les dépôts permiens, triasiques et tertiaires, d'énormes couches salines, chacune d’une composition tout à fait semblable à l’une de celles que nous venons de décrire. Des marnes alternent généralement dans ces couches. Elles proviennent, comme le montre l’étude des marais salants naturels qui existent encore aujourd'hui, des matériaux solides du rivage entraînés par l’eau et formant au fond des boues successives, horizontales, qui s’interposent entre chaque dépôt de sel (Lapparexr, 1893, p. 324- 325). Tous les gisements fossiles ne possèdent pas la série complète des couches salines, et cela se comprend facilement, l'isolement ou l’évaporation des mers ayant pu cesser, un simple déplacement se produire, la puissance des cours d’eau tributaires croître et arrêter la formation du dépôt. Le sulfate de chaux (gypse) qui se précipite parmi les premiers sels, forme des bancs souvent isolés. Les couches supérieures manquent à un grand nombre de gisements; mais certains d’entre eux,

comme celui de Stassfurt, par exemple, de l’époque permienne, les possèdent et sont de beaux exemples d’une évaporation complète ayant déterminé la série entière des dépôts. Les quatre couches salines qui couronnent en effet ce gisement sont : la première, la plus rapprochée du sol, constituée principalement par du chlorure de potassium et du chlorure de magnésium ; la seconde, en contre-bas, où domine le sulfate de magnésie; la troisième, mélange de sulfates de chaux, de magnésie, de potasse et de chlorure de magnésium; la quatrième enfin formée de chlorure de sodium avec mélange de quelques sels que nous avons vu tout à l'heure accompagner cette couche : sulfates de chaux et de magnésie, chlorure de magnésium. Une superposition aussi précise de couches ainsi composées ne semble permettre aucun doute sur leur origine marine.

Éue De Beaumonr (in Lapparent, id.) l'a contestée cependant à cause de l'épaisseur exagérée des couches. L'origine serait pour lui volcanique, éruptive, ainsi que celle.de certains dépôts, celui de Dieuze (Meurthe) en particulier, où le chlorure de sodium est bien mélangé de sulfates de chaux, de soude et de magnésie, mais où le chlorure de magnésium, liode et le brome manquent. Nous ne savons ce qu'il faut penser de cette théorie éruptive d'Éce pe Beaumont. L'auteur lui-même est loin de croire à son application générale. Quant aux deux gisements, dont il conteste le mode de formation marin, on va voir plus loin pour lun d'eux (Stassfurt) une preuve nouvelle et frappante de ce mode de formation; pour l’autre (Dieuze), Lapparent (1893, p. 922) fait remarquer à juste titre que, se trouvant sur la bordure même des lagunes du trias où les restes et les dépôts des anciennes mers abondent, cette origine marine ne peut lui être que difficilement refusée. Enfin, DreuLarair, s’attaquant patiemment au problème, a montré, par.une suite de remarquables travaux que, pour tous les dépôts salifères qu'il à examinés, l’origine marine, par évaporation des eaux, est certaine. Il a démontré du même coup la présence dans les mers anciennes de quelques-uns des principes les plus rares des mers modernes (cuivre, zinc, bore, lithium, strontium), et dans des proportions sensiblement égales aux proportions modernes.

Ces travaux de Drevrarar étant disséminés dans un grand nombre de publications, et aucun traité général ne les ayant encore rendus classiques, on les résumera brièvement.

Méraone. — Dreucarair détermine quelques-uns des phénomènes les plus Spéciaux qui accompagnent la formation des dépôts salins dans les marais salants d'aujourd'hui. Il étudie ensuite les dépôts salins des périodes passées et recherche s'ils présentent les mêmes particularités. Ces particularités étant identiques, il conclut à un mode de formation identique, c'està-dire à une origine marine par évaporation de mers dont la composition

était semblable.

1° Dans les marais salants modernes, en même temps que le sulfate de chaux, le sulfate de strontiane se dépose. La couche de gypse renferme ainsi du strontium en quantité suffisante pour que le spectre du strontium apparaisse avec 1 mgr. de substance seulement. — De même, 188 échantillons de gypse du trias (dépôts salifères des Alpes et du sud-ouest de la France), 85 de la formation tertiaire, 4 avec mica, 6 des gisements ophitiques des Pyrénées donnent tous sans une exception le spectre du strontium avec quelques milligrammes de substance seulement (1877 C. R., 84, 1303).

2° Dans les marais salants modernes, non seulement le gypse, mais les boues qui accompagnent la formation de ce gypse sont riches en strontium. — De même, 235 échantillons de boues (marnes) provenant des dépôts gypseux du trias et du tertiaire (toute l’Europe occidentale et Afrique du Nord) accusent une richesse égale en strontium (1879, Ann. Chim. et Phys., 5°s.,

3° Dans les marais salants modernes, ces mêmes boues, qui accompagnent la couche de gypse, abondent également en lithine. Un centigramme de ces boues suffit pour donner le spectre du lithium. Au contraire, le gypse pur déposé (sulfate de chaux) en est extrèmement pauvre. — De même, les couches gypseuses du trias et du tertiaire présentent 1° une extrême pauvreté du gypse pur en lithine, 2° une grande richesse, au contraire, des marnes, dont 2 milligrammes, parfois deux dixièmes de milligramme seulement, suffisent à faire apparaître le spectre du lithium (1879, Ann. Chim.et Phys., 5° s., 17, 311).

Les estuaires marins modernes, et en général toutes les eaux marines partiellement ou complètement isolées des océans, ont des fonds toujours constitués par une boue noire, imprégnée d’une quantité considérable de sulfures, provenant des réactions de la matière organique. Ces sulfures précipitent, au moins en partie, les substances métalliques dissoutes dans les eaux. C’est ainsi que les boues de l'estuaire d’Aléria (Corse), des étangs de

Berre, Lavalduc, l’Ollivier, ete., de l’ancien étang de Citis renferment à l’état de diffusion complète du cuivre et du zine, le zinc décelable au spectre avec 20 gr. de boue, le cuivre reconnaissable par la seule réaction à l’ammoniaque. — De même, toutes les marnes gypseuses du trias (Alpes suisses, S.-E. de la France) laissent reconnaître, sans une exception, la présence du cuivre et du zine, celle du cuivre avec la plus grande facilité, celle du zinc avec à grammes de substance le plus souvent. — 68 échantillons examinés pour le cuivre, 128 pour le zinc. — (1879, Ann. Chim. et Phys., 5° s., 18, 349; — 1880, id., 21, 256).

5° Dans les marais salants modernes, aux diverses périodes de la concentration, des végétations variées se développent, qui tombent au fond des bassins, et dont le mélange avec les vases minérales constitue une boue noire tout à fait particulière qu'on ne retrouve que là où la mer se concentre, boue caractérisée par une teneur considérable en sels ammoniacaux. Les boues de l’étang de Lavalduc renferment ainsi 250 fois plus d’ammoniaque que les eaux de la Seine. Dans les marais salants modernes, la couche de gypse, qui se forme dans ces conditions, comprend trois catégories de dépôts : 1° gypse pur; 2° eaux troubles avec cristaux de gypse et débris divers ; 3° boues noires renfermant peu de gypse. Un kilogramme de ces trois substances cède respectivement à l’eau, par simple contact, au bout de 24 heures : 1,6 mgr., 3,4 mgr., 8,3 mgr. d’ammoniaque. — De même, les dépôts gypseux du trias et du tertiaire comprennent trois catégories de substances correspondant exactement aux précédentes : 1° gypse pur; 2° gypse gris ; 3° boues noires. Un kilogramme de ces trois substances laisse respectivement à l’eau, dans les mêmes conditions, 0,8 à 3,2 mgr. ; 2,4 à 6,2 mgr.; 10,6 à 18 mgr. d’ammoniaque. « Ces faits et cette concordance constituent un argument aussi nouveau qu'imprévu en faveur de lorigine purement sédimentaire (marine) des dépôts salifères de tous les âges. » (C. R.,1878, 86, 1470.)

6° Dans les marais salants modernes, tous les dépôts salins successifs résultant de l’évaporation contiennent toujours trois substances très spéciales : Ia lithine, la strontiane, l'acide borique. Comme ces trois substances n’ont entre elles aucune parenté chimique, comme elles n’ont dans la nature, en dehors des mers, aucune communauté ni parenté d’origine, le fait de les retrouver toutes les trois, toujours présentes, dans les dépôts

salins des époques anciennes, constituerait une démonstration de premier ordre de l’origine marine de ces dépôts. Or, l’étude d’un grand nombre de dépôts salifères (Bex, Alpes Suisses) montre ces trois substances toujours présentes dans toutes les parties des dépôts examinées : sel, gypse, argiles salifères, dolomies encaissant les matières salines. D’autre part, l'étude géologique des sources minérales chlorurées sodiques (voir plus loin) montre que leur minéralisation s’effectue dans les dépôts salifères. Si ces dépôts sont d’origine marine, ils doivent contenir, à quelque couche de dépôt qu'ils appartiennent, de la lithine, de la strontiane, de l’acide borique qu’on devra retrouver dans les eaux de chaque source. Or, toutes les sources minérales chlorurées sodiques que Dreuzarair examine lui donnent sans exception le spectre de la lithine, de la strontiane et de l’acide borique (1883, C. R., 96, 452; — 1879, Ann. Ch. et Phys., 5° s., 17, 371; — 1871, C. R., 84, 1303 ; — 1881, C. R., 93, 224).

1° Dans les marais salants modernes, l’acide borique, qui imprègne tous les dépôts, se rencontre surtout à l’état concentré dans les dernières eaux mères, après la précipitation du chlorure de potassium. La couche de chlorure de potassium reste ainsi baignée par les eaux mères; et si le borate de magnésie se déposait à la longue, il se déposerait à la partie supérieure de cette couche, le tout restant imprégné de chlorure de magnésium, sel encore plus déliquescent. « Or, c’est exactement à cette place et dans ces conditions qu’on rencontre l’acide borique à Stassfurt. Le borate de magnésie de ce gisement célèbre n’a donc pas une origine volcanique, comme on l’a admis universellement jusqu'ici ; elle est uniquement sédimentaire, marine. » (1877, C. R., 85, 605; — 1877, Ann. Chim. et Phys., 5° s., 12, 318.)

L'ensemble de toutes ces particularités spéciales, communes à la fois à deux séries de dépôts (dépôts anciens, dépôts modernes), met hors de doute l'identité de leur origine. Si même la théorie éruptive d’Écre pe Beaumont peut valoir pour certains gisements, l’origine marine est certaine pour la plus grande majorité d’entre eux, au moins de ceux qui se trouvent enclavés dans les assises triasiques ou tertiaires de toute l'Europe occidentale et de l’Afrique du Nord.

Or, de ces gisements mêmes étudiés par DIeucArAIT, un grand nombre de sources salées émanent. Ce sont les sources comprises sous le nom de cAlorurées sodiques. Elles jaillissent direc-

242 II. Pl: — MAINTIEN CHEZ LES VERTÉBRÉS. (CHIMIE).

tement dés térrains salifères du trias et résultent des eaux ordinaires de la pluie, qui, émigrant comme de coutume vers les profondeurs, rencontrent dans ces terrains les bancs de sels qu'elles dissolvent et qui les minéralisent. Cette origine est classique pour là plupart des sources salées. DreuLarair l’a encore constatée pour toutes celles, au nombre de 54, qu'il a pu examiner (4881, C. R., 92, 756). Sur toute la ligne du trias français de l'Est (Rosières, Dieuze, Vic, Lons-le-Saunier), du trias allemand (Luxembourg, Bade, Nassau, Wurtemberg), du trias ophitique des Pyrénées (Salies, Ozaas, Camarade), on rencontre encore des nappes profondes, souterraines, toujours minéralisées aux dépens des mêmes dépôts, et desquelles un simple forage fait jaillir uñe nouvelle eau chlorurée sodique. On compte ainsi sur tous ces points un grand nombre de sources salées artésiennes (Düranp-Farpet, 1860, Diction. des eaux minérales; article Gisement). — Or, la composition chimique de ces eaux est du plus haut intérêt, puisqu'elles se minéralisent dans les couches de sels laissées par l’évaporation des mers du trias. Le tableau VII ci-après, p. 244-245, la résume pour toutes celles d’entre.elles dont on possède les analyses les moins incomplètes. Afin de rendre la comparaison plus facile avec l’eau de mer moderne, on a réparti les sels suivant les quatre groupes décroissants d’importance, établis précédemment, p. 235.

On remarquera, au sujet de ces analyses :

1° que toutés sont plus où moins incomplètes;

2 qu'il ne faut pas leur demander de donner d'une Mons. absolue la composition des mers anciennes, pour deux raisons principales : là première, que ces eaux ne se minéralisent pas aux dépens de toute la série des couches qui résulteraient d’une évaporation marine totale, mais seulement aux dépens de quelques-unes de ces couches; la seconde, que les sels traversés par les eaux sont d’une dissolubilité variable, et que, par conséquent, suivant l’âge dé la source, les sels les plus déliquescents peuvent dominer, ou inversement (voir le travail de DreurarArr, 1885, C. R., 100, 1017), — d’où il résulte : A.) que les proportions des sels entre eux, données par Ces analyses, n’ont dé valeur qu’en tant qu’approximations très grossières; B.) qu'il ne faut considérer ces analyses que dans leur bloc général ;

3° que les dégrés de Concentration divers de toutes ces eaux sont sans signification aucune pour le sujet qui nous octupe.

Analogie de composition des mers anciennes et modernes. — Ces observations une fois faites, on voit l’analogie remarquable de composition entre l’eau de mer moderne et ce bloc de sources ressuseitant les mers du trias. Le chlorure de sodium domine, puis vient le second groupe encore très important des sels de magnésium, de calcium et de potassium, puis le troisième groupe du brome, du fer, du silicium, de lPammonium, du fluor, de l’iode, du phosphore, du lithium, du bore', enfin le dernier groupe, incomplet il est vrai, comprenant seulement, dans ces analyses, six Corps: cuivre, manganèse, strontium, baryum, aluminium, arsenic, au lieu des treize reconnus dans l’eau de mer.

Mais des sept corps qui manquent (argent, or, zinc, césiumi, rubidium, plomb, cobalt) : 4° l’argent est signalé par Maraauri, Durocner et SARzEAUD (1850) comme existant dans le sel gemme où il laisse au réactif «une trace très visible »; 2 l’or est retrouvé par Liverspiée (1897) dans tous les dépôts naturels de sels de soude, de potasse et de magnésie, où sa proportion est sensiblement constante, de 0,1 gr. à 0,15 gr. par tonne de sel; æ le zinc est présent dans toutes les marnes salifères du trias. au taux où il existe dans les boues des marais salants actuels (voir plus haut, Dreuzarair); 4° le césium et le rubidium sont révélés par Buonsex et Kircuorr dans les eaux mères des sources de Kissingen, Kreutznach, Dürckeim, dans la source d'Ungemuch ; par (GRANDEAU (1863) dans celle de Bourbonne. Büonsex et Kircanorr (in Grandeau, 1863) donnent pour 1000 grammes d’eau mère de Dürckeim :

Cinlonure de radins. usure a 00e oboce Ogr,000 21 CINO TUTO ICS UNE PP ET re 02",000 17

et pour la source d'Ungemuch :

Chlorure de rubidium..... Fresnes Guns 0sr,001 3 CHONITEAEICESIUINPR RER PE Re ce traces.

Le plomb et le cobalt sont donc, dans l’état actuel des connaissances, les deux seuls corps non encore reconnus comme faisant partie des mers anciennes.

1. Le bore et le fluor, signalés une fois seulement dans le tableau qui précède, sont cependant des éléments constants des sources chlorurées sodiques. On a vu, p. 241, que Dreucararr a décelé l'acide borique dans toutes les eaux qu’il a examinées: N:ckLès (1857, C. R., 45, 331) a exécuté le même travail pour le fluor, qui se rencontre abondamment dans toules les sources minérales sans exception,