M. BERTRAND
LA
Forme en pointe des continents. — Grande profondeur des océans. — Différences entre le donnaine pacifique et le domaine atlantique. — Etïondrements. — Qu'est-ce qu'une « formation « [terrain] géologique? — Cycles de développement. — La terminologie stratigraphique de l'Europe peut s'appliquer à l'ensemble du globe. — Importance des transgressions. — Indépendance entre l'allure des anciennes lignes de rivajîes et la structure des montagnes. — Plan de l'ouvrage.
Si un observateur, du sein de l'espace céleste, pouvait, en se rapprochant de notre planète, écarter les bandes de nuages d'un brun rougeâtre qui obscurcissent notre atmosphère et contempler la surface du globe telle qu'elle se présenterait à lui, au cours d'une rotation diurne, le trait qui frapperait le plus ses regards serait le rétrécissement progressif des continents vers le sud.
C'est là, en ctî'et, la particularité la plus caractéristique de notre mappemonde, comme on l'a toujours remarqué depuis que l'on en connaît l'aspect général. Cette forme en pointe se répète sous les latitudes les plus diverses : le cap Horn, le cap de Bonne-Espérance, le cap Comorin dans l'Inde, le cap Farewell au Groenland en sont autant d'exemples bien connus.
On a essayé de l'expliquer par l'hypothèse d'une accumulation des eaux marines vers le pôle Sud, à l'époque actuelle; mais ces promontoires ne s'abaissent point sous la mer d'une manière graduelle : ils sont au contraire rocheux et, la plupart du temps, c'est brusquement que le sol descend à leur pied jusqu'à de grandes profondeurs. Une accumulation d'eau autour du pôle Nord ne dé-
[1. Traduit par Emm. de Margeric.]
terminerait pas, dans le tracé des lignes de rivages, de formes analogues.
Ce dessin doit donc être en rapport avec la structure même des parties extérieures de la planète. —
Aucun doute ne pourrait subsister à cet égard dans l'esprit de notre observateur, s'il parvenait à écarter les mers, comme précédemment les nuages, et à contempler la charpente rocheuse du globe dans sa nudité. La profondeur extraordinaire des bassins océaniques, en comparaison avec la faible hauteur des continents, et la brusque déclivité d'une grande partie des côtes frapperaient alors sa vue.
Alexandre de Humboldt comparait déjà très justement les continents à des (( plateaux » , se dressant au-dessus des grandes dépressions.
Carpenter évalue la hauteur moyenne des continents, en nombres ronds, à 1 000 pieds [304 m.] au maximum, et la profondeur moyenne des mers à 13 000 pieds [3 962 m.]^
Krûmmel, en s'appuyant sur les calculs de Leipoldt, propose les chiffres de 440 mètres pour la hauteur moyenne des continents et de 3 438°", 4 (1 880 brasses) pour la profondeur moyenne des mers-. D'après ces données, si toutes les inégalités du relief venaient à disparaître, la surface entière de la planète serait recouverte d'une couche d'eau dont l'épaisseur uniforme atteindrait 2 520 mètres ou 1 375 brasses ^
La valeur moyenne des inégalités existantes, valeur que Ton obtient en additionnant la hauteur moyenne des continents et la profondeur moyenne des mers, serait donc de 14 000 pieds [4 267 m.] d'après Carpenter, et de 3 878"\4 d'après Krummel'\ Mais notre
1. W. Carpenter, Land and Sea, considered in Relation to geological Time; Lecture Royal Institution of Great Britain. Jan. 23"^, 1880, p. 4.
2. 0. Kriimmel, Versuch elner vergleichenden Morphologie der Meeresrûume ^ in-S", Leipzig, 1879, p. 102, 106, 107. [D'après Peack, ces chiffres doivent être rectifiés comme suit : hauteur moyenne des continents : 735 m. ; profondeur moyenne des océans : 3 630 m. [Morphologie dev Erdoberfldche, I, Stuttgart, 1894, p. 151 ; on trouvera dans cet ouvrage, p. 146-152, un historique détaillé des évaluations antérieures). Tout récemment, H. Wagner est arrivé aux chiffres de 700 m. et — 3 500 m.; Areal und mittlere Erheôung der Landflàchen, sowie der ErdkrusLe. Eine kritische Studie (Beitrâge zur Geophysik, herausgegeben von G. Gerland, II, p. 667-772, pi. V, Stuttgart, 189')).]
[3. 8 980 p. (2 736 m.), d'après H. R. Mill {The Vertical Relief of the Globe, Scottish Geogr. Magazine, VI, 1890, p. 183). D'après ce géographe, le niveau moyen de la croûte terrestre (« mean sphère level ») coïncide avec l'isohathe de 1 400 brasses ou 8 400 pieds anglais (2560 m.); A. Ilomieux donne pour la position de cette « surface d'équidéformation » le chiffre de — 2360 m. (Relations entre la déformation actuelle de la croûte terrestre et les densités moyennes des terres et des mers, C. R. Acad. Se, CXI, 1890, p. 994-996): H. Wagner adopte — 2 300 m. (mém. cité).]
[4. On obtient 4 385 m. en adoptant les chiffres de Penck, ou 4200 m. avec ceux de H. Wagner.]
obsorvatciir, on regardant le globe dépouillé de son enveloppe liquide, trouverait le contraste entre les dépressions et les saillies plus accusé encore que ces chiffres ne l'indiquent, car, dans leur détermination, on n'a pas tenu compte d'une circonstance qui masque en grande partie la raideur des côtes et l'opposition entre les terres et les mers : l'attraction exercée par les continents sur la masse océanique.
On part ordinairement de l'hypothèse que la surface des mers est partout à la même hauteur, c'est-à-dire que tous ses points, et par conséquent toutes les parties des rivages, sont également éloignés du centre de la terre. Or cette hypothèse, quoique servant de base à une grande partie de nos travaux géodésiques, n'est pas soutenable. Depuis les travaux déjà anciens de Saigey et de Stokes, et surtout depuis les recherches de Fischer et l'exposé très clair que Hann a donné de la question, on doit considérer comme démontré que les masses des continents exercent une attraction notable sur les mers voisines et que, par conséquent, la surface des mers s'élève vers les continents \
Si donc l'on fait, à travers l'un des grands océans, une coupe menée dans le plan d'un parallèle de latitude, on trouvera que la surface des eaux, au milieu de l'océan, est plus rapprochée du centre de la terre que sur les bords. D'après Fischer, la différence de hauteur, en mètres, serait approximativement égale à 122 fois la différence des nombres d'oscillations pendulaires en vingt-quatre heures; ce qui donnerait, pour une différence de 9 oscillations, par exemple, entre une île océanique et la côte, une différence de hauteur réelle de 1100 mètres ou 3 380 pieds. Les rivages des continents et les continents eux-mêmes paraissent donc beaucoup plus bas qu'ils ne le sont; ce relèvement de la mer atténue en grande partie l'opposition qui existe en réalité entre continents et océans ^
1. Fischer, Untersuchwifjen ûber die Gestalt devEvde, in-S", 1868; Hann, Ueher gewisse ■belruchtliche Unregelmasslf/keiten der Meeresniveaus (Mitth. Gco'^i- Gcs "Wien VIII 1875, p. 5.j4-:jG9 . c • ■ •
2. Listing a cherche à déterminer la valeur de l'attraction pour un grand nombre de localités et a trouvé les cliilïres suivants : Londres, 118 m. ; Paris, 263 m.; île Maraùon (côte nord du Brésil^ 567 m.; île Bonin, —1309 m.; Sainte-Hélène, —847 m. • Spit/.bcr-:, — 217 m.; Berlin. 37"', 7.; Kônigsberg, 92»\6 {Neue qeometrische und dy~ namische Constaiiteii des Erd/côrpers, Nachrichten d. k. Gesellsch. d. Wiss. zu Gùtlingcn, 1877, p. 749-815). [D'après les derniers travaux de Hclniert {Ueber die Schwerkmft im Hochgehlrr/e, insbesondere in den Tiroler Alpen, Veroffcntl. d. k. preuss. geodàt. Inst. Berlin, 1890) et de AV. Hcrgesell {Ueber die Formel von G. Stokes zur Berechnung rer/ionaler Abweichungen des Geoids. Inaug.-Diss. Strasbourg, 1891), l'écart entre le ^éoidc •et la surface de l'ellipsoïde de révolution ayant même volume ne dépasserait en aucun
Llmportancc de cet état de choses apparaîtra nettement, si l'on imagine que cette attraction vienne à cesser : la partie des mers qui, actuellement, se relève contre la bordure des continents s'abaisserait, les baies pénétrant profondément à l'intérieur des terres seraient en grande partie asséchées, les continents gagneraient un peu en étendue et beaucoup en hauteur et en continuité. Mais, en même temps que les continents seraient ainsi mis en saillie, les mers augmenteraient de profondeur, et l'égale répartition des masses liquides précédemment retenues par les continents suffirait peutêtre pour submerger d'une manière permanente, au milieu de l'océan, un grand nombre d'îles basses.
Ainsi, les sondages que l'on fait en s'avançant de la cote vers la pleine mer doivent être rapportés à une ligne de comparaison qui est, non pas horizontale, mais concave, ce qui modifie d'une manière très sensible le profil du fond.
Garpenter évalue, comme on l'a déjà dit, la hauteur moyenne des continents à 1 000 pieds au maximum, et Krûmmel à 440 mètres. L'exemple choisi pour mettre en évidence le rôle de l'attraction nous a donné i 100 mètres pour le relèvement de l'océan, par conséquent beaucoup plus du double, presque le triple de la hauteur moyenne des continents, en admettant l'évaluation la plus forte. A supposer que ce chiffre représente une exception, et quand bien même la valeur moyenne de l'attraction n'atteindrait pas la moitié du nombre correspondant, ce que je ne suis pas d'ailleurs en mesure d'apprécier, il n'en reste pas moins là les éléments d'une correction très sérieuse à faire subir aux idées qui ont eu cours jusqu'à présent.
De plus, si l'on cherche à déterminer l'écart entre la ligne de hauteur moyenne des continents et la ligne de profondeur moyenne des mers, c'est-à-dire la valeur moyenne des différences de relief, on voit qu'il ne suffit pas d'ajouter l'un à l'autre les deux chiffres de Kriimmel, 4i0 mètres + 3 438°^,i = 3 878'", 4, comme on l'a fait plus haut. Il y a lieu d'introduire, en outre, un nombre pour représenter l'effet de l'attraction, ce qui portera la somme à une valeur notablement ])liis forte, bien supérieure en tout cas à 4 000 mètres. Ce serait là seulement la vraie mesure moyenne des inégalités qui se montreraient à notre observateui*.
Une longue série de problèmes des plus difficiles se posent ainsi
point dr 200 ou 2."i0 m, (Penck, Morphologie der Erdoherflache, I, p. 9). De son côtt\ E. von Drygalski (Zcilschr. Gcs. f. Erdkundc zu Berlin, 1887) a montre qu'on avait sensiblement exagéré la valeur de l'attraction exercée parles masses continentales.]
pour nous, à la suite de ce premier examen des grands traits de la surface terrestre.
Gomment ont pu se former ces grandes profondeurs de la mer
Sous l'impression de leur extraordinaire amplitude, et dans la conviction que les anciennes idées sur les soulèvements et les aifaissements du sol ne suffisent pas pour rendre compte de diiïcrences de relief aussi accusées et aussi générales, une opinion a pris naissance, d'après laquelle les changements tant de fois cités qu'a subis la distribution des terres et des mers ne se sont produits, et ne sont même possibles, que dans des limites relativement étroites : la configuration générale des masses continentales et des cuvettes océaniques n'aurait pour ainsi dire pas varié, dans ses traits généraux, depuis l'origine ^
Il semble bien, en effet, que la submersion de nos continents actuels, aux époques antérieures h la nôtre, depuis le milieu de la période silurienne, n'ait jamais été poussée au delà d'une fraction relativement minime de la profondeur moyenne des mers actuelles. Murray a démontré en détail, et d'une manière concluante, que les sédiments des grandes profondeurs sont d'origine exclusivement organique, volcanique, ou météorique : ils restent purs de tout mélange avec des particules minérales arrachées à la surface des continents, et diffèrent, par conséquent, de la presque totalité des dépôts marins que l'on rencontre dans nos montagnes ou dans nos plaines, dépôts dont les analogues se forment aujourd'hui à une faible distance des côtes et sous des profondeurs médiocres ^
Les intcrcalations fréquentes de dépôts d'eau douce pendant les périodes récentes, de môme que le remplacement concomitant des faunes terrestres les unes par les autres — fait qui rend si manifeste la continuité de la vie sur le sol émergé, — peuvent être regardés comme une confirmation de cette manière de voir, en ce qui concerne les divisions les moins anciennes de l'histoire géologique.
D'autre part, l'épaisseur des dépôts marins qui entrent dans la constitution des continents est parfois si énorme qu'il est difficile de s'expliquer l'absence de tout indice abyssal; et ce n'est pas seulement la manière dont ces masses puissantes de sédiments ont été incorporées aux continents qui reste un problème : l'on se
1. L. Agassiz, Report upon Deep-Sea Dredqinf/s (Bull. Mus. Comp. Zool. Harvard Collège, Cambridge, Mass., T, n" 13, J8G9, p. 3G8) : Dana (Amer. Journ. Se., 3'' ser., W, 1873, p. Kiy); Geikie, On Geograp/iical Evolution (Proc. Roy. Geogr. Soc, ncw ser., 1, 1870, p. 422-443).
2. Murray, On the Distribution of Volcanic Débris over tlie Floor of Ihe Océan (Proc. Roy. Soc. Edinburgh, IX, 1877, p. 2 47-261); et dans plusieurs autres publications.
demande où étaient les terres émergées dont la dégradation a servi à édifier ces masses elles-mêmes. 11 suffit de rappeler les milliers de pieds que les calcaires triasiques et rhétiens atteignent dans les Alpes, et l'épaisseur d'un terrain beaucoup plus récent, le Flysch, sans parler du grand développement des dépots paléozoïques en Angleterre. Dans la Pennsylvanie centrale, d'après une coupe mesurée par Ashburner, la somme des épaisseurs atteint, pour les couches comprises entre l'horizon de YAlleghany River Coal Séries et le calcaire de Trenton — en laissant de côté, par conséquent, les termes les plus inférieurs du Silurien, — 18 394 pieds ^5 790 m.1^ Il ne serait guère difficile de citer un bon nombre de régions où la puissance totale des terrains sédimentaires arrive à être égale à la profondeur moyenne des mers actuelles, et atteint, par conséquent, de 4 000 à oOOO mètres. A s'en tenir aux idées régnantes, quelle amplitude ne doit-on pas dès lors attribuer à des dépressions où, sans parler de la hauteur d'eau, l'épaisseur même des sédiments accumulés mesurait de pareils chiffres?
Le rôle si important que les terrains paléozoïques jouent dans la constitution des continents, en Chine par exemple, est un irrécusable témoignage de la grandeur des changements elîectués. Il se peut que les socles surélevés qui servent de base à nos continents soient très anciens; peut-être remontent-ils en grande partie jusqu'à une époque des temps mésozoïques fort lointaine; en tout cas, pour l'ère paléozoïque, on ne saurait souscrire à la doctrine de la permanence générale de position des terres émergées, et les parties de la bordure des continents qui coupent à angle droit la direction des chaînes de montagnes récentes ne datent même certainement que d'une époque très peu reculée.
Il ne s'agit donc pas, en considérant la iorme en pointe des masses continentales, d'un trait fixé une fois pour toutes et resté invariable depuis l'origine ; mais, dans tout essai d'interprétation des mouvements et des changements de forme subis par l'écorce terrestre, on devra tenir compte de cette particularité si frappante de la surface planétaire. —
Imaginons encore que notre observateur se soit suffisamment rapproché du globe terrestre, non plus seulement pour être en état de distinguer les contours des continents et leur chute abrupte sur les bords, mais aussi pour pouvoir se rendre compte des rapports existant entre ces contours des niasses émergées et le tracé des
\. C. A. Ashburner, A measured section of the Palaeozoic Rocks of Central Pennsylvania (Proc. Amer. Phil. Soc. Philadelphia, XVI, 1877, p. o 19-560).
chaînes do montagnes qui en accidentent la surface. Il reconnaîtra alors que, sur cette planète, on peut distinguer deux domaines, où les limites des bassins maritimes atTectent une allure essentiellement ditîérente à l'égard des chaînes de montagnes des continents voisins.
De Ghittagong, à l'extrémité septentrionale du golfe du Bengale, jusqu'à Java et le long de la cote asiatique de l'Océan Pacifique, en passant par le Japon et les Kouriles, puis, plus à l'est, par les îles Aléouliennes jusqu'à l'Alaska, on rencontre sur le continent luimême ou dans les longues rangées d'îles qui lui servent de bordure des lignes plus ou moins continues de chaînes de montagnes, dont la direction est parallèle au tracé du rivage ou dessine une courbe concave vers la terre, de manière que les îles entourent le continent comme autant de guirlandes rattachées l'une à l'autre : il existe donc ici un rapport indéniable entre la délimitation extérieure du continent et sa structure.
La liaison entre le tracé des rivages et la direction des chaînes de montagnes est tout aussi manifeste le long de la cote ouest de l'Amérique du Nord, jusqu'à la Californie, et à travers toute l'Amérique du Sud.
Ainsi, du Gange au cap Horn, cette corrélation est la régie ; c'est le type pacifique.
A peine avons-nous dépassé le cap Horn que les choses se montrent complètement changées. Les montagnes s'intléchissent vers l'île des Etats, et le cap Horn lui-même suit encore la règle pacifique. Mais cette règle ne s'applique plus au littoral de la Patagonie et du Brésil, et même à l'ensemble de la côte orientale de l'Amérique jusqu'au Groenland, sauf dans la région des x\ntilles. Quand une chaîne se trouve à proximité de la mer, comme les Appalaches, elle lui tourne le dos; on n'observe pas le moindre rapport de cause à ett'et entre le tracé des rivages et la structure du continent. C'est ce qui se passe aussi pour toute la cote occidentale de l'Ancien Monde, à l'exception d'une partie des Pyrénées cantabriques : l'Ecosse, la Bretagne, le Portugal fournissent des exemples frappants de lignes de côtes venant couper à angle droit les directions structurales; et, dans le Nord de l'Ecosse notamment, il est facile de constater que les grandes failles orientées vers le nord-est qui traversent toute la contrée aboutissent à la mer, tandis que, dans l'intervalle, la forme dentelée des rivages est l'indice des etfondrements qui leur ont donné naissance \
1. Judd, The Secondary Rocks of Scotland, I 'Quart. Journ. Qeol. Soc, XXIX, 1873, p. 130 et pi. YII, carte du Moray Firth).
Cette indépendance entre le tracé des rivages et celui des chaînes de montagnes est caractéristique pour la région atlantique.
Les contours actuels de la couverture liquide de la planète coïncident donc, dans la plus grande partie du domaine pacifique, avec des traits de la structure du globe faciles à reconnaître, tandis que, dans le domaine atlantique, une semblable concordance n'existe pas. Or, si Ton essaye d'appliquer cette distinction à l'Océan Indien, l'on constate que toute la côte orientale de l'Afri- <jue, les cotes de l'Arabie et celles de la presqu'île hindoue jusqu'au Gange sont disposées de la même manière que celles de l'Océan Atlantique, et qu'il en est de même, beaucoup plus au sud-est, pour les côtes australiennes, mais que dans l'intervalle, de Ghittagong jusqu'au delà de Java, comme on Ta déjà vu, c'est la structure pacifique qui se présente. Gherchons maintenant la limite des deux régions dans l'intérieur du continent. Des plaines basses du Bengale, cette limite court vers le nord-ouest le long des chaînes extérieures de l'Himalaya, suit, à partir du Pandjab, l'Indus jusqu'à son embouchure, puis le golfe Persique et le cours inférieur de l'Euplirate et se prolonge, comme on le verra plus loin, dans des conditions assez compliquées, par le golfe de Gabès et le Maroc jusqu'à la côte africaine de l'Atlantique. G'cst ainsi que les trois grandes masses de l'Afrique, de la presqu'île hindoue et de l'Australie, dont les contours maritimes suivent le type atlantique, se trouvent séparées du reste de l'Ancien Monde vers le nord.
Les chaînes de montagnes les plus imposantes sont subordonnées elles-mêmes à des ensembles tectoniques de proportions beaucoup plus vastes, qui dominent le globe tout entier. L'on peut observer et décrire la disposition des couches dans une région quelconque, sans avoir à se préoccuper de ce qui se passe en dehors de ses limites; mais il est impossible de donner une explication de cette structure si Ton n'a présents à l'esprit les rapports qui unissent la région étudiée à l'ensemble des chaînes de montagnes, telles qu'elles sont réparties à la surface du globe. —
Laissons maintenant notre observateur mettre le pied sur les verts gazons de notre Terre, pour examiner de plus près l'allure des couches dans les différentes chaînes de montagnes. En franchissant monts cl vallées, il n'aperçoit que bien peu de traces des mouvements violents qui ont alTecté tant de portions de la surface terrestre. Les saillies sont usées et dégradées par le temps, les dépressions comblées et couvertes de débris. Des chaînes ])uissaîites sont réduites à l'état de collines ou môme complètement nivelées, des cas-
INTRODUcrnON. 9
sures dont les deux lèvres ont joué de plusieurs milliers de pieds échappent si bien au regard, que leur existence même n'est plus révélée qu'accidentellement par des travaux souterrains.
La faille du tunnel de Fuveau près de Marseille, dont le rejet atteint environ 1 200 mètres, et qui amène le Muschelkalk en contact avec des couches beaucoup plus récentes, n'avait absolument pas été soupçonnée à la surface du sol*.
Les frères Rogers admettent, dans les bassins houillers de la Virginie, des affaissements de couches pouvant atteindre de 7 000 à 8 000 pieds [2130-2440 m.]'^; et, d'après Lesley, le liane ouest de l'anticlinal de Gove Ganoe, dans la môme région, est abaissé en
FiG. 1. — Coupe schêmat'uiue d'une faille-inverse en Vir^^inie, d'a]jrè.s J. P. Lesley {The geological structure of Tazewell, Russell, and Wise Countiea, in Virginia; Proc. Amer. Phil. Soc, XII, 1871, p. 491, fig. 2).
II, Calcaires du Silurien inférieur; V, Minerai de fer du Silurien supérieur; VIfl, IX, X, Dévonien (grès et schistes) ; XI, Schistes rouges; XII, Conglomérats du terrain houiiler.
profondeur par une faille longue de 20 milles anglais [32 kilom.], dont le rejet atteint au moins 20 000 pieds [plus de 0 000 m.]-^ (fig. 1). Si l'on essaie, pour une région quelconque dont la structure soit bien connue, de supprimer par la pensée les effets de la dénudation, on arrive très souvent à attribuer aux montagnes des altitudes qui, d'ailleurs, n'ont peut-être jamais été réalisées, parce que l'activité de l'érosion a pu marcher de pair avec le développement du phénomène orogénique, mais qui n'en représentent pas
1. L. Dieulafait, Étude gcologiqwi des terrains traverse's par un tunnel, destine' à mettre en communication directe avec la mer le bassin à lignite de Fuveau. (C. R. Acad. Se, LXXX, 1879, p. 351-352). [La localité à laquelle il est fait allusion est située près de Siiniane, au sud-ouest de Gardanne; voir la feuille d'/l/x, no 23o, de la Carte géologique détaillée de la France, 1889.]
2. H. D. Rogers, The Geology of Pe?insylvania, in-i°, Philadclphia, I808, vol. II, part 2, p. 897.
