III. — Formation des roches sédimenî aires

Nous savons maintenant d'où dérivent les matières qui constituent les roches sédimentaires; mais il reste une question à résoudre : Comment ces matières se sont-elles groupées, se sont-elles durcies en une pierre solide? Gomme toujours, nous trouverons la réponse à cette question dans ce qui se passe autour de nous. En revenant à nos ruisseaux, aux rivières et à la mer, nous y trouverons l'explication claire du problème.

L'eau coule plus vite sur une pente rapide que sur une pente douce. Si vous inclinez un plateau couvert d'eau celle-ci gagne l'extrémité inférieure, et cela d'autant plus vite que vous faites l'inclinaison plus grande.

Si vous posez sur le plateau des miettes ou de la grenaille de différentes grosseurs, vous remar- Geikie. — lui. 4

querez qu'elle est plus vite emportée par un courant rapide que par un lent, à cause de la force d'entraînement plus grande que possède le premier. De là, comme vous le verrez bientôt, de grandes différences dans la grosseur et le poids des matières que des cours d'eau différents, ou des parties différentes d'un même cours d'eau, peuvent transporter.

Aussi longtemps qu'un courant se meut rapidement, il empêche le gravier, le sable et le limon de se déposer au fond. Vous vous rappelez qu'en agitant violemment l'eau d'un verre qui renfermait de ces matières, elles restaient en suspension et ne gagnaient le fond, le gravier d'abord , puis le sable et le limon , qu'après la cessation de tout mouvement. Ce même fait a lieu dans toutes les eaux courantes du globe. Un courant rapide emporte non seulement le limon et le sable, mais aussi le gravier. A mesure que diminue sa rapidité, ce dernier tombe au fond sous forme de sédiment, le sable se dépose plus lentement et est emporté plus loin ; le limon enfin reste longtemps en suspension, parcourt des distances beaucoup plus grandes et ne gagne le fond qu'avec une extrême lenteur.

Vous pourrez vérifier ces affirmations la première fois que vous aurez l'occasion d'examiner le lit rocailleux d'un ruisseau qui s'échappe des montagnes. Gagnez un point où l'eau, franchissant avec rapidité les arêtes et les roches, possède assez de force pour entraîner avec elle d'assez gros blocs de pierre. Un peu plus bas, le lit du cours d'eau sera moins incliné et le courant sera moins fort. Jetez-y un coup d'œil. Le fond estil couvert de limon? Assurément non. Vous n'y rencontrez que de gros blocs de pierre et du gravier grossier qui s'est déposé aussitôt que l'eau a perdu de sa force en passant sur un lit moins incliné. Elle en possède encore assez cependant pour transporter les sédiments plus fins. Il vous faut arriver aux terres basses pour voir le lit du cours d'eau couvert de sable, et vous avancer bien loin dans les plaines pour y trouver des couches de limon.

Après avoir vu ces choses de vos propres yeux, vous serez convaincu que la présence de masses de gravier est l'indice de courants rapides, que des lits de sable témoignent de courants plus lents, et enfin que des couches de limon indiquent les endroits où l'eau n'avait qu'un courant

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si faible que le sédiment fin a pu se déposer tranquillement sur le fond.

Cette notion vous aidera beaucoup dans vos recherches sur l'origine des différentes pierres. Si vous avez compris comment sont formées les diverses espèces de sédiment, vous êtes bien près de connaître le mode de création des roches sédimentaires. Ces roches peuvent être aussi dures que possible, servir au pavage des rues ou à la construction des maisons; vous savez que leur degré de dureté importe peu et que vous ne devez vous inquiéter que des éléments dont elles sont faites. Quand ces éléments sont des grains de limon, de sable ou de gravier usés par l'eau, vous affirmez avec confiance que, si dure que soit maintenant la pierre, elle s'est trouvée autrefois sous les eaux à l'état de simple sédiment.

Vous pouvez affirmer plus encore. En voyant l'espèce de sédiment dont une roche est faite, vous pouvez connaître la nature de l'eau où se sont déposés les éléments de cette roche. Ainsi, en voyant qu'un conglomérat n'est qu'une masse de gravier compact, vous pouvez être certain que, comme le gravier ordinaire de nos jours, il' a été roulé dans les eaux peu profondes d'un

lac, d'une rivière ou du bord de la mer. De même, vous pouvez trouver dans une roche forint de dépôts très fins, comme l'argile schisteuse, les preuves que l'eau où furent transportées les particules détachées de la terre était plus profonde ou plus tranquille.

Nous avons vu comment les sédiments sont travaillés par les ruisseaux, les rivières ou les vagues ; suivons-les maintenant jusqu'à Fendroit où ils peuvent s'accumuler sans être constamment balayés.

Nous avons déjà dit quelques mots de ce que deviennent les matières détachées de la surface de la terre (Voy. Géographie physique). Vous savez qu'elles sont entraînées par la pluie jusqu'aux ruisseaux et aux rivières qui les usent et finissent par les déposer sous forme de sable fin ou de limon au fond de la mer.

Ces dépôts de sédiment sous-marins deviendront peu à peu des bancs de pierre dure comme les roches sédimentaires ordinaires que nous avons examinées dans ces leçons. Vous ne pouvez voir ce qui se passe sous la mer, mais vous pouvez vous en faire quelque idée en étudiant ce qui a lieu dans une mare quelconque.

Supposons une rue, un chemin boueux, dont îa pente douce aboutisse à un terrain de niveau sur lequel, en temps de pluie, les eaux viennent se réunir en mares. Suivons, un jour de pluie, le cours d'un des ruisseaux, qui emporte avec lui du sable, du gravier, des morceaux de liège, des brindilles, du papier, enfin tout ce qui sa trouve sur sa route. Arrêtons-nous devant une grande mare qui s'est formée sur le chemin et dans laquelle le courant d'eau boueuse vient se déverser. Tant que l'eau coule rapidement, elle entraîne le sable et le gravier; mais voyons ce qui arrive quand elle perd sa vitesse en coulant sur le plateau où se trouve la mare. Elle perd en même temps sa force d'entraînement et doit laisser en arrière une partie de sa charge de sédiment. Les particules les plus lourdes gagnent le fond les premières, et cela juste à l'endroit où le courant rencontre le niveau de la mare. Voyez ce qui en résulte. Ce point finit par se combler, à l'exception du chenal que se réserve le courant. Vous voyez cette langue de sédiment ! avancer sur l'eau et remplir, si la pluie dure assez longtemps, la mare tout entière. Le sable grossier se dépose seul en cet endroit ; le limon

traverse la mare, et, bien qu'une partie se dépose au fond, il gagne presque tout entier l'extrémité opposée, parce que l'eau, dans son parcours, n'a pas eu le temps de se débarrasser de sa charge.

Supposons encore que, la pluie ayant cessé, aucune roue de voiture, aucun intrus ne vienne troubler notre mare, et que l'eau puisse tranquillement s'infiltrer dans le sol et s'évaporer en laissant après un jour ou deux la cavité entiè- 1 ement à sec. Il vous est maintenant facile d'examiner le fond et de voir exactement ce qui se passait quand l'eau boueuse le couvrait. Voici à l'extrémité supérieure la langue de sable projetée du rivage par le courant. C'est un vrai delta (Voy. Géographie physique). Tout le reste de l'espace qu'occupaient les eaux est couvert de boue ou de sable fin.

Nous détachons soigneusement avec un couteau une tranche de ces dépôts pour connaître leur composition du sommet à la base. Une coupure de ce genre s'appelle une section et peut être de toute grandeur. La rive escarpée d'un ruisseau, les parois d'un ravin, d'une carrière ou d'une tranchée de chemin de fer, une ligne de

falaises sont toutes sections de roche. Voyons ce que va nous apprendre la nôtre.

Au centre du petit bassin, le sédiment apporté par la pluie s'est accumulé sur une épaisseur d'un pouce, par exemple, au-dessus de la surface ordinaire du chemin. Quel est le caractère qui vous frappe tout d'abord dans l'aspect de cette section? Les matières sont-elles disposées sans ordre aucun ? Nullement. La section peut se représenter par le dessin suivant (fig. 10). Les matières se sont déposées en couches, horizontalement les unes sur les autres. Certaines de ces couches sont plus fines, d'autres plus grossières que le reste ; mais, fines ou grosses, elles offrent le même arrangement général en lignes horizontales.

En les examinant, vous pourrez vous représenter exactement comment chacune d'elles s'est déposée. Le sédiment grossi se voit surtout au fond et marque les endroits où les courants les plus forts emportaient à travers la mare le sable et les morceaux de pierre. La pluie diminuant, les filets d'eau sur la route devinrent plus petits, et les courants, plus faibles, ne déposèrent plus que de la boue fine au lieu de gros sable. De là

une plus grande finesse des couches supérieures.

Mêlés au sable, au gravier et au limon, vous découvrez des morceaux de bois, des feuilles et des ramilles qui se sont déposés avec les couches de sédiment.

Fig. 10. — Section dans le sédiment amené par la pluie dans le creux d'une route. — a, surface de la route. — b, couches de gros sable avec des fragments de charbon et de cendres. — c, couches contenant des brindilles, de la paille, des feuilles, du papier, etc.

Mais, direz-vous peut-être, de telles observations sont insignifiantes, et peu nous importe ce que fait la pluie dans une ornière de grande route, puisque nous ne pouvons juger du monde en général par ce qui se passe sur une si petite échelle. En réalité, cependant, si vous comprenez bien ce qui a lieu dans cette mare, si insignifiante que la chose puisse paraître, vous avez tous les élé-

ments nécessaires pour bien saisir comment les roches sédimentaires ont été formées sur toute la surface du globe.

Au lieu d'une mare, représentez-vous un grand lac, comme celui de Genève, et, au lieu d'une petite rigole formée par une pluie soudaine et disparaissant avec elle, figurez-vous un grand fleuve comme le Rhône, alimenté sans cesse par les pluies, par les neiges et les sources d'une grande chaîne de montagnes. Si grande que soit l'échelle sur laquelle le travail s'accomplit, ce travail reste le même que dans la flaque d'eau. Vous considérez avec étonnement le fleuve rapide, roulant ses eaux troublées, agitées et écumantes d'un bord à l'autre. Vous le voyez entrer dans le lac, où ses flots s'apaisent un à un, jusqu'à ce que toute sa masse tumultueuse se soit perdue dans les eaux tranquilles et silencieuses du lac bleu et profond.

Gravissez cependant une des montagnes qui s'élèvent en pente rapide aux deux côtés de l'extrémité supérieure du lac de Genève. Parvenu à quelques centaines de pieds, retournezvous et jetez les yeux sur le lac et sur le fleuve. Ne vous rappellent-ils pas vivement notre rigole

et notre mare ? Le fond de la vallée s'étale devant vous comme sur une carte; vous pouvez embrasser d'un coup d'œil, réduits par la distance, les ondulations du fleuve, les vertes prairies courant le long du lac, les cottages et les hameaux, les sinuosités des routes. Cette langue verte de prairies qui remplissent l'extrémité supérieure du lac et bordent le fleuve est un delta. 11 s'est formé de la même façon que le petit delta de la mare, avec cette différence qu'au lieu d'heures il a fallu des milliers d'années pour sa formation. A un mille et demi environ du bord du lac, un petit hameau situé dans la plaine se trouvait, il y a quelque dix-huit cents ans, sur la rive, et s'appelle encore aujourd'hui Port- Valais. Le fleuve a donc avancé son delta et rempli le lac sur un espace d'un mille et demi depuis l'époque romaine.

Du point élevé qui domine la tête du lac, vous pouvez voir un autre fait curieux relatif au dépôt de sédiment. Le Rhône est très boueux, et, comme ici la boue est de couleur blanche, l'aspect laiteux qu'elle communique aux eaux vous permet de suivre le cours du fleuve à travers le lac bleu et limpide. Vous pouvez voir des hauteurs le cou-

rant blanchâtre jusqu'au moment où il finit par se perdre en se mélangeant aux eaux du lac.

Gagnez maintenant l'extrémité inférieure du lac et le point où l'eau s'échappe. Voyez-vous encore de la boue? Non; vos yeux n'ont jamais vu d'eau plus claire, plus limpide, plus bleue que celle qui fuit et s'agite le long des quais et sous les ponts de Genève. Qu'est devenu ce nuage de boue pâle apporté par le fleuve à son entrée dans le lac? Il s'est entièrement déposé au fond. Les jours, les années, les siècles se passent; le nuage est toujours là, descendant à travers l'eau jusqu'au fond et renouvelé sans cesse par le fleuve.

Si vous pouviez épuiser toute l'eau du lac, vous trouveriez son fond couvert de dépôts de sédiments, s'étendant cette fois non plus sur quelques pieds carrés comme dans la mare du chemin, mais sur plusieurs milles. Le sédiment le plus gros, les galets et le gravier, se rencontreraient à l'entrée du lac, où le courant est le plus fort, tandis que les sédiments plus fins, le sable et le limon couvriraient la plus grande par tie du fond.

Si vous creusiez un trou à travers ces dépôts,

vous leur trouveriez par places une épaisseur supérieure peut-être à cent pieds, en constatant partout cet arrangement en couches horizontales que nous observâmes dans la mare. Le sable, le limon et le gravier se succéderaient du fond au sommet, mais toujours en lits ou couches disposées les unes sur les autres.

Le lac de Genève est des milliers de fois plus grand que notre flaque d'eau ; il n'est pourtant qu'une mare, et une très petite, comparé à l'Océan. Rendez-vous au bord de la mer, à l'embouchure d'un grand fleuve, et vous verrez que les proportions ne changent pas la nature de l'œuvre exécutée par le fleuve et par la mer; c'est bien le même travail que vous avez eu déjà l'occasion d'observer. Vous voyez que le fleuve transporte continuellement dans la mer d'énormes quantités de sable et de limon. Vous pouvez suivre ses eaux boueuses jusqu'à une certaine distance du rivage et, jusqu'au moment où, la boue qu'il charrie ayant gagné le fond, il se confond avec les eaux de l'Océan. Vous savez que par ce moyen le fond de la mer, jusqu'à une grande distance de la côte, reçoit constamment de nouveaux dépôts de sable et de boue déta-

ehés de la terre. L'extrémité supérieure de ces dépôts reste à découvert à marée basse. Si vous y creusez un trou, vous reconnaissez la même disposition par couches que vous avez vue partout.

Vous acquérez peu à peu cette conviction que le caractère principal des dépôts de sédiments qui se forment sous les eaux est cette superposition en couches régulières qui les distingue de simples amas. Ce genre d'arrangement s'appelle

Fig. 11. — Stratification de roches sédimen aires : a, conglomérat; by grès; c, schiste.

stratification, et les sédiments ainsi disposés sont dits stratifiés. Ce caractère est si général chez les roches sédimentaires qu'on leur donne souvent aussi le nom de roches stratifiées.

Les lits de sable, de gravier ou de limon qu'on peut voir au bord de la mer, d'un lac ou d'un étang, sont des matières libres, désagrégées. Le grès, le conglomérat, le schiste ou toute autre roche sédimentaire sont d'ordinaire plus ou moins durs ou compacts. Comment expliquer cette différence ? Vous êtes parfaitement sûr qu'en dépit de leur fermeté ces roches n'étaient autrefois qu'un simple sédiment formé sous l'eau, comme ceux qui s'y déposent encore tous les jours ; mais comment se sont-elles transformées en pierre dure ?

Si vous placez sous un poids une certaine quantité de limon, de façon à en exprimer l'eau, vous constaterez qu'il devient plus ferme : vous le durcirez par la pression. De plus, si vous jetez un peu de sable dans une eau saturée de chaux, de fer ou de quelque autre minéral soluble dans l'eau, vous remarquerez qu'en s'évaporant l'eau abandonne la matière dissoute qui vient envelopper et relier les grains de sable. En continuant assez longtemps l'opération , en remplaçant l'eau enlevée par l'évaporation , vous convertiriez le sable sans consistance en une pierre solide. Dans ce cas, le durcissement du

sédiment est dû à ce qu'on appelle Y infiltration.

La plupart des roches sédimentaires doivent à l'un ou l'autre de ces procédés, parfois à tous les deux, leur structure actuelle. Quand le sable et le limon sont entassés en lits ou en couches puissantes, sur une profondeur de centaines ou de milliers de pieds, les couches du fond, qui supportent un poids énorme, acquièrent une dureté beaucoup plus grande que celles du sommet. Outre cela, l'eau s'infiltre toujours dans les pores et les fissures des roches, tantôt dissolvant, tantôt déposant des matières minérales, et elle aide ainsi à cimenter les uns aux autres les grains de la plupart de ces roches.

Si je vous demandais maintenant ce que c'est qu'une roche sédimentaire ordinaire, vous me répondriez aussitôt : « Une roche sédimentaire est formée par le sédiment provenant de la destruction de roches plus anciennes et déposé sous les eaux. Elle offre d'ordinaire la stratification caractéristique des dépôts formés par l'eau. Depuis sa formation originelle, elle s'est transformée en pierre dure par pression ou par infiltration. »