Traité des ritfières et des torrents^ p. 14 et

3. Preuves de l'existence d'anciens glaciers dans les valides des Vosges (1847, p. 28).

St. Meunier. — Gêol. cxp. O

66 LA UÉNUDATION PLUVIAIRE

un cylindre horizontal creux en fonte de 1 m. 30 de long, fermé aux extrémités par deux disques en fonte et tournant sur son axe. Ces galets ont été préalablement mélangés avec leur volume de sable de rivière et 25 litres d'eau. Puis on a imprimé au cylindre un mouvement lent de 16 tours par minute seulement.

Après six heures, on a retiré quelques galets (ils avaient parcouru sensiblement 8 kilomètres). Les stries les plus délicates avaient déjà disparu. Après vingt heures (c'est-à-dire après 30 kil. environ), toutes les stries avaient disparu.

L'eau ayant servi à l'expérience est devenue boueuse.

La forme des galets paraît n'avoir avec la nature pétrographique des roches qu'un rapport peu intime. Elle varie le plus pour les roches fissiles : gneiss^ phyllades, etc., qui donnent des ellipsoïdes plats.

Pour les roches dépourvues de joints^ elle est sensiblement identique, quelle que soit la rapidité de production qiii, elle, tient à la cohésion et à la dureté.

Il en est tout autrement pour les sables, dont les grains ont fréquemment une forme qui reflète la structure du minéral dont ils sont formés.

Les plans de clivage interviennent fréquemment et les formes des cassures persistent. C'est ainsi que le sable feldspathique est à grains prismatiques; le sable quartzeux à grains irréguliers à cassure conchoïdale.

Souvent des cristaux sont conservés en entier; c'est le cas pour des grains de fer oxydulé, des cristaux de grenat et de zircon, des paillettes de mica, etc.

La dimension des fragments est fréquemment en relation avec leur degré d'usure. Les petits saphirs de Geylan ont souvent conservé toute la fraîcheur de leurs arêtes, tandis que les gros cristaux des mêmes alluvions sont ordinairement tout à fait frustes.

Il est rare que les grains de sable soient arrondis ; d'habitude ils sont anguleux.

Pourtant le sable charrié au fond des rivières, ou ballotté le long du littoral, peut se polir et s'arrondir comme font les galets. Il faut pour cela qu'il ne soit pas assez fin pour entrer en suspension dans l'eau. La dimension des grains qui peuvent flotter dans

l'eau très faiblement agitée est de -j^ de millimètre.

Tout sable plus fin sera anguleux.

Il importe d'insister sur le discernement avec lequel doivent être conduites les expériences rotatives qui' viennent d'être résumées. Si la vitesse, en s'augmentant, accentue le résultat pendant un certain temps, une limite est bientôt atteinte cependant où la force centrifuge immobilise les galets contre la paroi du pot qui tourne. Il est clair qu'à partir de ce moment tout travail d'usure est supprimé. Et c'est pour élargir les limites entre lesquelles on peut opérer que M. Stanislas Meunier a ajouté à l'appareil une pièce excentrique qui détermine périodiquement un choc et varie l'allure du frottement.

Si la rotation autour d'un axe peut présenter quelque différence avec les mouvements auxquels les galets sont ordinairement soumis dans le lit des rivières,

68 LA DÉNUDATION PLUVIAIRE.

elle oflFre au contraire la ressemblance la plus étroite avec Fimpulsion que des matériaux pierreux peuvent recevoir dans les tourbillons aqueux.

Aussi a-t-il été facile d'obtenir expérimentalement l'imitation des effets qui se produisent alors, et M. Stanislas Meunier a ainsi produit des fac-similés des marmites de géants si fréquentes dans le lit des torrents. Dans une cuve (V. plus loin la fig. 18, page 133, un appareil très analogue) est coulée une couche de plâtre gâché et, quand la prise commence, on le recouvre d'une dizaine de centimètres d'eau. On y place quelques billes et autour d'elles un cylindre de fer-blanc dans l'axe duquel est disposée une roue à palettes à axe vertical actionnée par une petite turbine. Le mouvement de l'eau entraîne les billes et très rapidement on voit se faire une excavation dont tous les détails coïncident avec ceux des marmites naturelles. L'auteur a substitué au plâtre, soit une pâte d'argile, soit une dalle de craie, et il est certain que toutes les roches céderaient à des meules assez lourdes et à une rotation assez longtemps continuée.

Ces études permettent de préciser bien des faits sur l'influence de la vitesse et sur celle de l'approfondissement de la cavité; sur sa continuation plus ou moins facile et sur son arrêt définitif. Le cas de plusieurs billes agissant ensemble a été comparé à celui d'une bille unique.

Régression des coûtas d'eau, — Les expériences sur les cours d'eau ont un grand intérêt, en rendant très manifeste Talhire essentiellement régressive qui do-

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mine toute l'histoire de ceux-ci. Pendant que Teau descend, tous les traits des divers points du lit remontent vers la région des sources, qui gagne elle-même vers Tamont. Nous aurons à retrouver ces circonstances à propos de la sédimentation; en ce qui concerne là dénudation, elles sont spécialement frappantes.

Tout d'abord, nous pouvons étudier un détail remarquable des cours d'eau : la chute qui brise son allure là où un seuil barre le lit. On constate que la chute est soumise à la régression et dans certains cas elle recule très rapidement.

Dans ses expériences sui* les plages sableuses, M. Stanislas Meunier a déterminé la régression des chutes, avec la plus grande facilité, en activant par une excavation la portion inférieure du cours.

On la reproduit par la méthode de corrosion du calcaire avec Teau acidulée et avec l'avantage de pouvoir conserver les échantillons obtenus.

Les applications aux faits naturels sont directes et on peut refaire pour ainsi dire l'histoire de toutes les chutes, par exemple de celle du Niagara qui a tant fixé l'attention.

On sait que la constatation positive de la régression de la chute remonte à 1678 et à 1751, époques des observations d'Hennepin et de Kalm. On en a conclu que le canal de 11 kilomètres, situé au-dessous, a été creusé peu à peu par le fait même de la régression. Lyell, dans la relation de son voyage aux chutes, insiste sur les vestiges d'un ancien lit, 90 mètres audessus du lit actuel. D'après le calcul, d'ailleurs un

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70 LA DÉNUDATION PLUVIAIRE

peu incertain, du célèbre géologue, la chute du Niagara aurait recidé de 5 kilomètres et demi en 35000 ans environ. Le recul actuel est de 30 centimètres par an. C'est là un trait de toutes les chutes, intéressant surtout parce qu'il ne fait qu'accentuer, comme nous l'avons déjà dit, la régression des conditions locales des cours d'eau. C'est une conséquence de la régulation du profil du cours, phénomène qui amène dans bien des cas une vraie régression de la source elle-même, c'est-à-dire qu'il peut se traduire par le fait de la capture.

Il n'y a que peu de temps qu'à la suite de M. Morris Davis l'attention a été appelée sur le. phénomène de la capture des rivières; mais il y a des années que M. Stanislas Meunier l'a vu se produire dans les expériences de Saint-Lunaire.

On peut, comme cet auteur l'a montré, assister instantanément au phénomène de régression de filets d'eau par un dispositif très simple.

Dans une cuvette quadrangulaire on verse du plâtre à mouler, gâché dans une quantité convenable d'eau. Quand la consistance est sensiblement celle du fromage blanc on redresse la cuvette, de façon à lui faire faire un angle de 40 à 45 degrés sur l'horizon. On voit alors sur son bord inférieur se dessiner à des distances peu différentes les unes des autres de petits filets de dégorgement, et ces filets s'allongent très vite par leur partie supérieure, de façon à prendre bientôt l'apparence donnée par la figure ci-jointe (fig. 9). (^omme ils se compliquent successivement d'affluents,

c'est comme une arborisation au développement de laquelle on assiste et qui est du plus. remarquable effet. En maintes localités de ce réseau, il se fait des captures qui dépen- dent du débit inégal dans les différents canalicules '.

Les conséquences des phénomènes de capture sont beaucoup plus largesqu'on n'a cru d'abord et font comprendre la modification incessante de la surface du sol.

Pour le moment, bornons -nous à remarquer qu'elles pi^, a. imimion .niGcUlUd» pbtnomiiw. intéressent les tor- û fl*it™»°yr.x™pn?nih,"d>V.Brii »"" rents et en expli- ™ p" quent des circonstances tout à fait incomprises.

Ainsi, dans ses célèbres études sur le régime des torrents des Alpes, Surrel distingue trois phases dans leur histoire, la dernière étant la stahilité.

Mais c'est la méconnaissance de l'intervention de la capture, qui empêche la stabilité et remet les choses

I. Celte expérience ett importante encore en ce qu'elle mon dance irrésialible de l'eau à constituer àt» filets, mfme dans tions où l'écoulement parait devoir être identique dans tous Nous aurons à j faire allusion prochainement, à propos du des Tallées.

72 LA pÉNL'DATION PLUVIAIRE

en état d'activité aussi longtemps qu'il y a un relief notable, c'est-à-dire qu'il y a un torrent.

Le fait de la capture des torrents, si facile à imiter par l'expérience, permet aussi de restreindre en certains cas les suppositions exagérées émises parfois quant à l'eflicacité des glaciers.

Gomme exemple emprunté à la région des Préalpes romandes, on peut citer d'après M. Schardt un bloc erratique de poudingue éocèné de Chaussy, gisant au-dessus du Pont de Jaman à 1475 mètres d'altitude, sur le sentier qui conduit de Cau à Chamosalaz, à 10 mètres au-dessous du col qui est â 1485 mètres.

Au lieu de le faire passer par-dessus ce col par le glacier de rHongrin,on aime mieux lui faire remonter la vallée sur le dos du glacier du Rhône. Mais c'est qu'on raisonne comme si la surface du sol n'avait jamais •changer et comme si le col de Jdinan avait toujours existé *.

La notion delà capture,'justifiée par les expériences, nous permet de rétablir .les faits :

Nous adm.ettons dans le passé une ligne de pente favorable à la descente de blocs, par un torrent passant par-dessus le col, puis la capture de sa partie antérieure par un torrent secondaire qui est venu capturer la tête du ravin antérieur et faire un trait de scie transversal. Toutes les particularités locales s'expliquent d'elles-mêmes dans cette manière de voir.

1. V. Schardt et Ev. Farre, Descript. des préalpes du canton de Vaud, Berne, 1887; vingt-deuxième livraison des Matériaux pour la carte géologique de Suisse, p. 252.

Conclusion des expériences. — Parmi les conclusions des expériences relatées plus haut, il faut retenir ici que les sillons d'érosion sur une surface plane inclinée arrivent à dessiner un réseau qui présente les plus grandes analogies avec les réseaux de cassures.

Par exemple, pour les vallées de la haute Normandie et de la Picardie, on a défendu cette opinion qu'elles ont été dirigées avant tout par des systèmes de géoclases conjuguées qui auraient débité le sol en compartiments plus ou moins rectangulaires. Or l'érosion d'un sol régulièrement incliné et sensiblement homogène, par de l'eau qui ruisselle à sa surface, se traduit par la production de sillons parallèles entre eux et à la ligne de plus grande pente. Bientôt sur les flancs de ces sillons se produisent des filets secondaires, vrais affluents des premiers, et qui creusent des sillons parallèles entre eux et dont la direction commune est déterminé par les deux lignes

de grande pente des deux érosions successives.

Le travail horizontal des cours d'eau.

Si nous examinons le travail horizontal d'un cours d'eau, nous trouvons que celui qui est ainsi réalisé a d'ordinaire toute chance d'être plus large que le cours d'eau lui-même; et à cet égard il ne faut éliminer que le cas précédent d'un cours serré entre les parois d'une gorge.

Pour prendre le phénomène à son début M. Stanislas Meunier a installé l'expérience suivante.

74 LA DENUDATION PLUVIAIRE

Une dalle de calcaire bien lisse (polie, si on veut) étant inclinée à 35 degrés, on fait arriver par le milieu de son côté supérieur un courant d'eau légèrement acidulé et on en fait une nappe par la compression horizontale de l'ajutage. La surface mouillée est triangulaire, ayant l'ajutage pour sommet et mesurant par exemple à la base 30 centimètres. Attachons-nous à maintenir le courant très sensiblement constant.

Nous constaterons, au bout de quelques heures, que la nappe liquide s'est rétrécie progressivement; de sorte que très rapidement la surface marquée au sceau de l'action fluviaire sera bien plus large que le courant d'eau.

11 est évident que si l'expérience était montrée à ce moment à un spectateur non préparé, celui-ci conclurait de l'apparence que le filet d'eau a diminué de volume depuis le commencement de son action. Et l'on a peine à croire que des géologues de profession aient fait preuve de la même naïveté, tout à fait plaisante, en présence de ce fait constant que les vallées d'érosion (à part les gorges) sont toujours notablement plus larges que la rivière qui coule dans leur thalweg.

Le fait s'explique cependant bien aisément par l'inégalité des vitesse des différents filets d'eau composant le jet et conséquemment par l'inégalité de l'usure qu'ils réalisent. Les filets du milieu sont les plus efficaces; ils creusent un sillon et le cours d'eau pour le remplir doit abandonner ses premières rives et se concentrer vers son axe.

Le fait est si vrai qu'il se reproduit avec le dispo-

LE TRAVAIL HORIZONTAL DES COLRS i)"EAU 75

sitif adopté par MM. de la Noë et de Margerîe et que représente la figure ci-jointe (fig. 10).

Un jet de sable coulant d'un entonnoir dans du plâtre

en poudre tassée, y fait de même une excavation peu profonde et très large ASA' qui se rétrécit bientôt et se concentre en une gorge médiane BSB'. C'est donc

70 LA DENUUATION PLUVIAIRE

un fait général, et on peut dire que l'expérience seule a été décisive pour expliquer pourquoi les rivières ordinaires . coulent au milieu d'une nappe alluviale plus large qu'elles.

Nous verrons le parti très important qu'on peut aussi tirer de là en ce qui concerne l'allure générale du phénomène de creusement des vallées.

Mais on s'aperçoit bientôt qu'une autre circonstance vient s'ajouter à celle-ci, pour élargir considérablement la surface actionnée par un cours d'eau. Il s'agit de la production des méandres.

Cette production des méandres peut s'obtenir par le moyen d'un obstacle placé dans le courant, et c'est ce qui a été réalisé maintes fois dans les expériences de Saint-Lunaire : l'on peut voir au Muséum un moulage de ces filets.

Gomme petit détail intéressant de ces expériences, ajoutons qu'elles, permettent de vérifier certaines circonstances des affluents.Il s'agit de l'angle sous lequel se fait le confluent, et de sa variation pendant le déplacernent des méandres, avec production d'un triangle remanié à chaque instant par suite de cette circonstance que l'affluent suit le chemin le plus court.

En même temps, on assiste à l'accentuation progressive des méandres et à la production successive d'une large surface intéressée bientôt par le mince filet d'eau.

De sorte que les conséquences, au point de vue du creusement, ont été nombreuses.

On peut faire des expériences en petit par plusieurs procédés. M. Stanislas Meunier a pris une cuvette plate

où Ton a coulé du plâtre fortement mélangé de sable et encore incomplètement pris : un filet d'eau amené par un tube de caoutchouc, avec une vitesse et une inclinaison variables, y a creusé un sillon sinueux où tous les phénomènes relatifs aux méandres se sont développés à souhait.

Le même auteur a usé d'un autre procédé, qui consiste à faire agir, sur du plâtre incomplètement pris, un filet de mercure qui, à cause de sa forte densité, est très efficace.

Avec une pente de 20 degrés, on voit les méandres se déplacer et couvrir successivement une surface très large.

Enfin nous ajouterons que le phénomène si important de V écoulement des méandres s'imile exactement à l'aide d'une corde flexueuse tenue par un bout, et agitée parallèlement à une planche oblique sur laquelle on l'a déposée. La figure 11 indique le dispositif adopté, qui reproduit un amusement auquel souvent se livrent les enfants.

Si, la planche étant noire, la corde est enduite de poudre de craie, elle laisse une trace qui représente une surface limitée par les tangentes aux plus grandes divagations des méandres. Cette trace correspond à la région qu'une rivière recouvre de son diluvium : la craie correspondant à la matière incohérente charriée par la corde qui représente le filet d'eau. Et déjà nous avons ici l'explication expérimentale de l'extension du diluvium réalisée sur la surface d'une vallée large par une rivière étroite.

78 LA DÉNUDATION PLUViAIRE

Mais on peut aller plus loin et c'est ce que fait sentir la figure 12. Il faut en effet se rappeler ce qui a été dit plus haut à propos du travail vertical dans l'éro-sion fluviaire, de la tendance des cours d'eau à la contraction sur leur ligne de plus grande vitesse et du mode d'action des eaux sauvages, pour comprendre)

qu'avec le temps, le profil transversal moyen de !a vallée se modifie, se creuse et augmente successivement sa courbure.

M, Stanislas Meunier a imité cette condition en infléchissant un peu la surface sur laquelle tout à l'heure était agitée la corde. En l'agitant de nouveau, avec une énergie aussi semblable que possible à la première, on s'aperçoit qu'elle ne Se permet plus de divagations aussi larges. Si on la charge de colcothar.

LE TRAVAIL HORIZONTAL DES COL'RS ]) EAU 7ft

on constitue, à l'intérieur de la surface blanche déjà colorée, une surface rouge plus étroite, qui est limitée par les tangentes aux nouveaux méandres,

La conséquence c'est que, dans une vallée normale, les méandres tendant à se rétrécir avec le temps, des

dépôts fluviatiles pourront cesser d'être accessibles à des remaniements ultérieurs, bien que le volume de la rivière soit resté le même. Nous reviendrons sur cette conclusion des phénomènes d'érosion, pour montrer comment ont dû se faire, par un procédé bien plus simpleque celui qu'on invoque d'ordinaire, les terrasses des rivières.

80 LA DÉNUDATION PLUVIAIRE

Conclusion. Allure progressive du creusement des vallées.

La conclusion de ces résultats, c'est qu'un cours d'eau étroit modifie directement une surface de sol beaucoup plus considérable que la sienne.

Et il résulte du rapprochement de cette conclusion avec celle qui concernait le travail vertical, qu'un cours d'eau peut être l'auteur d'une dénudation dont le volume est considérablement supérieur au sien.

On sent quel profit la Géologie générale peut faire de semblables notions, en éliminant, d'un chapitre qui leur semblait très favorable, une série de causes violentes et extraordinaires.

La méthode expérimentale est ici d'un secours particulier en montrant avant tout comment se fait la régression des vallées^ qui n'est que la continuation de leur creusement, même.

On constate que la partie où s'est faite une capture ne diffère, par aucun caractère, des parties situées plus bas, et il est impossible de ne pas en conclure que toute la vallée s'est creusée par le mécanisme qui a présidé moins anciennement à la constitution de la partie dite captée.

Ceci est décisif et les partisans des cataclysmes ne sauront jamais concilier leur doctrine avec le résultat des observations et des expériences.

11 est permis de constater que les Actualistes^ comme on les appelle, ont toujours admis cette conclusion : le caractère essenliellement progressif de la dénudation