CHAPITRE PREMIER

La sédimentation pluviaire et par les eaux

sauvagres.

Nous distinguerons ici une sédimentation pluviaire exclusivement mécanique et une autre à la fois mécanique et chimique.

La sédimentation purement mécanique.

Sous Tinfluence de la chute de la pluie et du ruissellement des eaux sauvages, des matériaux très variés vont s'accumuler en des points spéciaux et y constituent des roches nouvelles dont le mode de sédimentation mérite d'être mentionné.

Leur forme la plus fréquente est celle d'éboulis et leur masse est si formidablç, dans tous les pays de montagnes, que leur étude ne peut manquer d'être fort intéressante. Elle n'est guère accessible à Texpérimentation qu'en ce qui concerne la forme des amas de débris.

MM. de la Noë et de Margerie ont examiné le profil des tas de substances non cohérentes telles que le

St. Meunier. — Géol. exp. 10

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sable tamisé, le petit plomb de chasse, les graines de millet, et ils ont constaté une constance remarquable dans les pentes d'écroulement.

Il est vrai que les matières examinées sont très komogènes, tandis que les éboulis naturels sont d'ordinaire très complexes ; mais l'expérience montre que le résultat n'est pas influencé par cette circonstauce. Les mêmes lois persistent avec des matériaux très différents et avec des dimensions très diverses : les tas de cailloux propres au macadam, les tas de graviers de démolition, voire les tas de pavés, ont les mêmes allures que les tas de sable fin.

Dans tous les cas, les talus sont conformes entre eux et se disposent suivant des lois strictes.

On est très frappé de la régularité des couches inclinées qui composent le sol artificiel dans les décharges publiques, quand pour une raison quelconque on est amené à y pratiquer une section ; et on a de la peine à se rappeler que chacune d'elles provient du brusque épanchement des matières contenues pêlemêle dans un tombereau.

Dans les expériences réalisées avec des matières hétérogènes, on constate que la sédimentation pluviaire sur les pentes, s'accompagne souvent d'un triage plus ou moins parfait qui a d'ailleurs des caractères variables suivant les cas.

Si la pente est faible, on a un lavage par les eaux des gros matériaux qui restent par conséquent vers le haut de la pente.

Quand la pente est forte, comme dans les décharges

OU dans les talus en équilibre, les gros matériaux roulent en bas.

. Lors des modifications de profil du sol par érosion pluviairç, il y a nécessairement passage de Tune de ces formes à l'autre; et de là résulte l'explication de plus d'un mélange de matériaux qu'on a souvent mal interprété.

Mais la forme la plus remarquable de ces terrains pluviaires, parmi lesquels plusieurs types ont été mentionnés, concerne certainement les épanchements boueux. Il importait de voir non seulement en quoi ils consistent, mais comment ils se produisent, et M. Stanislas . Meunier a disposé des expériences qui lui ont permis d'en réaliser des imitations complètes.

La catastrophe encore récente de Saint-Gervais (Haute-Savoie) a rappelé l'attention sur des productions de ce genre, mais s'il est rare heureusement que les conséquences des torrents de boue soient aussi désastreuses que le 12 juillet 1892, il ne faut pas oublier que le phénomène est tout à fait normal et constitue comme un trait de la physiologie des régions où il se produit. M. de Montzey ' en a résumé l'économie dans un travail d'un haut intérêt.

Il suffit d'une excursion de quelques heures dans certaines vallées des chaînes montagneuses et spécialement dans celles des Alpes, pour constater, sur des points déterminés et avec des intensités très variables, lé phénomène qui nous occupe. C'est ainsi que la

1. Comptes rendus de V Académie des sciences, t. CXV, p. 303, 8 août 1802<

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nappe boueuse du 12 juillet 1892 ne s'est pas étendue dans la vallée de TArve sur un terrain ayant la pente générale de cette vallée, mais sur une protubérance deltoïde constituée successivement par des épanchements antérieurs et qu'elle est venue augmenter.

Une fois prévenu, on retrouve de ces deltas boueux, absolument différents des cônes de déjection proprement dits, dans un très grand nombre de localités.

On peut même s'étonner que les montagnards, malgré la notion très nette et très juste qu'ils ont du phénomène, persistent à s'établir dans des points qui sont fatalement voués à des retours successifs de la boue.

Comme exemple, M. Stanislas Meunier cite, parce qu'il l'a étudiée spécialement, une région de la vallée de rill, dans le Vorarlberg, située un peu au-dessus de Schruns et qui, en petit, mais dans des conditions extrêmement favorables, lui a fourni une reproduction exacte du phénomène de Saint-Gervais.

Dans le point dont il s'agit, à Gamprecht, sur le flanc sud-ouest du Hoch-Joch, un petit ruisseau descend sans méandres très sensibles, et suivant la ligne de plus grande pente, dans une rainure qu'il a creusée et qui n'a pas plus de 3 mètres de largeur au fond. La pente est de 60 degrés en moyenne et l'eau qui y circule très rapidement n'y existe que d'une manière intermittente. Après les pluies, c'est une espèce de gouttière d'assèchement des prairies supérieures. A certains moments l'eau est remplacée par la boue qui, au pied de la grande pente, rencontre un terrain incliné à 30 degrés. Alors, la boue ainsi vomie s'étale

en un delta très surbs(issé dont le sol remarquablement fertile est cultivé par des maraîchers.

Lors du passage de Fauteur, uïie coulée de boue venait de recouvrir toutes les cultures de 60 centimètres d'épaisseur. La boue avait contourné les maisons d'habitation de façon à en condamner les portes d'entrée qu'il fallut dégager par un travail de terrassement.

L'étude du delta de Gamprecht a inspiré l'idée d'expériences qui, poursuivies au laboratoire de Géologie du Muséum durant plus de deux ans, paraissent de nature à donner aux épanchements boueux une signification géologique particulière. Nous en donnerons un bref résumé.

Il y a lieu de distinguer dans le cours d'un torrent boueux deux régions différentes : 1® une zone supérieure à forte pente, où la boue se constitue et où elle acquiert une force vive considérable, 2"* une partie inférieure à pente beaucoup plus douce, où la boue s'arrête sous la forme d'un delta boueux. Cette seconde région est spécialement intéressante à notre point de vue actuel.

L'appareil dont M. Stanislas' Meunier s'est servi d'abord consiste en une table de 66 centimètres de large et de 4 mètres de longueur dont Tinclinaison, variable à volonté, est indiquée par un éclimètre. A la partie supérieure est articulée, par une charnière, une caisse carrée de 18 centimètres de côté et qu'on peut faire basculer à l'aide d'une corde passant sur une poulie, de façon à en déverser, sur la table, le contenu consistant en 35 kilogrammes de boue.

150 LA SKDIMENTATION PLL'VIAIRK

Une modification a consisté à surmonter la table P d'une glissière G de 2 mètres de long (fig. 19), beaucoup plus inclinée et à la partie supérieure de laquelle est une boite à poste fixe R, renfermant la boue et dont le fond peut s'ouvrir brusquement. La . boue [qui descend d'abord le long de la glissière vient comme précédemment s'étaler sur la table.

La boue dont on s'est servi a été obtenue en mélangeant avec de l'eau une variété Doreuse de sable de Fontainebleau connue dans Paris sous le nom de sabhn. Avec 300 centimètres cubes d'eau par kilogramme de sable

Fip. 1». — Imilalion »p.^nnianli1<> ggc QU obtlCnt UnC boUO

bien coulante, qui cependant porte sans les engloutir des fragments de calcaire et de granit.

La table étant inclinée à 26 degrés sur l'horizon, on constate que la boue s'y étale de façon à constituer une vraie coulée D, dont la forme est tout à fait comparable à celle des nappes de laves vomies par les vol-

LA SÉDIMENTATION PUREMENT MÉCANIQUE iU

cans. Pendant le déversement, celle-ci s'épanche d'abord latéralement à droite et à gauche, de façon à occuper environ 40 centimètres en largeur. Elle progresse en même temps dans le sens de la pente en une traînée limitée en avant par un bourrelet semi-circulaire et s'arrête après avoir recouvert l'",50 à l'",80 de longueur. Cette traînée reste toujours adhérente à la boue appliquée contre la paroi du réservoir, ce qui montre que sa progression est due avant tout à la pression des parties supérieures.

Le mécanisme de l'écoulement mérite d'être précisé. Dans une coupe verticale passant par l'axe de symétrie de l'écoulement on trouve que la vitesse maxima est à la surface. Mais il existe à l'avant une zone frontale où, à cause de la forme du bourreletlimite, les parties superficielles descendent vers le sol et viennent se jeter à la traverse des courants horizontaux plus profonds. 11 en résulte que le bourrelet est aplati et comme écrasé par le torrent qui s'avance sur lui.

La matière de fond, celle qui est en contact avec le sol, augmentée à la tête de la coulée par les éléments venant de la surface, ne glisse pas du tout. Elle se constitue en une sorte de matelas, bien plus étalé vers l'amont que le torrent lui-même et reste sous la forme de larges piastres à droite et à gauche du flot qui descend. La boue glisse donc sur de la boue qui, dès le commencement de l'écoulement, a comblé les inégalités du sol. C'est ce que montre bien la coupe transversale du torrent (Voy. fig. 21), où les bourrelets 1, 2

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et 6, 7 constituent les plèvres entre lesquelles coule tout le torrent.

Ainsi la boue qui coule et sur laquelle pourrait être superposée une masse quelconque de roche, ne tend pas à raviner le sous-sol.

Au contraire, elle en comble les dépressions et y constitue un couloir.

L'influence de la charge supérieure et de la pente sur l'écoulement et sur la forme du delta épanché a été déterminée pour diverses compacités de pâtes. La vitesse d'écoulement a, dans tous les cas, une influence directe sur la largeur des plèvres.

En plaçant des obst^acles devant la matière coulante on a produit des intumescences, des divisions du courant en plusieurs bras (fig. 20) et des confluences de plusieurs courants en un seul (fig. 21). L'auteur a relevé une série de diagrammes en plans et en coupes, de ces différentes conditions, dont les figures reproduites ici ne sont que des échantillons.

C'est d'une manière spéciale qu'a été étudiée la puissance de transport des épanchements boueux. Des blocs de roches variées ont été charriés sans aucun frottement sur plus de 1 mètre de longueur (Voy. la fig. 19). Certains d'entre eux ont été rejetés soit sur le front, soit sur les bords de la coulée, de façon à imiter la disposition des moraines glaciaires.

Quand un bloc, préalablement placé en avant du réservoir, reçoit le choc du courant il est ordinairement roulé et recouvert de boue. Cependant, nombre de dispositions permettent à celle-ci de le prendre

par-dessous et de le soulever pour l'emporter à la faveur d'une espèce de jaillissement hydrostatique. C'est la répétition d'un fait qjie j'ai vu à Saint-Gervais oii des meules de moulin ont été prises dans un cellier par le tor-

Fig. ïl. — Confloïi

rent et emportées à plusieurs centaines de mètres. Parmi les conclusions de ces recherches on signa-

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lera spécialement celles qyi paraissent avoir des applications géologiques directes.

De ce nombre est le transport de blocs rocheux à des distances souvent très grandes et dans des conditions qui feraient supposer l'intervention glaciaire. 11 suffit que la pluie fasse disparaître plus tard la boue, pour que les roches charriées se présentent avec l'allure des blocs erratiques proprement dits. La boue entraîne d'ailleurs des pierres non seulement à sa surface, mais sur toute son épaisseur.

Une autre application des expériences, plus fréquente encore, concerne les accumulations de boue à galets dont tant de vallées sont encombrées et qu'on regarde aussi, sans exception, comme du terrs^in franchement glaciaire. Une partie de ce terrain dans lequel se constituent si facilement, comme nous y avons insisté, les pilastres du genre des cheminées des fées de Saint-Gervais, doit certainement son origine au phénomène boueux, et la considération de celui-ci devra provoquer dans certains cas, une restriction dans la dimension généralement accordée aux anciens glaciers.

La sédimentation à la fois mécanique et chimique.

Il est impossible de ne pas faire remarquer que la sédimentation pluviaire peut résulter de la collaboration apportée par des phénomènes chimiques aux phénomènes mécaniques exclusivement considérés jusqu'ici, et c'est ce que nous avons déjà vu à propos de la dénudation. Quand de la craie, par exemple.