VIII PREFACE

qu'il a publié {Etudes synthétiques de Géologie expérimentale)^ n'échappe pas à cette règle. Et j'ai cru qu'il importait beaucoup de traiter un sujet jusqu'ici négligé.

C'est bien autre chose en effet de faire des expériences dans telle ou telle direction et autre chose de rechercher ce que l'expérimentation peut donner comme procédé normal d'étude géologique; en un mot, de passer en revue, pour les rapprocher mutuellement, les résultats qu'on peut espérer de Temploi systématique de la méthode expérimentale dans les différents chapitres de la science.

En faisant ce travail, je reconnus que plus d'un sujet était encore tout à fait vierge de toute tentative ayant un caractère synthétique, et que d'autres n'avaient point été traités d'une manière suffisamment complète. Je me suis efforcé de diminuer le nombre des sujets présentant ce caractère d'infériorité, et qui tout naturellement n'étaient ni les plus faciles ni les plus attrayants h étudier.

J'ai surtout développé mes résultats personnels en n'empruntant aux autres expérimentateurs que ce qui est nécessaire pour les faire bien comprendre, de façon que ce livre est un mémoire original. J'y ai partout adopté la troisième personne pour exposer mes propres recherches, comme s'il s'agissait de celles d'un autre, estimant que les explications présentées ainsi sont d'autant plus claires.

J'ai d'ailleurs, avec grand bénéfice pour le résultat final, accompli mon travail de deux façons simultanées et en quelque sorte parallèles : en préparant à la fois le cours dont j'ai parlé plus haut et que j'ai donné dans l'amphi^ théâtre du Muséum, et en réunissant des appareils et des produits de laboratoire dont l'ensemble constitue dès maintenant une collection unique jusqu'ici dans son genre et qui est placée sous les yeux du public dans des meubles spéciaux de la galerie de Géologie du Jardin des plantes.

Pendant que le texte du présent volume sera comme un écho des leçons de l'an dernier, les figures qui l'accompagnent constitueront comme un reflet de la nouvelle exposition.

LA

De toutes les sciences natui'elles la Géologie est la plus récente : à Theure actuelle elle n'est pas beaucoup plus que centenaire, ce qui la fait — et de beaucoup — la petite cadette de ses deux sœurs, la Zoologie et la Botanique.

Les anciens, qui nous ont laissé maints écrits sur l'histoire des animaux, sur celle des plantes, voire sur beaucoup de minéraux, n'ont pas même soupçonné la Géologie.

Outre qu'un concours extraordinaire d'illusions, conduisant fatalement à la fausse interprétation des faits d'observation quotidienne , a conspiré pour cacher à l'homme la vraie situation de la Terre dans le monde et jusqu'à sa forme, — la Géologie, placée à la rencontre mutuelle des sciences naturelles, des

St. Meunier. — Géol. exp. *

sciences physiques et des sciences mathématiques, recevant de chacune d'elles un contingent de données et leur fournissant à toutes, en échange, une foule de problèmes à élucider, ne pouvait se constituer qu'après leur solide établissement.

On rencontre bien à la base de presque toutes les religions une conception géogénique, mais ces systèmes souvent poétiques, parfois même grandioses, mais toujours gratuits, où seuls les érudits trouvent plaisir à noter des inspirations que la science a confirmées, n'ont pour les savants proprement dits qu'un très médiocre intérêt.

Le temps n'est plus à la conciliation de la révélation et de la science et Ton n'accorde plus qu'une attention distraite aux efforts de plus en plus rares tentés dans cette voie par les théologiens.

Sans doute c'est comme une continuation naturelle de ces rêveries initiales à tournure religieuse qu'il faut considérer les dissertations à fausse apparence scientifique qui leur ont succédé si longtemps, et dont le semblant de précision tient uniquement à ce que l'opinion préconçue qu'il s'agit d'y faire prévaloir n'est plus simplement affirmée, mais entourée de faits plus ou moins bien observés qu'on invoque à son appui et comme preuves.

Descartes, entre autres, pour citer un exemple illustre, développe en ses Principes de Philosophie sa manière de voir sur l'origine de notre globe, sur la structure et la composition des profondeurs terrestres, sur le mode de formation dés chaînes de montagnes.

On retrouve avec curiosité dans ces pages éloquentes divers faits que la science. n'a pas contredits; mais il faut bien reconnaître que ces quelques vérités de hasard, noyées au milieu de beaucoup d'erreurs, ne présentent aucun caractère auquel on eût pu les en distinguer. Pour parvenir à les formuler, l'auteur du Discours sur la Méthode n'a point fait usage du véritable procédé scientifique et il faut les interpréter à peu près comme on fait des textes sacrés.

D'ailleurs, de nos jours encore et malgré la connaissance bien acquise de la méthode qui, à l'exclusion de toute autre, conduit à la découverte des vérités naturelles, certains esprits persistent à édifier des conceptions géogéniques dont ils croient fermement avoir démontré l'exactitude, *alors que, renversant étrangement les rôles, ils constatent qu'on ne saurait prouver qu'à la rigueur, les choses n'eussent pu se passer comme ils les conçoivent.

On s'avisa pourtant, mais bien récemment, de cette réflexion que la science de la Terre devra résulter pour nous, bien moins d'intérieurs efforts d'imagination toute pure que de l'étude attentive de la Terre elle-même.

11 ne fallut rien moins que ce point de vue nouveau pour fonder la science; mais à partir de ce moment, elle exista, et ses progrès, jusque-là nuls, devinrent tout à coup extraordinairement rapides. L'observation de plus en plus précise s'étendit de toutes parts et les études locales, en se multipliant, préparèrent la description générale du globe tout entier.

Nous ne ferons d'ailleurs aucune difficulté de reconnaître que la rapidité véritablement vertigineuse des progrès de la Géologie tient sans aucun doute pour une part aux enseignements indirects qu'elle a reçus des autres sciences, ses aînées, et qu'ayant été dispenséQ, grâce à elles, d'inventer la méthode scientifique plus ancienne qu'elle-même, elle n'a eu qu'à l'appliquer.

Toutefois, la notion de la structure des régions superficielles de la Terre, seules accessibles au regard, n'atténua pas, bien au contraire, notre besoin de savoir comment la planète a pris les caractères qu'elle présente aujourd'hui; le nombre des problèmessans solution augmenta même très vite avec la variété des informations obtenues.

U est vrai que dans beaucoup de cas, et grâce à la célèbre et féconde doctrine dite des Causes actuelles^ l'observation seule put satisfaire notre curiosité en assignant leur véritable origine à une foule de faits géologiques. Mais il en restait un certain nombre, et des plus importants, qui, ne se produisant pas sous nos yeux, n'étaient pas de nature à être abordés par la même voie.

Comment se sont constituées les roches cristallines? Comment, une fois produites, ont-elles acquis les dispositions remarquables qu'on leur connaît en bancs ondulés, rompus par des failles, redressés et réduits enjminces feuillets, souvent remplis en même temps de fossiles et de minéraux cristallins?

Pourquoi les montagnes sont-elles disposées en

chaînes et pourquoi les chaînes sont-elles parfois orientées les unes par rapport aux autres suivant des' lois d'ordonnance particulière? A quoi attribuer le phénomène volcanique, le remplissage des filons? Par quelles réactions expliquer la production première du revêtement solide du globe, fluide jusque-là? Et maintes autres questions.

Dans toutes ces directions, l'observation seule était impuissante évidemment. Aussi est-ce par une nouvelle transformation devenue nécessaire, que la Géologie agrandit son domaine et s'adjoignit de nouveaux procédés d'information.

Ces phénomènes qui se sont réalisés à une époque où personne n'était là pour les observer, — ces réactions qui se déclarent en des gisements ou Ton ne saurait pénétrer, — ces effets qui se produisent avec une lenteur dont ne saurait s'accommoder la brièveté de la vie humaine, — on eut l'idée de les reproduire artificiellement, de faire de la Géologie expérimentale.

Les expériences inconscientes.

L'entreprise était bien hardie.

Elle eût pu toutefois être justifiée d'avance par tout un ordre de faits participant à la fois aux deux domaines de l'observation et de l'expérience : résultats fortuitement observés d'expériences instituées d'une manière inconsciente, et qui auront pour nous le prix inestimable de constituer des intermédiaires vérita-

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bles entre les observations ordinaires et les expériences proprement dites.

Quand, pour se concilier la divinité du lieu, un malade jetait, il y a 2000 ans, une médaille de bronze dans la source minérale à laquelle il venait demander la santé, il était bien loin de supposer qu'il disposait ainsi une véritable expérience de minéralogie synthétique — et le charretier qui vidait jadis en une décharge publique de la « Porte Saint-Antoine » son tombereau rempli de plâtras et de boue, ne s'imaginait certes pas qu'il préparait des documents à la pétrogénie. L'homme d'avant l'histoire qui, dans tant de localités et par des procédés encore si mal connus, a réalisé cette idée de Titans, de souder ensemble par le feu les énormes blocs de granit dont il contruisait ses fortifications, serait bien indifférent à la description des minéraux cristallisés auxquels la roche fondue par lui a donné naissance.

Et cependant, sans le superstitieux malade, sans le manœuvre du vieux Paris, sans l'auteur anonyme des (( forts vitrifiés », nous ne saurions pas qu'à la faveur des siècles l'eau thermale refait aux dépens du bronze les minerais mêmes d'où le métallurgiste extrait le bronze; — que le soufre natif des terrains stratifiés résulte en certains cas de la réduction du plâtre par les matières organiques; — que les minéraux fondamentaux des roches cristallines, feldspathiques^ pyroxéniques, peuvent dériver du granit fondu.

Ces exemples d'expériences géologiques spontanées^ si l'on peut ainsi dire, pourraient être multipliés beau-

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coup : un coup de tonnerre met le feu à une grange, à une meule ; l'ignorant retrouve ensuite avec effroi sur le lieu du sinistre une masse grisâtre, et sous le nom de « pierre de foudre » impute l'incendie à sa chute. C'est le produit de fusion de la cendre des graminées, et le microscope y révèle une foule de minéraux cristallisés. Il a fallu que l'homme accumulât la substance végétale qui a brûlé : les minéraux produits sont donc artificiels, au moins en partie.

De même, les embrasements spontanés des houillères qui transforment de vastes régions jusque-là fertiles en districts d'apparence volcanique; — ces embrasements déterminent, à la faveur d'une vraie expérience dont l'homme est l'auteur, la production de nombreuses imitations géologiques qui, pour avoir été involontaires, n'en sont pas moins pleines d'intérêt. Les schistes fondus longtemps et lentement refroidis se métamorphosent en véritables laves de volcans; les grès vitrifiés se débitent par retrait en colonnades prismatiques; les argiles donnent des thermantides, des porcelanites ; — et l'abondance des minéraux engendrés dans toutes les parties du sol achève de communiquer à l'ensemble les caractères des terrains métamorphiques.

Sur une échelle moindre, dans les usines, les reproductions fortuites de minéraux sont de tous les instants. En maintes circonstances, les « laitiers » qui se figent prennent l'état cristallin, et on en peut extraire, à l'exemple fameux de Mitscherlich, plus de quarante espèces cristallisées dont beaucoup sont

identiques à celles de la nature. Ce sont le pyroxène, le péridot, le mica, la pyrite, la blende, la galène et bien d'autres. Le four à cuivre de Sangershausen engendre du feldspath, les forges catalanes laissent cristalliser la magnétite et le refroidissement de la fonte de fer fournit aux collections des imitations rigoureusement exactes du graphite ou mine de plomb.

A côté des reproductions de minéraux, les fac-similés à petite échelle des phénomènes géologiques demandent à être cités. C'est ainsi qu'à propos de volcans. Ordinaire rapporte un accident survenu en 1801 en Angleterre et qui prendrait, s'il était voulu, toutes les apparences d'une vraie expérience : « Un haut fourneau à fer contenant environ soixante mètres cubes de métal et'de pierres fondues ou en incandescence, fut entouré par une inondation : à l'instant où l'eau parvint dans le creuset, il s'éleva verticalement, et à trois reprises différentes, des colonnes de feu de l'éclat le plus vif; c'étaient les matières en fusion. L'explosion les dispersa tellement qu'on n'en trouva pas de vestiges autour de la fonderie : au moment où elle se fît, tout ce qui était dans le voisinage fut fortement ébranlé. »

Un autre fait du même genre est relaté par Spallanzani *. « Sous un portique, à Modène, on devait fondre une grande cloche; déjà le métal était en liquéfaction. On lui ouvre le canal de communication construit sous terre à peu de distance. A peine le bronze

1. Voyages dans les Deux-Siciles, traduit par ToscaD, t. III, p. 244, 1798.

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enflammé Teut-il touché, qu'il en partit une explosion qui lança en l'air et le métal et le moule et une prodigieuse quantité de terre; le fourneau fut mis en pièces, le portique ébranlé, les murs se fendirent, les poutres du toit furent emportées, les tuiles chassées au loin et enfin à la place de la cloche on ne vit plus qu'un gouffre large et profond. Plusieurs des assistants furent tués et la terreur fut à son comble. » « Un si funeste accident, ajoute Spallanzani, ne fut cependant occasionné que par un peu d'humidité qui était restée dans le moule. En comparant l'eflFet avec la cause, on doit juger de celui qui résulterait d'un grand amas d'eau réduit en vapeur dans les fournaises volcaniques, et des moyens que la nature a en son pouvoir pour faire sortir du sein de la terre les plus épouvantables explosions. »

Dans une tout autre direction, les Echevins de Thoune, en 1714, dérivent la Kander pour la déverser dans le lac : il en résulte pour le régime du cours d'eau, grâce à la pente qui lui est ménagée, un changement de régime qui jette du jour sur le mécanisme du creusement des vallées.

De même, en 1840, on construit au val FleUry, près de Meudon, le viaduc de la ligne de Versailles (rive gauche). La surcharge infligée à l'argile plastique la refoule, la soulève et provoque la chute de plusieurs constructions — nous édifiant du même coup sur les conséquences nécessaires de l'accumulation successive des sédiments sur une même verticale.

Et que d'autres faits nous pourrions mentionner ^ La

construction de la digue du mont Saint-Michel détermine, lors de la marée montante, des remous d'où résultent à la fois des affouillements de l'îlot et le ' dépôt de sédiments de plus en plus abondants. Le déboisement des montagnes modifie le régime des eaux sauvages et provoque des ravinements dont on peut suivre les progrès pas à pas. — A la Grand'Combe, en 1895, et bien ailleurs, des tranchées amènent des glissements tout comparables à ceux qui spontanément se déclaraient au Rossberg en 1806, au Piton des Neiges en 1877, etc. En combien de lieux l'ouverture de galeries souterraines comme celles des mines n'a-t-elle pas eu comme contre-coups la production de vrais effondrements tout pareils à ceux que provoque la longue circulation des eaux dans les cavernes ? Tout récemment, à Lens, on Ta constaté de nouveau.

Constitution de la méthode expérimentale.

On pourrait croire, en présence de cette multitude de résultats, que la Géologie expérimentale a dû se constituer toute seule, d'elle-même, en dehors de toute conception générale.

Il n'en est rien.

D'abord, la constatation des faits qui viennent d'être énuniérés comme exemples n'était pas facile : elle fut souvent l'effet du hasard et exigea toujours une grande perspicacité.

ICn second lieu, et ceci est à l'honneur des géolo-

CONSTITUTION DE LA MÉTHODE EXPÉRIMENTALE 11

gues , elle ne précéda point le projet grandiosed'imiter la nature.

On ne connaissait ni les médailles corrodées des thermes romains, ni le soufre contemporain du soussol de Paris, ni les cristaux des forts vitrifiés ou des houillères embrasées, — quand Leibnitz écrivait* que : « la génération des minéraux est éclairée par la chimie », et quand, développant cette proposition, il ajoutait :

« Il fera, selon nous, une œuvre importante, celui qui comparera soigneusement les produits de la Nature tirés du sein de la terre avec les produits des laboratoires; car alors brilleront à nos yeux les rapports frappants qui existent entre les produits de la Nature et ceux de Tart...

« La Nature, en effet, n'est pas autre chose qu'un art plus en grand et on ne distingue pas toujours nettement ce qui est factice de ce qui est naturel...

« Dans nos faibles essais nous ébauchons ce que la Nature a exécuté en grand, elle qui pour alambics a les montagnes et les volcans pour fourneaux. »

On ne connaissait pas davantage les reproductions involontaires signalées tout à l'heure de minéraux et de roches, à l'époque où notre grand BujBFon, guidé par de simples vues théoriques, soumit les pierres granitiques à la fusion.

Il nous sera bien permis de nous enorgueillir de voir ainsi le nom si français de Buffon à l'origine de la Géologie expérimentale.