CHAP. X. — ALTÉRATION SUPERFICIELLE DES GITES MÉTALLIFÈRES

mais les règles restent les mêmes et l'on peut établir, en principe; que, dans la zone haute de tels filons métallifères, le sesquioxyde de fer superficiel provient, soit de pyrite, soit de sidérose : cette dernière, en milieu calcaire, ayant elle-même bien des chances pour résulter de pyrites et que la calamine et la cérusite sont toujours des produits d'altération de blende ou de galène, de même que la malachite provient de sulfure de cuivre, l'oxyde d'antimoine de la stibine, etc.

11 va sans dire, la remarque ayant déjà été faite à maintes reprises, que ces réactions peuvent être plus ou moins complètes suivant les cas. On trouvera, par exemple, cette anomalie d'un gîte pyriteux subsistant, à peine altéré, en milieu calcaire, s il y a très peu de temps que 1 érosion l'a mis à jour, ou, au contraire, d'une calamine se continuant dans les profondeurs les plus grandes d'une mine sans passage à la blende, si l'altération a été là très prolongée, par exemple s'il s'agit d'un débris d'une chaîne ancienne enfoncé plus tard en profondeur.

Dans toutes ces réactions, la proportion relative des divers métaux se trouve modifiée sensiblement par l'altération superficielle et souvent dans un sens favorable aux besoins industriels, parce que les métaux enrichis sont les moins solubles, les moins altérables, qui sont, en même temps, on le sait, les plus denses et les plus recherchés. Les lois, que je cherche à établir ici, ont donc une importance pratique capitale, puisqu'elles permettent de prévoir la disparition en profondeur de l'or libre, de l'argent natif et des minéraux d'argent proprement dits, des cuivres gris, des calamines, des cérusites, comme des pyrolusites.

11 est indispensable, pour me faire comprendre, d'envisager spécialement quelques-uns des principaux métaux.

L'o?- peut être associé en profondeur à des sulfures, séléniures, tellurures, arséniures ou antimoniures ; le plus souvent, on l'y trouve avec de la pyrite, du mispickel, ou de la chalcopyrite. Dès lors, dans la zone d'oxydation, on aura de l'hématite, parfois légèrement arsenicale, où l'or se trouvera mis en liberté.

Avec une masse composée presque exclusivement de sulfure de fer, il ne saurait y avoir de zone de cémentation proprement dite, puisque le sulfure s'altère aussitôt en sesquioxyde; néanmoins, les parties les plus basses de la zone oxydée présentent souvent un certain enrichissement en or et c'est là surtout qu'il semble y avoir eu « nourrissement », développement de cristaux d'or, qui arrivent à prendre parfois des dimensions, dont on ne retrouve plus l'équivalent dans les filons intacts : par exemple, ces sortes de végétations d'or, qui semblent suinter par toutes les fissures des quartz aurifères altérés.

A la zone d'oxydation correspondent également toutes ces « terres rouges », ces « terres à ravets », etc., où, dans la zone équatoriale, on rencontre de l'or disséminé sur de grandes étendues, à Madagascar, à la Guyane, au Venezuela, etc. C'est le simple résultat de la décomposition sur place de roches, où pouvaient se trouver des veines ou des mouches de pyrite aurifère.

J'ajoute encore que, pour l'or, cette concentration chimique première dans la zone d'altération a précédé la concentration mécanique des alluvions et a ainsi entraîné parfois, dans celles-ci, une teneur, qui peut sembler hors de proportion avec celles des gisements originels.

L'argent est, en profondeur, le plus souvent associé avec de la galène, parfois avec des chalcopyrites ou des blendes. L'altération des filons d'argent produit, en principe, deux zones caractéristiques.

4° A la surface, au milieu d'argiles terreuses et chargées d'oxydes de fer, on trouve les oxydes d'argent et l'argent natif — accompagnés de chlorures, bromures, iodures, etc., quand des eaux salines sont intervenues dans l'altération — . A l'oxyde de fer peuvent s'associer les oxydes de manganèse et les oxydes ou carbonates de cuivre, si ces métaux existaient en profondeur.

En même temps, il subsiste parfois de la galène inaltérée, ou, si l'on est en terrain calcaire, de la cérusite avec d'autres formes d'altération du plomb, telles que l'anglésile, la mimétèse, la pyromorphite, la wulfénite et de la calamine remplaçant la blende plus profonde. C'est la zone de suroxydation, généralement appauvrie en argent, par suite du départ d'une fraction de celui-ci, qui a pu, soit être entraînée au dehors, soit se reprécipiter plus bas.

2° Au-dessous, vient la zone des cémentations complexes, des réactions chimiques, où, par suite de la disparition du fer et d'une partie du zinc, par suite également de la contribution fournie par les parties supérieures disparues et érodées, la teneur en argent s'est élevée. Ce métal est là en sulfures et en sulfo-antimoniures (argents noirs et rouges), parfois encore un peu en argent natif. Cette zone d'enrichissem nt, fort importante dans la pratique, descend un peu au-dessous du niveau hydrostatique ^.

Enfin, S** quand on a dépassé la zone modifiée, que limite à peu près le niveau hydrostatique, on entre brusquement dans la zone des sulfures complexes, où. l'argent se retrouve incorporé dans les galènes et les blendes et où, par suite, les minerais se montrent, à la fois, plus pauvres et plus difficiles à traiter.

1. Van Hi8e. Some principles controlling the déposition of ores (Tcans. Am. Inst. Min. Kng, févr. 1900).

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On a eu des exemples remarquablement nets de ce passage dans des mines comme celle de Broken-Hill, en Australie, où les minerais très riches en argent de la surface étaient associés à un kaolin grenaiiîbre, produit lui-même par l'altération d'une roche teldspathique', ou encore au Sarrabus, en Sardaigne. La loi atteint souvent, au Mexique et dans l'Amérique du Sud, une régularité presque théorique : au Mexique notamment, où la plupart des anciennes grandes mines à minerais riches et directement amalgamables exploitent aujourd'hui plus profondément des sulfures complexes '^.

Il est également très probable, comme je l'ai dit ailleurs, qu'il faut voir une autre application du même principe dans ces veines riches en argent, qui, sur beaucoup de champs de filons métallifères, ont été considérées autrefois comme des venues postérieures à un remplissage plombeux plus pauvre et qui sont probablement souvent le résultat d'une concentration, opérée sur ces venues anciennes par une circulation d'eaux superficielles, dans des fissures qui les ont rencontrées.

Fréquemment, ces minerais, ainsi enrichis en argent, sont associés avec du manganèse, ou avec du cobalt : deux métaux, qui tendent également à se concentrer dans les mêmes conditions, l'un par rapport au fer, l'autre par rapport au nickel, avec lesquels ils peuvent se trouver plus profondément mélangés. Souvent aussi, on a constaté, sur des affleurements, la présence de barytines argentifères, alors que j'ai déjà signalé la concentration superficielle de la baryte.

Le cas du cuivre est également très net.

On commence, dans la zone d'oxydation, par de l'oxyde ou des carbonates de cuivre, accompagnés parfois de cuivre natif, si des actions réductrices ont pu intervenir, soit au contact des matières organiques, soit par l'action de grains de magnétite, comme cela paraît s'être passé au Lac Supérieur. Ces minerais sont associés avec les oxydes de fer, par rapport auxquels ils sont en faible proportion, si un milieu calcaire n'intervient pas, bien que leur teintes bleues et vertes les fassent aussitôt reconnaître.

En milieu calcaire, les carbonates, azurite et malachite, se développent, accompagnant les produits de la décalcification du calcaire, c'est-à-dire des argiles rouges, dans lesquelles on peut trouver aussi de la calamine (terres calaminaires).

i. Dans bien des cas, on a remarqué ainsi un enrichissement en argent de filons au contact de veines kaolinisées, c'est-à-dire altérées, simplement parce que ces veines avaient servi de chemins à l'altération des minerais filonicns.

2. J'ai décrit en détail ces divers cas dans mon Traité des gites métallifères et dans mon ouvrage sur Y Argent.

Puis on passe h la zone de cémentation, où apparaissent les minerais de cuivre sulfo-antimoniés ou sulfo-arséniés, comme les argents noirs et les agents rouges, quand il s'agit d'un fdon d'argent. Là se montrent, avec les cuivres gris, les chalcosines, les érubescites,ctc.En même temps, le fer peut, si l'on est en terrain calcaire, avoir donné de la sidérose : d'où le groupement classique sidérose et cuivre gris.

Au-dessous enfin, on arrive à la zone des pyrites cuivreuses inaltérées.

Pour le fer, les phénomènes peuvent également s'énoncer dune façon très théorique. La forme stable est le sesquioxyde, qui tend à se réaliser par l'altération de toutes les combinaisons originelles ou momentanées, tant qu'une action réductrice calorifique n'intervient pas. Ce sesquioxyde peut se produire directement aux dépens de la pyrite de fer en terrain inattaquable aux acides, ou par l'intermédiaire de la sidérose, si l'on est en terrain calcaire; il peut aussi provenir dun dépôt originel de sidérose, soit lilonien, soit sédimentaire ; enfin il résulte parfois de la suroxydation de la magnétite, qui peut e.xister en profondeur, soit dans les roches cristallines, soit dans les sédiments métamorphisés. Mais il est rare que le sesquioxyde soit lui-même la forme originelle, quoique le cas se présente assurément, ne fût-ce que dans les produits de fumerolles volcaniques, ou dans les dépôts des eaux superficielles.

Depuis que j'ai appelé l'attention sur ces phénomènes, on constate des exemples de plus en plus nombreux d'oxydes passant en profondeur à des carbonates, par exemple pour les gîtes de métamorphisme en terrain calcaire, comme Bilbao, la Styrie, certaines mines pyrénéennes, etc., ou encore pour les dépôts oohthiques de sesquioxyde de fer qui ont souvent passé par la forme carbonatée*.

On observe également, dans une zone montagneuse, comme celle des Pyrénées, où les gîtes sont pour la plupart filoniens, le passage fréquent des oxydes aux pyrites, avec ou sans passage par l'intermédiaire des carbonates, suivant que l'on est ou non en terrain calcaire. Ce n'est pas pour une autre raison que les gîtes les plus purs en soufre, formés d'oxydes de fer riches, s'y trouvent à des altitudes, qui en rendent l'extraction presque impossible ; plus bas dans la montagne, on a, en bien des points, des carbonates, plus ou moins oxydés à la surface ; et enfin, quand on arrive au niveau des vallées actuelles, c'est-

i. Voir à ce sujet. Traité des gîtes métallifères, t, II, p. 285 à 291, où jai donné une étude complôle des cycles parcourus par les divers minéraux ferrugineux et de leurs remises en mouvement possibles. Dans le cas signalé ici, la sidérose ellemême a souvent passé par la chlorite avant d'arriver à l'hémalite.-

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à-dire cjuand ou passe au-dessous du niveau hydrostatique, on voit, toutes les fois qu'on tente une recherche, le minerai de fer sali par du soufre et parfois par des métaux étrangers (plomb, zinc, etc.), qui sont le premier indice d'un gîte sulfuré complexe.

Des considérations industrielles font généralement que l'on s'arrête dans l'exploration d'un minerai de fer, dès qu il devient sulfureux et que, rarement, on passe, en pratique, du carbonate à la pyrite; mais cela se produit quand le minerai complexe renferme assez de plomb, de zinc ou de cuivre pour que ces métaux soient utilisables ; le fer n'étant plus quun produit accessoire, on descend alors souvent dans la zone, où la pyrite s'associe avec la galène, la blende ou la chalcopyrite.

S'il fallait, d'ailleurs, une preuve de cette origine métamorphique pour ces grands amas de carbonate de fer à allure tilonienne et disposés à l'état de brèche dont les noyaux sont restés calcaires, il suffirait de remarquer que tous ces gisements sont dans les calcaires, tandis que tous les grands amas de sulfure de fer, recouverts eux-mêmes par un chapeau de fer oxydé, sont dans les schistes.

Cette altération des minerais de fer a eu, lorsque le minerai primitif était phosphoreux, une influence notable sur la teneur en phosphore, qui joue un si grand rôle en métallurgie*. Les minerais filoniens à origine sulfureuse sont très rarement phosphoreux; et les oxydes, ou carbonates, qui en proviennent, sont donc ordinairement d'une remarquable pureté en phosphore. Ces sortes de carbonates, plus ou moins peroxydes, qui ont, en outre, l'avantage de s'être trouvés épurés en soufre, ont, dès lors, formé quelques-uns des meilleurs minerais à acier Bessemer.

Au contraire, les sédiments carbonates oolithiques ou hydroxydés sont tous plus ou moins phosphoreux : le phosphate de chaux ayant dû se concentrer et se précipiter par les mêmes réactions, qui faisaient précipiter le sel de fer; mais, ensuite, les actions d'altération superficielle ou de métamorphisme calorifique ont eu, habituellement, un effet épurant.

1 . Cette question du phosphore dans les minerais de fer a été spécialement étudiée dans le Traité des gîtes métallifères, t. II, p. 293 à 301 et tableau 25.

En môme temps que le phosphore d'origine quelconque se rassemble, il se produit quelque chose d'analogue pour le vanadium, qui joue, en quelque sorte, le rôle de dérivée seconde par rapport au phosphore, le phosphore étant la dérivée première par rapport au fer. Le vanadium des roches éruplives se concentre une première fois dans les sédiments d'érosion, puis dans leur altération superficielle, puis dans la fusion des minerais de fer, puis dans l'aciération de la fonte. La concentration s'effectue aussi sur des affleurements métallifères, où se produit du vanadate de plomb (Mexique, Chili, Joachimsthal), comme ailleurs de la pyromorphite. Enfin, le vanadium peut remplacer le phosphore dans diverses synthèses minéralogiques, réalisées par Hautefeuille.

surtout en milieu calcaire et ont pu arriver à donner des minerais relativement purs avec des minerais qui étaient d'abord phosphoreux. Ces minerais sédimentaires se sont souvent d'autant plus épurés en phosphore qu'ils sont d'un âge plus avancé.

Pour le plomb, j'ai dit que, fes sels étant peu solubles, l'altération était d'ordinaire réduite au minimum. Cependant, en terrain calcaire, il se développe de la cérusite, qui forme souvent un sable cristallin, dans lequel peuvent apparaître des produits colorés, tenant à des traces d'arsenic, de phosphore, de molybdène, qu'auraient contenues le filon ou qu'y aurait introduites l'action des zones de terrains voisines (mimétèses, pyromorphites et wulfénites). On peut citer de nombreux cas, où lamimétèse arrive à former un minerai, sans doute parce que le gîte primitif contenait du mispickel et ces minerais sont alors volontiers aurifères, comme le sont fréquemment les mispickels eux-mêmes. Il existe également des gisements superficiels, tenant cérusite, sidérose et cinabre, qui proviennent d'une association sulfurée du plomb, du fer et du mercure. Parfois aussi le sel de plomb soluble peut, sous une action réductrice, être amené à reprécipiter de la galène (sur des boisages, des outils de fer, des ossements), en sorte que cette galène, malgré son insolubilité, semble avoir été transportée par remise en mouvement d'un point à l'autre.

De même pour le zinc, nous avons vu que le gîte superficiel était un gîte calaminaire, très peu développé en milieu inerte, très important en terrain calcaire. La calamine commence, d'habitude, pai* être rouge et mélangée de terres calaminaires, puis peut devenir blanche et enfin se transformer en blende ; mais ces passages se font avec toute l'irrégularité que comporte la circulation des eaux en terrains fissurés et, souvent même, une circulation par rivières souterraines, ou véritables grottes.

Je ne puis continuer à passer en revue le cas de tous les métaux ; il suffira d'avoir indiqué ce qui se produit pour les principaux ; j'ajoute seulement encore que les effets de l'altération sont on ne peut plus manifestes pour les minerais de manganèse et de nickel.

Pour le manganèse, on constate toujours une disparition en profondeur ; le minerai de manganèse paraît se transformer en un minerai de fer, quand on s'enfonce. 11 semble n'exister de minerai riche manganésifère que dans la zone d'altération, parce que l'altération simultanée du fer et du manganèse détermine un enrichissement relatif du manganèse. Ces minerais superficiels tendent alors à donner de lapyrolusiteet, souvent, une concentration connexe, que j'ai déjà signalée pour la baryte, amène la combinaison des deux substances sous cette forme si fréquente de la psilomélane.

CHAP. X. - GIÎOLOGIE EN ACTION. — ROLE DES lÎROSîONS 331

Plus bas, dans la zone de cémentation, en terrain calcaire, on peut rencontrer des carbonates de manganèse, qui eux-mêmes disparaissent en profondeur. Puis le fer, éliminé dans les parties hautes, reprend la prédominance.

De même, pour le nickel, nous citerons les altérations des péridotites nickelifères, source première de tous les gîtes de nickel de la Nouvelle-Calédonie, qui ont pris, par concentration secondaire, la forme de silicates enrichis : en même temps que le manganèse et le cobalt, concentrés à la fois, donnaient ces boules d'oxydes noirs, auxquels les mineurs donnent le nom de truffes. Il y a, en effet, concentration du cobalt par rapport au nickel, comme du manganèse par rapport au fer, de la magnésie par rapport à la chaux, de la potasse par rapport à la soude.

d) Mouvements de teiTains provoqués par les altérations. — Je me contente de signaler les mouvements de terrains, qui résultent des altérations superficielles. On conçoit aisément que la dissolution de bancs de sel gemme ou de sulfate de chaux, la décalcification de terrains calcaires doivent provoquer des affaissements des strates superposées. De même l'hydratation de certaines couches, comme les anhydrites, qui constituent une forme très fréquente du sulfate de chaux en profondeur, détermine un foisonnement et un gonflement. C'est une cause d'erreur, contre laquelle le géologue, qui étudie la tectonique d'une région, doit se tenir en garde.

C) Érosion. Importance du phénomène. Sa généralité. Ses agents. Son évaluation. Ses conséquences immédiates en pétrographie, métallogénie, etc. — La superficie terrestre est soumise à une lente et continuelle destruction, qui se poursuit incessamment, sous nos yeux mêmes, mais que son propre effet atténue de plus en plus, jusqu'au jour où quelque mouvement dynamique nouveau, quelque chcmgement de climat, dû à une cause astronomique ou profonde, viennent lui donner une impulsion nouvelle ; à toute heure, le travail des actions météoriques, des gelées, des pluies, du soleil, des eaux superficielles et souterraines, de la foudre et du vent, use, dégrade, modèle, adoucit et nivèle le relief. C'est là un facteur géologique très connu et très étudié ; mais peut-être cependant a-t-on une tendance à en oublier l'importance considérable, quand on s'attaque à tel ou tel point particulier de la géologie ancienne. Il est impossible, en effet, de rien comprendre à la formation d'une roche éruptive ou d'un filon métallifère, à l'allure même d'une couche plissée ou métamorphisée, si l'on ne restitue, d'abord, par la pensée, au-dessus de son affleurement actuel, les kilomètres de terrains superposés, qui pouvaient le recouvrir, quand la

roche ou les minerais ont cristallisé, quand le plissement tectonique s'est opéré- dans la profondeur. C'est par milliers de mètres que l'on doit compter bien souvent le travail de l'érosion et, surtout, il ne faut pas perdre de vue que cette érosion, comme les altérations dont il a été question précédemment et avec lesquelles elle a un lien intime, n'est pas un phénomène particulier à notre période géologique actuelle, mais s'est produite à toutes les époques, sur toutes les surfaces continentales et, qu'elle a, pendant toutes les phases de l'histoire géologique, détruit, au fur et à mesure, des chaînes de plissement précaires, tour à tour édifiées et nivelées, pour produire, à leur dépens, les sédiments, déjà empruntés souvent à des sédimentations antérieures et destinés à en permettre d'autres plus tard.

J'essayerai tout à l'heure de fixer, par des chiffres empruntés aux considérations géologiques, ce rôle des érosions dans quelques cas particuliers ; mais il suffît, pour en imaginer l'importance, de réfléchir à certains phénomènes naturels, qui nous sont devenus familiers par l'habitude et n'en doivent pas moins étonner l'esprit.

Le plus remarquable est la pente régulière, le profil d'équilibre S que présentent les cours d'eau, là où l'on ne surprend pas l'érosion en activité sous la forme torrentielle. Croit-on que, dès l'origine, la Terre ait été modelée de manière à permettre aux rivières de descendre continuellement par une pente de plus en plus douce jusqu'à la mer et, non seulement, à une d'entre elles, mais à toutes les eaux courantes multiples, dont le réseau couvre des pays entiers? Nous sommes surpris, quand nous rencontrons, par hasard, dans quelque région, dont le relie! a été récemment modifié par des accidents tectoniques aisés à constater, un bas-fond sans écoulement, une dépression descendant au-dessous du niveau de la mer, un lac qui vient interrompre le profil régulier d'une rivière, une cascade qui y introduit une brusque coupure ; c'est la rareté relative de tels phénomènes, qui devrait, au contraire, nous surprendre ; et, partout où ils se produisent, nous voyons aussitôt que la nature travaille activement à combler le lac, à rompre le barrage, à user le bief d'amont de la cascade pour en diminuer la hauteur.

C'est de môme un spectacle singulier, quand on s'élève un peu sur le Plateau Central français, — dont, on le constate sans peine, le sol est formé, tantôt de terrains métamorphiques à peu près verticaux, tantôt de roches cristallines, — d'apercevoir partout, autour de soi, toutes ces apparences de surfaces horizontales, de constater partout ce phénomène d'un « horizon » analogue à celui de la mer, qui nous semble tout

1. Voir, & ce sujet, os la Noe et de Margerib. Les formes du terrain, 1888.