Bul. Soc. Géol. 4* sér., III, 1903, page

36i LA SCIENCE GÉOLOGIQUE

versés. De plus, partout où le frottement est devenu trop fort, le mouvement de charriage di retroussé les couches sous-jacentes; l'entraînement de la lame de charriage a pu déterminer, en avant de ce lambeau, un bourrelet du substratum...* »

Il faut ajouter la présence fréquente, à la base du charriage, dans sa lame inférieure, de roches écrasées, ou mylonites.

Un tel phénomène est à la fois si grandiose et si important par ses conséquences de tous genres qu'il peut être utile de préciser par quelques autres exemples.

Les plus beaux que l'on ait d'abord étudiés sont les charriages qui bordent, en Scandinavie et en Ecosse (dans le premier cas, au Sud-Est; dans le second cas, au Nord-Ouest), une antique chaîne de plissement, intermédiaire entre le silurien et le dévonien-, que l'on appelle la chaîne calédonienne. Leur présence actuelle sur les deux flancs de cette chaîne, que nous avons toutes raisons pour croire très profondément érodée, est de nature à nous faire penser que ces charriages ont dû se faire à une assez grande profondeur ^ et, par conséquent, sous une surcharge d'autres terrains superposés, qui a dû contribuer à leur allure. C'est la conclusion à laquelle on est conduit également en en retrouvant l'équivalent dans le bassin houiller franco-belge, sur le bord d'une autre chaîne de plissement, également ancienne (carbonifère) et érodée. C'est encore le résultat auquel amène l'examen direct du mécanisme des charriages dans les Alpes.

La planche I (à la lin du volume), montre, sur le bord Sud de la chaîne calédonienne, là où celle-ci est venue buter contre un massif antérieur,

1. Le bassin crétacé de la France et le bassin houiller du No7'd (Ann. des Mines, juillet 1898. p. 83).

2. En Ecosse, des lambeaux de ce charriage se retrouvent sous le dévonien. En Scandinavie, le mouvement a également amené l'effondrement du silurien dans des fosses d'effondrement, telles que celle de Kongsberg. où il a pu se trouver conservé.

3. On en a d'autres preuves plus directes. Ainsi l'on a constaté que les parties les plus hautes étaient souvent les plus métamorphisées par la surcharge de terrains aujourd'hui disparus. M. Bertrand a considéré, d'une façon générale, tout le plissement d'une chaîne montagneuse comme ayant pu se produire en profondeur, sans même se manifester à la surface jusqu'au moment où l'érosion l'a mis à nu.

D'après M. Lugeo.n, les grandes nappes de charriage, telles que celle du Chablais, auraient effectué l9ur mouvement, auraient peut-être même été démantelées avant le plissement définitif, avant la principale poussée tangentielle et la propagation de cette poussée tangentielle, la formation de ces plis postérieurs aurait été gênée, paralysée là où il pesait sur elle une masse étrangère résultant du charriage préalable. Bull. Carte Géol.. wn, p. 112. Cf. M.vrcel Bertr-^nd. Bull. Soc.Géol., 1892,3« sér.,t.XX, p. 118.) Enfin, comme nous le verrons, M. TERuiiiK a expliqué tout le plissement des Alpes par le passage, au-dessus des montagnes actuelles, d'une sorte de traîneau écraseur provenant de ces chaînes plus méridionales que Ton appelle les Uinarides et qui, d'après lui, aurait apporté des nappes horizontales, soumises seulement ensuite au plissement que nous apercevons.

CHAP. XI. — MOUVEMENTS TANGENTIELS. — CHARRIAGES 303

que nous appellerons le bouclier Scandinave, une longue zone de renversement, fameuse sous le nom de glint, que l'on peut suivre sur plus de iO degrés de latitude.

Sur toute cette longueur, iarcliéen et le précambrien falgonkien, ) ont été, d'après M. Tôrnebohm, charriés, de l'Ouest vers l'Est, souvent sur 100 kilomètres de large, par-dessus le silurien, dont ce charriage a parfois ridé la partie supérieure. Des ouvertures, pratiquées par lérosiou dans la nappe supérieure, permettent, en quelques endroits, comme des fenêtres auxquelles on les a comparées, d'apercevoir le substralum au-dessous '.

A la pointe N.-W. de l'Ecosse, sur le prolongement du golfe nommé le Loch ErriboU, on a retrouvé, pendant 145 kilomètres de long, un semblable chevauchement, venu ici du S.-E. (en sens inverse du mouvement Scandinave), qui a amené une extraordinaire superposition de lambeaux, poussés les uns par-dessus les autres suivant des failles inverses faiblement inclinées, ou thrust planes, en sorte qu'on a l'apparence de silurien (3) alternant à plusieurs reprises avec des gneiss archéens.

Ces phénomènes de charriage, déjà si singuliers par eux-mêmes, peuvent, dans certains cas, se trouver encore compliqués par la superposition de mouvements ultérieurs, auxquels la même région a pu se trouver soumise à des époques successives.

Ainsi, poussant très loin l'analyse des phénomènes, Marcel Bertrand a montré qu'en Provence, de semblables charriages avaient été suivis d'un plissement ultérieur, qui, agissant sur des terrains déjà renversés, les avait plissés à l'envers, en même temps que leur substratum. C'est ce que l'on a appolé les plis intervertis ou retournés. Un tel phénomène nous ramène alors, par une autre voie, à cette forme de dômes, entourés d'accidents périphériques, que nous avons déjà rencontrés à diverses reprises. Le plissement postérieur, appliqué à des terrains déjà charriés, les a, en effet, morcelés en dômes intermittents.

Dans les Alpes, on constate fréquemment des empilements de nappes, dont la série renversée a disparu par étirement, tandis que subsiste la série normale plusieurs fois répétée (Schuppenslruktur). Ces pays de nappes ont une allure essentiellement lenticulaire : l'épaisseur d'une même nappe pouvant (par exemple, au Brenner ou à ! Orller) varier, sur une vingtaine de kilomètres de long, de quelques mètres à plus de 2.000 mètres. De telles nappes, qui se sont prêtées au transport, avec une souplesse singulière, ont pu, après leur mise en place,

i. Dans les Alpes, on a été conduit à admettre des fenêtres de 100 kilomètres, pour relier hypolhétiquement un ensemble de terrains, considéré comme une nappe charriée, aux terrains en place que l'on suppose représenter son origine.

subir les plis postérieurs, généralement à faible ondulation, que nous venons de signaler.

Il arrive aussi de rencontrer, sur les chaînes plissées, des carapaces, ou nappes ployées en dôme, qui semblent d'abord en place et qui néanmoins reposent sur des terrains plus jeunes, parfois discernables par une fenêtre ouverte au milieu d'elles.

2» Elude des plis en plan horizontal. Ventres et nœuds. Réseaux orthogonaux. Relaiement des plis, etc '. — En plan horizontal, l'axe d'un pli n'est, pas plus qu'une faille, rectiligne et continu, mais sinueux et soumis à des interruptions, à des relaiements, etc., dont il est indispensable de tenir compte, si l'on veut, comme on y a souvent un intérêt capital en pratique, prévoir le passage en profondeur d'un synclinal déterminé, renfermant une substance utile, telle que la houille. Là encore une première notion trop simple se trouve aujourd'hui remplacée par des notions beaucoup plus compliquées.

Ainsi l'étude attentive, qui a été faite de plissements à faible amplitude, tels que ceux des bassins de Paris et de Londres, montre très bien comment, à un système de plis principaux, s'associe un autre système de rides plus faibles, orthogonales sur les premières: ce qui se traduit par une série de renflements ou de ventres à l'intersection des voûtes anticlinales, avec des dépressions quand l'anticlinal principal rencontre un synclinal. On a alors, sur la longueur d'un même pli, une succession de dômes.

D'après un travail fort contestable de Marcel Bertrand, la même conclusion s'appliquerait au relief actuel d'un fond de mer provenant d'une invasion récente de la mer sur un ancien continent émergé. Suivant ce géologue, un tel fond de mer porte, beaucoup m )ins qu'on ne le croirait, l'empreinte des inégalités quelconques antérieures à la transgression marine^; celle-ci a tout nivelé sur son passage, enlevé les saillies, comblé les dépressions ; d'autre part, à une certaine distance des côtes, ce relief a dû, d'après le même auteur, être très peu influencé dans la suite par des apports de sédiments, ou entaillé par des courants profonds; le relief topographique actuel, avec ses mamelons et ses enfoncements, accuserait donc uniquement les accidents tectoniques postérieurs à l'arrivée de la mer, dont les inflexions des lignes topographiques permettraient de tracer les axes et les plis.

Enfin l'étude des régions montagneuses conduit à des résultats tout

\. Je reviendrai, page 377, sur des phénomènes, plus gonérau.x. tels que la terminaison des plis en direction, dont on pourrait chercher la description ici.

2. L'observation do M. BERTHANoest, en toutcas, beaucoup trop généralisée. Ellepeut être vraie dans une certaine mesure, pour des transgressions lentes sur des aires continentales. Elle devient inadmissible si l'on admet un brusque retour de la mer par effondrement.

cil A p. XI. — MOUVEMENTS TANGENTIELS. — BIFURCATION DES PLIS 365

à lait analogues et, là aussi, la notion de dômes et de cuvettes entre de plus en plus dans la tectonique.

Ces divers accidents, qui peuvent résulter dun plissement unique agissant sur des terrains homogènes, se trouvent tout naturellement compliqués par l'influence de plissements antérieurs, auxquels se superposent les plissements nouveau.x avec une direction souvent divergente et par l'hétérogénéité des matériau.x, que la dernière compression tangentielle ramène alors de la profondeur.

Ainsi l'on remarque, en très grand, dans les Alpes, une structure amygdaloïde, analogue à celle des gneiss œillés, avec formation de véritables boucles allongées autour de certains grands massifs cristallins, Mont-Blanc, Pelvoux, Mercantour, etc., qui ont l'air d'avoir été introduits, au milieu du plissement régulier, comme des cailloux résistants dans une pâle flexible et plastique.

Si nous revenons au détail des phénomènes, il n'est pas rare de voir apparaître, au centre d'un synclinal, un dôme anticlinal limité, ou, au centre d'un anticlinal, une cuvette synclinale : ce qui amène nécessairement la bifurcation du premier pli en deux, avec le raccordement ultérieur de ces deux plis en un.

De tels phénomènes s'expliquent aisément, si l'on admet que la compression tangentielle, déterminant un gonflement, s'est produite audessous d'un obstacle résistant, et cet obstacle résistant, qui a amené celte multiplication des plis, a dû également jouer un rôle dans leur déversement latéral, dans leur intrusion suivant tous les vides qu ils ont pu rencontrer.

On a, en une foule de cas, la preuve que les plis ont dû être relativement simples dans les parties tout à fait hautes de la chaîne (en général disparues par l'érosion) et il semble, en effet, logique de supposer que le gonflement de ces terrains, laminés par en bas et épanchés vers le haut, a dû se comporter là comme une lame mécanique flexible, sortant à la fois de deux filières fixes verticales et s'étalant bientôt, d'un côté ou de l'autre. Un peu plus bas, la complication augmente et les plis se multiplient de plus en plus, ainsi que M. Lugeon la constaté, par exemple, en montrant, dans les Bauges, les plissements du jurassique, très complexes au-dessous de ceux du crétacé beaucoup plus simples. Puis, lorsqu'on peut descendre au-dessous de cette zone, en somme superficielle, qui forme les saillies montagneuses, ainsi quon y arrive théoriquement en considérant une chaîne plus ancienne, dont l'érosion est plus avancée, on voit la simplicité reparaître et les plis s'allonger plus régulièrement avec une direction normale à celle de lefTort.

Enfin on ne doit pas considérer un pli comme ayant une individualité,

qui permet de le suivre et de le reconnaître indéfiniment. Cette idée n'est pas plus exacte pour les anticlinaux, auxquels on a voulu allribuer une sorte de prééminence, que pour les synclinaux. Un plissement, fait dans les conditions difficiles, où se sont opérés les mouvements étudiés par la tectonique et, en principe, sous la pression de terrains superposés, n'a pas la régularité, qu'on atteint (d'ailleurs bien difficilement) dans les plissés d'une étoffe; il y a, sans cesse, substitution d'un pli à un autre, sans prolongation directe, relaiement, grippement local, etc. Cela est d'autant plus vrai que toutes ces chaînes montagneuses présentent, dans leur ensemble, des sinuosités extrêmement accentuées et analogues à celles que je viens d'indiquer dans le détail. L'idée de chaînes rectilignes est absolument sortie de la science. Une chaîne est courbe et ses courbures peuvent aller jusqu'à dessiner des S et des c, aboutissant presque à des ellipses complètes. Cette notion de cuvettes et de dômes, que nous venons d'indiquer tout à l'heure en petit, se reproduit alors en très grand et, sans doute, pour de tout autres causes ; nous en aurons bientôt des exemples frappants, quand nous aborderons la chaîne alpine.

C)Lois GÉNÉRALES DES DÉFORMATIONS TERRESTRES. — \°) BrusQues efj^ondrements et plissements progressifs. Division de Vécorce en aires stables et sillons d'affaiblissement. Dénivellation relative des voussoirs juxtaposés. Corrélation des plissements et des mouvements marins.

Quand, après avoir étudié les diverses déformations terrestres dans leur détail, on essaye dégrouper les résultats obtenus pour en déduire des lois générales, on augmente nécessairement beaucoup les chances d'erreurs. En outre, les champs d'observation, auxquels ont été appliquées jusqu'ici les méthodes précises de la science moderne, sont encore restreints. Il ne faut donc pas attribuer aux principes, qui vont être énoncés dans ce paragraphe, un caractère de certitude, qu'ils ne présentent pas, ni s'étonner des divergences, que je pourrai avoir à signaler entre les opinions de savants également compétents.

Cette remarque faite, les déformations terrestres, dont je n'étudie ici que la structure et non la répartition géographique, réservée pour un paragraphe ultérieur, me semblent, tout d'abord, pouvoir se diviser en deux groupes principaux : celles, oùl'écorce terrestre s'est comportée à peu près comme le ferait une matière plastique, c'est-à-dire qu'elle a subi des étirements, des laminages, des plissements plus ou moins complexes, presque sans se rompre et celles, au contraire, où elle paraît avoir été cassée, brisée, émiettée, comme un corps solide, par des dislocations analogues à celles que pourraient produire des effondrements.

CnAP. XI. - LOIS GIÎNÉRALES DES DKFORMATIONS TERRESTRES 367

La différence, qui apparaît ainsi, tient sans doute en grande partie à la nature môme des zones influencées et il est évident qu'un massif de granité et de gneiss, continu et compact, n'a pas dû être éprouvé parla même force comme un paquet de sédiments, que le premier a dû se morceler de préférence alors que le second se plissait. Mais, peut-être aussi, quoique beaucoup de géologues ne l'admettent pas, la distinction est-elle attribuable au mode même d'action dynamique, notamment à l'existence problématique de vides, qui auraient existé un moment en profondeur et à la rapidité plus ou moina grande, avec laquelle les mouvements se sont produits ; et ce qui pourrait tendre à le faire croire, c'est qu'il existe des régions de sédiments (telles que les Montagnes Rocheuses), où les déformations se traduisent néanmoins par des déplacements relatifs de voussoirs voisins, avec dislocations comme dans le granité ou le gneiss *.

Des mouvements, qui se sont prolongés pendant des périodes géologiques entières, sinon avec une continuité absolue, du moins avec de très nombreuses récurrences et peut-être d'une façon presque imperceptible, comme ceux qui ont lieu aujourd'hui encore, ont dû, ce me semble, ainsi qu'on le constate pour les plis posthumes du bîissin de Paris, agir très progressivement, tandis qu'il a pu y avoir, ailleurs, peut-être lorsqu'il s'était produit un vide intérieur, des chutes soudaines, accompagnées de ces grandes cassures assez profondes pour donner naissance à des épanchements volcaniques.

Ce n'est pas l'amplitude des mouvements, qui est à considérer; car le plissement de nos immenses chaînes montagneuses et l'affaissement connexe de nos grands géosynclinaux rentrent dans les cas où l'écorce parait avoir témoigné d'une réelle plasticité; l'effondrement de la mer Egée, dont les dimensions sont plus restreintes, semble, au contraire, s être fait par blocs.

Ce n'est pas non plus, je crois, la disposition des accidents; par exemple, tel dôme de soulèvement n'a entraîné que des plissements, des étirements ou des failles limites dans les terrains qui l'enveloppaient, tandis que tel horst amenait des dénivellations en échelons par failles successives dans des terrains analogues.

Mais on conçoit très bien que si, par une circonstance quelconque, un compartiment de l'écorce a été abaissé ou soulevé binisquetnent, il a dû briser ce qui l'entourait, tandis que le même mouvement />rogressif se serait traduit en étirements.

1. D'après M. Scess, il y aurait également lieu d'envisager les mouvements verticaux comme plus profonds que les mouvements tangentiels. La loi n'est peut-être pas aussi générale ; mais elle s'applique dans divers cas particuliers.

A celto distinction me paraît correspondre une différence dans le rôle historique des deux systèmes d'accidents : différence, qui pourrait prêter à notre observation un réel intérêt.

Nous verrons, en effet, bientôt que les mouvements lents, progressifs, dont les plissements sont le meilleur type, paraissent avoir eu une tendance très générale à se superposer approximativement les uns fiux autres sur un certain nombre de zones affaiblies, géosynclinales, en reprenant parfois à peu près la môme direction dans plusieurs phases successives^ Il semble, en quelque mesure, que le dessin des grands plissements se soit indiqué de bonne heure sur la superficie terrestre et se soit conservé, comme on peut le comprendre pour la déformation d'une matière flexible, qui tend toujours à dévier ses plis nouveaux dans la direction de ses anciens plis. Quant aux petits plis posthumes qui ont pu affecter les sédiments encore meubles des dépôts transgressifs sur une aire stabilisée, ils ont dû subir l'influence directe de leur substratum.

Au contraire, on ne voit rien de semblable pour les effondrements qui ont morcelé par compartiments indépendants ou déplacé en blocs des masses plus rigides, pouvant former tour à tour aires continentales ou fonds marins. C'est une brusque coupure, un cataclysme, qui vient soudain rompre la continuité des terrains et qui, si elle a pu être annoncée quelquefois par un synclinal, ou une cassure (filon ou faille) antérieure, si surtout elle a pu se dévier le long de ces déformations précédentes, ne paraît pourtant pas, en général, avoir été précédée de longue date par une série de mouvements analogues*.

Sans préparation visible, un ancien continent se morcelle et se coupe en deux ou plusieurs blocs distincts, déterminant peut être par là, le long des fractures, la création de zones faibles nouvelles, qui se transformeront en zones de plissements. On peut se demander, comme je l'ai déjà indiqué, si le rôle de ces effondrements, qui se décèle mal dans les anciens temps géologiques, ne se serait pas accentué dans

1. Il faudrait se garder de généraliser celte observation. Les plis tertiaires des Alpes sont obliques sur les anciens plis hercyniens.

2. On voit très bien cela dans les massifs hercyniens, affectés par les plissements alpins : par exemple, dans le Plateau Central, où les bassins d'effondrement oligocènes, bordés de grandes failles, sont dirigés Nord-Sud. tout à fait indépendamment des plis carbonifères.

D'autre part, il s'est produit là, pendant les mouvements carbonifères eux-mêmes, des cassures, ayant le caractère de failles entre deux compartiments voisins, telles que le grand sillon hbuillcr de Saint-Kloy. qui peut localement épouser tm synclinal des micascliisles, mais qui, en général, est indépendant des plis cristallophylliens. Sur cette faille s'est créé ensuite un sillon de sédimentation stéphanien. qui a pris la disposition d'un synclinal, soumis ix dos compressions latérales, à des enfoncements, à des plissements secondaires, etc.