Voir page

3. J'ai donné des chiffres précis à ce sujet dans un mémoire sur les Hoches carbonifères de la Creuse. (Bull. Serv. Carte Géol., n» 83, avril 1902).

4. Slruclure et classification des roches éruptives, 1889, p. 37.

CIIAP. XIII. - PETROGRAPHIE. — CL.VSSIFICATION DES ROCHES ÉRUPTIVES 541

(F»*»), minéraux ferrugineux accessoires, apatitc, zircon, sphène, allanite; (M), mica noir; (<) feldspalhs alcalino-lerreux ; (a,, a'„ a,), divers types de feldspalhs alcalins (orthose, microcline, albite) ; (qm), quartz et mica blanc.

Les éléments sont rangés, de gauche \ droite, dans leur ordre de consolidation ; le trait au-dessus indique le premier temps de consolidation; le trait au-dessous, le second temps.

Je n insiste pas sur celte classification, dont les indications précédentes auront permis de reconnaître le principe. On remarquera, comme je l'ai annoncé dès le début, qu'elle ne fait intervenir, comme principes directeurs, ni le gisement, ni l'âge, ni l'analyse chimique, ni même le degré dacidité.

J'ai déjà indiqué pourquoi la considération du gisement était défectueuse.

La notion d'âge, que l'on a souvent appliquée autrefois, est plus fâcheuse encore et doit être totalement abandonnée en pétrographie pour une foule de raisons : d'abord, parce qu'elle suppose une déterminalion préalable, toujours hypothétique, de 1 âge en question et qu'elle ne comporte donc pas la rigueur absolue, que nous exigeons d une classification; ensuite, et surtout, parce que l'hypothèse la plus vraisemblable aujourd'hui relativement à 1 âge des roches est, comme nous le verrons bientôt, qu'il a pu se former, à toutes les époques, ou du moins dans une série de périodes diverses, des roches identiques. Par conséquent, distinguer, comme on le faisait jadis, un basalte tertiaire d'un mélaphyre ancien, une lave moderne d'une andésite tertiaire et d'une porphyrite carbonifère ou silurienne, une rhyolithe d'un porphyre pétrosiliceux, uniquement parce qu'on les sait ouïes croit d'âges différents, est une erreur du même genre et plus grave encore que celle, qui a fait autrefois donner au même fossile quatre ou cinq noms, quand on le rencontrait dans quatre ou cinq terrains différents. C'est masquer, sous des divergences de dénomination, l'unité réelle du phénomène.

A défaut de la classification chimique, à laquelle il paraît préférable, comme je l'ai dit, de renoncer dans la pratique S il faut, du moins, toutes les fois que l'on veut raisonner sur l'origine d'une roche et sur les relations réciproques de diverses roches, tirer, de son analyse chimique, une représentation conventionnelle, qui mette en évidence certains rap-

1. Par des considérations chimiques, on a proposé parfois de faire une dérogation au principe de la classification minéralogiquc en rassemblant, sous le nom très usité de Lamprophyres, l'ensemble des roches de toutes structures, caractérisées par une grande abondance d'éléments ferro-magnésiens (blotite , hornblende, etc.), associés à des feldspaths ou feldspathides, telles que les kersantites, trachyles, andésites, porphyrites, etc.

542 LA SCIENCE GIÎOLOGIQUE

ports caractéristiques de ses éléments chimiques entre eux. Toute roche éruptive est/ à un certain degré, une scorie métallurgique, plus ou moins brassée en profondeur par des produits volatils et refroidie avec une rapidité plus ou moins grande. C'est l'étude de ces scories, que nous entreprenons, afin de reconstituer les opérations de métallurgie profonde et les lits de fusion, dont elles résultent.

Autrefois on se bornait, dans cet ordre d'idées, à des considérations assez simples et il semblait suffisant de distinguer les roches en trois grandes catégories, d'après leur teneur en silice : Roches acides, quand la silice dépasse ce qui convient aux feldspaths les plus acides et est amenée à s'individualiser (plus de 60 p. 100) ; basiques, quand cette teneur en silice est celle des silicates les plus basiques (moins de 55 p. 100) ; neutres dans le cas intermédiaire.

Cette considération garde toujours une grande importance ; mais on est devenu singuHèrement plus difficile dans ces derniers temps, en ce qui concerne la composition chimique des roches et les pétrographes américains ont même prétendu pousser la précision jusqu'à une rigueur illusoire, bien difficilement compatible, soit avec les variations locales d'une même roche, soit avec les erreurs inévitables de l'analyse ellemême ^ Des résultats remarquables, qu'il est impossible, môme dans cet aperçu sommaire, de passer sous silence, ont été obtenus : en 1892, par M. Iddings ; puis, en 1897, par A. Michel Lévy.

On doit à ces deux savants l'emploi de diagrammes représentatifs, qui mettent aussitôt en évidence les traits chimiques les plus caractéristiques d'une roche et qui ont montré la généralité de certains d'entre eux (courbes d'Iddings, triangles de Michel Lévy).

Le procédé de A. Michel Lévy, entré aujourd'hui dans la pratique courante, consiste à figurer l'analyse quantitative d'une roche par deux diagrammes triangulaires, dont la forme représente : pour l'un, ce qu'il a appelé la scorie ferro-7nagnésienne, c'est-à-dire la proportion relative des éléments colorés de fer, de magnésie, et de chaux (ou d'alumine)

1. Le retour à ces théories chimiques, ([ui avaient déjà occupé autrefois lîuE de Be.vumont, Daubuée, Fouqué et Michel Lévy, s'est fait d'abord surtout sous l'influence de MM. Iddings en Amérique; BuOciiEit on Norvège; Geikie et Tevi.l en Angleterre ; RosENbuscH, Lang et Begke en Allemagne. Depuis 1897, A. Mjchel Lévy est entré résolument dans cette voie et a publié, à ce sujet, une série de mémoires capitaux, qui ont fait prendre à la question une ampleur toute nouvelle. Voir, surtout : 4897 Classification des magmas des roches éruptives (Bull. Soc. gool!, > sér., t. XXV). 1898, Sur un nouveau mode de coordination des diagrammes représentant les magmas des roches éruptives (Bull. Soc. Géol-, > sér.. t. XXVI). 1903, Contribution à l étude des magmas chimiques dans les principales séries volcaniques françaises (Bull. Carte géol., n'-'Oa et 9G). Le mémoire de 1897 contient un résumé des travaux antérieurs. MM. Ckoss, Iddings. 1»iksson et W.vshington ont fait jjaraltre, en 1903, un essai do classification quantitative, exclusivement basé sur l'analyse chimique.

en excès non feldspalhisée ; pour lautre, les éléments blancs, ou éléments de fumerolles, potasse, soude et chaux feldspathisée'. La silice est inscrite à côté des deux triangles juxtaposés. On considère, comme alumine libre, l'alumine en excès, après avoir saturé les proloxydes de potasse, soude et chaux en proportion atomique i -. \. Les croquis ci-joints (fig. 41) montrent, pour quatre types de roches, granité, diabase,

Magnésie

Gabbro à saussurite

Granité

Oi«u« Alumine libr* Magnesiet^^ S,0?.68p.°/o

Chaux feldspathisable

iL^'iS'0'''>Sp'°

Soude Chaux Potasse ''t>'^ V . fpotasse

des de fer

Oxydes de feri

Fifr. 41- — Diagrammes représentatifs de diverses roches daprès A. Miciiei Lévy.

gabbro à saussurite et péridolite (picrilej combien les diagrammes représentatifs diffèrent et à quel point ils font ressortir la proportion relative des éléments principaux.

Par cette méthode, on met très simplement en évidence tous les caractères essentiels de la roche : d'abord, ses deux parties constituantes, la scorie ferro-magnésienne et les éléments de fumerolles (ou éléments alcalins), dont le mélange la produite; puis les rapports des éléments caractéristiques du magma, tels que celui de la potasse à la soude, auquel on tend à attacher de plus en plus dimportance; la proportion de silice et, enfin, l'excès ou le défaut d'alumine, qui peuvent se manifester après formation des feldspaths, dont cette alumine est

1. Ni l'un ni l'autre de ces deux magmsis ne saurait être l'objet d'une définition précise. Ils sont susceptibles de grandes variations : surtout le magma alcalin, dans lequel la silice peut varier de 51 à 100 p. 100. Le magma ferro-inagnésien joue le rôle d'une simple scorie ignée, tandis que le magma alcalin parait susceptible d'être entraîné par les dissolvants et minéraiisaleurs, comme une solution liquide.

l'élément essentiel : soit qu'après avoir feldspathisé toutes les bases (y compris Ta chaux entière), il reste encore de l'alumine ; soit que l'alumine ne suffise même pas à feldspathiser la soude, passée à l'état de métasilicates.

Cela revient, comme l'ont fait plus tard les pétrographes américains, à envisager quelques rapports fondamentaux, dont les principaux sont :

(l'abord, les deux rapports caractéristiques de l'acidité ou de la couleur

éléments blancs , feldspaths feldspaths . ,

et ou ' • Duis les

cléments ferromagnésiens quartz feldspaltiides ' •

,, . ,. , potasse + soude . potasse

rapports caractéristiques du magma Thaux feldspathisable ^^ l^ïïdT'

dont le premier équivaut à définir le plagioclase.

Ces rapports établis caractérisent un magma (quelle qu'en soit d'ailleurs l'origine), dont la cristallisation dans telle ou telle condition peut ensuite donner telle ou telle structure et tel ou tel groupement minéralogique. Dans une certaine mesure, ils présentent donc une valeur plus générale que la définition minéralogique, puisque, suivant les cas, le mélange des mêmes éléments chimiques peut cristalliser en donnant des groupes de minéraux divers; mais, pour cette raison même, étant trop généraux, ils sont moins caractéristiques de la roche considérée, qui est un cas particulier, un cas spécial de ce magma et qui demande à être définie, indépendamment du magma dont elle provient.

L'étude chimique des roches éruptives, facilitée par l'emploi de ces diagrammes, a permis à A. Michel Lévy d'énoncer un certain nombre de lois générales, qui peuvent aid-erà retrouver l'origine de ces roches :

1° La proportion de magnésie est éminemment caractéristique de la quantité de magma ferro-magnésien, entrant dans la composition définitive de la roche, c'est-à-dire de la basicité. La magnésie tend régulièrement vers 0, quand la silice augmente, c'est à-dire quand l'acidité s'accroît.

2° Quand on considère une famille de roches homogène, tout se passe comme si, àun magma ferro-magnésien, venaits'ajouter, parapports successifs, une quantité, d'abord rapidement croissante, d'alcalis, d'alumine et de silice ; puis, une fois atteinte la saturation de la potasse, de la soude et de l'alumine, la silice croît et semble remplacer le magma ferro-magnésien.

II. — Origine, mode de formation, âge et relations tectoniques des roches éruptives.

A) OniGiNE DES ROCHES ÉRUPTIVES. — IdeuHlé du volcanisme actuel et de Véruplivité ancienne. Différences apparentes introduites par la profondeur d'érosion. Magma fondamental universel ou magmas

localisés. Poches fluides limitées. Familles de roches consanguines. Combinaison des deux scories feldspalhique et ferro^nagnésienne. Théories de la refusion locale et des infiltrations marines. — Dans tout ce qui va suivre, j'admettrai implicitement un premier point, qui me paraît résulter avec netteté de toutes les études géologiques : c'est l'identité probable entre le volcanisme actuel et les manifestations éruptives, qui ont pu avoir lieu à des époques diverses*. Ces manifestations, en dehors d'une évolution possible, sur laquelle je reviendrai, ont dû, à tous les moments, affecter des caractères analogues et ne nous semblent aujourd'hui si différentes que parce que l'inégal niveau atteint par les érosions, sur des zones éruptives plus ou moins anciennes, en a mis à jour des sections horizontales plus ou moins profondes, ou cristallisées dans des conditions que réalise d'ordinaire une profondeur inégale. Les problèmes, qui vont se poser pour les roches éruptives anciennes, sont donc les mêmes que ceux qui se posent pour le volcanisme actuel et nous nous croyons le droit d'en chercher simultanément la solution.

La première question, que nous devons résoudre relativement à toutes les roches éruptives, est celle de leur origine. Après quoi, nous aurons à examiner leurs relations réciproques et l*^s rapports de leur venue au jour avec les dislocations du sol *.

Les roches éruptives en ignition ont subi autrefois, ou subissent encore, là où elles se manifestent, un mouvement d'ascension incontestable; elles viennent d'en bas, mais de quelle profondeur, on l'ignore. Faut-il imaginer que, sous les cheminées éruptives, il existe une communication directe de la superficie avec des parties centrales encore fluides de notre planète? Ou la manifestation éruptive se borne-

\. Un point essentiel à considérer dans les phénomènes volcaniques, lels que nous les apercevons, est leur caractère très superficiel. Tout, dans le volcanisme extérieur, est déterminé par le voisinage de la surface, explosions, paroxysmes violents, projection de cendres, combustion de gaz, accumulation de cendres et de débris en forme de cônes et de cratères, coulées de lave superficielles par fusion purement ignée. Nous devinons aisément qu'à peu de distance de la surface les caractères se modifieraient totalement, puisqu'au lieu d'une expansion violente à l'air libre on doit avoir une fusion tranquille sous pression ; au lieu de gaz oxydés, des gaz réducteurs; au lieu de fusion purement ignée, des fusions aqueuses; au lieu de fumerolles dégagées, des fumerolles emprisonnées dans la roche et agissant sur sa cristallisation; au lieu de coulées à l'air libre, des intrusions profondes. C'est seulement par accident que nous pouvons retrouver, dans des volcans actuels, des traces de ces phénomènes relativement profonds.

i. La géologie expérimentale me parait très impuissante à donner une notion de quelque valeur sur les phénomènes éruptifs. Tout au plus peut-elle apporter une confirmation à une théorie déjà appuyée de nombreuses observations. 11 convient cependant de rappeler ici les travaux de D.vcbrée. En 1892, M. E. Rêver a fait quelques expériences [Vulkanische und Massen Eruptionen, Leipzig, Engelmann). dont M. Kiuw a rendu compte dans la Rev. gén. des Sciences du 15 juillet 1893.

De Làl'!iat. — âcieuce géolojjique. 35

t-elle à une refusion, presque superficielle, d'éléments antérieurement consolidés ? Entre ces deux extrêmes, toutes les théories possibles ont été proposées : notamment celle (dite. quelquefois, par extension, des laccolithes'j, qui attribue les séries éruptives à l'évacuation de poches fluides limitées et relativement profondes, pouvant d'ailleurs avoir une origine quelconque ; la question est délicate et reste toujours très controversée.

Si nous voulons nous faire une idée un peu nette du phénomène, nous sommes néanmoins forcés d'aborder, dès le début, ce premier point, qui est peut-être le plus obscur de tous ceux, auxquels nous nous attaquerons. Après quoi, à mesure que nous quitterons ces généralités pour nous rapprocher des faits directement observables, nous pourrons donner aux problèmes posés des solutions de plus en plus nettes et de moins en moins discutables.

Le grand problème de l'origine à attribuer aux roches éruptives peut être envisagé de deux façons distinctes, par la chimie ou par la tectonique (en comprenant, dans cette dernière, l'étude du volcanisme actuel). Les considérations tectoniques s'élant trouvées déjà indiquées pour la plupart, c'est surtout sur le côté chimique que je vais ici insister.

Les analyses chimiques me semblent, d'abord, mettre en évidence le caractère de banalité, qui rend toutes les roches éruptives très voisines, en somme, les unes des autres et qui nous force, pour les distinguer, à porter notre attention sur des particularités de détail. Cette banalité correspond bien avec le fait que toutes ces roches se sont formées, selon toutes vraisemblances, dans une zone très limitée de la sphère terrestre : une zone, qui n'atteint peut-être pas la 200" partie de son rayon et par des opérations de métallurgie analogues, où un très petit nombre d'éléments, toujours semblables, se sont trouvés enjeu. Elle est encore accentuée par la similitude avec les terrains sédimentaires, qui, produits aux dépens des roches cristallines, après des remaniements plus ou moins accentués, contiennent nécessairement, eux aussi, les mêmes principes : en sorte que tous les terrains, sur lesquels portent nos observations géologiques, ont, sauf quelques points exceptionnels de concentration métallifère, à peu près la même composition moyenne» qui pourra être déterminée dans un chapitre ultérieur-. Toute l'écorce terrestre est, presque uniformément, un silico-aluminate de quelques

1. A l'origine, Gilbert (1877) avait désigné par le mot de Laccolithes des niasses d'intrusion lenticulaires. Plus tard, on a souvent employé, à tort, le môme nom poul toutes les masses ignées profondes.