POIDS ABSOLU

en millions

de milliards

de tonnes.

PROPORTION relative.

Cioïite terrestre, jusqu'à 16 kilomètres au-dessous du niveau de la mer (limite conventionnelle) = 6.800 millions de kilomètres cubes, à une densité moyenne de 2,7

i.54îî 5,3

Eau de mer (21 500 millions de kilomètres cubes

cà une densité moyenne de 1,03)

Atmosphère

De ces trois parties, deux sont connues chimiquement avec une approximation très grande : l'eau de mer et l'atmosphère. Malgré toutes les divergences locales que l'on rencontre, la composition de l'air et des océans varie entre de faibles limites pour des conditions déterminées ; la loi de ces variations elle-même paraît bien connue, soit qu'on s'élève dans l'air, soit qu'on s'enfonce dans la mer et il est aisé d'obtenir une analyse moyenne. La question de l'écorce terrestre est, au contraire, beaucoup plus délicate et, même en se bornant à la portion directement accessible, soit par des érosions superficielles, soit par des travaux de mines profonds, on rencontre, pour établir des chiffres moyens, diverses difficultés, que nous allons, avant tout, examiner. Si l'on suppose cette analyse moyenne obtenue avec une précision complète, il faut encore remarquer qu'elle s'applique seulement à une zone très peu épaisse et comprenant, presque uniquement, les parties surélevées au-dessus du niveau de la mer. M. W. Glarke a néanmoins cru pouvoir admettre que, jusqu'à 16 kilomètres de profondeur au-dessous de la mer, les variations restaient du même ordre que dans cette partie superficielle, et qu'on demeurait par suite en droit d'appliquer la môme analyse moyenne. Quand même l'hypothèse ne serait pas tout à fait exacte, son degré d'approximation doit être comparable à celui que nous pouvons espérer atteindre de toutes façons; nous adopterons donc celte hypothèse accessoire, qui nous permettra de conserver quelques calculs antérieurs.

La difficulté, à laquelle je viens de faire allusion, pour obtenir une analyse moyenne de l'écorce terrestre, apparaît dès le premier examen et semble même, d'abord, plus grave et plus rédhibitoire qu'elle n'est en

MM. Glarke et Voot a été fondé sur le chiffre de 1.268. Ce volume des mers, réparti sur la superficie totale de la Terre supposée nivelée (510 millions de kilomètres carrés), correspond à une épaisseur d'eau moyenne de 2.500 à 3.000 métrés.

réalité. Il saule aux yeux que cette écorce manque absolument d'homogénéité; elle présente, dans un ordre confus et en quantités encore très mal déterminées, môme en plan horizontal sur les affleurements superficiels, à plus forte raison en section verticale, des roches et terrains appartenant aux types les plus divers, que la pétrographie ^'applique encore à démêler. On peut, dès lors, se demander si l'idée même de chercher une moyenne pour un ensemble aussi complexe et aussi hétérogène n'est pas tout à fait illusoire. Quelques remarques préliminaires permettent cependant de simplifier le problème et nous conduisent à une solution, dont l'exactitude approximative est prouvée par la concordance des résultats obtenus au moyen d'analyses tout à fait différentes.

La première de ces remarques, qui pourra surprendre d'abord, est que, dans une analyse moyenne de l'écorce terrestre, surtout si on l'étend jusqu'à 16 kilomètres de profondeur, on est en droit de négliger les sédiments pour se borner aux roches cristallines et cristallophylliennes.

Cela semble en contradiction avec l'importance apparente de ces sédiments sur nos cartes géologiques, dans nos explorations, nos travaux de mines et nos tranchées. Mais on peut d'abord remarquer que cette importance est toute superficielle ; si nos cartes géologiques représentaient une section terrestre faite au niveau de la mer, en supprimant par conséquent les entassements très locaux de sédiments surélevés, qui forment nos chaînes montagneuses*, les terrains sédimentaires n'y occuperaient plus qu'une place restreinte ; ils disparaîtraient, sans doute, complètement à 3 ou 4 kilomètres plus bas. En général, les sédiments, qui constituent, sur l'écorce cristalline, une sorte de manteau détritique laissé par le passage des mers, y sont peu épais, sauf en des points tout à fait accidentels, où quelque lambeau sédimentaire se sera trouvé pincé et emprisonné dans une dislocation profonde. Lorsque l'un d'eux prend un développement exceptionnel, une sorte do compensation entraîne souvent la diminution des autres au mêmii point. Les zones géosynclinales favorables aux accumulations de sédiments n'occupent à la superficie qu'une étendue restreinte et, là même, la sédimentation a été fréquemment interrompue. Trois kilomètres de sédiments superposés (en dehors des zones disloquées montagneuses) constituent donc presque un maximum assez rarement atteint-.

1. Le calcul montre que tout le relief du sol au-dessus des mers représente à peine 100 millions de kilomètres cubes, dont peut-être 50 pour les chaînes montagneuses, tandis que l'écorce terrestre, sur les 10 kilomètres d'épaisseur considérés, en comprend tj 8ou.

2. Le cas de Paris est certainement un des plus défavorables que l'on puisse choisir pour vérifier cette observation, puisque la série sédimentaire, régulièrement super-

Mais, quand même la part relative de ces sédiments serait beaucoup plus grande, on aurait encore le droit de les négliger, en se fondant sur leur origine, qui est exclusivemment due à la destruction et au remaniement des roches cristallines et cristallophylliennes.

Puisque les matériaux des sédiments sont les mêmes que ceux des roches et n'en diffèrent que par leur groupement, l'analyse moyenne des uns doit être la même que celle des autres ; seuls, quelques principes particulièrement solubles, tels que les alcalis, ont pu, lors des érosions qui ont détruit les roches, aller se perdre dans la mer et (sauf dans quelques gisements de concentration saline) manquent dans les sédiments. Mais tous les autres se retrouvent sous les trois formes essentielles d'argiles, sables quartzeux et calcaires.

Pour ces derniers, cependant, l'observation vulgaire semble contredire cette affirmation ; à voir les régions de la France centrale, qui nous sont surtout familières, on croirait l'abondance de la chaux dans nos sédiments beaucoup plus grande que dans nos roches. En réalité, il n'y a là qu'un accident local dans la composition des sédiments, qui. ailleurs, par compensation, seront exclusivement argileux ou sableux et, du reste, la proportion de la chaux dans les roches cristallines est beaucoup plus grande qu'on ne le supposerait à leur aspect. Ainsi que nous allons le voir tout à l'heure, la composition moyenne des roches cristallines donnerait, transformée en sédiments (avec carbonatation du silicate de calcium), 8 p. 100 de calcaire, 37 p. 100 d'argile et 43 p. 100 de silice : soit, pour 1 de calcaire, à peu près 4,5 d'argile et 5,5 de sable siliceux. Cette proportion théorique ne présente rien de contraire à ce que l'on peut observer dans les sédiments ^

posée, y monte jusqu'au tertiaire. Il est pourtant bien probable qu'on ne percerait pas 2.000 mètres de sondage à Paris sans atteindre le soubassement primaire analogue à celui de la Bretagne, où l'on pourrait tomber directement sur le granité et, sinon, sur quelque synclinal silurien, qui lui-même n'aurait sans doute pas plus de 1.000 mètres d'épaisseur; 3 ou 4.000 mètres de sondage conduiraient à peu près certainement au granité. En effet, la nappe aquifère des sables verts (ali)ien, 35), qui affleure de la Nièvre aux Ardennes, a été atteinte à Grenelle à 548 mètres de profondeur, à la Butte-aux Cailles à 571 mètres, à la Chapelle à 718 mètres. On peut admettre qu'elle se trouve environ à 530 mètres au-dessous du niveau de la mer. En comptant 800 à 1.000 mètres pour le Jurassique, on est peut-être au-dessus de la vérité ; puis il est probable qu'on arriverait directement au primaire ou au primitif.

En ajoutant toutes les épaisseurs maxima de sédiments, que l'on peut trouver en divers points, on arrive à un total de 40 à 50 kilomètres ; mais ce chiffre n'a évidemment aucun rapport avec la réalité pratique en un point déterminé.

1. D'après un calcul de M. Mellaro Reade (C/iemicai denudation in its relation lo geological time), qui me paraît aboutir à un résultat très exagéré, les terrains calcaires représenteraient une épaisseur moyenne de 176 mètres sur toute l'étendue de la terre. M. Clarke a cru devoir ajouter la proportion d'acide carbonique correspondant à ce chiffre (0,44 p. 100 pour l'épaisseur de 16 kilomètres) aux 0,37 p. 100 résultant de l'analyse des roches cristallines et a obtenu ainsi une proportion de 0,81. Ce chiffre est, sans doute, trop fort; car c'est admettre implicitement que le

Laissant donc de côté les terrains sédimcntaires, il ne nous reste plus qu'à obtenir une analyse moyenne des roches cristallines. Un tel calcul, pour être rigoureux, nécessiterait : l* la détermination de la place occupée par chaque groupe important de roches (granité, diorite, etc.), c'est-à-dire l'évaluation de sa répartition en plan et en coupe verticale; •2° l'analyse moyenne de chacune de ces roches. Il est certain qu'en prenant, comme nous allons le faire nécessairement, des analyses toutes relatives à la superficie, on doit commettre une erreur systématique, ayant pour effet d'attribuer à l'écorce une acidité trop grande. Toutes les observations géologiques prouvent, en effet, ainsi que nous l'avons admis dans la première partie de cette étude, que la basicité de l'écorce terrestre va en s'accroissant à mesure qu'on s'y enfonce, avec disparition progressive de l'oxygène, du silicium, de l'aluminium et des alcalis, caractéristiques des roches acides, et augmentation du magnésium, du calcium, du fer, propres aux roches basiques. Cependant M. Glarke, dont le travail est soigneusement établi, s'est borné à prendre un lot d'environ l.oOO analyses de roches, choisies à peu près au hasard en ce qui concerne le choix des types et discutées seulement en tant qu'exactitude opératoire, et c'est au moyen de ces 1.500 analyses qu'il a calculé son analyse moyenne.

Ce qui tend à justifier son procédé pour les éléments un peu abondants, c'est qu'avec ces l.oOO analyses il a obtenu, en 1897, presque exactement le même résultat qu'en en prenant seulement un premier lot de 880 dans une première tentative faite en 1891, et que, lors de cette première tentative, sept ou huit groupes de 60 analyses régionales quelconques lui avaient donné des chiffres presque identiques. L'hypothèse d'une homogénéité moyenne dans la composition de la croûte terrestre paraît donc conduire à une approximation convenable, d'autant plus rationnelle qu'en résumé presque toutes les analyses comportent les sept ou huit mêmes éléments dans des proportions assez analogues; ce sont les résultats de son calcul, que je vais reproduire, pour les éléments essentiels.

Pour les éléments rares ne dépassant pas 1 p. 100 et très variables d'un point à l'autre, la méthode, au contraire, n'est plus applicable et nous serons obligés tout à l'heure de raisonner autrement.

carbone des calcaires vient exclusivement de l'almosphùre cl non, primitivement, des roches cristallines : alors que celles-ci, pour 3,5 de chaux, renferment 0,37 do carbone, ou environ 1 p. 100 d'acide carbonique correspondant à l,iO de chau.x. 176 mètres de calcaire doivent, en ce qui concerne la cliaux, correspondre à 2.200 mètres de sédiments quelconques, d'après la proportion de 8 p. 100, soit, sur les zones continentales qui occupent seulement les trois dixièmes de la superficie. 7.300 mètres : chiffre que, d'après les remarques précédentes, je réduirais au tiers. Le carbone des carbonates vient en partie des roches, en partie de l'atmosphère.

cj4 la science géologique

D'après les calculs de M. Clarke, modifiés seulement sur deux ou trois points accessoires, on a, aux secondes décimales près, qui sont évidemment sans valeur, pour la composition moyenne des roches :

Silice 59,80

Alumine 15,40

Sesquioxyde de fer 2,70

Protoxyde de fer (correspondant à 3,80 de sesquioxyde) 3,40

Chaux (correspondant à 8,55 de carbonate). . . . 4,80

Magnésie 4,40

Soude 3,60

Potasse 2,80

Eau (dont 0,40 persistant au-dessus de 110°) . . . 1,50

Oxyde de titane 0,50

Acide phosphorique 0,20

99,10 Ou, en éléments chimiques, par ordre d'importance :

Oxygène 47.10

Silicium 27,90

Aluminium 8,10

Fer 4 70

Calcium 3,50 ' ^^'""

Sodium 2,70

Magnésium 2,60

Potassium 2,40

Titane 0.30

Hydrogène 0,20

Chlore 0,17

Carbone 0,10

Phosphore 0,10

Manganèse 0,07

Soufre 0,06

Baryum 0,03

Fluor 0,03

Azote 0,02

Chrome 0,01

Zirconium 0,01

Nickel 0,005

Strontium 0,003

Lithium. . 0.005

Un premier résultat ressort de ces chiffres, c'est que loxygène, comme je l'ai déjà annoncé, forme environ la moitié de l'écorce terrestre : résultat encore plus exact quand on tient compte de l'atmosphère et des mers ; plus d'un autre quart est formé par le silicium ; il reste moins d'un quart pour tous les autres corps chimiques, dont environ

8 p. 100 daluminium et 5 p. 100 de fer. L'écorce terrestre est donc un silicate d'alumine, de fer, de chaux, de magnésie et d'alcalis, où entrent seulement pour environ I p. 100 de substances étrangères*.

En nous bornant d'abord aux éléments essentiels et considérant, non plus l'écorce solide, mais l'ensemble de la superficie, composant cette écorce, avec les mers et l'atmosphère, dans les proportions données plus haut, nous trouvons :

ÉLÉMENTS chiiiii(|ues.

Oxygène .

Silicium. .

Aluminium Fer. . . .

Calcium .

Sodium. .

Magnésium Potassium