SUR L'ARENE

et les sablières d'arène qui s'exploitent aujourd'hui sur les coteaux auraient, en grande partie au moins, une origine diluvienne.

Je crois donc qu'il y a tout simplement un malentendu entre mes amis et moi, et qu'ils ne se rendent pas bien compte de l'action des eaux courantes lorsqu'elles sont assez violentes pour exercer une action destructive; je dois entrer dans quelques détails pour bien faire comprendre ma pensée.

Supposons qu'une grande masse d'eau en mouvement creuse une vallée dans des formations calcaires comme les terrains oolithiques.

Soit A (fi g. 7) un des blocs provenant de la destruction des roches; il sera sollicité dans le sens horizontal par la vitesse V du courant, et dans le sens vertical par l'action de la pesanteur qui tendra à lui imprimer la vitesse v. Cette dernière vitesse ira en s'accélérant jusqu'à ce que l'action de la pesanteur soit détruite par la résistance croissante du milieu du liquide. Alors la vitesse v deviendra constante et la résultante AB des deux vitesses V et v se rapprochera beaucoup d'une ligne droite.

En outre, cette vitesse v variera avec la densité, la grandeur et la forme de chaque bloc. pj„ „ La densité des roches détruites dans les montagnes de la

^-^ Côte-d'Or était comprise entre 2 , 3 et 2 , 7 . Mais la grandeur

(a \ v et la forme des débris détachés des coteaux étaient au con-

\l^/^^^^^ traire très variables.

J "^^>Jb ^es Sros bl°cs et surtout les débris épais, se rapprochant

des formes de la sphère et du cube, tombaient beaucoup plus vite au fond de l'eau que les fragments minces et plats qui pouvaient flotter longtemps et former les dépôts d'arène. C'est ce que j'ai établi par les expériences suivantes faites dans un des réservoirs de la Dhuis.

L'eau avait 3ra,o5 de profondeur le jour de l'expérience, et sa limpidité était assez grande pour que l'œil pût suivre un grain de sable blanc jusqu'au fond du bassin.

Corps plats et minces. — J'ai choisi des fragments de porcelaine ayant les dimensions habituelles de l'arène, c'est-à-dire les uns un peu plus ou un peu moins d'un centimètre carré de surface et 2 à 3 millimètres d'épaisseur, les autres plus longs que larges. Ces fragments, abandonnés dans l'eau, sont descendus en oscillant comme un cerf-volant qui tombe dans l'air, sans aucune accélération de vitesse, et ont parcouru le trajet de 3"',o5 dans les temps suivants :

l>' luis de o,n,oi environ de surface : i7"a; i5"o; i8"ao; i6"8; moyenne i(>"8; vitesse v = ^j-=om, 1 8a. Débris de moins de omoi de surface : i7"o; iô"5; t5 û; i6"6; moyenne îG'i; vitesse " = 7^= om, 190. Fragments minces et longs i8"o; i5"5; moyenne i6"8; vitesse " = 7770 = o*, 182.

Le sable descendait moins vite encore. Pour qu'il fût plus visible dans l'eau, je me suis servi de porcelaine broyée.

Gros sable analogue au sable de rivière : i8"o; -j5"o: moyenne ai "8; vitesse » = ~~=^om, 16. Sable fin 28*0; vitesse «, = 7r$>==°m»109'

Pour déterminer la vitesse des petits corps épais, je me suis servi de sphères parfaites, de petites billes en marbre d'une densité malheureusement un peu plus grande que celle

l.i Seine.

de la porcelaine; mais, néanmoins, les expériences faites sont très concluantes. Le trajet de 3"',o5 a été parcouru dans un temps très court. Il était évident que l'action accélératrice de la pesanteur était encore considérable lorsque la bille arrivait au fond de l'eau, et que la vitesse aurait été beaucoup plus grande pour un trajet plus long, dans une eau plus profonde :

Billes en marbre de 10 à o.h millimètres de diamètre : a"6; 2"8; 2"o; i"8o; a"»; moyenne a"3; vitesse moyenne v = ~~ = im,53.

Ainsi le corps A, parcourant le trajet V dans le sens horizontal en une seconde, s'abaisse en même temps de om, 18 à o"\ 1 9 s'il est long et plat, de om,i 1 à om,i/i s'il est de la grosseur d'un grain de sable, et de im,53 s'il se rapproche de la forme sphérique ou cubique. (Jette dernière quantité (im,53) ne s'applique qu'au trajet fait pendant les deux premières secondes; elle irait en croissant pendant les secondes suivantes, jusqu'à ce que, l'action de la pesanteur étant détruite par la résistance du liquide, le mouvement uniforme s'établit. Mais, dans tous les cas, dès la première seconde du trajet, on voit que les débris épais se séparent très nettement des débris minces; ceux-ci ne s'abaissent dans la masse du liquide que de om,io à o"',2 0, tandis que le trajet parcouru par les autres dans le sens de la verticale est de im,5o environ dans le même temps. Si la vitesse V du courant était de 5 mètres et la profondeur de l'eau de 100 mètres, un débris mince pourrait parcourir en flottant un trajet de 3000 mètres, tandis qu'un petit bloc épais, de la grosseur d'une bille d'enfant, atteindrait le fond après avoir décrit une courte trajectoire. D'après le calcul qui précède, cette trajectoire n'aurait pas 33o mètres de longueur.

Ainsi, à une très faible distance d'un bloc qui se détruit par l'action d'un courant rapide, il ne reste plus en suspension dans l'eau qu'un nuage de petits débris, et ces petits blocs eux-mêmes ne peuvent faire un long trajet que dans des circonstances favorables. En effet, les fdets d'eau et les corps qu'ils tiennent en suspension ne marchent presque jamais en ligne droite; la vitesse d'écoulement étant beaucoup plus grande au milieu du lit que sur les rives, les filets à partir de la ligne du thalweg sont peu à peu ramenés vers les bords en tourbillonnant autour d'un axe vertical (voir la note A). Les corps entraînés sont donc aussi ramenés vers la rive, de sorte qu'un objet provenant d'un coteau revient toujours vers ce coteau jusqu'à ce qu'il tombe au fond du lit. S'il tombe en plein courant, il continue son voyage en roulant pêle-mêle avec les autres débris et ne tarde pas à passer à l'état de caillou roulé; s'il est conduit dans un lieu où l'eau est calme, au fond d'une anse ou sur la pente d'un coteau convexe, il cesse immédiatement de flotter et même de rouler.

Appliquons cette démonstration aux calcaires oolithiques de la Bourgogne, et nous comprendrons l'origine de ces dépôts de graviers anguleux, non polis, auxquels, dans le pavs, on donne les noms d'arctie, de terre à bâtir, de Irassc, etc.

Aous reconnaîtrons que les dépôts d'arène sont formés d'après les lois suivantes :

i° Jamais les graviers calcaires roulés et polis qui constituent la grève n'ont pu se mélanger à l'arène, quoiqu'ils aient voyagé en même temps, parce que la grève a été transportée en roulant au fond de la vallée, tandis que l'arène a flotté dans l'eau depuis son point de départ jusqu'à son point d'atterrissement.

30 L'arène est composée de débris en général plats et de petite dimension en raison de

SI li L'ARENE. 251

son mode de transport dans les courants diluviens, les blocs épais, surtout ceux qui se rapprochent des formes sphériques et cubiques, tombant au fond du lit après un trajet de quelques mètres, et l'eau n'ayant pas la vitesse nécessaire pour en détacher d'autres dans les lieux où se sont formés les dépôts, c'est-à-dire dans les anses, sur les coteaux convexes des tournants et à la jonction des vallées (note A).

3° Los petits débris constituant l'arène ont pu parcourir un trajet plus long; mais, sans cesse ballottés par les tourbillons, en flottant du thalweg vois le coteau, ils n'ont pas tardé à trouver l'abri où ils se sont déposés. Ils proviennent donc tous des roches du voisinage.

U° Ils sont à angles vifs et non polis, puisqu'on flottant ils n'ont pu émousser leurs arêtes et polir leur surface.

5° Les tourbillons d'un cours d'eau violent étant presque toujours compris entre les rives et le thalweg, l'arène déposée au fond d'une anse ou sur le coteau convexe d'une vallée provient toujours dos roches détruites de ce côté de la vallée.

6° A l'époque diluvienne, dès que le nuage de petits débris flottants arrivait dans un lieu où le courant n'avait plus la vitesse nécessaire pour soutenir les corps d'un certain poids, tous les corps atteignant ou dépassant ce poids étaient immédiatement précipités au fond de l'eau. Les zones d'arène sont donc composées chacune de débris sensiblement de même grosseur.

Ce triage des détritus, alternativement gros et menus d'une zone à l'autre, se remarque dans tous les dépôts formés par les eaux courantes, etc. C'est, ainsi que je l'ai dit ci-dessus, un des caractères de ce genre de dépôt, caractère qui n'existe ni dans les sédiments des eaux tranquilles, ni dans les dépôts détritiques formés par les eaux pluviales.

■y0 Bien ne prouve mieux l'origine diluvienne des vallées que les dépôts d'arène, puisque l'existence de ces dépôts ne peut s'expliquer que par l'action de grands courants aussi bien dans les vallées secondaires que dans les vallées principales.

Cette dernière circonstance du phénomène diluvien est démontrée rigoureusement par la présence de l'arène. Prenons, par exemple, le dépôt qui s'est formé à Aisy, à la pointe du coteau compris entre les vallées de l'Armançon et du Bornant; j'ai déjà démontré que ce dépôt n'était pas dû aux eaux pluviales. Si le creusement des vallées pouvait être attribué à la simple action des grands cours d'eau de l'âge de la pierre taillée, la rivière principale remplaçant notre Armançon , ayant plus de î /ioo kilomètres carrés de bassin, aurait refoulé la petite rivière qui remplaçait le Bornant, dont les versants ont à peine quelques kilomètres carrés de surface, absolument comme la Seine refoulait l'Orge, la Bièvre et la Vaucouleurs, et, comme dans ces dernières vallées, nous ne verrions que des dépôts limoneux au lieu d'arène sur les coteaux du Bornant. Il est donc certain qu'il existait un courant violent non seulement dans la vallée M de l'Armançon (note A, fig. 6), mais encore dans la vallée N du Bornant, et que c'est à cette double action qu'il faut attribuer le dépôt d'arène d'Aisy.

La présence de quelques débris d'animaux de l'époque quaternaire dans l'arène n'infirme pas ce qui précède. J'ai constaté dans les tranchées ouvertes à travers ces dépôts que les talus se ravinaient très facilement en temps d'averse, et que les matières ainsi déplacées s'accumulaient en cônes au pied du talus sans qu'aucun débris détritique étranger à l'arène s'y

mélangeât. L'arène, dans quelques localités, a donc pu être remaniée sur la place par les pluies violentes de l'âge de pierre, de la même manière que le limon des plateaux (90), et c'est dans ces remaniements que quelques ossements d'animaux de l'époque quaternaire ont pu y être ensevelis. Ces ossements y sont rares, et ceux que j'ai trouvés étaient presque toujours enfouis à une petite profondeur.