II. — Désagrégation des roches

La terre arable, par sa nature et son état physique, diffère considérablement des roches originelles, qui ont participé à sa formation. Celles-ci, au début, constituaient une croûte continue : comment ces masses rocheuses, malgré leur extrême dureté, se sont-elles réduites en poussière? Par quel mécanisme,

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SOUS quelles influences ont-elles engendré un sol meuble, friable et facile au travail ? Des causes diverses sont intervenues. Selon toute vraisemblance, les couches superficielles ont dû se fissurer, se fragmenter en refroidissant ; les particules devenues libres ont ensuite subi des altérations de contact 'd'autant plus intenses que les fragments étaient eux-mêmes plus ténus. Ainsi comprise, la désagrégation des roches comporterait deux ordres de travaux différents :

1° Un travail physique de fragmentation, de pulvérisation ou d'usure, aboutissant en fin de compte à la formation de particules d'une extrême petitesse ;

a*" Un travail de décomposition chimique, presque toujours superficiel, qui se traduit par Une altération profonde et parfois très inégale des divers fragments rocheux attaquables.

Il n'y a pas, entre ces actions, de confusion possible. La roche qui se pulvérise spontanément ou par Faction des gelées et des chocs est désagrégée physiquement ou mécaniquement, tandis que les fragments minéraux qui s'altèrent par oxydation, par carbonatation ou par toute autre action chimique se décomposent avec formation d'espèces nouvelles. Ces effets sont-ils simultanés ou consécutifs? A l'origine, la désagrégation physique se produisit peut-être indépendamment de toute autre cause; mais, à partir d'un certain moment, la pulvérisation et la décomposition se manifestèrent simultanément et à des degrés divers pour un même milieu. Il en est ainsi, à l'heure actuelle, dans les sols cultivés, sous l'action combinée de l'usure, du gel et des agents chimiques et biologiques.

Travail physique de pulvérisation, — C'est à des influences mécaniques et physiques qu'il faut attribuer la fragmentation des roches. Chez quelques-

unes d'entre elles, formées à la suite d'un refroidissement brusque, à l'instar des larmes bataviques (i), la pulvérisation s'est produite spontanément sous l'influence du moindre choc. Enfin, d'après Fournet, certains feldspaths sont passés d'un état moléculaire où leur décomposition était très lente à un état où elle était plus rapide. Il s'est produit dans leur masse un mouvement analogue à celui qui se manifeste quand l'acide arsénieux passe de l'état vitreux à l'état opaque. On observe aussi des phénomènes de rupture dans les laves qui s'épanchent des volcans.

Veau et les agents atmosphériques sont intervenus puissamment. Une roche qui se fissure est condamnée à la destruction. L'eau agit sur elle mécaniquement, physiquement et chimiquement ; son action mécanique résulte de sa propre mobilité, de sa force vive : le flot bat la falaise et la ronge progressivement, surtout si la vitesse du courant est assez forte pour projeter des fragments solides qui s'entrechoquent et se pulvérisent (a). On s'explique ainsi commentées débris rocheux, entraînés par des torrents descen-

(i) On prépare les îarmei bataviques en coulant, dans de l'eau froide, du verre en fusion ; il suffit de briser la pointe des ampoules ainsi obtenues pour que toute la masse s'effrite.

(2) Les belles recherches de A. Daubrbb sur la formation des galets, du sable et du limon, montrent que les fragments anguleux de granité, et de quartz, etc., mis en mouvement dans un cylindre horizontal, en présence de l'eau — avec une vitesse variant de 0,80 à I mètre par seconde — s'arrondissent rapidement et sont coqyertis en galets après un parcours de 25 kilomètres. Dans ces conditions, les fragments ont perdu les -^ de leur poids ; par le même parcours, les galets (fragments arrondis) ne perdent plus que quelques millièmes par kilomètre. L'usure du silex est bien moins rapide. Le principal produit de l'action mutuelle des fragments rocheux qui se dégradent au sein de l'eau n'est pas le sable, comme on l'a souvent prétendu, mais du limon. (Géologie expérimentale, pp. 248 et suivantes).

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dant des régions montagneuses, ont subi une action mécanique intense. On trouve, dans la Crau, des fragments pierreux, des cailloux roulés ou galets que la Durance a charriés des Alpes jusqu'au bord de la mer.

Au point de vue physique, Teau agit d*abord comme dissolvant. En pénétrant à l'intérieur de la roche, elle enlève les matières solubles et entraîne les moins résistantes. Enfin, en se congelant, elle fait éclater la masse qu'elle a pu pénétrer. A cet égard, l'influence de Ja gelée est des plus manifestes. Durant la longue période glaciaire^ il se produisit un travail considérable de désagrégation. Les glaciers, dans leur course lente, ont provoqué par frottement l'usure des roches encaissantes, et l'on voit encore des stries sur le flanc des montagnes qui formaient autrefois les rives de ces fleuves de glace.

Toutes ces actions mécaniques et physiques combinées ont abouti à la production des pierres, des cailloux, des graviers et des sables. Mais elles devaient avoir un autre effet : la mise en liberté des espèces minérales, qui constitue, en somme, l'analyse immédiate de la roche.

Pour bien fixer les idées, considérons un bloc de granit où les grains de quartz, de feldspath et de mica sont très apparents (fig. i). Il est évident qu'une fragmentation grossière va nous donner des débris rocheux de constitution identique à celle du granit, contenant toutes les espèces minérales de la roche mère. En sera-t-il de même si le travail de division est poussé à l'extrême ? Point I les grains sableux, à partir d'un certain degré de finesse, ont une constitution minéralogique propre : ils sont quart^eux, feldspathiques ou micacés ^ ils ne sont plus essentiellement granitiques.

La désagrégation physique comporte donc, en fait, un travail préliminaire, qui aboutit à la production

lA FORMATION DU SOL

de fragments d'une certaine grosseur — où Tespèce roche subsiste intégralement — et un travail définitif, qui conduit à. la séparation physique, à la libération des espèces minérales, et à la production des matières limoneuses.

Fio. I. -* Granit pulvérisé, grossi 70 fois, où Ton voit desgraias de mtca, les particules striées du feldspath et les fragments anguleux du quari{.

Pulvérisation humide. — - Les masses rocheuses pul^ vérisées au sein de Teau acquièrent des propriétés particulières. Elles engendrent parfois un limon très tenu dont les principaux caractères physiques rappellent ceux de Targile, On connaît Texpérience classique de A. Daubrée montrant que les fragments de feldspath orthose immergés dans de Teau pure et longtemps triturés par des boulets, dans une sorte de tambour mobile, abandonnent une certaine quantité de potasse et donnent naissance à une matière argileuse. Ainsi, trois kilogrammes de feldspath, après un mouvement prolongé pendant 192 heures (correspondant à un parcours de 460 kilomètres), ont formé

LA DiSAORBOATION DBS ROCHES l)

une quantité de^limon du poids de 2 kg. 720, et les 5 litres d'eau dans lesquels s'était opérée la trituration contenaient :

Silice o gr. 10

Alumine o gr. 15

Potasse 19 gr. 60

La quantité d'alcali qui entre en dissolution représenterait 2 à 3 pour 100 de celle contenue dans la poussière limoneuse (i).

D'autre part, les expériences plus récentes de M. A.-S. CusHMANN, montrent que la pulvérisation humide a pour effet d'accroître la force de cohésion ou la puissance d'agglutination des roches pulvérisées, surtout en présence de certains électrolytes (chlorures d'ammonium et de baryum), par suite de la formation de matières amorphes, d'apparence gommeuse, qui constituent un silicate sodique gélatineux (2). Il se produit, en ce cas, une réaction alcaline faible, mais sensible cependant à la phénolphtaléine.

Les recherches que nous avons effectuées — et qui sont relatées plus loin — confirment en partie les observations précédentes. Toutefois, comme le quartz très finement porphyrisé présente la même particularité que les feldspaths, au point de vue physique, nous supposons qu'il se produit une hydratation moléculaire ayant surtout pour effet de modifier la densité des particules et de favoriser leur diffusion au sein du liquide en leur donnant des propriétés colloïdales. (Voir actions hydratantes et caractères de l'argile brute.)

Travail de décomposition chimique, — Le sol primitif ne contenait que des fragments rocheux associés à des débris plus fins de quartz, de feldspaths et

(i) Géologie expérimentale^ pages 271 et suivantes. (») U. S. Department of Agriculture. — Bureau of chemistry. Bulletin, n*" 9a.

de micas. Point d'argile, ni de calcaires, ni d'humus! Pas de cohésion apparente I Du sable, un peu de limon et des pierres! Une lande immense : voilà l'œuvre première de la désagrégation physique.

Mais tout n'est pas fini ! D'autres actions vont entrer en jeu et provoquer-la formation d'éléments nouveaux. En réalité, une activité chimique s'était déjà manifestée antérieurement. Quand les vapeurs de l'atmosphère s'abattirent sur les roches superficielles, l'immense nappe d'eau qui devait, en se retirant sur les parties basses, former les océans et les mers, exerça une action assez intense. Chargée d'acides forts (acide chlorhydrique surtout), la masse liquide réagit énergiquement à la surface des roches qu'elle baignait. Ce travail chimique violent se poursuivit aussi longtemps que l'acidité des eaux persista; il devait en résulter la production d'une énorme quantité de chlorures que nous trouvons actuellement dans les -eaux marines. Ensuite, quand les roches émergèrent de nouveau à la surface, lorsque la désagrégation fit son œuvre, les actions chimiques se manifestèrent sous une autre forme. A la première phase de décomposition chimique active succéda la seconde phase de décomposition chimique lente qui vint parfaire le travail commencé. Ici, plus d'acides 'violents pour réagir : c'est un acide faible — Vacide carbonique — qui devait joindre ses effets à ceux de l'eau, des sels et des agents atmosphériques et biologiques.

Quel fut le sens général de ces diverses actions ?

Voilà ce qu'il importe de bien préciser.

Revenons à notre sol primitif et voyons comment les espèces minérales originelles ont été modifiées. Le quart^ étant inaltérable chimiquement, dans les conditions naturelles, nous n'avons à considérer que l'altération — on dit encore épigénisation — des mi-

LA DÉSAGRéoATION DBS ROCHES 1^

néraux silicates, c'est-à-dire des éléments feldspathiques et ferromagnésiens.

Tout d'abord, quelles transformations essentielles ces composés ont-ils subies ? Les voici fragmentés, divisés, et en contact direct avec les agents atmosphériques. Ils sont entourés d'une double enveloppe d'air et d'eau ; dès lors, l'action chimique se trouve nécessairement limitée et restreinte : ce sont les gaz de l'atmosphère seuls qui entrent en jeu, soit qu'ils agissent à l'état libre, soit qu'ils interviennent concurremment avec l'eau qui les tient en dissolution. Parmi ces gaz, l'oxygène et l'acide carbonique exercent surtout une action effective. Comment et à quel quel degré va se manifester leur intervention ?

i"* Actions h]^dratantes* — Des es]>èces pures : quartz, orthose, labradorite, albite, etc., finement porphyrisées au mortier d'agate et mises en immersion dans l'eau (après tamisage au tamis de soie n** 240), restent en suspension au sein du liquide. Si l'on dose l'humidité dans la matière primitive, puis dans les produits décantés — avant et après précipitation — on trouve des différences considérables.

Il semble donc que les particules minérales subissent une hydratation profonde : elles se gorgent d'eau, changent de densité et acquièrent, de ce chef, la plupart des propriétés inhérentes aux colloïdes minéraux. — Comme Targile, on peut les précipiter par les acides et les sels alcalino-terreux dissous. — Selon toute vraisemblance, des actions hydratantes semblables se sont produites naturellement dans la pulvérisation humide des roches, et nous avons tout lieu de croire que l'argile dosée par Daubrée représenterait plutôt des molécules d'orthose hydraté ou

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en état de turgescence (i). — Quoi qu'il en soit, il convenait de souligner Timportance de ce phénomène pour établir que la production des éléments colloïàaux ou agglutinants du sol primitif n'implique pas nécessairement une décomposition chimique préalable avec intervention d'acide carbonique. Nous reviendrons ultérieurement sur cet important sujet.

2** Actions dissolvantes. — Nous avons étudié comparativement, sur les roches et les minéraux porphyrisés, l'action de Teau pure et de Teau acidulée ou chargée de composés salins.

Eau pure, — Il résulte de nos premiers essais :

^) Que les poussières rocheuses, épuisées par Teau pure, abandonnent généralement, au début, un résidu minéral appréciable (5 à 20 milligrammes) dont la composition chimique diffère sensiblement de celle de la roche initiale ;

h) Que les épuisements successifs fournissent un résidu soluble dont la proportion décroît très vite,

(i) C'est Daubrbb, créateur de la Géologie synthétique et expérimentaient qui signala le premier la possibilité d'hydratation des poussières rocheuses. € Le limon produit par des matériaux feld- « spathiques, écrit-il, est en général impalpable et d'une ténuité « telle qu*il reste plusieurs jours en suspension dans l'eau. — Il € est très plastique : parla dessiccation, il se" prend en masses si « solides, qu'on ne peut pas toujours les briser sans l'aide d'un

< marteau. Ordinairement, il ressemble beaucoup aux argiles « schisteuses du terrain houiller, et quand il provient de la des-

< truction du granité, il est parsemé de petites lamelles de mica,

< comme ces dernières... D'un autre côté, le limon de trituration

< paraît avoir fixé une certaine quantité d'eau, ce qui porterait à « conclure que celle-ci est entrée dans quelque combinaison nou- « velle comparable aux argiles. Ce qui domine cependant dans

< cette boue plastique, ce sont les anciens éléments du granité, « car elle reste fusiïîle au chalumeau... » Qéologie expérimentale^ pp. 951 et 353.