RÉCURRENCE DES ACTIONS DE PLISSEMENT

On est donc amené à penser que certaines failles sont antérieures à la formation des minerais et que c'est à elles qu'on doit rattacher en partie la constitution du gisement-

Sans doute, les formations plus récentes sont affectées aussi par ces failles, et le bajocien et le bathonien, en particulier, sont fréquemment dénivelés sur leur parcours; mais cela ne prouve qu'une chose, c'est que les. cassures de l'écorce se sont renouvelées à différentes épo(iues suivant les mêmes directions.

Rien de plus naturel, d'ailleurs, et, comme on sait, de plus constamment observé en géologie. Les remarquables

(*) Il est fort probable que l'existence des minerais de fer de la Meuse et des Ardennes, dans les niveaux du callovien, de l'oxfordien.. et des sables verts, dérive de ces érosions.

travaux du géologue anglais Godwin Austcn, si vivement mis en lumière dans le mémoire de M. Tinfi^énieur an chef Marcel Bertrand, sur le raccordement des bassins houillers du Nord de la France et du Sud do TAngleterre {Annales des Mines, V livraison 1893), ont <lémontré que les reliefs qui s'observent dans des terrains dViges différents superposés sont semblables dans une même région.

En particulier, les plis synclinaux et anticlinaux se répètent, les nouveaux se moulant pour ainsi dire sur les anciens.

Plis synclinaux et anticlinaux dans les différents étages de la région ferrifère. — Voyons comment cette loi se vérifie en Lorraine.

Les courbes de niveau du mur de la couche grise de la PL V font ressortir Texistence d'un grand synclinal allant <l'Ottange \\ Tucquegnieux, que nous désignerons indifféremment par le nom de l'une ou Tautro de ces deux localités,

La carte géologique de la surface indique que le bathouien moyen s'avance ii Taplomb de cette dépression, très loin vers le Nord-Est, dans la direction de Sancy-Trieux, et au-delà de la frontière jusque près d'Hayange. Le bathonien supérieur dessine aussi une points dans ce synclinal, plus H rOuest, jusque près de Lube3\

Un autre synclinal, bien dessiné également par lescourbes de niveau de la couche, est celui de Giraumont-Brainville, dans le bassin de TOrne. On voit, de même, k la surface, le bathonien supérieur s'avancer jusqu'à Girauraont, et le callovien lancer une pointe sur Brainville. Inversement, deux anticlinaux allongés, l'un dans la direction de Norroy-(Tondrecourt, au Nord du synclinal de Tucquegnieux, et Tautre dans la direction de Conflans- Dompierre, au Nord de Tanticlinal de Brainville, sont

décèles h la surface par des rentrants que forme, vers rOuest, la limite des terrains bathoniens supérieurs.

Un troisième anticlinal courant de Serrouville à Preutin se dessine encore très nettement sur la topographie souterraine de la PI. V.

Entre cet anticlinal et celui de (londrecourt se trouve le synclinal de Landres-Joudreville, (jue nous désignerons par le non) de la première de ces localités.

On voit encore le bathonien supérieur dessiner dans ce synclinal un bombement vers l'Est, jusqu'à Pienne.

Enfin, tout au Sud, de Yerné ville à Mars-la-Tour, un quatrième anticlinal se dessine de nouveau dans la topographie de la couche. 11 est reproduit à la surface parles affleurements du bathonien inférieur, qui reculent vers l'Ouest jusqu'à Hannon ville.

§ i. — Divisions du gisement en bassins.

Tous les anticlinaux que nous venons de citer sont des^ régions pauvres. Les régions riches se trouvent, au contraire, dans les synclinaux. Telle est la grande loi, indépendante de toute théorie, qui domine la répartition des minerais.

Le mot bassin, qui sert dans la langue courante à désigner les régions minières, est donc bien approprié à la situation réelle des choses. Les quatre anticlinaux énumérés plus haut délimitent cinq bassins, savoir :

1** Au Nord-Ouest, le bassin de Loiujwy-Differdanfje" Villentpt, limité à TEstpar la grande faille de Crusnes et l'anticlinal de Serrouville-Preutin.

C'est la région des mines rouges et grises, plutôt siliceuses que calcareuses ;

2* Le bassin iïOitan(jp-TiKtpfegikiet(x, limité au Nord- Ouest par la faille de Crusnes, l'anticlinal de Preutin, les

failles de Bonviilers et de Xorroy et l'anticlinal do Gondrecourt; et au Sud-Est, par les failles de Neufchef et d'Avril ;

3** Le bassin de Landren, limité à TEst et au Sud-Ést par les failles de Bonviilers et de Norrov et ranticlinal de Gondrocourt. Au Nord-Ouest, ce bassin n'a pas de terminaison bien nette, faute d'anticlinal dans cette direction. La formation qui s y étale on plateure renferme de moins en moins de fer et de plus en plus de sédiments pauvres (quartzeux principalement) ;

4° Le bassin de ïOrne^ limité au Nord par les failles de Neufchef et d'Avril, et au Sud par l'anticlinal de Vernéville, Mars-la-Tour ;

5° Le bassin de Saint-Privat-Nov^ant ^ situe au Sud de celui do l'Orne, et s'étendant jusqu'à la frontière française à hauteur de Novéant.

C'est la région des mines noires siliceuses.

Les meilleurs minerais sont ceux qu'on trouve dans les deuxième, troisième et quatrième bassins ; ce sont ceux de la couche grise riche et calcaire qui ont été recherches récemment par les métallurgistes avec beaucoup d'ardeur, en raison des avantages qu'ils présentent pour la fabrication de la fonte Thomas.

§ 5. — Nature et degré d'authenticité des documents utilisés dans cette étude.

La couche grise est celle que l'on connaît le mieux dans le gisement.

C'est sa topographie que nous avons figuroo sur la PI. V, et c'est d'elle que nous parlerons principalement dans ce qui va suivre ; mais, avant de passer à la description détaillée de cette couche, quelques brèves indications sur la nature des documents qui ont servi de base à notre étude sont nécessaires.

Recherches en territoire français. — Les nombreux sondages exécutés en France, dans ces dernières années, ont été suivis avec le plus grand soin par TAdrainistration des Mines. La traversée do la formation ferrugineuse a été faite au trépan à échantillons. Les carottes retirées des trous de sonde ont été, en général, parfaitement réussies, sauf lorsque les minerais, trop friables, se désagrégeaient pendant le battage.

Les agents du Service des Mines ont inspecté toutes les collections d'échantillons ainsi formées, et ont établi des coupes détaillées de chaque sondage, d'accord avec les explorateurs. Ceux-ci ont fourni à T Administration, pour chaque recherche, un dossier comprenant une coupe d'ensemble des terrains traversés, au 1/200% et une coupe détaillée de la formation ferrugineuse, au l/50^ Cette dernière faisait ressortir l'épaisseur et la composition des différentes couches dont les éléments étaient déterminés carottes par carottes, ainsi que les cotes d'altitudes intéressantes.

Une notice spéciale faisait connaître remplacement du sondage et les particularités du travail, notamment les niveaux d'eau observés.

Nous donnons, en annexe^ à titre de modèle, la reproduction des trois pièces A,, A.,, A3, constituant le dossier du sondage de Joudreville (CB) de MM. de Wendel et C"". Pour la commodité des dépouillements, nous avons établi, pour chaque sondage, une coupe résumée dont la pièce A4 fournit le type. Les analyses moyennes qui figurent dans ce résumé sont déduites décolles qui ont été portées, carottes par carottes, sur la coupe au 1/50*.

La constitution de ces dossiers, qui a été préconisée par M. ringénieur en chef Cousin, dès 1894, a facilité beaucroup les rapprochements des données fournies par les diverses recherches.

En fîdsant la part des différences de procédés suivis,

soit dans les prises créchantillons, soit dans les méthodes d'analyse, d'une société à une autre, on peut dire que, d'une façon générale, les résultats des différentes recherches d'une même région, malgré leur diversité d'origine, sont homogènes. Il faut cependant faire quelques réserves sur la limitation des couches de minerais, qui a été interprétée plus ou moins étroitement suivant les sociétés.

Dans V Annexe A3, on trouvera le résumé des principales données obtenues, sur le gisement français, par les sondages ou puits exécutés dans ces vingt dernières années.

Recherches en Lorraine allemande. — Les recherches effectuées en Lorraine allemande ont été moins centralisées et, par suite, moins uniformisées qu'en France.

L'institution des concessions de mines est basée, en Allemagne, sur le droit d'invention; mais il n'est* pas indispensable pour l'explorateur de justifier que le gite est exploitable. L'essentiel pour lui, surtout en cas do concurrence, est d'arriver à démontrer le plus tôt possible l'existence du gîte. Cela fait, l'étude détaillée de la richesse des couches ne présente plus qu'un intérêt assez éloigné, qui ne redevient d'actualité que pour la mise en exploitation des mines ou leur amodiation.

La plupart des recherches ou reconnaissances de la Lorraine sont rapportées dans les trois publications de Stahl vnd Eisen, déjà mentionnées {«'écédemment. Nous y avons puisé les renseignements qui figurent à V Annexe Ag, sauf quelques données obtenues postérieurement aux publications de Stah/ und Eisen^ et notamment trois intéressants sondages de la maison de Wondel, dans le bassin d'Ottange. Nous avons recueilli, en outre, sur les mines en exploitation, nombre de données qui n'ont pas pu trouver place dans le tableau résumé de V Annexe .\.

42 LE (iISEME>'T DE MINEKAI DK FER OOLITHIQIE

Région du Luxembourg. — Pour le grand-duché df^ Luxoinbourg, c'est à notre collègno de Luxembourg, M. Dondelinger, et à M. Linipach, garde-mines k Rumelange, que nous sonmies redevable des renseignemenls.

II nous est agréable de reconnaître ici, d'une façon toute spéciale, la grande complaisance et l'empressement qu'ils ont mis à répondre à nos enqucMes.

s; 6. — Principes de la théorie des failles nourricières.

Nous nous proposons maintenant d'expliquer comment la répartition des minerais est réglée d'après les failles et les reliefs.

Sairf à y revenir plus loin et k les justifier par les faits que nous décnrons, nous énoncerons d'abord les principes essentiels de la théorie des failles nourricières.

1" Le minerai de fer a été amené dans le fond de la mer par des fissures de l'écorce terrestre livrant passage k des sources thermales véhiculant le fer principalement k l'état de carbonate. Ce carbonate s'est décomposé dans l'eau de la mer et a donné naissance k un précipité d'oxyde pulvérulent qui a enrichi les sédiments contemporains;

2** Lorsque le dépôt a été abondant, une couche de mhierai s'est formée non seulement au voisinage de rémergence de la source, mais juscpi'k une distance plus ou moins grande de celle-ci, distance qui dépendait non seulement de l'abondance du produit ferrugineux, mais aussi du relief du fond de la mer et des courants.

Le transport du fer s'eff(H»tuait k la fois par chaiTiage du précipité ténu et par entraînement des eaux femfères ncm enc(n'c décomposées;

',y Sur le rôle des courants d'autrefois, on sera toujours réduit k faire des hypothèses ; mais, sur celui des failles crémergence et sur celui des reliefs, on peut jeter

quelque lumière en partant «les faits que nous sommes i\ même d'observer actuellement.

En effet, parmi les failles qui s'étaient ouvertes à l'époque toarcienne, un certain nombre ont joué de nouveau, depuis cette époque ; et nous les retrouvons aujourd'hui, affectant la régularité des dépôts plus récents du bajocien ou du l)athonien.

On doit admettre toutefois : 1" que toutes les failles toarciennes no nous sont pas décelées aujourd'hui par dos dérangements observables à la surface du sol ; 2° que les failles qui produisent de tels dérangements n'ont pas forcément existé toutes à Tépoque toarcienne; 3" que toutes les failles toarciennes n'ont pas été nourricières.

Cependant on conçoit que les failles nourricières les phis importantes, autrement dit celles par lesquelles les émissions les plus abondantes ont pu se produire, sont précisément celles qui présentent aujourd'hui les rejets les plus grands.

En effet, ces failles, qui devaient être très franchement ouvertes pour hvrer passage aux soiirces ferruginenses, ont dft être les pre mièros à se rouvrir dans les terrains de recouvrement, par suite <les lignes de moindre résistancxî qu'elles constituaient dans leur soubassement. Elles nous apparaissent donc aujourd'hui avec des rejets plus ou moins considérables ; ce sont, par exemple, celles :

1" D'Esch-Crusnes (125 mètres à Audun-le-Tiche) ;

2*" D'Ottange-Audun-lo-Romau {'20 à 40 mètres) ;

3" De Neufchef (50 mètres ii Neufchef) ;

4° D'Avril (60 mètres à Avril) ;

5** Du Woigot (20 mètres à Briey) ;

6^ De l'Orne (30 mètres à Auboiié) ;

T** De Rombas [30 mètres à Montois) ;

8° De Bonvillers (60 mètres à Bonvillers).

En ce qui concerne les reliefs que les couches de minerai affectaient au moment de leur dépôt, il faut naturcUe-

ment être très réservé sur ceux qu'on observe au voisinage immédiat des failles, puisque leur rejet s'est grandement modifié depuis l'époque toarcienne. Mais, pour Yensemble d'une région délimitée par deux ou plusieurs failles nourricières, il est légitime do supposer que le relief que nous trouvons aujourd'hui est non pas identique, mais semblable h. celui de la mer toarcienne. En particulier, les synclinaux et les anticlinaux déjà esquissés au moment du dépôt du minerai n'ont fait que s'accentuer depuis cotte époque ;

4° Les émissions ferrugineuses sous-marines étaient réparties le long des failles nourricières, d'une façon que nous ne connaissons pas avec précision. Elles étaient d'importance inégale et irrégulièrement espacées. Chacune d'elles, considérée en particulier, a dû subir des variations d'intensité corrélatives des diverses phases par lesquelles passait la dislocation de l'écorce terrestre. La cessation des émissions marque en môme temps la fin de ces dislocations et le début de l'ère bajocieune, dont le calme se traduit par le dépôt uniforme et puissant des marnes micacées (souvent plus de 30 mètres) qui recouvrent toute la formation ferrugineuse.

On peut se demander si des émissions se sont produites au-delà du rivage de la mer toarcienne, dans une région émergée, qui aurait été découpée par une ou plusieurs failles nourricières. Il n'est pas possible de répondre à cette question. Tout ce qu'on peut dire, c'est que, si des dépôts de minerais s'étaient formés sur des ten'ains émergés, il n'en resterait aucune trace aujourd'hui, par suite des érosions considérables qui ont décapé le lias sur tout le pourtour du gisement.

Il ne peut donc être question ici que des nnnerais formés sur le toarcien inmiergé. Leur texture oolithique, indice d'une formation par voie chimique, vient à l'appui de l'hypothèse d'une production de l'oxyde de fer par

raltoration du carbonate, qui ne pouvait, en raison de son instabilité bien connue, séjourner longtemps dans les eaux de la mer sans se décomposer.

§ 7. — Premier cas. — Dépôt lenticulaire sur soubassement horizontal.

Supposons qu'une faille nourricière FF', sans rejet [fig. d), débouche dans le fond de la mer; si ce fond est plat et si, en dehors de l'agitation ordinaire des eaux, il ne règne aucun courant spécial dans le voisinage de Témer-

gence, le dépôt ferrugineux affectera une forme lenticulaire, telle que ABCD.

La lentille ABCD sera d'autant plus épaisse et d'autant plus étendue que l'émission aura été plus abondante. Si des émissions distinctes et contemporaines ont été suffisamment voisines pour confondre leurs produits, le dépôt, au lieu de former une lentille isolée, affectera la forme d'une nappe continue, présentant des rendemenis ou

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46 I.E GISEMENT DE >UKERAI DE FKR OOLITHIQUE

étranglements progressifs, et ce n'est qu'à rextrémité du gisement qu'on retrouvera la terminaison en biseau telle que BA ou CD de la figure. Le flux ferrugineux se déposera rarement à l'état de pureté, attendu qu'il ne fait que se mélanger aux apports ordinaires des eaux de la mer ; mais la richesse du dépôt subira une loi de décroissance lenticulaire, si cette expression pouvait être emplovée.

Après la fin ou le ralentissement de l'émission, la sédimentation pauvre reprenant l'avantage, le dépôt de minerai sera recouvert d ime couche plus ou moins stérile jusqu'en EF. Les dépôts marneux ou calcaires qui séparent les couches de minerai proprement dite« ne sont jamais dépourvus de fer, attendu que, mémo en admettant l'aiTÔt complet des émissions pendant leur formation, les produits ferrugineux antérieurement constitués étaient partiellement repris par la sédimentation pour s'incorporer aux couches plus récentes.

L'émission ferrugineuse vient-elle a renaître ou à rei)rendre une plus grande intensité? une seconde couche de minerai (iHIK se forme au-dessus de la première, et ainsi de suite.

Supposons que les morts-terrains de recouvrement s'élèvent jusqu'en LMXO; si une vallée de fracture telle que MHBPCIN s'ouvre par la suite et se creuse suivant la direction de la faille nourricière jusqu'au niveau des couches ferrugineuses, la partie centrale des dépôts, qui est la plus épaisse et la plus riche, disparait, et il ne reste en place que les pai'ties périphériques des lentilles primitives. De là, l'observation, souvent faite dans les travaux de mines exploitées en partant des affleurements à flancs de coteaux, que la puissance et la richesse des i'ouches de minerais s'amoindrissaient au fur et à mesure qu'on s'éloignait de l'axe de la vallée et qu'on pénétrait plus profondément sous les plateaux.

Les mines du bassin de Nancy, toutes en affleurement,

sont soumises à cette loi. Elles sont situées en bordure (les vallées de la Moselle, de la Meurthe ou de leurs afîluents, et leur hiuterland est toujours pauvre.

Les vallées de Dudelange et de Rumelange, dans le Luxembourg, nous fournissent aussi des exemples intéressants de ces phénomènes. Dans la première, la formation du versant oriental, moyennement riche dans la vallée même, va en diminuant de puissance et de richesse <rune façon graduelle vers l'Est, jusqu'à devenir à peu près nulle sur les hauteurs de rive gauche de la vallée do la Moselle, faute de failles nourricières de ce côté.

Au contraire, dans le versant occidental de la même vallée, la formation se développe sans interruption jusqu'à la vallée de Uumelange, et augmente de richesse au fur et à mesure qu'on se rapproche de cette dernière vallée, qui s'est ouverte suivant la faille d'Ottange. Il résulte do là que la faille de Dudelange n'a pas été nourricière ou Ta été fort peu; mais, par contre, il n'y a pas de doute que celle d'Ottange l'a été grandement.

La faille de Crusnes a donné aussi des émissions ferrugineuses, notamment celle de la belle couche rouge <rEsch et celle de la couche noire du district d'Aumetz.

La faille de Crusnes-Esch j)résente cette particularité que des érosions ont enlevé complètement, à hauteur d'Esch, la partie occidentale du gisement qui avait été relevée d'une centaine de mètres. Ce n'est que du côté de TEst que le gisement, épargné par les agents de dénudalion, en raison de son enfoncement relatif, a pu subsister.

La terminaison des couches en biseau, qui se remarque sur la ])ordure orientale du bassin allemand et luxembourgeois, se retrouve sur la limite occidentale du bassin français. Elle s'observe notamment aux terminus de Gorcy, <l*Eton et de Brainville.

Sur la lisière Nord du bassin luxembourgeois, le biseau fait défaut et les minières de ce bassin finissent d'une

façon plus OU moins abrupte, par une falaise qui marque la limite des érosions.

55 8. — Deuxième cas. — Formation des dépôts SUR soubassements inclinés.

La pesanteur intervient ici pour donner au dépôt lenticulaire, par rapport au point d'émergence, une forme excentrée, telle que ABCD {fig, 2), la partie AB d'amont étant moins puissante que la partie Cl) située en aval.

Fio. 1.

Si la pente, au lieu d'être régulière, comme AFI), est variable, les zones d'aplatissement relatif CD, succédant aux parties redressées BC, se trouveront avantagées {fig, 3).

Nous donnerons plus loin des coupes de la couche grise qui reproduisent fidèlement cette allure.

La fig, 3, dans laquelle nous n'avons figuré qu'une seule faille nourricière, du côté gauche, montre que les synclinaux sont forcément des régions privilégiées pour le rassemblement des dépôts ferrugineux.

II est clair que si, au lieu de ne figurer qu'une faille nourricière, nous en avions imaginé une autre à droite, le dépôt ferrugineux, qui finit en biseau du côté du point D,

se serait développé au-delà de ce point, sur le flanc dn du synclinal, dans les mêmes conditions que sur le fla

Fio. 3.

gauche (cas du synclinal de Tucquegnieux, entre 1 failles d'Audun-le-Roman et d'Avril).

§ 9. — Troisième cas.

Formation de dkpots sur soubassement rejeté.

Supposons qu'une première couche de minerai AB, fc niée par une émission autour du point F [fig. 4), ait c

FiG. 4.

recouverte d'un banc stérile, ot qu'ensuite la faille ait jo

de façon à déterminer un rejet appréciable F'F dans les <lépôts existants. Si une nouvelle émission ferrugineuse se fait jour par la faille, elle ne peut former qu'une couche CDEK, localisée uniquement du côté qui a été enfoncé. De l'autre côté, les sédiments ordinaires peuvent continuer à se déposer et former une couche stérile ou pauvre, telle que GH; mais la zone richement minéralisée ne s'étendra jamais, de ce côté, bien loin de la faille. Ce cas se rencontre : 1** aux failles de Bonvillers et d'Au(lun-lo-Roman, dont le rejet a permis la formation d'une couche rouge confinée dans' Tangle affaissé entre ces deux failles ; 2° aux failles de l'Orne et du Woigot (régions de Jœuf et Briey), où Ton voit des couches jaune et rouge, confinées au voisinage de ces failles, tantôt d'un côté, tantôt de Tautre, suivant les affaissements inégaux des lèvres, lors des mouvements do dislocation qui ont successivement affecté la région. Dans les chapitres suivants, nous allons passer en revue les faits qui viennent à Tappui de cette théorie.