INTRODUCTION

§ I. — Résultats acquis par mes travaux antérieurs

sur les charbons d'algues.

Dans une séi*ie de mémoires antérieurs, j'ai montré soit seul, soit en collaboration avec mon excellent ami M. B. Renault, quil y a des Charbons d*algues, c'est-à-dire des accumulations de matières organiques produites par l'empilement de végétaux inférieurs, tels que. ceux qui flottent dans Teau superficielle de nos mares et de nos lacs. Ce sont les bogheads de T Industrie. — Les cannels contiennent aussi des algues, mais les corps de ces algues n'y sont plus la matière dominante du charbon.

Les charbons d'algues nous ont d'abord apprîs que certaines accumulations végétales se sont faites avec une rapidité prodigieuse sans forêts et sans transpoi*ts. — Quelques belles journées amenaient un développement plus abondant des fleurs d'eau dans l'eau brune des mares anthracigènes. Bientôt les Univ. de LUU. Tome VI. C. i.

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ai^^ês tombaient avec la gelée huinique, et la formation s(?histeiise reprenait son cours. J'ai pu démontrer, par exemple, /•que la couche de Reinschia australis de 5 mètres d'épaisseur, dont la solidification a donné le Kérosène shale d'Hartley, s'était formée d'une manière continue en une seule période, au temps des basses eaux ; c'est-à-dire en moins d'une saison. Il en a été de même pour la nappe de Pila bibractensifi qui a donné la grande couche du boghead d'Autnn.

Un second résultat est sorti de la constatation de la présence des Reinschias et des Pilas dans les bogheads, c'est que, contrairement à toute attente, la conservation d'organismes aussi délicats et aussi sensibles à l'action des fermentations que le sont nos algues flottantes était, dans certaines conditions, un fait régulier et normal. Le nombre des algues ainsi conservées s'accroît rapidement. 11 est reconnu aujourd'hui que c'était là un mode courant de fossilisation des algues gélosi([ues dans la gelée brune en présence du bitume. Les corps jaunes d'un grand nombre de charbons ont cette origine. L'accumulation des carbures d'hydrogène qu'ils contiennent s'est faite sur un substratum oi^anisé. Dans le cas des bogheads il a été possible de lire sur ce substratum la structure des algues génératrices ; on a pu y suivre leur développement. — En même temps qu'il nous faisait connaître un nouveau mode de fossilisation, ce second résultat a clos les discussions qui, depuis soixante ans, partageaient les micrographes sur la nature des corps jaunes des charbons.

Les charbons d'algues nous ont montré pour la première fois le rôle des infiniment petits dans la formation de quelques roches charbonneuses. - Ils nous ont donné enfin la première justification expérimentale de ivtte idée qu'aux variantes d'aspect que l'industrie minière sait reconnaître dans les charbons correspondent des différences de structure que

le botaniste peut lire. Elles lui permettent parfois de caractériser les charbons avec une telle précision qu'il peut en retracer la genèse.

Dans ces premiers travaux, je m'étais surtout appliqué à mettre en relief la présence des algues flottantes, leur structure, et la rapidité de leur accumulation.

Les charbons d*algues nous ont appris encore quelques autres faits que je me contentais d'indiquer, les laissant au second plan :

L'accumulation des algues s'était faite dans une gelée binine humique qui ne manque dans aucun des charbons que j*ai étudiés. Je l'ai désignée sous le nom de ffelée fondamentale. Elle se continue directement avec la trame des schistes organiques.

L'accumulation organique a été soumise à une imprégnation bitumineuse. L'arrivée du bitume a été tardive dans les trois bogheads classiques, le kérosène shale, le boghead dWutun et la Torbanite.

Pendant les périodes particulièrement tranquilles où se développaient les fleurs d'eau, il se produisait des pluies de soufre, qui saupoudraient les mares à charbon. Spores et pollen macérés, mais non humiliés, tombaient avec les algues dans la gelée brune et y donnaient une seconde catégorie de corps jaunes, des corps jaunes d'origine cellulosique.

Dans ce milieu végéto-humique soumis à l'imprégnation bitumineuse, la production des diverses variétés de charbons qu'on trouve associés dans les houilles : charbon brillant craquelé, fusain, etc., était régulière et normale. Elle dépendait de la capacité élective des tissus végétaux diveinsement humiùés pour le bitume imprégnant.

Les charbons d'algues ne sont que des incidents au cours de la formation de schistes organiques. Tant que l'algue génô-

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mtrice se retrouve dans le schiste, l'incident pouvait se reproduire.

Depuis, dans une série de notes et de conférences, j'ai mis plus en relief d'une part la matière formatrice des charbons d'algues et d'autre part le résultat de l'intervention bitumineuse.

La matière dominante des charbons d'algues, celle qui forme la plus grande partie de leur volume et qui leur a donné leurs caractéristiques principales est la gélose. Par là les bogheads mériteraient le nom de charbons gélosiques. En devenant substratum de carbures d'hydrogène, chaque globule de gélose a donné un corps jaune transparent à cassure vitreuse. Dès lors un boghead est un charbon cai*actérisé par la prédominance de ses corps jaunes. La nature gélosique de ceux-ci leur a permis de localiser et de retenir certains carbures plus éclairants. De là : et la composition spéciale de ces bogheads riches en gaz éclairants, et leur aspect maciH)scopique. En particulier leur cassure verticale est satinée parce que chaque masse vitreuse de gélose fossilisée est séparée de ses voisines par un mince filet de charbon plus terne dérivé de la gelée fondamentale.

D'autre part l'état de contraction de la gélose relevé dans les bogheads est très faible, 2,6 à ^,0 sur la verticale; i,3 à 3,6 horizontalement, soit une condensation totale comprise entre ;; et a4* ûr la gélose des algues flottantes n'est presque jamais aussi condensée que celle du Gleotrichia natans, dont les boules tombent lourdement au fond de l'eau dès qu'on les détache de leur support. Sur 1000 parties de matière vivante, Gleotrichia contient i5 de matière sèche et 986 parties d'eau, c'est une gelée aqueuse de gélose à o,oi5 (i). La contraction des algues du boghead se fut-elle faite sans perte de carbone, c'est-à-dire

(1) Dans le Noêloc commune qui vit sur la terre humide, et dont la consistance est exceptionnellement forte, la matière vivante est une gelée gélosique a o,o3o.

sans émission d'anhydride carbonique ou de formène, ce qui est invraisemblable, n'eûl-elle été produite que par une perte d*eau réduisant leur volume au — ou au — 7- de sa valeur primitive, il en serait i*ésulté une gelée gélosique titrant de o,io5 à o,36o (i). Or, la gélose solide du commerce contient encore 3i5 parties d*eau et ne titre que 0,^85. La contraction d*un Reinschia ou d'un Pila par perte d*eau réduisant son volume au —T- ne suffit donc pas à le transformer en une masse d'hydrocarbures. Elle ne rend pas compte de la masse d'hydrocarbures solidifiés dans les bogheads. On est ainsi amené à cette notion qui me paraît capitale dans l'histoire des charbons, à savoir que la gélose d^an thalle n*a pas fourni, à elle seule, la totalité de la matière hydrocarbonée que noua trouvons dans le corps Jaune donné par ce thalle. Elle a été enrichie par des hj^drocar bures venant du dehors. Les protoplastes de Talgiie étant teintés en brun alors que sa gélose est à l'état de corps jaune d'or, on peut affirmer qu'il s'est exercé des actions électives ; et je suis amené h dire aussi, que si la matière de Valgue apporte sa contribution au boghead, c'est surtout comme support condensant et retenant te« carbures amenés par Vinjection bitumineuse. Nulle part en efiet, dans les bogheads que j'ai décrits, je n'ai vu les algues en destruction donnant des hydrocarbures. On aperçoit au contraire très nettement rinjection bitumineuse dans ces mêmes charbons. Le fait est tout particulièrement facile ù constater dans les nodules siliceux du boghead d'Autun.

Les charbons d'algues nous ont de plus donné la notion d'un charbon à corps accidentel dominant. En effet, malgré l'importance de son rôle dans les charbons d'algues, la

(i) Dans le cas d'une plante aussi consistante que le Noêtoc commune, la contraction au— 7- donnerait une gélose à 0.720. Ce ne serait pas encore la gélose du commerce.

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gélose n'y est qu'une matière accidentelle dont l'apparition est tonte fortuite. Tout en caractérisant un hoghead parce qu'elle est le corps qui lui a permis d'acquérir ses principales propriétés, la gélose ne nous donne aucune idée de l'ensemble des autres conditions nécessaires à la formation de cette roche charbonneuse. Il en est ainsi pour la plupart des autres charbons à corps accidentels dominants. Les charbons d'algues, les charbons de spores, les charbons de menus débris humiliés sont bien diRérenciés par leurs corps accidentels dominants. Cependant ces algues, ces spores, ces menus débris ne sont nullement les conditions nécessaires de la formation d'un charbon. Us ne nous donnent aucune idée du fond comnmn auquel tous trois sont surajoutés et (|u'il serait si intéressant de connaître.

îj II. — Les charbons que je me propose de faire connaître

dans ce nouveau travail.

Les charbons d'algues sont encore des accumulations de matières végétales et par là ils rentrent dans la notion qu'on se fait généralement des charbons. Ce ne sont plus les accumulations de grands végétaux que l'on a en vue dans les Traités classiques. La matière végétale s'y présente même avec ce caractère ti*ès singulier d'élre surajoutée et toute fortuite: néanmoins, comme la masse reste de la matière végétale immédiatement reconnaissable, la roche produite satisfait encore à la <lélinition classique des charlmns (i).

Les charbons d'algues ont fixé nos idées sur un mode d'intervention de la matière gélosique dans la formation d'une catégorie île roches charbonneuses. Incidemment on y a constaté

(i) Voir rarlicle HouiUe^ dans la Grande Encyclopédie.

LES CHARBONS HUMIQUES ET LES CUAKBONS DE PURLNS 7

qiie raccumulation des thalles s'était opérée dans une gelée brune humique qui a fait prise (i).

Dans cette masse végéto-humique la gélose est l'accident, la gelée brune fait au contraire partie de ce fond commun où viennent s'enfouir les corps accidentels les plus divers. Elle peut nous donner une idée de quelques-unes des conditions nécessaires à la formation de ce tond comnmn. 11 serait donc bien utile, pour pénétrer plus avant dans la connaissance des charbons, d'être fixé sur les qualités de cette gelée brune et sur son mode d'intervention dans la production des roches charbonneuses. Le présent travail est une première contribution à l'étude de cette importante question.

Pour faire connaître la gelée brune et son mode d'intervention dans les roches charbonneuses, j'ai choisi des charbons produits exclusivement par des accumulations de cette gelée brune qui forme la trame ordinaire des schistes organiques. C'est de la gelée fondamentale fossilisée sans les corps accidentels qui nous la masquent d'ordinaire. De tels charbons réalisent un type tout nouveau de roche charbonneuse que je nomme les charbons humiques. Je me propose, en décrivant quelques exemples de ce type de charbon, de montrer ses caractéristiques et celles de ses principales modifications. Dans un dernier exemple la gelée brune, modifiée par l'addition d'une quantité notable de matières stercoraires, nous fera connaître les caractères spéciaux des charbons de purins.

On pressent de suite la grande importance des charbons hnmiques. Ils nous apportent d'abord la notion de charbons amorphes. Non pas de charbons rendus amorphes parce que

(i) La coagulation de la gelée brune ressort du mode d'empilement des thalles, qui ne s'y touchent pas el qui ne s'écrasent pas. KUe est établie aussi par cet autre tait que des matériaux relativement denses comme des écailles, des parcelles de mica, des coprolithes, sont généralement maintenus dans la gelée en suspension. Parfois même aussi ces écailles y sont piquées verticalement ou obliquement.

la structure des organismes formateurs a disparu à la suite d'une trituration intense ou par une pourriture ti*è8 avancée, mais de charbons amorphes parce que les corps des organismes figurés ne prennent pas directement part à leur formation. La preuve quil en est bien ainsi, c'est que quand un organisme figuré, ou Fun de ses fragments, s'est trouvé enfermé dans ce milieu, il y est admirablement conservé. On ne peut plus dire de ces charbons qu'ils sont des accumulations de matières végétales, car Torigine végétale de la gelée brune n'est pas imroédiatemei^t reconnaissable. Par là ils échappent à la définition qu'on a d'abord donnée des charbons. Il conviendra de modifier et d'étendre cette définition, à moins que, par la suite, il ne soit établi d'une manière satisfaisante que la gelée brune est elle-même un produit immédiat de l'activité bactérienne.

En nous présentant des charbons où les corps accidentels n'interviennent que d'une manière insignifiante, les charbons humiques vont nous donner un premier aperçu des conditions nécessaires à la formation d'un charbon. Ils vont nous présenter ce fond commun où se fait l'accumulation des corps accidentels dominants que je citais tout-à-l' heure, spores, algues, menus débris.

Les charbons humiques sont les charbons les plus simples qui se puissent produire au cours de la formation d'un schiste organique. Ce sont des incidents au cours de formations de ce genre. Leur durée a été généralement très courte. Enfin les charbons humiques relient entre eux les schistes et les charbons à corps accidentels dominants.

En l'état actuel de nos connaissances sur les roches charbonneuses, on sera certainement très surpris lorsque je constaterai que les charbons humiques sont un type de charbon très répandu, que Tlndustrie a déjà remarqué, et dont elle fait une classe à part comme elle fait des classes à part pour les

Bogheads et pour les Cannels, Les charbons hn iniques correspondent aux schistes bitumineux de T Industrie minérale. La substance humique ayant fortement localisé les matières minérales secondaires par action élective, la nature charbonneuse de la roche ne frappe pas immédiatement. Mais cette surcharge minérale n'est qu*un phénomène accessoire pour la genèse des charbons et il suflît que les conditions locales naient pas permis sa réalisation pour que la roche présente son faciès normal de charbon. Des industriels s'y trompent et j'ai vu appeler boghead le charbon humique de Ceara. Les charbons humiques sont donc une classe très importante de charbons. Mais de même que par suite des transitions qui existent entre les bogheads et les cannels Tlndustrie minière hésite parfois dans laquelle des deux catégories elle doit classer un échantillon, de même Tlndustrie ne sait pas distinguer nettement les charbons humiques des charbons de purins et elle applique indistinctement le nom de srhiste bitumineux à ces deux classes de charbons.

Dans tous les exemples de charbons humiques que je vais décrire, il y a eu aussi enrichissement de la matière organique en carbone et en hydrogène par une imprégnation bitumineuse. La rétention du bituiiie s'y fait auli*ement que dans les charbons d*algues. — De même c'est parce que la capacité rétentrice de la gelée brune pour le bitume se trouve profondément modifiée lorsqu'elle est fortement chargée de matières stercoraires qu'il y a lieu de séparer les charbons de pui'ins des charbons humiques et d'en faire une classe à part dans les roches charbonneuses.

§ IIL — Mode d'Exposition, — Bibliographie.

De même que dans mes mémoires justificatifs antérieurs sur le Boghead d'Autun et sur le Kérosène shale. je procé-

lO C. £G. BERTRAND

derai ici aussi par Monographies. Cette méthode a le très grand avantage de permettre le contrôle immédiat des descriptions et des figui*es publiées. Elle réduit la schématisation à son minimum. Dans ces parties descriptives, je me borne à relever le plus exactement possible les faits constatés par Tanalyse micrographique. Pour présenter les conclusions 11 me suffit ensuite de grouper les faits qui ont un certain cai*actère de généralité et ceux qui diflerencient spécifiquement chaque type de charbon. Mais quelles que fussent les vraisemblances et les probabilités, quel que fût Tentralnement des idées scientifiques régnantes, je me suis abstenu de conclure toutes les fois que les faits ne m'ont pas paru suffisamment démonstratifs connue on le verra pour les corps baciérif ormes. De même je m'abstiens systématiquement de toute explication et de toute hypothèse sur Torigine des corps dont je constate la présence dans les charbons que j'étudie lorsque les faits observés ne me montrent pas inuuédiatement la genèse de ces corps. Ainsi je constate qu'il y a du bitume dans les charbons humiques comme dans les bogheads, mais je ne dis point d'où vient ce bitume parce que les charbons étudiés ne me montrent pas sur place la genèse de la matière bitumineuse. — Pour les géologues stratigraphes auxquels il pouri*ait suffire de connaître les résultats généraux de mes observations j'ai résumé ces résultats dans la seconde conférence sur les charbons de terre que j'ai faite à la Société belge de Géologie le i9 octobre 1897.

Dans chaque monographie je suivrai Tordi'e ci-après : Origine des échantillons. -^ Description macroscopique du charbon vu en morceaux et vu en coupes minces à un grossissement très faible (i). — Description de la gelée brune. — Description

(1) J'ai cru devoir insister sur les caractères macroscopiques des échantillons pour montrer que dans chaque exemple on peut relever à la loupe ou à un faible grossissement des indications très précises sur la structure spéciale de la roche.

LiSS CHARBONS HUMIQiTËS ET LES CIIAUBONS DE PUlilNS II

des corps accidentels qui la chargent. — Description du bitume imprégnant et de son mode de rétention. — Caractéristiques du charbon étudié.

Des conchisions générales terminent le travail.

Comme Noies complémentaires^ je joins à ce mémoire la description des nouvelles algues flottantes qui y sont signalées et quelques observations sur la nature «les corps bactériibrmes.

Je décrirai successivement comme charbons humiqaes : le Brown Oilshale permo-rarhonifcre de la réfjrion de Boxburn, le Schiste oligocène de la gorge du Bois d'Asson, et le charbon humique de Ceara, qui est probablement crétacé.

Comme charbon de purin je décrirai seulement le Schiste permien de l'Allier, exploité k Buxière-les-Mines et à St-Hilaire.

Je dois remercier tout spécialement M. B. Renault et M. Grand'Eury, qui m*ont donné les premiers échantillons de cette étude. A propos de l'origine de chaque échantillon j*aurai h rappeler les nombreux collaborateurs au concours desquels je suis redevable des matériaux de mon travail. — J'exprime tout particulièrement ma gratitude à M. le Professeur A. Buisine, de la Faculté des sciences de Lille, pour les analyses chimiques qu'il a bien voulu faire des échantillons étudiés dans cet ouvrage.

La bibliographie de ce sujet est extrêmement restreinte. Elle se réduit presque aux quelques remarques publiées incidemment par M. B. Renault ou par moi-même au cours de nos études sur les charbons d'algues. Ce sujet n'a guère été exploré. Il convient toutefois de signaler une importante exception. M. le professeur C. W. von Gûmbel, dans ses Beitrdge zur Kenntniss der Texturverhaltnisse der Mineraikohlen, Mûnchen i883, a consacré un chapitre aux schistes bitumineux, dans lequel il donne de très excellents renseigne-

ments sur la structure de ces roches. Pour saisir la haute portée des indications de M. Guinbel, il est de toute nécessité d*avoir étudié préalablement de nombreuses coupes de charbons et de schistes parfaitement planes, non rayées et non ébranlées, de manière à s'être tait une idée personnelle du sujet, les objets étant vu in situ. On est alors très frappé de la précision des indications données par le savant Directeur de la Carte géologique de Bavière sur les exemples qu*il a analysés. On remarque combien il insiste sur la conservation des objets rencontrés dans ces schistes. Sa méthode principale d'analyse, attaque du schiste par Tacide azotique et le chlorate de potassium, ne pouvait lui donner les rapports des objets, mais il a su tirer de Texamen des fragments isolés tout ce qu'ils pouvaient donner. Le présent travail n'a d'autre ambition que d'être une première contribution à l'étude des Brandschiefer, que M. Giimbel conseillait aux botanistes d'entreprendre. Je ne me dissimule pas que ce mémoire n'est qu'un essai sur un sujet très difïicile. l^s résultats toutefois permettront une récolte plus rationnelle des échantillons. Une technique moins primitive que la mienne tiiH3ra de ces matériaux de choix une ample moisson . de compléments et de faits nouveaux.

Lille, 5 juillet 1898

LES CHAKB0N3 BUMIQUKS ET LES CHARBONS UE PURINS l3