DU FER

Si la silice et le carbonate de chaux sont les minéraux qui se présentent le pins abondamment dans la nature , on peut dire que le fer est peut-être le plus fréquent. Il se montre dans tous les terrains, à toutes les époques. Le plus souvent il est combiné au soufre ou à l'oxygène. A l'état d'oxyde à divers degrés, oxydes purs ou hjdratés, il colore une multitude de roches et de minéraux ; il entre dans la composition des corps organisés qui rempruntent au règne minéral , il existe dans les cendres des végétaux et dans le sang des animaux.

C'est encore un des principes le plus répandus dans les eaux minérales. A peine existe-t-il un suintement que le fer se dépose. Il paratt plus fréquent dans les eaux froides que dans les eaux chaudes.

Nous aurons à étudier le fer sous ces deux états principaux , les oxydes plus ou moins hydratés et carbonates et

les sulfures. Les autres combinaisons du fer ont beaucoup moins d'importance. Nous les citerons après l'examen des oxydes et des sulfures.

Des Oxydes de fer.

Les fers hydratés, limoneux , fibreux (hématites) ou pisolithiqueSy si abondamment répandus dans la nature, semblent avoir partout une origine aqueuse , même dans les terrains volcaniques.

Nous avons vu en Auvergne, à Royat, dans la piscine romaine, des masses volumineuses de fer hydraté. Ce minerai remplissait les cavités du calcaire , et c'est ainsi qu'il se présente dans la plupart des travertins. A St-Alyre, à Glermont, il salit le carbonate de chaux destiné aux incrustations , ou bien on profite de la présence de cet bydroxyde pour colorer en jaune ou en chamois plus on moins foncé les médaillons que fabriquent les eaux. A St-Nectaire on le rencontre dans les eaux et en amas considérables autour des sources.

Une grande quantité de terres dans les cantons de Billom et de Vic-le-Comte sont colorées en jaune ou en rouge par l'oxyde de fer que des eaux minérales, aujourd'hui taries , ont amené du sein de la terre.

Partout où ces anciennes sources ont produit des quartz et des silex , qui se sont concrétionnés sur leur point d'émergence , le fer colore non-seulement les quartz et les silex , mais tout le terrain environnant. Les meulières de Chavaroc se sont solidifiées au milieu d'un magma ferrugineux. De petites masses d'hydrate de fer sont restées emprisonnées dans les cavités des meulières. Ici, comme à la Ferté-sous-Jouare , il faut attribuer toute la formation

des meulières à des soarces ferrugineuses » bien qu'elles n'existent plus.

En reculant dans la série des terrains , nous voyons partout l'introduction des sources minérales dans la productions du fer.

Nos argiles rouges de la Limagne d'Auvergne et celles de la Haute-Loire doivent à cette cause , alors puissante , leur coloration rouge et verte. Le fer, dans le voisinage des sources, comme à Barre, était quelquefois si abondant qu'il a formé des pisolithes, soit par le mouvement des eaux , soit plutôt par rétablissement d'une multitude de petits centres d'attraction , dans une masse qui n'était pas encore solidifiée. Les phénomènes d'attraction qui se sont passés dans les oolithes, dans les boules de granité et dans l'univers entier, lors de la consolidation des astres , se sont reproduits en partie autour de nos sources minérales ferrugineuses. Le fer, plus que toute autre substance , tend à s'agglomérer ainsi.

Nous avons vu , dans le beau cabinet minéralogique de Turin , une géode composée de couches concentrique^ de fer oligiste dont tout l'intérieur était plein de sable rougeAtre. C'était une concrétion évidente comme ces pierres d'aigle ou œtites , quelquefois si volumineuses , qui se sont formées dans nos conglomérats trachytiques après leur dépôt.

M. Coquand a signalé le fer oxydulé engagé en rognons dans les minerais jurassiques de fer hydroxydé de Veuzac, près de Villefranche d'Aveyron , et M. Fournet avait déjà attribué une origine aqueuse an fer oligiste métalloïde qui j'est substitué aux coquilles des environs de Semur.

Beaucoup de minéraux que l'on considérait autrefois

comme les produits eiclusifs du feu ont été obtenus par voie humide. De Haldat a produit des cristaux artificiels d'oxyde de fer et d'oxyde de zinc; M. Becquerel a fait cristaliiser, par voie humide , des sulfures , des iodures , des bromures de divers métaux ^ des oxydes, etc. {Ann. de Chimie^ octobre 1829 et septembre 1832.)

Dans la craie, la silice s'est nettement séparée de la solution, et il en a été de même du fer oxydé , lequel parfois forme dans la craie des nids considérables d'ocre jaune, comme ceux qui existent en Russie dans le gouvernement de Simbirsk et qui ont été décrits par M. Jasikoff* C'est en grand ce que nous avons vu faire en petit dans l'ancienne piscine romaine de Royat.

La mine de fer de la Voulte (Ardèche), est encore le résultat d'un dépôt d'eau minérale. Le fer oligiste y est associé au calcaire, au carbonate de magnésie et quelquefois au carbonate de manganèse ou au peroxyde de ce métal, à de ià silice et à de l'alumine.

C'est surtout dans les terrains jurassiques que se trouvent ces immenses dépôts de fer en grains que l'on exploite depuis longtemps.

La forme sidérolitique que prend l'oxyde de fer n'indique pas cependant un âge précis, pas plus que la forme oolithique du calcaire ; cette forme s'est présentée dans un grand nombre d'étages, quand les mêmes circonstances se sont rencontrées.

M. Thirria , dans un Mémoire très-détaillé sur les minerais de fer en grains du Berry et de la Franche-Comté , n'hésite pas à rapporter la formation de ces minerais à des sources minérales qui se seraient fait jour à l'époque tertiaire^ à travers les terrains jurassiques. Le fer et le manga-

264 EAUX MINeRALES.

nèse auraient été dans ces eaux à l'état de protoxydes, mais ces eaux auraient tenu en outre en dissolution du carbonate de chaux ainsi que des phos|>hates de fer et d'alumine.

» Les sources d'eaux minérales et thermales qui ont déposé les minerais de fer en grains de la Franche-Comté et du Berri, dit M. Thirria, devaient avoir une composition analogue à celles de nos sources actuelles , dont les eaux sont chargées d'acide carbonique , et forment ^ en arrivant au jour 9 des dépôts calcaires concrétionnés, toujours plus oq moins ocreux , dépôts qui sont essentiellement composés de carbonate de chaux et de magnésie , d'oxyde de fer et de silice, et qui contiennent souvent des phosphates de chaux , de fer et d'alumine. Seulement ces anciennes sources te* naient en dissolution une proportion plus considérable de carbonate de fer; l'acide carbonique y existait en plus grande quantité , et leur température devait être plus élevée que celle des sources actuelles* » [Ann. des Mines ^ 4^ série» t. 19, p. 75.)

M. A. Gressy regarde avec raison tout ce terrain ferrugineux comme produit par des sources et des émanations minérales qui se sont fait jour à l'époque de la craie , lors du soulèvement jurassique. Le fer aurait été abandonné par des eaux en ébullition à la manière des geysers. M. Gressy a même indiqué , dans les parties les plus disloquées du Jura , de petits cratères formés par des déjections de ces sources sableuses et ferrugineuses [Bull, de la Soc. giol. , 2« série, t. 1 , p. 742.)

L'abbé Raquin attribue la même origine au minerai de fer de Semur : a La présence de si grande quantité de fer au milieu des argiles , ne peut s'expliquer , dit-il , que par l'hypothèse de sources siliceuses et ferrugineuses qui se-

OXTDES DE FER. 265

raient venues de Tintérienr et auraient déposé , surtout autour des points où elles jaillissaient , les éléments qu'elles tenaient en dissolution. On conçoit alors comment le minerai de fer se trouve répandu çà et là dans toute la formation argileuse en amas plus ou moins riches. On conçoit aussi que les eaux des lacs où arrivaient ces sources étaient colorées par le fer dans toute leur masse , et qu'ainsi les argiles qui se déposaient dans leur sein , ont dû aussi être généralement colorées. » {Bull, de la Soc. géol.^ 2* série , t. 4 , p. 307.)

La proximité des travertins et du fer pisolithique, signalée par M. Robert dans la vallée de Charmos, sur les frontières de la Suisse , vient aussi appuyer cette manière de voir. {Bull, de la Soc. géol. , t. 1 , p, 88.)

La position du fer dans les terrains jurassiques du Gard et de la Lozère , ne nous laisse aucun doute sur l'origine de ce métal. Les mêmes raisons tendent à nous faire croire que des minerais de fer bien plus anciens , appartenant à des époques antérieures au lias et même au trias, sont dus aux mêmes causes, à des émissions d'eaux minérales. Nous leur attribuons tes fers hydratés et carbonates que Ton rencontre en Auvergne dans les micaschistes des cantons d'Herment, du Bourg-Lastic et de Combronde.

Certaines masses de fer hydroxydé très-anciennes de Roure et de Rosier, près Pon^gibaud, ressemblent, à s'y méprendre , à des masses recueillies à Vichy et déposées par la source des Célestins.

Beaucoup de fers oiydulés et le fer titaniaté sont certainement d'origine plutonique et peuvent même remplacer le mica dans quelques roches primitives ; mais d'autres minerais de même nature existent dans les terrains jurassiques

et peat-étre les mines célèbres de Ttie d'Elbe sont ellesmêmes d'origine aqueuse.

Quant aux hématites fibreuses rouges ou brunes, elles sont bien le résultat, comme le fer pîsolithique » de sources ferrugineuses. Il en est de même de certains fers oligistes. Il est probable que plusieurs d'entr'eux et même la plupart sont postérieurs aux terrains dans lequel on les rencontre , tandis que d'autres sont contemporains du calcaire au milieu desquels ils forment des rognons , des amas, des couches ou des lentilles.

Le dépôt des beaux (ers oligistes spéculaires ou octaédriques du puy de Dôme et du Mont-Dore , est dû à des sublimations produites par une chaleur plus ou moins intense, mais certainement sous TinOuence de vapeur d'eau qui entraînait le métal. Il y a une grande analogie entre ce fer sublimé par les volcans et celui que les eaux thermales abandonnent.

Il arrive souvent que ce fer déposé par les eaux présente de magnifiques cristaux irisés, tels que ceux de Tile d'Elbe et ceux de Framont. Ces cristaux offrent toutes les couleurs des lames minces et peuvent être comparés à des morceaux de métal, à du cuivre, par exemple, qui, par un coup de feu, aurait acquis des couleurs irisées. Mais on sait très-bien que cette irisation se présente souvent sur des produits d'origine aqueuse. Témoins ces belles masses de houille irisée et ces belles pyrites de Menât formant des nodules au milieu des schistes couverts d'empreintes de végétaux. Au reste, la contemporanéité du fer oligiste et du fer oxydé rouge avec les calcaires du Jura et d'autres calcaires , est prouvée par la présence dans ces terrains de moules de coquille entièrement formés par le minerai de

fer qui a dû remplir la coquille on même s'y substituer molécule à molécule ^ comme la silice dans les bois fossiles. Quant au fer hydroxydé, c'est toujours un produit des eaux 9 soit que les eaux minérales l'amènent directement du sein de la terre , soit que les eaux courantes chargées d'acide carbonique le reprennent et le remanient pour nous le représenter sous des formes nouvelles. L'hématite brune, la pierre d'aigle ^ les pisolithes, les fers hydratés terreux, limoneux , les ocres , les pseudomorphoses , ne sont que des états diiïérents du fer amené par les eaux. Les carbonates ou fers spathiques sont, comme tous les carbonates, des produits neptuniens. Leur présence même dans des terrains anciens de gneiss et de micaschistes y indique le passage d'eaux thermales et ferrugineuses qui ont continué longtemps de s'épancher ou qui , peut-être , sont bien postérieures au terrain primitif, car le fer carbonate existe dans les Pyrénées, par exemple, à Baïgorry, dans des grès bi-

Mais ce fer oxydé hydro-thermal a une très-grande tendance à se combiner, soit à l'acide carbonique, soit surtout aux matières organiques. Les acides crénique et apocrénique , indiqués par Berzélius , sont presque toujours unis à cet oxyde. L'attraction des parties végétales pour Toxyde de fer est si grande , que les végétaux^morts , les vieilles racines , etc., décolorent les sables et les terrains ferrugineux, et, selon M. Kindier , en rendent l'oxyde solubie. Cet oxyde peut aussi être entraîné par l'eau et rendre ferrugineuse l'eau de certaines sources qui déposent ensuite l'oxyde de fer en flocons gélatineux.

Nous avons dans notre collection un magniGque morceau de Bouleau , retiré d'une tourbière de la Sibérie , dans

lequel toutes les fibres , tous les vaisseaux , ont conservé leur place et leur intégrité , mais sont changés en fer hydroxydé. C'est une action toute contenaporaine qui s'est exercée,

M. F. Kuhlman a vu à Dunkerque le bois d'un affût de canon qui avait séjourné longtemps dans Teau , entièrement transformé sur une certaine étendue en limonite, qui avait conservé l'organisation fibreuse du bois. Ce curieux transport avait eu lieu par l'oxydation du fer employé dans la construction de l'affût. A mesure que l'oxyde se formait , il remplaçait à l'état naissant le carbone du bois qui disparaissait ; et chaque fois que des corps organiques se trouvent en contact avec des solutions ferrugineuses , les mêmes effets se produisent. {Compte rendu de VAcad. des sciences^ t. 49, p. 975.)

Tous les fers limoneux que l'on exploite et les gUés de cet hydroxyde répandus partout , ne sont donc pas toujours formés par les eaux minérales. Une partie de ce fer est aussi fournie , comme nous venons de le faire remarquer, par la décomposition des roches au moyen de la végétation. Nous voyons en Auvergne , dans une foule de localités, des eaux stagnantes ou des espèces d'infiltrations ferrugineuses qui se montrent surtout dans les prairies maréc^igeuses. Ces petits dépôts ferrugineux, orangés et gélatineux, contiennent, outre l'hydroxyde de fer , du erénate et de petites Algues accompagnées dlnfusoires. Il y a là tout un monde martial, et l'accomplissement de ces métamorphoses , la succession de toutes ces existences éphémères , finit quelquefois par constituer, à d'assez grandes distances de leur point d'origine, de véritables couches de minerais. M. Daubrée a très-bien expliqué , dans un savant Mémoire [Ann. des Mines , V sé-

rie , t. 20) , le rôle des matières organiques pour opérer la séparation du fer des terrains qui ie contiennent. Il suffit de la présence de ces matières et du ralentissement d'un cours d'eau pour que du fer, en quantité si Tarble qu'il est insensible aux réactifs , soit séparé et se dépose. Mais ce fer a nécessairement été enlevé par les eaux pluviales et courantes aux terrains qu'elles ont traversés , et le fer de ces terrains y a été déposé antérieurement par des sources aujourd'hui taries ; de telle sorte que, pour le fer comnie pour le calcaire^ il faut toujours chercher l'origine en dessous des terrains primitifs.

Ce sont les végétaux qui s'occupent de dissoudre le fer contenu daus les terrains oii s'enfoncent leurs racines. Ils décolorent le sol i une petite distance , et lors de leur décomposition, l'oxyde, à divers degrés d'oxydation, se précipite avec une matière gélatineuse organique. Ces mêmes eifets ont lieu depuis longtemps , et ces petites couches ferrugineuses , si fréquentes dans les terrains tertiaires et dans les terrains d'alluvions, ces petites couches qui souvent séparent des assises plus puissantes, indiquent des surfaces sur lesquelles la végétation s'était établie autrefois et dont les niveaux se sont successivement élevés par des dépôts ultérieurs. Quand les surfaces ont été découvertes pendant un temps suffisant pour permettre à la végétation de se développer , les plantes ont puisé le fer de cette couche et l'ont ramené à la partie supérieure. Mais ces effets curieux sont bien plus sensibles quand des suintements d'eau minérale arrivent jusqu'à la surface du soi.

Il en est cependant de ces fers limoneux comme de la tourbe ; ils se produisent surtout dans les marais des montagnes ou dans les climats du nord. L'activité de la végé-

tation dans les pays chauds , la rapidité de la décomposition de leurs débris s'oppose à ces curieuses réactions. Dans le nord » au contraire , toutes les conditions sont réunies pour la création de ce minerai , et dans les grands lacs de la Suède et de la Norvège des ouvriers mineurs d'une espèce toute particulière s'occupent à séparer le fer des eaux qui le charrient pour le mettre à la portée des hommes.

Certains Infusoires accaparent le fer pour leur carapace » comme d'autres recherchent le calcaire ou absorbent la silice. M. Erenberg a reconnu que le Gaillonella ferruginea fournit en grande partie le fer limoneux qui se dépose encore journellement dans les mares et dans les fossés. Mais d'où proviendrait le fer nécessaire à leurs téguments , si des eaux minérales ne l'amenaient encore ou ne l'avaient amené autrefois des profondeurs du globe?

Le dépôt de ces minerais de ier n'est pas un simple accident local. On voyait à l'exposition de Londres des échantillons de ces nombreux Infusoires métallurgistes qui travaillent avec tant d'activité dans les lacs de la Suède , que leurs produits sont exploités. On rencontre aussi ces singuliers Infusoires dans les cours d'eau , surtout dans la province de Smoland. Cet oxvde de fer contient de la silice, de l'acide phosphorique , et souvent aussi de l'oxyde de manganèse , qui doit avoir la même source que l'oxyde de fer.

a Ces minerais qui présentent plusieurs variétés distinctes, suivant l'espèce d'Infusoire dont les dépouilles sont dominantes , se trouvent toujours dans le voisinage des roseaux ou sur les talus des bas-fonds des lacs les plus grands et les plus profonds. Les gisements ont de 10 à 200 mètres de longueur, de 5 à 15 mètres de largeur , de 2à 8 décimètres d'épaisseur. »

« Le minerai existe partout dans les mêmes circonstances. Si une rivière ou un ruisseau traverse plusieurs lacs , on est assuré de trouver le minerai dans tout le parcours , surtout aux points où Teau est paisible , car les courants violents s'opposent , par leur rapidité , à leur formation en enlevant les atomes pour les porter dans des eaux plus paisibles. »

a En 1847 et en 1849 » M. Sjogreen, proGlant d'une baisse considérable qui s'était opérée dans un lac de son voisinage , étudia la formation du minerai de lac sur les bas-fonds même où Ton peut le rencontrer. »

a Sur plusieurs endroits de ces bas-fonds, alors parfaitement visibles » se trouvaient de petites dépressions plus ou moins remplies d'eau. Là s'offrait un spectacle merveilleux. Au fond de ces dépressions , dont le diamètre variait entre 15 centimètres et 1 mètre, on voyait s'agiter sur le minerai de petits êtres de différentes tailles, les uns visibles à l'œil nu , les autres si petits » que , sans une loupe , ils seraient restés invisibles. Tous étaient activement occupés à s'enfermer dans leur enveloppe métallique , comme le fait la chenille dans son cocon. Pour le spectateur , le travail semblait s'opérer de la façon systématique que voici : »

2> Le petit être, à l'aide d'un réseau de filaments noirs et fins, dessinait la forme extérieure du grain ; la charpente de l'édifice était faite avec un vide au centre , et rextérieur« en tout semblable à l'intérieur, quoique six ou huit fois plus grand. Du centre où il était placé , il groupait autour de ces filaments des rayons d*une couleur brune, s'enfermant, se murant avec une volonté prodigieuse, jusqu'à ce que son œuvre eut pris l'apparence des œufs de grenouille , sauf la couleur qui était brune.

272 EACX HIHÉRÂLBS .

D Si Ton met dans sa main ce globule avant qu*il soit entièrement achevé, on voit travailler le petit être ; mais faites couler Teau doucement et tout s'écroule en une masse plate dans laquelle de faibles mouvements sont visibles pendant quelques instants encore , puis tout s'arrête bientôt et à tout jamais.

D On doit remarquer que ces petits êtres ne font pas de globales de la même grosseur, mais que les dimensions du globule sont toujours proportionnées aux dimensions de Tanîroal qui doit y habiter.

» En groupant toutes ces observations, l'auteur du travail qui nous occupe, pense que le minerai de lac est produit par des infusoires qui vivent dans les cours d'eau; que ces infusoires choisissent pour parfaire leurs travaux , et des eaux et des fonds à leur convenance ; enfin que les eaux calmes , sans courants, leur sont indispensables, car on ne trouve jamais de minerai au milieu du courant des rivières, et si la rivière fait un coude , jamais on ne trouvera de minerai que dans la partie intérieure ou concave de la courbe.

» Le minerai ne se rencontrant que sur certains points , sur les fonds de sable ou d'argile, et n'étant pas répandu partout uniformément, on peut en conclure qu*il est dû à une cause organique, car si c'était un précipité ou un sédiment, il serait distribué également sur tout le fond du lac. S'il était dû, au contraire, à l'action des eaux sur certains terrains, on le trouverait dans le même lac, partout où se rencontre ce terrain, ce qui est contraire à l'exf^értence. •

» Le minerai existe sur certains points, toujours les mêmes, en bancs réguliers. En l'examinant avec soin, on voit l'animal dans chaque grain à Têtat pétrifié, mais bien reconnaissable encore à sa forme et à sa couleur ; et il est

OXtDES VE FER. 273

probable qpe la petite quantité d'acide phosphorique que décèle l'analyse, est due à Teiistence de ces êtres , qai après avoir accompli leur tAche au fond des lacs, s'enve*loppent dans le métal pour mourir en repos.

» Le minerai des lacs se reproduit assez facilement ; on peut citer des lacs d'où Ton avait extrait tout le minerai; vingt-six ans plus tard , le minerai avait repoussé et formait des bancs de plusieurs décimètres d'épaisseur. » (Oscar de Watteville , Journal général de V Instruction publique^ vol. 31.n<>67, 1862.)

Nous devons le répéter , il est impossible que les Infusoires produisent du fer, il faut donc que des eaux amènent ce métal et qu'il y ait des sources suffisantes pour subvenir aux besoins de ces innombrables générations d'Infusoires qui en vingt-six ans créent des couches exploitables.

Il y a dans cette localisation du minerai , dans cette élection de domicile, quelque chose qui rappelle tout à fait la dispersion irrégulière des minerais pisolithiques des terrains jurassiques. Nous n'oserions cependant assimiler complètement leur formation à celle des minerais actuels des lacs de la Suède. Les anciennes causes agissantes avaient une tout autre énergie, car dans le groupe oolithique de Clinton, près la rivière de Génessée, dans l'Amérique Septentrionale^ M. de Verneuil cite unejfcouche très-ancienne de fer oolithique épaisse de 50 centimètres environ, et qui peut être suivie sur une distance de 160 kilomètres. {Sur le parallélisme des roches paléozoïques de l'Amérique Septentrionale et rfw Nord de V Europe. Bull, de la Soc. géol. de France ^ 2* série, t. IV, p. 655.)

Nous devons dire cependant que M. Bischoff a observé dans l'Eiffel, des sources gazeuses tellement ferrugineuse»

que si le ruisseau n'entraînait pas dans le Rhin la plus grande partie du carbonate et de l'oxyde de fer qui tendent à se précipiter y on pourrait retirer de ces sources environ 2,000 kilogrammes de peroxyde par 24 heures. Un tel dépôt, à répoque actuelle, suffit pour expliquer la formation de^ couches et des amas d'hydrate et de carbonate de fer qui ont en lieu à toutes les époques géologiques.

Les êtres organisés peuvent puiser du fer dans des eaux qui n'offrent à l'analyse chimique aucune trace de ce métal. C'est ainsi que M. Targioni-Tozzetti , professeur de chimie et de botanique à Florence , n'a pu reconnaître le fer dans les eaux thermales de Rapolano. Cependant il a rencontré cet élément dans des Oscillaires qui vivent dans ces eaux. a On ne voit pas, dit-il , d'oii ces êtres ont pu le tirer. Le fer contenu dans ces Oscillaires s'accumule peu à peu dans les cavités où ces eaux sont contenues , ainsi que dans les dépôts pierreux qu'elles forment , de manière à ce que sa présence soit facilement constatée par l'analyse chimique. » On voit ainsi l'inQuence des petits corps organisés sur la formation de certains minéraux. [Comptes rendus de VAcad. desscienceSf t. xii, p. 384.)

Il est bien remarquable que l'oxyde de fer, presque toujours hydraté, se trouve généralement au point de contact de deux couches de terrains sédimentaires, et bien plus souvent au point de jonction d'une roche éruptive à travers un terrain de sédiment. II est bien rare qu'une dislocation quelconque d'un terrain n'ait pas amené du fer oxydé hydraté ou du fer carbonate ou des carbonates.

Les minerais de fer des Pyrénées, toujours accompagnés

de calcaires , toujours placés au point de contact des calcai-

es et des roches primitives, font supposer que l'émission de