ACIDE SULFUREUX ET ACIDE SULFURIQUE

La combustion de l'hydrogène sulfuré en présence de l'oxygène de l'atmosphère donne naissance à de l'acide sulfureux et à de l'acide sulfurique, ainsi qu'on l'a vu plus haut. Une transformation semblable a lieu à proximité des orifices volcaniques, dans les pores des roches qui passent à l'état de sulfates, alunite, gypse, etc.

M. Boussingault a admis pour les eaux sulfuriquées, c'està-dire chargées d'acide sulfurique libre, telles que celles des Andes et de Java, une origine toute différente. Des expé-

riences de laboratoire lui ont montré, en effet, que la vapeur d'eau, en agissant entre 700 et 900 degrés sur des sulfates» en contact avec une roche riche en silice, telle que le trachyte, développent de Tacide sulfurique, dont une partie peut être entraînée par le œurant gazeux*.

La facilité avec laquelle les sulfates solubles, si abondamment répandus dans la nature, se transforment en sulfures, sous rinfluence de matières organiques qui s*oxydent à leurs dépens, rend compte de réactions qui donnent naissance aux sulfures de beaucoup d'eaux dites sulfureuses.

Parmi les exemples de réduction de sulfate, il en est que nous avons sans cesse sous les yeux et sur lesquels M. Ghcvreul a depuis longtemps appelé l'attention. C'est par des actions de ce genre que le sulfate de chaux, à la suite de sa réduction en sulfure, donne naissance à du soufre natif et que le métal des tuyaux de conduite se transforme partiellement en sulfure de fer.

Beaucoup de faits démontrent la formation de sulfures, aux dépens de sulfates, sous l'influence de matières organiques qui s'oxydent. Nous allons en citer quelques exemples.

On sait que la vase des ports de mer dégage souvent de l'hydrogène sulfuré. L'eau des fossés dans lesquels s'écoulent les sources sulfatées du groupe de Contrexéville (Vosges) est chargée de sulfure de fer et de sulfure de calcium, dont la production résulte probablement de certaines con-

* BoussingauU. Némoirc pi*écité.

ferve&, lesquelles dégagent en même temps de Tacide carbonique.

Des troncs d'arbres maintenant submergés, qui témoignent de Texistence d'une ancienne forêt aux environs de Cherbourg, sont imprégnés de sulfure de fer.

Les eaux caractérisées par la présence du sulfure de calcium sont très fréquemment associées, d'une part à du gjpse, d'autre part à des matières charbonneuses.

Les sources d'Enghien*, près de Paris, peuvent servir de type à cette catégorie. Elles sont alimentées par une nappe souterraine qui vient affleurer près du bord occidental du lac. En général, elles jaillissent au contact du calcaire lacustre de Saint*Ouen, trouvé en place par divers sondages, et d'une couche, d'épaisseur variable, de marnes et de sables remaniés à l'époque quaternaire et provenant de la démolition par les eaux des coteaux voisins. Ces marnes contiennent beaucoup de sulfate de chaux et des amas de matières organiques d'origine végétale, irrégulièrement disséminés. On explique le grand nombre de ces sources minérales, dont Tune a été reconnue dans le lac en 1860, et l'abondance de leurs eaux, par l'existence d'une nappe ascendante douce, que laissent passer les sables et grès de Beauchamp et qui alimentent, dans Paris même, la source analogue de Belleville. Il en existe de semblables à Livry (Seine-el-Oise) et à Thieux (Seine-et-Marne), où elles ont été découvertes dans un sondage fait pour la construction du chemin de fer à 5'',50 de profondeur, à Saint-Gratien, à Compains età Cernay (Seine-et-Marne). On s'explique comment le forage de puits artésiens a provoqué, à diverses reprises, dans cette région, des dégagements abondants d'acide sulfhydrique.

Sauvage. AnnaUs des minet, 7* série, t. XVHI, p. Wl, 18^.

Des couches asphaltiques du département du Gard, il sort deux groupes de sources remarquables par la présence de sulfurés et dont quelques-unes sont utilisées depuis l'époque romaine; l'un d'eux, près d'Âuzon, au hameau des Fumades; le second, près d'Euzet ou Yeuzet. Ces dernières apportent, en outre, une quantité très sensible de matières bitumiaeuses*. Ces diverses sources sortent de couches tertiaires lacustres.

Il en est de même dans le département du Vaucluse pour les sources de Velleron et de Montmirail, près Vacqueyras.

Peut-être est-ce à des circonstances analogues qu'est du le sulfure de calcium de diverses eaux thermales de la région des Pyrénées, telles que Saint-Boês et Cambo.

Dans les mines de lignite de Manosque (Basses-Âlpes) , les eaux d'infiltration deviennent souvent extrêmement sulfureuses. Cet effet se produit au voisinage des bancs de gypse, immédiatement inférieurs au terrain à lignite, et particulièrement près du système des couches de combustible dites grasses. Toute la stratification est redressée verticalement et le gypse se trouve à 60 mètres seulement du lignite, qui est lui-même chargé de lamelles de sulfate de chaux. Le dégagement d'hydrogène sulfuré qui en résulte est parfois si abondant que, malgré l'activité de l'aérage, il occasionne aux ouvriers des maux d'yeux très douloureux.

Dans rindiana, à Reelsville (iig. 10), un puits artésien a donné naissance à un épanchement très abondant d'eau sulfureuse qui a jailli à 10 mètres au-dessus du sol. D'une part, les couches renferment du sulfate de chaux, en même temps que du chlorure de sodium; d'autre part, les schistes dits de Marcellus, que Ton rencontre dans cette localité, ainsi qu'à Lodi, sont assez chargés de bitume pour brûler

^ Parran. Annales des mina, 5* série, t. lY, p. 342.

avec flamme sur un foyer et ils contiennent d'ailleurs du pétrole.

Quant à Torigine du sulfure de sodium dans les sources thermales, on a recours pour l'expliquer à des hypothèses différentes et plus compliquées. M. Ossian Henry a pensé

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PIg. 10. — Nappes d'eaux sulfùreases el d'eaim lalées reoeonlrées dans Tlodiana, par des pulls forés, à traTers des couches carbonifères et dévoniennes. A, argile schisteuse appartenant aux schistes de Marcellus; Ge. grès dits subcarboniféres ; Ce, calcaires dits subcarbonifères; Ga, grès houiller et millslonegrit; Q, diluvium; flt, nappes d'eaux sulfureuses; Hm, nappes d'eau salées occupant divers niveaux et avec des degrés différents. — D'après M. E. T. Cos.

que ces eaux empruntent leur monosulfure à des terrains qui renferment des bancs de houille et de sulfate de soude. Cette opinion, conforme à une ancienne idée émise par Bayen, a été adoptée par Filhol, quoique beaucoup d'entre elles sortent du granité. D'après M. Fremy, le sulfure de

carbone qui serait dans la profondeur décomposerait les silicates alcalins et terreux, de manière à produire du sulfure de silicium, et secondairement de Tacide sulfhydrique et de la silice soluble. Durocher trouve plus simple d'admettre l'existence de gîtes profonds de sulfure de sodium.

Il se dépose autour de roriOce de sortie des sources des substances composées de carbone, d'oxygène, d'hydrogène et plus souvent d'azote, quelquefois de soufre et d'autres principes minéraux. Les plus intéressantes d'entre elles ont été, à la suite d'études attentives, rangées parmi les corps organisés : la barégine et la glairine sont des algues que M. Fontan a le premier désignées sous le nom de sulfuraires et qui, d'après MM. Kutzing et Montagne, appartiennent à une espèce de conferve, le Leptomiles ml fur aria.

Lors du percement du tunnel du Saint-Gothard, dans la région de la serpentine et surtout entre les profils 5250 et 5260 (voir tome I, fig. 1, p. 10), d'après M. Stapff, des eaux, à la température de 26",5 centigrades, déposaient sur les parois de la galerie une matière visqueuse et transparente qui, d'après l'étude microscopique, se composait de bactéries renfermant du soufre.

Quant au soufre, il est bien connu dans le bassin de diverses sources; ainsi à Âix et à Luchon il se dépose à l'état cristallin dans les conduites où circule l'eau minérale, après avoir produit le louchissement bien connu dans ces deux localités. Ce soufre résulte de la décomposition de l'hydrogène sulfuré, lié sans doute lui-même à la décomposition du sulfure de sodium.

De même dans la partie méridionale du percement du Saint-Gothard, la plupart des eaux qui y affluaient exhalaient de l'hydrogène sulfuré et déposaient, d'après M. Stapff, des pellicules de soufre pulvérulent.

C'est par une réaction du même genre qu'à une tempe-

rature plus élevée, le soufre se dépose dans les solfatares, comme on Ta vu plus haut.

La présence fréquente du sulfate de chaux dans les roches, et particulièrement dans les terrains stratifiés, où il est tantôt en amas lenticulaires, tantôt en particules indiscernables, explique Texistence de ce même sulfate dans de nombreuses sources, que l'on qualifie alors de séléniteuses.

Dès ses premières études sur les eaux potables du bassin de la Seine, Belgrand avait été frappé d*y voir apparaître le sulfate de chaux, aussitôt qu'on passe des terrains de la craie aux terrains tertiaires. Or on sait que le même sel est particulièrement fréquent dans ces derniers, même dans les parties où les marnes ne renferment le gypse qu'à l'état de mélange invisible. Ainsi les sources qui jaillissent au-dessus des marnes vertes, à là base des meulières de Brie, sont très nombreuses dans la partie gjpsifère comprise entre Meulan et Château-Thierry. Elles sont à la fois les plus importantes et les plus mauvaises du bassin de Paris. Renfermant beaucoup de sulfate de chaux, jusqu'à 2 grammes par litre, elles sont impropres à tout usage domestique. Cependant c'est à elles que les splendides châteaux de Ferrières, Vaux, Petit- Bourg, Saint-Germain et tous les charmants villages de Yilled'Avray, Meudon, Bellevue, Louvecienncs, Feuillancourt, Montmorency, Brunoy, Ris, Evry, Petit-Brie, etc., doivent leurs beaux ombrages et leurs pièces d'eau \

Les couches du même bassin, comprises entre l'argile

* Belgrand. Comptes rendus, t. LXWJ, p. 613.

plastique et les marnes vertes, donnent également beaucoup de sources : Tardinois, Soissonnais, Valois, Senlissois, Yexin delà Brie, vallée de la Brie. Là aussi, les sources qui jaillissent dans la région à gypse comprise entre Meulan et Château- Thierry contiennent beaucoup de sulfate de chaux. Les autres, situées en dehors de cette région, se troublent à peine par le chlorure de baryum et ne renferment pas plus de 0^,01 de sulfate de chaux par litre.

Dans les sources minérales de Gontrexéville, Yittel et Martigny S la présence du sulfate de chaux, ainsi que celle des sulfates de magnésie et de soude qui raccompagnent, se rattachent aux couches triasiques ; sur ces sources, au nombre de seize, quatre se rencontrent dans la région inférieure des marnes irisées; trois vers le haut du muschclkalk supérieur; une dans le muschelkalk inférieur; on n'en trouve pas une seule dans le grès bigarré. Le muschelkalk renferme à sa base des grès dolomitiques (3 à 4 mètres), puis des marnes bigarrées avec bancs de gypse (5 à 6 mètres) formant la partie inférieure des marnes compactes et imperméables qui constituent le muschelkalk inférieur. Les assises gypseuses et dolomitiques de cette zone contiennent en abondance les sulfates^ carbonates et autres sels, que l'analyse constate dans les sources minérales dont il s*agit.

Si Ton se reporte aux coupes qui seront données plus loin dans le chapitre lY, on verra que les sources sulfatées de Baden en Argovie et de Schinznach jaillissent des marnes keupériennes, qui en contiennent les sels caractéristiques.

Parmi les eaux minéralisées par le sulfate de chaux, on peut encore citer celles de Dax, qui paraissent se trouver, ainsi que le sulfate de magnésie et le sulfate de soude, dans les marnes bariolées et salifères qu'elles traversent.

' Braconnier. Société d'émulation des Vosges, 1885.

Du sulfate de soude se rencontre parfois aussi dans le sous-sol.

Souvent il est mélangé au sel gemme, au gypse et à Tanhydrite, qui raccompagnent, par exemple aux environs de Vacqueyras (Vaucluse), ainsi que dans les Alpes Bavaroises et Autrichiennes.

Le sulfate double de soude et de chaux, désigné sous les noms de glaubérite et de polyhalite, a été rencontré en couches continues au-dessus du sel gemme à Dieuze, Varangéville et autres localités du département de Meurthe-et- Moselle. Ce sulfate est particulièrement abondant dans les couches marneuses avec gypse de la Navarre et de la Nouvelle-Castille, par exemple à Lodosa. De là la présence de ce même sel dans des sources de ces divers pays.

Le procédé par lequel les eaux peuvent se charger de sulfate de soude est mis en évidence par la manière dont on fabrique, avec le gypse de MûUingen, près Birmenstorf (canton d'Ârgovie), une eau artificielle de composition analogue. Cette pratique consiste à lessiver du gj'pse, remarquable par sa teneur en sulfate de soude ^

Du sulfate de magnésie est quelquefois aussi mélangé dans la nature au sulfate de chaux. Il est même des cas où il se trahit par des veines et des efflorescences. Aux environs de Birmenstorf, où nous venons de citer la présence de sulfate de soude, on voit, dans certaines couches, le sulfate de magnésie prédominer. Ces deux sels sont même exploités en lessivant le gypse concassé. Le professeur Bolley a extrait de 1000 parties d'eau :

MûUingen. Birmenstorf.

Sulfate de soude 32,4 7,00

Sulfate de magnésie 1,5 22,00

Sulfate de chaux (gypse) 1,4 1,3

"■35X "3ÔX"

' Studer. Géologie der Schweils, t. II, p. 22U.

Il - 7

D*après cela le sulfate de soude est au sulfate de magnésie dans le rapport de :

HûUingen 2,6:1, Birmenstorf 1:5,1.

Cette différence pour des points très voisins et appartenant à un même étage, le keuper, est à noter ; elle explique les différences qu'on observe très souvent entre des sources minérales d'un même groupe.

De même, à Montmirail (Yaucluse), où Ton a mentionné plus haut une source sulfatée magnésienne, il existe sur la berge gauche du Rhône des masses tertiaires miocènes avec gypse, qui sur ce point sont riches en sulfate de magnésie.

Les eaux purgatives si connues de Seidschûtz, de Sedlitz et de PûUna, en Bohême, qui sont caractérisées principalement par la forte proportion de sulfate de magnésie, chaux, soude et potasse (11 grammes par litre) qu'elles renferment, sortent d'une marne tertiaire ayant 6 à 7 mètres d'épaisseur. D'après sa composition, cette marne parait principalement formée de produits de la décomposition du basalte, dont des fragments s'y rencontrent fréquemment. Sa nature chimique rend compte à 'priori de celle de l'eau minérale qui en sort^ Struve ayant reconnu, il y a longtemps, les liens qui rattachent cette marne à l'eau minérale, a mis à profit son observation pour fabriquer une eau semblable, par le lessivage de la roche. Son idée a reçu une confirmation nouvelle, depuis que Berzelius a reconnu dans l'eau de Seidschûtz des traces de cuivre et d'étain, qu'il avait antérieurement découverts dans beaucoup d'échantillons de péridot, minéral habituel dans les basaltes.

La serpentine peut dans certains cas fournir de la magnésie aux eaux; tel est le cas, d'après M. Ëgleston, en Californie, où le sulfate de magnésie abonde dans des sources, à

* Em. Reuss. Vngebung wn Tepliizi p. Idl.

proximité de cette roche, ainsi que des mines de mercure qui sont en relation avec elle.

Il est naturel de rapprocher de cette observation Tabondance du sulfate de magnésie, signalé dans les eaux des lagoni de Travale en Toscane, comme on Ta vu plus haut.

Il convient d'ajouter que le sulfate de magnésie peut ne pas préexister dans les roches lessivées, mais résulter, comme Ta vu Mil5cherlich, d'une double décomposition du sulfate de chaux par le carbonate de magnésie ou la dolomic.

Comme exemple de sulfates divers formés par double décomposition, il serait facile de citer de nombreux exemples, où ils sont produits par Toxydation de pyrite et par la réaction subséquente de Tacide sulfurique sur les roches voisines. Cette origine est manifeste pour les substances très complexes qui affluent dans les ardoisières des environs d'Angers, ainsi que dans les mines d'anthracite de la Mayenne, d'après les analyses de Le Chatelier *.

Les mêmes faits se montrent, d'après Sauvage, dans le terrain ancien des Ârdennes, en des points où l'ardoise est imprégnée de pyrite.

On les observe à chaque instant dans les galeries de nombreuses mines de houille et de lignite. Ainsi les eaux de Liège qui pénètrent dans le terrain houiller rencontrent de la pyrite et dissolvent du sulfate de fer qui, en réagissant sur le calcaire, se change en sulfate de chaux; aussi toutes les eaux sortant du terrain houiller présentent-elles cette dernière substance. De même, dans les houillères embrasées de TAveyron, se forment les sulfates caractéristiques des eaux de Cransac.

M. Scacchi a constaté que du sulfate de chaux et de l'alun sont parfois déposés* au Vésuve, en croûtes abondantes* sur

* Annalea des mineê^ 3« série, t. XX, p. 575, 1841.

des lapilli où ces sels paraissent transportés mécaniquement par de la vapeur d'eau*.