CHAPITRE II

Métamorphisme de composition mifiéralogique.

Ce n'est pas seulement à proximité des roches éruplives que les roches stratifiées ont subi des modifications 1res notables.

Comme premières phases de ces modifications, nous en avons signalé plus haut qui se sont produites, sans qu'il y ait eu formation de nouvelles espèces minérales, comme étant le résultat d'un simple départ accompagné d'une cristallisation. Telles sont les veines calcaires des marbres et les veines quartzeuses des quartzites et des phyllades.

Mais il est aussi des changements plus avancés.

Des massifs considérables de roches sédimentaires, occu* pant des pays entiers, montrent un métamorphisme prononcé, lors même qu'il est impossible de découvrir au milieu de ces terrains le moindre affleurement de roches éruptives.

Cette modification est facile à constater dans les contrées où elle est assez peu intense pour n'avoir pas fait dispa*

MÉTAMORPHISME DE GOMPOSITIO.N MINËRÂLOGIQUE. 193

raître le caractère sédimentaire de la roche, comme il arrive dans le pays de Galles, le Taunus et les Ardennes.

Dans ces contrées et d'autres de l'Europe occidentale sur lesquelles les études géologiques se sont portées d'abord, ce sont les terrains les plus anciens qui présentent des caractères cristallins de ce genre ; aussi a-t-on cru pendant longtemps que cet état minéralogique était l'apanage des dépôts sédimentaires formés à ces époques reculées. De là le nom de terrains de transition que leur avait donné Werner, supposant que dans la mer où ces roches s'étaient formées, à la suite des terrains primitifs ou cristallins, il continuait à s'opérer une précipitation chimique de silicates, en même temps que commençaient à s'y former des dépôts mécaniques.

Plus tard, on a reconnu qu'il n'en est pas ainsi et que cet état semi-cristallin résulte certainement d'une transformation postérieure à la sédimentation.

Sans insister ici sur la nature des divers changements qui se sont produits dans ces terrains, je me bornerai à remarquer qu'aux roches argileuses se sont substitués des phyllades. Ces roches, bien que consistant essentiellement comme les premières, en silicates d'alumine, en diffèrent tout d'abord par leur cohésion ; elles se refusent à se délayer dans l'eau, ainsi que chacun peut le constater sur les variétés employées sous le nom d'ardoises, pour couvrir les habitations.

Des combinaisons cristallisées diverses y ont en effet pris naissance; Sauvage l'avait déjà clairement reconnu, il y a plus de quarante ans, à la suite de ses importantes recherches chimiques sur les phyllades des Ardennes*. C'est ce que l'examen microscopique a bien démontré à MM. Re-

* Annales des Minées 4* série, t. VU, p. 411, 1845.

nard\ Mallard, Barrois et d'autres iilhologisles. On y discerne de nombreuses espèces minérales, principalement la sérielle, la chloritoïde ou chlorite elle quartz; en outre, de l'ottrélite, de la staurotide, de la tourmaline, du zircou, du grenat, de la pyrophyllite, de la magnétite, de Toligisle, de rilménite, du rulile, de la pyrite et de la pyrrhotine.

Ce qui confirme pleinement la supposition que Tétat minéralogiquc de ces terrains n'est pas une conséquence nécessaire de leur ancienneté, c'est que des couches qui en sont contemporaines, c'est-à-dire appartenant aussi aux systèmes les plus anciens, ne participent pas à ces caractères cristallins. 11 en est ainsi pour les couches siluriennes dans le nord de l'Europe, en Suède el en Russie, ainsi que dans l'Amérique du Nord, aux États-Unis et au Canada. Dans ces contrées se présentent des couches argileuses, non moins que dans les terrains plus récents.

Ces contrastes minéralogiques dans les terrains anciens de ces divers pays sont en rapport avec des différences notables de gisement. Au lieu d'être fortement disloquée, comme dans les premières contrées qui ont été mentionnées, la stratification dans ces dernières a conservé son horizontalité première. C'est un fait important qui s'expliquera plus loin.

D'autre part, il existe des pays entiers où des massifs considérables de terrains moins anciens ont subi des transformations profondes.

Les Alpes, qui seront à jamais une région classique pour la. géologie, tant à cause des actions dynamiques qui ont donné naissance à cette chaîne^ que par les profondes et imposantes déchirures dans lesquelles elle expose sa con-

« BulL du Mustum tVHiêt. naL de Belgique, 1. 1, 1882 et t. II, 1883, et Bull. Soc, géohg., 3* série, t. XI, p, 638, 1882.

MÉTAMORPHISME DE COMPOSITIOI^ NIINÉRÂLOGIQUË. 195

stitulion interne, fournissent des observations fondamentales pour la théorie du métamorphisme.

Ainsi que Ta reconnu Brochant dès 1808, on y observe fréquemment des passages graduels des roches sédimentaires à des roches cristallines, qui parfois renferment des vestiges de fossiles secondaires. Lorsqu'on arrive dans cette chaîne et qu'on se trouve en présence des roches des diverses périodes qui entrent dans sa constitution, carbonifères, triasiques, jurassiques et tertiaires, on est surpris de la physionomie générale que présentent ces roches, comparées aux masses lithologiques du même âge du centre de la France et des pays où elles sont restées horizontales.

Le terrain carbonifère renferme des couches qu'on pourrait parfois confondre avec des micaschites ou des gneiss. Des quartzites qu'on est fondé à attribuer au trias y remplacent les grès: le calcaire et la dolomite du même groupe sont fréquemment parsemés de cristaux, parfois assez volumineux et parfaitement nets, de feldspath albile, par exemple au Bourget près Modane.

Une influence générale a donc agi sur un grand espace et a affecté les roches de tous les âges, y compris l'étage inférieur des terrains tertiaires, c'est-à-dire une série de couches épaisses de plusieurs milliers de mètres, quoique les roches éruptives soient très rares dans ce massif.

Ici encore, il importe de le remarquer, comme pour les terrains plus anciens» ces transformations sont en rapport avec des dislocations.

Dans les diverses contrées où les masses pierreuses ont été transformées, les combustibles charbonneux, dont la nature n'est pas moins impressionable, ont été eux-mêmes modifiés. Ils sont représentés par de l'anthracite, non-seulement dans la Basse-Loire et la Sarthe, mais aussi dans les Alpes du Dauphiné et de la Maurienne. Il en a éli de même

196 MÉTAMORPHISME RËOIONÂL.

dans d'autres cas, sans que les roches associées aient été sensiblement modiGées. C'est ainsi que dans le nord de la France, la nature du charbon éprouve une modification continue, à mesure qu'on descend des couches supérieures aux couches profondes ; la proportion de carbone fixe qu'ils contiennent augmente de 58 à 90 pour 100. Le bassin de Mons et celui de Liège présentent des faits semblables. Au Creusot, la couche qui est grasse à l'afOeurement, devient anthraciteuse en profondeur. Dans le sud du Pays de Galles, tandis que la partie orientale du bassin fournit d'excellent charbon bitumineux, par exemple aux environs d'Aberdare, c'est de l'anthracite qu'il contient dans sa région occidentale; dans les parties intermédiaires, il y a transition de l'un à l'autre type. Des variations du même genre ont été signalées depuis longtemps, en Pensylvanie, ainsi que les particularités de leur gisement, par les frères Rogers.

Métamorphisme de texture : schistositéf feuilleté, fissillité

des roches.

î Aux modifications minéralogiques caractérisées du métamorphisme dont nous venons de donner une idée, est associée une modification de texture qui, nous allons le voir, s'y rattache en général d'une manière intime.

Des roches, minéralogiquemenl très diverses, et fort différentes aussi par leur mode de formation originelle, se présentent avec la texture désignée sous le nom de schisteuse. Cette texture, bien connue dans les ardoises, affecte beaucoup de roches stratifiées fossilifères, particulièrement les plus anciennes. Elle est aussi très développée dans le gneiss et dans la plus grande partie des masses cristallines qui servent de fondement à la série des terrains sédimentaires.

Enfin certaines niasses, évidemment éruptives, en offrent des exemples. Le développement considérable des masses schisteuses dans Técorce terrestre n'est pas moins digne d'attention que leur diversité. Il importe donc de rechercher les causes qui ont déterminé cette disposition dans les particules des roches.

La schistosité ou fissilité a été souvent désignée sous le nom de clivage, particulièrement dans les roches stratifiées. Au clivage se rattache, dans les roches cristallisées, un caractère analogue, que l'on a cru devoir désigner sous un nom particulier, celui de foliation ou de lamination. Les gneiss et les leptynites en offrent les exemples les plus connus.

Avant de présenter les résultats d'expériences, qui ont eu pour but d'éclairer et de préciser les conditions dans lesquelles cette texture a pris naissance, il convient de rappeler succinctement les faits caractéristiques, auxquels l'observation a conduit sur ce sujet, faits qui ont servi d'objectif aux expériences.

Faits acquis par V observation relativement à la schistosité, — Le nom de clivage, qui est emprunté à la cristallographie, représente, en effet, dans les roches, un caractère assez analogue à ceux que possèdent les cristaux. On sait qu'un rhomboèdre de spath d'Islande, parfaitement transparent, n'ayant aucune fissure perceptible à l'œil, se brise très facilement suivant une série de plans parallèles à ses faces. Cette propriété remarquable est en rapport, comme le démontrent les caractères optiques, avec les différences que présentent le groupement moléculaire, suivant les direc-

* Déjà Vallérius dans sa classification, avait fait le groupe des fitêilia; de Saussure employait le nom expressif de rocheê feuilletées.

10S lIÉTUIORrHESME RÉGIONAL.

lions que l'on considère. De même, le bloc de roche dont on doit extraire des ardoises ne possède pas, en général, de fissures préexistantes et visibles, comme celles qui séparent les couches des terrains stratifiés ou des prismes de basalte contigus : on ne peut les distinguer même sur des tranches polies. Mais, soumis à un choc, l'échantillon se brise en feuillets minces, suivant une certaine direction, à laquelle correspond un minimum de cohésion. Ainsi, comme les plans de clivage des cristaux, les plans de clivage des roches ne sont pas toujours, dès l'abord, apparents et sensibles; ils sont souvent latents ou virtuels.

Toutefois, cette ressemblance du clivage, dans les roches

fîj. 80. — Coupe traniïcn reLST^Ïo d'npréi les traitu

i la itralinuCian et la constance de u d rcctiou c pi'éience d infleiions diteDec, Li si Ocntian «t ainn décelée avec cerlUude par ta prfaciica de binca puiiiants de (|uirti, t iGMlueh la couche de plijllide esl enclBrée et daj» leiquels le reuilktâ se poarauit tnoiiia dfl nelleli. — Echelle de jJ^, — D'aprtt M. Nnoit.

et dans tes minéraux, n'empêche pas d'établir une distinction importante. Tandis que, dans un cristal, le clivage est invariablement en rapport géométrique avec les faces, le clivage des roches se poursuit, tantôt en traversantdes associations d'innombrables cristaux, visibles ou microscopiques, tantôt des masses d'apparence amorphe.

Des observations faites dans des contrées très diverses ont démontré ce fait important que les plans de clivage sont bien distincts des plans de stratification qui divisent les mêmes massifs de roches. En effet, au lieu de leur être parallèles, ils leur sont fréquemment obliques (fig. 80 et 81).

NËTAMORPHISNE DE TEXTURE. IBfi

Ce qui est encore plus concluant, c'est que, dans les cas nombreux où les couches ont été ployées et présentent des inclinaisons variées, les plans de clivage se poursuivent, avec régularité, au milieu des inflexions les plus prononcées des couches auxquelles ils appartiennent, en restant toujours parallèles entre eux. C'est, par exemple, ce que l'on observe dans les ardoisières de Fumay (Ardennes), où la stratification csl accusée par des alternances réitérées de quarlziles verdâtres avec le schiste ardoisier violet', et qui a subi les inflexions les plus diverses(fig. 80, 81, 82, 85 et 84). Cette indépendance montre, en outre, que les plans de

clivage se sont produits, non-seulement après que les couches, où ils se manifestent, s'étaient déposées, mais encore lorsque ces couches avaient déjà perdu leur horizontalité première, sous de puissantes étreintes,

Toutefois, dans bien des cas, les plans de clivage se sont produits parallèlement à la stratification '. Cette concordance

' SauTage et DuvÎKDier, Slalûtiqvt miniralogique et géologique du département dei Ardermet, p. 125.

Ce fait, qui avait diïjà été si^DsIiï nuirerois par divers observateurs, Voigt, Van Hof, Schmidl, Bakcnell, Parrot (IR3G). a été bien démontré par Sedgwick dans le Pajs de Galles, pour un district de 45 kitomélres de lonpieur sur 13 A 15 liilomélrcs de larf:eur, oii les couclics Eont très plojées (Remarks on thc structure or large minerai masses, and especiaU; on ihe ctiemlcal chancres produced in the aggrcgation oX slrati- Ded rocks durini; diUercnt periodsafter ilieir déposition. Traïuactiont of the geological Society of London, 2- sér., t. 111, p. Wl ; 1S3Ù).

■ Ce parallélisme fréquent a clé remarqué au Harti, eu Saxe, en Bretagne, en Ecosse,

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NÉTiMORPHISME RÉGIONAL.

ne prouve aucunement contre la différence d'origine qui

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