LIVRE IV
ROLE DES EAUX SOUTERRAINES DANS L'ORIGINE DES SUBSTANCES CONSTITUANT LES TERRAINS STRATIFIÉS.
Les débris d'animaux et de végétaux que les sédiments des anciennes mers renrerment avec tant d'abondance ont attiré tout particulièrement Taltention des géologues» surtout depuis un demi-siècle. L'étude des fossiles a porté, non seulement sur leur nature même, leurs formes et leur constitution, mais aussi sur leur répartition dans la série des couches et leur succession dans le temps. On est ainsi parvenu à établir une série chronologique des assises, et a faire des rapprochements entre des divisions, étages et sousétages, qui paraissent avoir été déposés simultanément dans les pays les plus distants.
 un tout autre point de vue, les terrains stratifiés ont aussi révélé des faits d'une importance capitale. Les dérangements considérables qu'ils ont subis, depuis qu'ils ont perdu l'horizontalité sous laquelle ils avaient été originairement formés, c'est-à-dire les ploiements et redressements de leurs strates, ont fait ressortir, en effet, d'une manière palpable, le caractère, l'énergie et les directions des actions
mécaniques dont la croûte terrestre présente, de toutes parts, l'empreinte saisissante.
Il est un troisième ordre de questions que fait naître l'étude des roches de cette grande catégorie ; ce sont celles qui concernent leur mode même de formation, c'est-à-dire leur histoire physique et chimique.
Ce qui se passe aujourd'hui dans la mer, c'est-à-dire les aoUons par lesquelles des matériaux de nature variée y sont étalés au loin et nivelés par la nappe liquide, puis se superposent graduellement les uns aux autres, fournit des termes de comparaison instructifs sur la formation des roches stratifiées.
Mais au delà de cette mise en œuvre par les eaux de surface, marines ou lacustres, se présente une question primordiale. Avant que ces puissants remblais, d'un volume si considérable, eussent été étendus comme nous les voyons, où étaient les différents corps qui y sont aujourd'hui combinés et accumulés? Où la mer a-t-elle trouvé à s'emparer d'une telle quantité de matériaux? Quelle est, en un mot, l'origine des substances qui constituent les terrains stratifiés?
On sait comment Werner, dans un système qui avait généralement cours à la fin du siècle dernier, faisait dériver delà mer primitive la totalité des matériaux qui composent les terrains stratifiés; il n'eu exceptait même pas les masses cristallines qui leur servent de support.
Pendant le premier quart de ce sièûle^ bien des observations démontrèrent que beaucoup de masses ont été intercalées, de bas en haut, dans l'intérieur des terrains sédimentaires, et que les filons métallifères ont également été remplis par des exhalaisons émanant des régions profondes du globe. Dès lors, on fut amené à soupçonner une origine analogue pour certaines substances qui entrent dans la constitution même des terrains stratifiés. Cette supposition se trouvait appuyée par cet autre fait, que l'on arriva à con-
UtTRODUCnON. 505
stater, que les sources thermales et gazeuses sont aussi en relation avec les dislocations profondes, même dans des régions qui ne sont pas traversées par des roches éruptives.
D'ailleurs, des exemples à Tappui de ce dernier procédé de formation étaient fournis par les couches tertiaires du bassin de Paris, qui, déjà à cette époque, avaient été étudiées d'une manière approfondie. Dès 1812, d'Omalius constatait une ressemblance des calcaires d'eau douce de la France et de divers autres pays avec les dépôts formés récemment, aux environs de Rome, par les sources minérales incrustantes; on était donc autorisé a considérer les premiers comme formés dans des conditions semblables, c'està-dire comme étant d' dinciens travertins \ Cette opinion fut bientôt adoptée et confirmée par Alex. Brongniart (1822)'.
La manière d'être d'autres substances, moins abondantes que le calcaire, faisait aussi soupçonner une intervention des agents de la profondeur dans la formation des terrains stratifiés. L'action de vapeurs magnésiennes, à laquelle Léopold de Buch croyait devoir recourir pour expliquer la formation des dolomies du Tyrol, dans le mémoire célèbre qu'il publia en 1822, le conduisait à supposer que des actions du même genre avaient contribué à la formation de certains dépôts de gypse, autour du Hartz (1824). Il est juste de rappeler que, dès 1821, Becquerel avait frayé une autre voie tendant au même but, en signalant, dans l'argile plastique des environs de Paris, de la blende et de la stronliane sulfatée. L'arrivée de cette dernière substance fut bientôt rattachée par Brongniart aux failles, tapissées d'élégants cristaux, que présente la même contrée'.
> Journal deê Minet^ tome IXXIII, page 402.
* Dtêcription géologique deê environê de Paru, édition de 18S2, p. 312, 3* édition, 1855, p. 556.
' ■èOM oumge, édition de 1822, p. 75.
Gomme contre-partie expérimentale de ces observations. Berzélius, à la suite d*une analyse des plus habiles, publiée en 1825, saisissait la strontiane sulfatée et le fluorure de calcium en voie de formation, dans les dépôts des sources thermales de Carlsbad.
Au même moment, de Bonnard appelait l'attention sur la présence de minerais métalliques, en beaucoup de points, dans les terrains stratifiés de la France centrale qui sont juxtaposés au granité.
D'un autre côté, Thypothèse qu'avait émise Lazzaro-Moro. en 1740, en attribuant une origine éruptive au sel gemme, ainsi qu'au soufre et au bitume, était reprise et appliquée par de Charpentier (1823) à l'amas de Bex, qui est associé à de l'anhydrite, et d'Alberti, dans l'étude classique qu*il faisait de ce terrain, en 1834, se ralliait à la même hypothèse, maintenant abandonnée, pour tout le sel gemme subordonné au trias. D'ailleurs, l'examen des gîtes de minerai de fer pisolithique avait conduit (1828) Alexandre Brongniart à une conclusion semblable, qui devait bientôt, naturellement, s'appliquer aussi aux dépôts siliceux ou meulières des terrains tertiaires \ Une origine analogue fut étendue a d'autres substances par d'Omalius, particulièrement à certaines argiles et à certains sables, qui, notamment en Belgique, paraissent participer au mode de formation de la calamine' (1841 et 1855), et que Dumont nomma dépôts geysériens (1854), D'un autre côté, par ses belles recherches sur la décomposition des espèces minérales de la famille des silicates, Ebelmen découvrait, en 1845, des liens directs qui unissent les roches sédimentaires aux roches éruptives. On sait enfin avec quel ensemble d'arguments le classique tra-
* DeicripltoH géologique deê environs de Paris, 3* édit., 1855, p. 556.
* Bulletin de la Société géologique de France, S* série, t. XII, p. 242 ; 1836.
vail que Élie de Beaumont publia, en 1847, sur les émanations volcaniques et métallifères, confirmait dans cet ordre d'idées.
C'est ainsi que diverses substances appartenant aux dépôts sédimentaires étaient reconnues ou, au moins, étaient supposées provenir des régions profondes.
Bien que le problème soit d'un abord difficile et qu'il ne soit pas susceptible d'une solution précise et certaine, ce n'est pas une raison pour l'éviter indéfiniment; car il est du nombre de ceux qui s'imposent sans cesse à l'esprit de l'observateur, comme se rattachant, de la manière la plus directe, à l'économie générale du globe.
g j. — APPORTS DES PARTIES EXTERNES ET PARTICULIÈREMENT
DE l'ëCORCE cristallisée.
Considérées dans leur nature minérale, les roches stratifiées, quelque développées qu'elles soient, sont peu variées. Trois espèces, le quartz, l'argile et le carbonate de chaux, y prédominent considérablement, quelquefois à peu près pures, le plus souvent à l'état de mélange. La dolomie n'y est pas rare; le gypse et l'anhydrite, le sel gemme, ainsi que les combustibles charbonneux, y occupent une place beaucoup plus restreinte. 11 importe encore de signaler, quoique en proportions relativement faibles, les phosphates, la pyrite, ainsi que les oxydes et carbonates de fer, qui sont fréquemment associés à ces roches.
Si l'on poursuit les dépôts sédimentaires jusqu'à une
profondeur suffisante, on les voit s'arrêter partout, pour
faire place à des masses d'une autre composition minéralo-
gique, de nature éminemment cristalline, et dépourvues de
fossiles. Ces dernières, qu'on a désignées sous Tépilhèle générale cristallisées, ont été soumises à des conditions spéciales; elles sont principalement réprésentées par le granité et le gneiss. Dans toutes les parties du globe, cette sorte de soubassement se présente avec une uniformité très remarquable, qui atteste l'unité de son mode de formation.
Des roches moins anciennes ont pu, sur des massifs considérables, prendre la structure cristalline sous l'influence de certaines actions calorifiques et chimiques, c'est-à-dire devenir métamorphiques, comme en Toscane et dans diverses parties des Alpes. Hais lorsque les terrains siluriens ont commencé à se déposer, l'assise sur laquelle ils s'étendaient était sans doute déjà cristalline, à peu près comme elle l'est aujourd'hui. En effet, le contraste que les couches siluriennes les plus anciennes présentent avec le gneiss sous-jacent, par exemple en Suède et aux États-Unis, atteste l'ancienneté de l'état cristallin de ce dernier. Il en est de même des galets et des autres débris granitiques, que renferment parfois les couches siluriennes inférieures, sans qu'elles-mêmes aient été sensiblement transformées.
C'est donc sur un fondement préexistant de roches cristallines, parmi lesquelles le gneiss prédomine, que se sont empilées successivement, depuis des époques extrêmement reculées, les roches stratifiées fossilifères, comme les innombrables couches annuelles d'un arbre gigantesque.
Dans les considérations qui suivent, nous ne chercherons pas à remonter au delà du terrain silurien, à cause des incertitudes qui régnent encore sur les couches plus anciennes, cambriennes et autres.
L'eau, qui se meut de toutes parts à la surface des continents et dans le bassin de l'Océan, peut être considérée comme un gigantesque agent de trituration, de charriage et de dépôt. Depuis que l'eau constitue à la surface du globe
une masse liquide, elle n'a pas dû cesser d'agir ainsi, et de former des sédiments avec des dépouilles arrachées à Técorce solide. Aussi, quand on examine l'ensemble des roches déposées par les eaux sur le globe, on est frappé du grand développement qu'y occupent des masses évidemment formées par la démolition de roches préexistantes.
11 ne s'agit pas seulement de ces vastes traînées de matériaux, blocs épars, graviers, sables, limons, qui se montrent de toutes parts, et qui ont été étendues à la surface du sol par d'anciennes eaux courantes ou par des glaciers, depuis que les continents sont émergés. Les terrains stratifiés proprement dits renferment, dans tous leurs groupes, des cailloux qui ne laissent point de doute sur leur origine, qu'ils soient restés incohérents, ou qu'ils aient été cimentés et constituent des poudingues.
Les produits de la trituration, c'est-à-dire la plupart des sables et des limons, sans être aussi caractérisés que les matériaux grossiers dont il vient d'être question, sont incomparablement plus développés. Les cailloux et les poudingues n'occupent qu'une place comparativement restreinte. Ils sont en quelque sorte exceptionnels, recouvrant souvent d'anciens littoraux, et parfois formés à peu prés sur place. Il est facile de comprendre que de tels triages se soient opérés dans cet immense atelier de préparation mécanique.
Des effets de retrait, dus à une contraction opérée tantôt par le refroidissement, tantôt par la dessiccation, n'ont pas seuls Assuré les roches et contribué à préparer les fragments que les eaux ont emportés. Les brisements de Técorce terrestre par les actions souterraines ont eu, dans beaucoup de lieux, une influence marquée sur les démolitions et sur la formation des poudingues; par exemple, pour ceux qui sont si grandement développés sur la lisière septentrionale des
Âi>pORTs DES Parties internes. 331
se rattacher intimement ù celle de la vie végétale et iinîmale dans la série des âges.
Rarement à Tétat de liberté, comme dans le graphite ou le diamant, il est presque toujours combiné, de même que le soufre; ses combinaisons peuvent se ranger sous deux groupes; dans les unes, telles que la houille et les bitumes, il est associé à de l'hydrogène, à de Toxygène, et, généralement, à de Tazote; les autres, comme le calcaire, le contiennent à l'état de carbonate.
Les combustibles minéraux, anthracite, houille et lignite, enfouis dans les terrains stratifiés, ont fixé une énoi'me quantité de carbone. On peut en juger par les évaluations grossièrement approximatives, dont un certain nombre de bassins houillers, renfermant des couches de houille nombreuses et puissantes, ont été l'objet. Ainsi, on a calculé que le seul bassin de Saarbrûck équivaut, pour le carbone, au ji de ce que contient toute l'atmosphère*. En bien des pays, on voit les terrains houillers se prolonger et disparaître sous des sédiments plus récents ; dans d'autres cas. sans doute, ces derniers nous en cachent complètement l'existence ; les indications que fournissent les bassins houillers connus sont donc un minin^um qui peut être beaucoup dépassé.
D'ailleurs, des dépôts de combustibles aussi très utiles se trouvent dans des terrains moins anciens : tel est le lignite, si abondant dans les terrains tertiaires de diverses parties de l'Europe.
Ce que l'on comprend ordinairement sous le nom de bitumes représente un autre groupe de combinaisons carburées, dont la nature varie depuis le pétrole jusqu'à l'asphalte. Les gisements des États-Unis et du Canada, où le bitume
* D'après les évaluations de H. Decben.
ainsi par l'usure et deviennent ce qu'on appelle des galets. Mais les menues parcelles, qui sont assez légères pour demeurer en suspension, flottent indéfiniment, en restant isolées, contrairement à ce qui arrive pour les premiers. Elles peuvent donc être très longtemps le jouet des eaux et franchir de longues distances sans se briser, ni sans subir de frottement notable et s'user davantage. Il en est ainsi tant que les filets d'eau qui les portent conservent une vitesse suffisante. Si donc les particules étaient anguleuses au moment où le liquide les a enlevées, elles demeurent indéfiniment telles, jusqu'à ce qu'une diminution dans la vitesse les fasse atterrir ensemble et trouver finalement le repos.
Sous l'influence des mêmes agents mécaniques, le mica qui se présente en lamelles minces et très clivables, se réduit en parcelles de plus en plus minces. Ce minéral reste donc en paillettes, comme celles que l'on voit disséminées dans des grès et des argiles de différents âges, et auxquelles ces roches doivent souvent une structure feuilletée. Le grès houiller ou psammite et le grès bigarré, ainsi que les argiles qui leur sont subordonnées, offrent des exemples bien connus de détritus plus ou moins micacés, dans lesquels le mica n'a certainement pas été formé sur place. Il en est de même du grès dit de Fontainebleau. Deux propriétés rendent compte de la persistance remarquable du mica, en lamelles très reconnaissables, au milieu de nombreuses roches sédimentaires. D'une part, les lamelles arrivent bientôt à un degré de ténuité tel qu'elles cessent de subir des frottements, comme le sable quartzcux à grain très fin dont il vient d'être question, et d'autant mieux que, à volume égal, leur forme aplatie est favorable à ce mode de suspension et d'entraînement. D'autre part, malgré son état de division, le mica résiste remarquablement aux actions chimiques qui décomposent ou dissolvent un grand uonlbre d'autres miné-
raux. Son éclat le fait d'ailleurs mieux reconnaître, en particules fines, que la plupart des autres minéraux.
Quant au troisième minéral constituant, il se comporte autrement que ses deux compagnons.
Lorsque le granité se désagrège simplement sur place et se réduit en arène, le feldspath s*isole eu grains distincts, ainsi qu'on le voit dans les arkoses triasiques, liasiques et tertiaires de la France centrale, ou dans beaucoup de grès du terrain houiller et du terrain permien. Mais, à la suite d'une trituration, il n*a pas, comme le quartz et le mica, le privilège de conserver des dimensions appréciables et ses caractères minéralogiques ; par suite, il cesse de pouvoir être reconnu ; il s'efface. Sa dureté ne l'empêche pas, en effet, de se transformer rapidement en une poussière très fine et souvent plastique, une sorte de boue qui offre l'aspect de certaines argiles.
Ce fait, qui a été constaté dans les expériences, résulte de la fragilité connue du feldspath, suivant deux systèmes de clivage.
C'est ainsi qu'à part les argiles proprement dites, dont je ne parle pas en ce moment, bien des masses appartenant aux terrains stratifiés sont ordinairement classées parmi les roches argileuses, tandis qu'elles doivent être assimilées à des limons feldspathiques, qui ont été formés pendant les anciennes périodes, de même que nous le voyons aujourd'hui.
On sait quelle place considérable les phyllades, roches dont l'ardoise présente une variété bien connue, occupent dans les terrains de sédiment anciens ou paléozoïques, où ils sont fréquemment associés à des quartzites et à d'autres roches arénacées.
Le terrain silurien, en particulier, présente des ma^ sifs très importants de celte roche dans diverses régions
APPORTS DES PARTIES EXTERNES. 31 i
du globe, en Europe, dans les deux Amériques et en Australie *.
Le nom de $chi$te argileux (thonschiefer), par lequel on a, autrefois, désigné les phyllades, et qu'on leur donne encore très souvent, est de nature à induire en erreur, en les assimilant aux argiles, dont ils seraient des variétés fortement durcies. Au lieu de se délayer avec rapidité en présence de Teau, comme ces dernières, les phyllades ont assez de cohésion pour pouvoir lui résister indéfiniment. De même que les argiles, ils se composent principalement de silicate d'alumine; mais, à partune proportion d'eau beaucoup moindre, ils en diffèrent encore par la présence, en quantité notable, de plusieurs bases ; ce sont souvent les mêmes que celles qui entrent dans la composition du granité. Certaines variétés de phyllades renferment jusqu'à 6 et 7 pour 100 de potasse, et présentent parfois une composition élémentaire identique à celle de certaines roches granitiques considérées dans leur ensemble, comme l'ont fait remarquer Berzelius pour un schiste de Bornholm, et, plus tard, G. Blschof. Si la teneur en silice présente de forts écarts, cela s'explique principalement par des mélanges de quartz très fin, que le microscope constate et que l'analyse immédiate a souvent pu isoler. Malgré la grande différence d'aspect qui sépare ces deux roches, on est donc autorisé à les rapprocher et à considérer la matière première de beaucoup de phyllades comme dérivant des roches feldspathiques ou granitiques,
* C'est dans ce groupe que Ton exploite rardoiae, à Angers, dans les Ardennes, dans le pays de Galles, et ailleurs. Cependant dea terrains moins anciens en fournissent aussi : tels sont, dans les Alpes, le terrain jurassique et môme le terrain tertiaire éocène ; les ardoises de Barcelonnette, dans les Basses-Alpes, et du Plattenberg, en Suisse, proviennent de 06 dernier.
* D'après de nombreuses analyses, comme dans le granité, la potasse prédomioe souvent dans le pbyllade par rapport & la soude; de même la magnésie par rapport à la diaux.
plutôt par une simple trituration que par une décomposition.
Celte ressemblance explique d'ailleurs la facilité avec laquelle ces phyllades ont pu, sous certaines actions calorifiques, se métamorphiser, c'est-à-dire reprendre un état cristallin, notamment par l'apparition du mica.
Quant à la structure feuilletée qui caractérise les phyllades, elle s'est produite postérieurement à leur formation. Elle résulte très probablement d'un laminage, opéré sous l'influence de pressions énergiques, qui ont aussi ployé les couches et ont eu souvent la puissance de les redresser sous des formes montagneuses*.
Les roches désignées sous le nom d*argilolithes ou d'argilites se distinguent aussi des argiles proprement dites, non seulement par leur degré de consistance, mais aussi par leur composition*. Elles sont particulièrement fréquentes dans le terrain permien, où elles se trouvent souvent associées au porphyre feldspathique. Les environs de Saint-Pétersbourg en présentent, qui appartiennent au terrain silurien*. De même que les phyllades, les argilolithes se rapprochent fréquemment du feldspath par leur composition.
Les terrains stratifiés renferment aussi, comme chacun le sait, des couches d'argile, qui, ordinairement, sont impures. Les terrains les plus anciens n'en contiennent pas souvent, au moins dans l'Europe occidentale : elles y sont remplacées par les phyllades*. Dans le terrain houiller, les argiles schisteuses abondent et forment, avec les grès, les fidèles com-
* Études et expériences sur le métamorphisme. Annales de$ Mines, 5* série, t. XYI« p. 461, 1861, Bull, Soc. géoL, 2« série, t. XVIII, p. 487. Géologie expérimentale, p. 131 à 254.
' Knopp, lieues Jahrbuch fur Minéralogie, 1859, p. 582.
' Delesse et de Lapparent, Revue de géologie, 1886, p. 74.
^ Il n'en est pas de même dans les contrées où, comme en Russie ou aux États-UniSj ces couches sont restées horizontales^
APPORTS DES PARTIES EXTERNES. 3i3
pagnons de la houille. Les amas de sel gemme qui se montrent fréquemment dans le trias sont, en général, enclavés dans des argiles ou des marnes, auxquelles ils doivent leur préservation contre Tinfillration des eaux. Dans le terrain jurassique, divers étages d'argiles ou de marnes alternent avec les calcaires. Il en est de même dans le terrain crétacé, où l'on en exploite de très estimées, ainsi que dans les terrains tertiaires. Beaucoup d'argiles utiles se rencontrent aussi dans les terrains de transport.
On avait autrefois considéré les argiles comme le résultat de la trituration d'autres roches. Ce qui devait faire croire qu'il en était ainsi, c'est qu'elles sont souvent mélangées ou associées à des sables, comme si elles n'en différaient que par un degré plus grand de ténuité. D'un autre côté, on voit des roches de nature variée se réduire par l'usure, sous Teau, en une pâte qui ressemble à de l'argile ; le quartz, le feldspath, le calcaire, dans les expériences où Ton fait frotter chacune de ces roches sur elle-même, se comportent ainsi. La boue du macadam de nos chaussées offre un exemple bien connu de ce fait.
Les argiles, comme le kaolin, se sont produites par la transformation de roches silicatées préexistantes, ainsi que l'a bien démontré Ebclmen, avec la sagacité dont tous les travaux de ce savant, si prématurément enlevé à la science, portent l'empreinte.
Quels sont les agents qui ont produit des changements dans des combinaisons aussi stables? On sait que le feldspath, en particulier, même quand il est réduit en poussière, est inattaquable par les acides chlorhydrique et sulfurique.
D'abord les roches granitiques peuvent être particulièrement préparées à subir une décomposition, non seulement par les fissures nombreuses qui les traversent, mais par
314 ROLE DES EAUX SODTERRALNES DANS LES TERRAINS STRATiFlÉS.
Tétat de pulvérisation qu*elles éprouvent sur place, en se réduisant en arène. Une fois désagrégées de cette manière, les roches résistent plus difficilement aux agents qui tendent à les décomposer.
Parmi ces agents, il en est qui résident dans l'atmosphère et qui, chaque jour encore, tout faibles qu'ils paraissent, ont une part dans certaines décompositions : tels sont Tacide carbonique de l'air, l'acide nitrique qui s'y développe, et des acides organiques, dont le rôle se manifeste surtout par les bariolures blanches qu'ils produisent dans beaucoup de sables ocreux.
Quoique l'atmosphère puisse produire des changements très notables, surtout avec le secours du temps, certains effets ne peuvent lui être attribués et paraissent relever des agents émanant de la profondeur. Divers gîtes de kaolin apportent la preuve d'une intervention de ce dernier ordre, lorsqu'ils sont associés a des filons métallifères, comme sur plusieurs points du Cornouailles. A Carglaze, par exemple, ce sont les agents qui ont apporté l'étain de la profondeur et produit les petits filons de quartz et de tourmaline, qui ont attaqué le granité. La date du phénomène et la cause de la modification paraissent être attestées par les cristaux bien connus, dans lesquels l'étain oxydé, accompagné de quartz, est venu se substituer au feldspath, sans que la formation de ce dernier minéral ait été altérée. Dans divers points des Pyrénées, par exemple à Pouzac, la décomposition des ophites ne doit probablement pas être attribuée à des actions superficielles, non plus que celle de beaucoup de porphyres dits argileux (Ihonporphyr) ^ de roches amygdaloides et de wackes.
11 arrive, encore aujourd'hui, des profondeurs des agents qui sont de nature à opérer des décompositions de ce genre comme l'acide chlorhydrique, l'acide carbonique qu'exhalent
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les volcans ; aussi, dans certaines localités, les roches volcaniques sont devenues molles et comme argileuses, par suite du passage de ces vapeurs à la fois acides et chaudes. D'un autre côté les eaux alcalines décomposent aussi les silicates*.
Une fois formées, les argiles, comme le kaolin, sont quelquefois restées sur la place où elles ont pris naissance ; mais elles sont si faciles a délayer qu'elles ont été, en général, enlevées par les eaux et charriées à des distances consi* dérables de leur point de départ. Elles sont ainsi arrivées à la mer ou à des lacs où elles se sont étendues en couches, alternant avec d'autres roches.
Pendant longtemps, tandis que la potasse était reconnue dans toutes les plantes terrestres que l'on incinérait, on ne parvenait pas à en constater la présence dans le sol. Aussi avait-on été conduit à supposer que cette substance se produisait par la force vitale des végétaux. Ce fut donc un étonnement général lorsque, à la fin du siècle dernier, Yalcali végétal fut signalé dans le règne inorganique. C'est en 1794 qu'il fut découvert par Klaproth, dans le minéral nommé leucite ou amphigène, lequel, faisant partie des laves du Vésuve, ne pouvait l'avoir tiré des végétaux '. Cependant on ne s'expliquait pas encore complètement comment la potasse arrive d'une manière générale aux végétaux qui croissent sur des sols très différents, calcaires et arénacés, où l'on n'aperçoit pas de détritus granitiques, lorsqu'il fut constaté, par des analyses attentives, que les argiles, outre leurs trois éléments essentiels, la silice, l'alumine et Teau, renferment presque toujours de la potasse en quantités notables. Les argiles qui se sont mélangées aux terres végétales apportent
' Delesse a étudié les actions de ce genre, Bull, Soc, géoL, 2* série, t. XI, 1853, p. iS7.
* Ce ne fut que plus tard, au commencement de ce siècle, que ce même alcali fut obserfé dans le feldspath.
donc, en même temps que des propriétés absorbantes et plastiques fort utiles, cet élément indispensable de fertilité. A un autre point de vue, la présence habituelle de la potasse dans les argiles mérite d*être mentionnée, parce qu'elle concorde avec la supposition que ce minéral se rattache fréquemment, par son origine, aux roches feldspathiques. Dans la décomposition de ces silicates extrêmement stables, les protoxydes n'en sont éliminés que difficilement et lentement, et le départ n'est pas, ordinairement, arrivé à être assez complet pour qu'il ne reste pas une certaine quantité de potasse, comme un témoin du mode originel de combinaison. En somme, notre premier réservoir de potasse est réellement dans les roches granitiques, qui contiennent cette base, non seulement dans leur feldspath, mais dans leur mica*. Toutefois cette bascestsi énergiquement combinée dans ces deux espèces, que les végétaux ne la leur soutirent que très difficilement et avec lenteur, tandis qu'à l'état où elle est amenée dans les argiles et ensuite dans la terre végétale elle parait mieux se prêter à l'assimilation.
Quelque abondants que soient les matériaux enlevés à l'écorce granitique par trituration ou par décomposition, ils ne constituent pas la totalité de ces séries puissantes de couches qui enveloppent le globe sur une partie très considérable de son étendue.
Les déjections des volcans, qui sont, pour la plupart, sur le littoral des continents ou dans des lies, arrivent, pour une
* Un granité de composition moyenne renfenne de 5 à po jr 100 de potasse.
Al-WRTS «ES l'AHTlES INTERNES. 317
part considérable, dans la mer, soit en y tombant directement, soit après y avoir été entraînées par les eaux courantes. D'ailleurs, il n'est guère possible de douter que l'activité volcanique ne s'étende dans le sein de l'Océan, où elle ne se manifeste peut-être pas avec moins d'intensité que sur la terre ferme. La nature même des produits des volcans, aussi bien que leur voisinage si babiluel des côtes, parait, en effet, montrer qu'un lien de parenté les unit à la mer. Les éruptions sous-marines, qui ne se trahissent à nos regards qu'accidentellement, lorsqu'elles atteignent la surface, se
- D'apri* H. tiUlreJ
versent alors complètement dans le milieu liquide oii elles aboutissent. Un exemple en a été signalé tout récemmenten novembre 1SS5', dans l'Océan pacilîque, entre l'arcbipel des Navigateurs et celui des Amis (lig. 154). Dans l'un et l'autre cas, il est certain que la mer reçoit cbaque jour, par de nombreux volcans, des matières pierreuses silicatces, telles que les laves, les lapillis,lescendres, ainsi qu'un contingent considérable de substances salines, chlorures, sulfates et autres.
» Pnxeedingi of the Royat Soeitly ef London, t. 40, p. 80, i88ô.
Même en dehors du domaine des volcans proprement dits» des failles, telles que celles qui sillonnent, en si grand nombre, Técorce terrestre, suffisent pour établir des communications entre les parties internes du globe et la surface. Non plus que les volcans, les exhalaisons et les sources qui sortent des failles avec leur cortège de substances minérales ne paraissent pas restreintes aux parties émergées.
Ainsi, à part les substances qui lui sont apportées delà surface, notamment par les fleuves, le bassin de TOcéan sert chaque jour de réceptacle à d'autres, provenant de Tinterieur et concourant également à la formation des dépôts qui s^y opèrent.
Parmi les couches d'origine essentiellement aqueuse, on rencontre çà et là des roches éruplives, massives ou fragmentaires, qui constituent des nappes parallèles aux premières et alternent avec elles; quelquefois ces roches éruptives sont à l'état massif, le plus souvent à l'état fragmentaire ou de conglomérat. Dans toutes les périodes et dans les contrées les plus diverses, nous trouvons des exemples de cette association, qui a autrefois servi d'agument principal aux neptuniens, dans les discussions longues et animées qu'ils soutenaient contre les plutonistes. Elle s'expliqua simplement, lorsqu'on eut découvert, ça et là, des cheminées d'ascension, attestées par des filons et des dykes : on vit, alors, qu'au lieu de s'opérer sur des parties continentales, ces sorties de roches s'étaient souvent faites dans des nappes d'eau, où elles s'étaient étalées et stratifiées à la manière des matériaux de la surface. Ces épanchements se sont quelquefois produits dans des lacs, comme le montrent si bien les nappes de basalte et de trachyte subordonnées aux couches tertiaires de la France centrale. Souvent aussi la mer a été le théâtre d'éruptions semblables, auxquelles le Vicentin, depuis que Brongniart en a fait connaître la struc-
ture géologique, peut servir de type. A en juger par le grand développement de conglomérats de porphyre feldspathique qui sont subordonnés à certaines couches du terrain triasique et du terrain permien, dans de nombreuses régions du globe, la mer de ces périodes a reçu de grandes éruptions de cette dernière roche *. C'est par suite de circonstances semblables que, dans plusieurs pays, les couches inférieures du terrain carbonifère ont été entièrement formées de débris de porphyre. En s'agglomérant solidement, ces débris ont reconstitué des masses qui ressemblent aux porphyres vierges, et sur le mode de formation desquelles ils serait facile de se méprendre, si Ton n'y trouvait des débris de plantes, et parfois même de petits lits d'anthracite : les Vosges méridionales aux environs de Thann, le Roannais, les bords de la Basse Loire, offrent des exemples remarquables de ces porphyres, en quelque sorte régénérés. Dès la période silurienne, on trouve des éruptions de ce genre, par exemple en Bohème et au lac Supérieur. Quelque anciennes que soient ces éruptions siluriennes, elles sont souvent signalées par des couches pulvérulentes, comparées aux cendres des volcans actuels et alternant avec des couches fossilifères, comme l'indiquent très bien les belles coupes du pays de Galles dont on est redevable au Geological Survey.
Si les roches éruptives intercalées dans les terrains stratifiés proviennent de parties inférieures à Técorce granitique, comme il est particulièrement probable pour les roches basiques, elles nous présentent des exemples frappants de contingents fournis à la constitution des terrains stratifiés par ces régions intérieures.
Nais les masses silicatées ne sont pas le seul tribut que
* Les trapps ÎDler^tratifiés dans le trias de New-Jersey, ainsi que ceux de TAnrique méridionale, dans la proTince de Natal, peuvent également être rappelés ici.
les régions profondes aient apporté à la mer et aux terrains Stratifiés. Des exhalaisons gazeuses et salines ont quelquefois accompagné ces anciennes roches éruptives, comme elles accompagnent celles de l'époque actuelle. Souvent aussi ces exhalaisons sont parvenues isolément à la surface par des failles, à l'instar de ce qui se passe aujourd'hui.
Les émanations de cette seconde catégorie méritent tout particulièrement l'attention, parce que leurs caractères fugitifs ne peuvent toujours les faire reconnaître avec autant de facilité et de certitude que les roches éruptives proprement dites. Elles n'étaient pas dans les mêmes conditions de stabilité que ces dernières ; ainsi, des combinaisons sulfurées, carbonatées et autres, en arrivant dans un milieu liquide, ont dû très souvent se décomposer, de manière à produire des combinaisons nouvelles, pour la plupart insolubles. Pour découvrir plus sûrement les traces de ces apports, il convient donc de ne pas considérer seulement les roches toutes formées^ telles qu'elles se présentent aujourd'hui à notre observation, mais de remonter aux corps simples qui entrent dans leur constitution. Le soufre delà pyrite peut avoir la même provenance que celui des sulfates, et le carbone des carbonates que celui de la houille.
Rien ne prouve plus clairement l'intervention d'émanations souterraines et distinctes des roches éruptives, que les couches des métaux, ainsi qu'on l'a déjà vu, qui se rencontrent à divers étages. Le schiste bitumineux et cuivreux du Mansfeld, avec ses nombreux poissons imprégnés de minerai, qui, malgré sa faible épaisseur, se montre avec les mêmes allures sur des points très distincts, offre un exemple classique de ces gites métallifères stratifiés et contemporains des couches auxquelles ils sont subordonnés. Il en est de même des grès du pays de Perm, en Russie, avec leurs troncs d'arbres, eux-mêmes métallisés ; de ceux de la Bolivie, dont
provient le minerai connu dans le commerce sous le nom de Corocoro; des grès des environs de Gommern» en Prusse, où la galène est disséminée en innombrables nodules, comparables, pour la régularité et la grosseur, à du plomb de chasse.
Par la nature et le mode de combinaison des substances qui y ont été introduites, ces couches et un grand nombre d'autres analogues, rappellent tout à fait les filons métallifères. Depuis qu*il est démontré que les filons métallifères ont été remplis de bas en haut par des émanations souterraines, on est en droit de tirer la même conclusion pources couches, que leur constitution minéralogique rapproche si étroitement des filons proprement dits. On s'explique facilement le mode de liaison qui existe entre ces deux sortes de gites, malgré leur différence de disposition. Au lieu d'incruster des fissures ouvertes dans des masses préexistantes, comme dans le cas des filons, les émanations souterraines ont été apportées jusque dans les couches, pendant leur formation même, c'est-à-dire dans la nappe d*eau où elles se déposaient, et elles s'y sont extravasées. Aussi, dans ce second cas, les minerais auxquels ces émanations donnaient naissance se sont souvent étendus en couches régulières, aussi bien que les dépôts de nature superficielle, avec lesquels on les confondrait nécessairement, si leur nature chimique ne servait parfois à les en distinguer.
Les substances métallifères subordonnées aux arkoses dans beaucoup de parties de la France nous ont offert précédemment des exemples irrécusables de cette liaison de couches avec des filons.
11 faut donc s'attendre aussi à trouver dans les terrains stratifiés des matières non métalliques, telles que celles qui forment les gangues des filons et qui participent à la provenance des minerais métalliques proprement dits.
Tels sont, à part le silicium sur lequel nous reviendrons, le baryum et le strontium. De même que dans les filons, ces deux derniers corps se présentent dans les terrains stratifiés, ordinairement à l'état de sulfate, c'est-à-dire de barytine et de célestine, plus rarement à Tétat de carbonate (whitérite et strontianite).
Des couches barytifères se rencontrent dans les étages le > plus variés : dans le terrain silurien, comme au Canada ; dans le terrain permien, comme aux environs de Bristol et dans les Vosges; dans le trias, par exemple à Soultz-les- Bains, en Alsace, où des tiges de plantes du grès bigarre sont moulées en barytine. Le terrain jurassique renferme fréquemment la barytine, non seulement en couches, mais aussi incrustant des fossiles, comme aux environs d'Alençon, de Nancy et de Nontron (Dordogne), à Whitby en Angleterre, et en Franconie. On en rencontre aussi dans le terrain crétacé, par exemple dans les marnes aptiennes de la Drôme. Parmi les localités où la barytine s'est déposée dans les terrains tertiaires, on peut citer les argiles sgaliose des environs de Bologne, où elle est accompagnée de célestine, de gypse, de pyrite et de soufre; le grès des environs de Kreuznach, où elle remplace les plantes, et les couches deSheppy, en Angleterre.
Quant à la strontiane, elle accompagne la baryte dans plusieurs des gisements qui viennent d'être indiqués, notamment au Canada et aux États-Unis, dans le calcaire silurien du Niagara, où elle est associée à des minerais métalliques; elle se montre aussi, par exemple, dans le terrain permien du Volga ; dans le trias à différents niveaux, en Lorraine, en Thuringe, dans le Tyrol, à Saint-Cassian, où elle remplace des fossiles ; dans le terrain jurassique (Lorraine, Aarau en Suisse, Hanovre); dans le terrain crétacé, comme à Vassy (Haute-Marne), où elle appartient à plusieurs étages. Dans le
terrain tertiaire des environs de Paris, on la rencontre à différents niveaux, depuis l'argile plastique jusqu'aux marnes du gypse. Des couches tertiaires en contiennent également en Sicile, en Espagne (Gonilla), à Wieliczka, à Radoboy, en Croatie et en Egypte ; dans plusieurs de ces pays elle est associée à du soufre natif.
Le strontium, dont la présence n'a guère été signalée dans les roches granitiques, se rencontre, au contraire, en quantités assez considérables dans les régions profondes, à en juger par les roches silicatées basiques d'origine éruptive Ces dernières en contiennent souvent à l'état de sulfate, comme dans le Vicentin, ou à l'état de carbonate, surtout en mélange avec l'aragonite qui en tapisse si fréquemment les géodes et parait avoir été formée à leurs dépens. Il y a longtemps déjà que l'origine de la strontiane des couches tertiaires du bassin de Paris était rattachée par Alexandre Bi*ongniart à celle que Ton surprend incrustant à Bougival des failles de la craie et jusque dans l'intérieur de silex coupés par elles (fig. 155). En Westphalie, les filons nombreux de célestine qui traversent le terrain crétacé et qu'on y exploite décèlent la même origine.
Pour le baryum, M. Alexandre Mitscherlich a découvert ce fait intéressant, qui avait échappé antérieurement aux auteurs d'analyses, quMl se trouve en quantité notable dans certains feldspaths; ceux dans lesquels l'existence du baryum a été signalée appartiennent principalement à des roches éruptives. C'est de ces masses intérieures que les deux corps dont il s^agit paraissent avoir été amenés vers la surface, dans les roches stratifiées aussi bien que dans les filons, à la manière des métaux proprement dits. D'ailleurs, les sources thermales, comme celles de Carlsbad, en Bohème, et de Lamalou, dans le département de l'Hérault, déposent encore actuellement de la barytine à l'étal cristallisé.
que dans divers gites de la Suède*, est également un fait très significatif.
Les grandes masses récemment découvertes au Groenland, à Ovifak, sont particulièrement instructives à ce point de vue; car Tune d'elles a indiqué à l'analyse % sur 100 parties, 3,00 de carbone combiné, et i,64 de carbone libre, soit 4,64 en tout. Comme la densité en est de 5,8, cette roche, dans un mètre cube, ne renferme pas moins de 271 kilogrammes de carbone. Par conséquent, une couche d'une telle roche ferreuse, ayant seulement 5 millimètres d'épaisseur, renfermerait autant de carbone que toute une colonne de l'atmosphère ayant même base. Pour une variété de fer renfermant le carbone en proportion 1,000 fois moindre, il suffirait d'une couche de 5 mètres, c'est-à-dire bien peu épaisse, pour l'équivalent dont il s'agit.
Ce qu'il est entré de carbone dans les terrains stratifiés à partir de la période silurienne, ou même seulement depui l'époque de la formation de couches où l'on trouve des animaux à respiration aérienne, est si considérable, par rapport à celui de notre atmosphère, qu'il est bien difficile de supposer que ce carbone, aux époques reculées dont il s'agit, se trouvait entièrement, soit dans l'air à l'état d'acide carbonique, soit dans la mer au même état ou à celui de carbonate. Il répugne également d'admettre que ce corps ait pu être fourni en telle quantité par l'assise primordiale, qui, dans toutes les parties du globe, en renferme une si faible proportion. D'ailleurs, s'il en avait été ainsi, ce corps n'aurait sans doute pas été cédé aux couches anciennes avec moins d'abondance qu'aux couches plus récentes, ce qui n'a
* Mémoire sur les dépôts métallifères de la Suède et de la Norvège. Annalet det MuuM, 4- série, t. IV, 1843, p. 224, 550 et 200. ' Comptée rendue de r Académie dee Sciencei, t. LXXVI, p. 1541 . 1878.
pas lieu, particulièrement en ce qui concerne le carbone fixé à l'état de carbonate.
Une partie du carbone que contient si abondamment la série des terrains stratifiés parait donc avoir été fournie par les régions profondes du globe. De même que nous venons de le reconnaître pour le phosphore et pour d'autres corps, les exhalaisons carbonées se seraient produites pendant les diverses périodes, avec des abondances très variables, et seraient arrivées successivement dans la mer et dans l'atmosphère *•
D'après les données que fournissent les roches éruptives, on est amené à supposer que sous l'enveloppe granitique, qui a des milliers de mètres d'épaisseur, se trouvent des masses silicatées d'une nature différente, et en même temps plus denses, où abondent le calcium, le magnésium, le fer, le phosphore : les émanations sulfurées et carbonées qui ont accompagné la sortie de ces roches apprennent de plus que le soufre et le carbone ne manquent pas dans ces réservoirs profonds.
D'un autre côté, les notions apportées par les météorites relativement à la constitution intérieure de corps célestes, qui présentent la plus grande analogie avec les parties internes du globe terrestre, confirment et complètent les conclusions auxquelles nous venons d'être conduit quant à la nature des masses infragranitiques.
Toutes les météorites renferment du soufre et du phosphore, à l'état de sulfure et de phosphure.
Le carbone se trouve aussi dans les météorites, non seulement dans celles qui sont désignées sous le nom de char-
^ C'est principalement à Tétat complètement brûlé ou d*acide carbonique que le carbone se troufe, tant à la surface que dans l'écorce du globe. Les combinaisons combustibles sont eu quantité comparativement faible. Une obsenration semblable s'applique au soufre et à rbydrogène sulfuré par rapport aux sulfates.
bonneuses» où ce corps est, pour ainsi dire, visible, et qui en renferment parfois au delà de 5 pour 100« comme celle d'Orgueil, Tarn-et-Garonne, mais aussi dans les fers météoriques ou holosidères.
Ce que Ton voit chaque jour dans les ateliers métallur^ giques, où s'élaborent la fonte et l'acier, sur la facilité avec laquelle le carbone s'associe au fer à des températures élevées, explique la présence de ce corps dans les fers natifs qui nous arrivent des espaces. On peut donc admettre que les masses de fer qui paraissent constituer les régions profondes du globe terrestre * ne sont pas dépourvues de carbone combiné ou libre, et qu'elles peuvent ressembler aussi, sous ce rapport, aux météorites.
De plus, les roches de fer d'Ovifak nous montrent qu'après avoir fixé du carbone dans des circonstances dont j'ai tenté de rendre compte ailleurs, les mômes roches peuvent l'abandonner à l'état d'acide carbonique ou à celui d'oxyde de carbone, par exemple sous l'influence d'une oxydation ou sous celle d'un simple échauffement, comme il arrive pour certains produits obtenus dans des expériences de MM« Stammer et de Gruner.
Sans qu'il soit nécessaire d'entrer dans plus de détails, on comprend comment ces faits jettent de la lumière, non seulement sur les causes qui ont pu fixer du carbone dans les profondeurs de notre globe, mais aussi sur certains pro^ cédés par lesquels il peut s'en exhaler.
Il y a lieu, maintenant, de se demander comment les masses infragranitiques ont pu envoyer à la surface un tel contingent de substances, puisque, déjà au commencement de la période silurienne, elles étaient complètement enveloppées par une écorce épaisse de roches.
« Bull. Soc. fféoL, 2- série, t. XXUI, p. 414, 1806.
350 ROLE DES EAUX SOUTERRAmES DANS LES TERRAINS STRATIFIÉS.
Ces apports se sont faits au moins par deux procédés différents.
D'abord, à toutes les époques et sur de nombreux points, des roches silicatées ont été poussées en dehors sous forme éruptive. Elles ont ainsi apporté, incorporés dans leur pâte même, des corps qui ont pu s'en séparer plus tard, à la suite d'une décomposition, et produire, d'une part, des argiles, d'autre part, des combinaisons telles que des carbonates de chaux * et de magnésie, ainsi que de l'oxyde de fer; de l'acide phosphorique a dû être mis aussi en circulation de celle manière. La formation de la glauconie se rattache peut-être à des actions de ce genre, aussi bien que celle de la terre verte, ou céladonite, qui s'est déposée avec des zéolithes dans les cavités des roches éruptives amygdaloîdes.
Cependant il ne faudrait pas exagérer l'importance de ce mode direct d'intervention. Les roches éruptives, quoique formant d'innombrables pointements à travers l'écorce terrestre, ne constituent réellement, au moins i la surface, que des accidents fort restreints par rapport aux terrains stratifiés. On peut le reconnaître avec une carte d'Europe sur laquelle ont été marquées les roches de cette première catégorie, et où l'on voit que de vastes régions, comme la Russie, en sont à peu près dépourvues *.
Mais, sans paraître au dehors, les masses profondes ont envoyé des extraits de leur substance jusqu'à la surface, tant à l'état gazeux qu'en dissolution, comme elles en en*
< Le calcaire de formation récente, connu aux lies Canaries sous le nom de Toêca, parait donner un exemple de ce mode de production. Il en est de même des récifs de polypiers qui sont Juxtaposés aux massifs volcaniques dans beaucoup de parties de l'océan Pacifique.
* Il faut toutefois observer : d'une part, que beaucoup d'anciennes éruptions noos sont cachées par les terrains sédimentaires qui les recouvrent, et, d'autre part, que la mer a pu porter les produits de la décomposition de certaines roches bien loin de leur point de départ.
voient encore chaque jour par les exhalaisons volcaniques et les sources thermales ; des émanations analogues se sont produites pendant les anciennes périodes, notamment dans le remplissage des filons métallifères.
Ces filons, si nombreux dans une foule de régions disloquées de Técorce terrestre, avec leurs sulfures, leurs carbonates, leurs phosphates, nous montrent, pour ainsi dire, les corps qui nous occupent surgissant des régions profondes, aussi bien que les métaux proprement dits : il nous apprennent à la fois quelle est la patrie originelle de ces diverses substances, et comment elles ont pu émigrer vers la surface. Les filons proprement dits ont, en général, rempli des fissures dans des roches préexistantes; mais il est des cas où Ton voit les substances qui les constituent s'épanouir dans des couches régulièrement stratifiées et même fossilifères, ainsi qu'on l'a exposé à propos de la liaison des filons avec les dépôts métallifères. Ce trait d'union entre deux modes de dépôts, en apparence si différents, dont les strates liasiques et jurassiques présentent des exemples nombreux et bien caractérisés sur les contours du plateau central de la France, a été constaté aussi pour certaines combinaisons pierreuses, telles que la barytine et la fluorine. Ainsi, pendant que certaines couches se formaient, elles ont pu recevoir des émanations semblables à celles qui, ailleurs ou même dans leur voisinage, ont incrusté les filons. De simples failles ont donc suffi pour établir une communication entre les régions profondes et le fond des mers ; les canaux d'ascension sont encore reconnaissables, lorsque des incrustations permanentes s'y sont produites.
En Alsace, la baryte sulfatée cristallisée se rencontre dans quelques paraclases et de nombreuses lithoclases, qui traversent le Kronthal (Voir plus haut la figure i66). Elle est accompagnée de chaux carbonatée cristalline et d'hématite
brune ^ Le grès du Kronthal, ordinairement de couleur rouge, a en général une teinte claire près des épanchemenls de baryte sulfatée. Non loin de la faille qui avoisine la tuilerie, les veines de baryte sulfatée pénètrent jusque dans le grès bigarré et le muschelkak, ce qui montre que l'arrivée de cette substance, ainsi que la formation des failles du Kronthal, sont postérieures au trias. Le calcaire gris du muschelkalk, qui renferme des mouches de baryte sulfatée, à l'ouest de Marlenheim, ne présente pas d'altération.
Les cas où l'on voit les couches se rattacher aux filons par une sorte d'extravasement, et où l'on surprend ainsi certains corps arrêtés et comme figés dans leur trajet ascendant, deviennent de plus en plus nombreux, à mesure qu'ils sont plus soigneusement recherchés. Toutefois, on est loin de constater d'une manière générale ce genre de relation, même pour des gîtes dont la composition atteste la provenance aussi clairement que les couches de schistes cuivreux de Thuringe, les amas de calamine et de galène qui, en Silésie, sont superposés au muschelkalk, et les dépôts de soufre natif de la Sicile.
On conçoit qu'il doive en être ainsi.
D'une part, les failles d'ascension n'ont pas toujours été mises à nu par des échancrures, des déchirements ou des érosions; le plus souvent elles restent cachées dans l'intérieur des roches. On serait tout autrement renseigné, si l'œil pouvait plonger à travers les couches superposées qui cachent ces cassures profondes.
D'autre part, les émanations, une fois arrivées dans la mer, ont pu s'étendre à une grande distance des orifices qui les avaient amenées, sans que leur canal puisse, par con-
* Géologie du Bat-Ithin, p. 328 et 506, 1852.
APPORTS DES Parties internes. 353
séquent, être reconnu à proximité des couches à la formation desquelles elles ont contribué.
En outre, il est un fait qu'on ne doit pas perdre de vue : dans bien des cas, des failles peuvent avoir donné issue à d*énormes quantités de substances en dissolution, sans avoir été incrustées* A Bagnères-de-Luchon, par exemple, les galeries que l'on a pratiquées pour le captage permettent d'observer parfaitement dans le granité de nombreuses fissures, à travers lesquelles jaillissent les sources. Ces fissures n'offrent aucun dépôt, au moins dans leurs parties visibles; leurs parois n'ont pas même été sensiblement altérées, après un parcours si prolongé. Elles sont d'ailleurs si minces, que, si ces sources tarissaient aujourd'hui, il ne resterait aucun vestige de leur existence; rien n'annoncerait qu'il est sorti sur ce point, et pendant des siècles, d'énormes quantités d'eau et de substances minérales.
Des circonstances spéciales ont été nécessaires pour que les sources thermales et les exhalaisons souterraines produisissent des dépôts permanents et incrustassent les fissures qui leur donnaient issue. La diminution de température et de pression qui se produisait aux abords de la surface a dû souvent y contribuer. Mais lorsqu'il ne s'est pas opéré de dépôts sur leurs parois, ces fissures ne peuvent nous apprendre si elles ont sem de voies de communication avec l'intérieur ; elles restent muettes à ce point de vue. Parmi les failles innombrables qui coupent Técorce terrestre, il en est doiic beaucoup qui ont pu remplir ce rôle, sans en présenter de preuves, même dans les lieux où l'exploration en est possible.
Ce qui vient d'être dit sur les sources thermales actuelles,
qui débitent d'énormes quantités de matières dissoutes
sans en laisser de traces sur les fissures qui les amènent,
peut expliquer également comment les substances que nous
voyons dans les filons sont si peu abondantes par rapport à celles qui constituent les couches et qui paraissent être Torigine analogue. Beaucoup de corps ont pu passer par les failles, sans s'y fixer à Tétat insoluble ; ils ont été portés au dehors, et s'y sont épanchés, peut-être en bien plus grande quantité qu'ils ne s^y sont arrêtés. Ainsi la chaux y serait peut-être moins rare, si elle avait pu former des combinaisons aussi insolubles que la barj'te.
On a aussi objecté que les sources calcarifères jaillissant du granile, comme celles de Saint-Nectaire ou de Carlsbad, sont aujourd'hui peu nombreuses. On verra plus loin que cette objection n'a pas la valeur qu'on lui a attribuée.
A l'appui des considérations qui précèdent, sur le mode d'apport de certains corps qui entrent dans la constitution des terrains stratifiés, prenons comme exemple le fer, celui des métaux usuels qui est le plus abondamment représenté dans les terrains stratifiés, ainsi que dans les roches silicatées, cristallisées et éruptives. La simple décomposition, à la surface du sol, de ces dernières, surtout des roches amphiboliques et pyroxéniquesqui sont sorties a diverses époques, a pu isoler des oxydes et autres combinaisons de fer en quantité notable. Certains minerais de fer du Nassau, de la Westphalie, du Ilarz et de l'Irlande, qui sont juxtaposés a des roches pyroxéniques, ont pu être attribués à des influences de cette catégorie. L'abondance surprenante avec laquelle les fossiles sont souvent accumulés dans certaines couches de minerai de fer, a conduit aussi a assigner à ces dernières une origine purement superficielle, analogue à celle du minerai des prairies et des lacs. Tel a, autrefois, semblé être le cas pour les gîtes de minerai pisolithique, qui, pendant la période tertiaire, se sont déposés abondamment dans diverses parties de la France; car ils occupent souvent la surface du sol, sans être recouverts par des cou-
ches régulières, d'où leur est venu le nom vulgaire de minerai d*a11uvion. D'ailleurs la forme globulaire qui les caractérise appartient également à des minerais qui se précipitent actuellement dans des lacs de la Suède et de la Finlande.
Cependant beaucoup des couches et amas de minerai de fer dont il s'agit sont éloignés de tout affleurement de roches éruptives, et Ton ne comprend pas, par exemple, comment s'y rattacheraient les minerais pisolithiques du Berry et de la Lorraine, qui se sont déposés dans des bassins entièrement fermés et constitués de calcaire jurassique. D'ailleurs la présence, dans plusieurs de ces gîtes, de quartz jaspe et de quartz hyalin cristallisé, qui ont été visiblement produits en même temps que le minerai, suffirait pour faire repousser une telle assimilation. Sur d'autres points, c'est l'oligiste cristallisé, comme à Lunel(Aveyron) ou àla Voulte (Ârdèche), la sidérose spathique, la pyrite cristallisée, la blende, la barytine en cristaux nets et limpides, par exemple à la Youlte, qui servent à rattacher le mode de formation des couches ferrifères à celui des filons. À cette occasion, on peut également rappeler le fer titane en cristaux, que Berthier a découvert dans le minerai magnétique des couches néocomiennes de la Champagne, ainsi que l'oxyde de titane cristallisé, de l'espèce anatase, que Wôhler' a signalé dans le minerai jurassique et fossilifère du Cleveland, exploité si activement dans le nord de l'Angleterre.
Le gisement du strontium et du baryum dans les terrains stratifiés, dont il a été question plus haut, fournit également, sur une foule de points, des preuves d'intervention semblable des sources thermales.
De même le calcium, dont on connaît les analogies avec le baryum, le strontium et le fer, a pu arriver des régions
* Leonhardê Jahrbucht 1868, p. 802.
profondes par des failles invisibles, par exemple en Auvei^ne, où les travertins calcaires ont commencé à se déposer dans un bassin granitique, et antérieurement à Tarrivée des basaltes.
Enfin l'examen des conditions dans lesquelles se présente l'acide silicique ou quartz conduit à une conclusion analogue.
Une partie du quartz qui abonde dans les terrains stratifiés leur a été fournie, comme on l'a vu, aux dépens de l'assise granitique; mais ce n'est pas le cas de la totalité, même sans compter les couches de silex. On a vu combien les filons de quartz sont développés dans certaines contrées formées de roches anciennes. En France, le Morvan et le plateau central, dans toutes ses parties, offrent des exemples de ces épanchements considérables, comme on en retrouve dans le Bôhmerw^ald et dans bien d'autres pays. Les filons dont il s'agit ne sont pas de simples sécrétions des roches encaissantes ^ Ils sont à assimiler, pour leur origine, aux filons métallifères, avec lesquels ils présentent fréquemment des passages insensibles, en montrant çà et là des minerais métallifères. C'est ainsi qu'aux environs d'Âlban (Tarn) et de Kaimar (Aveyron), ils renferment des colonnes de minerai de manganèse, de minerai de fer et de barytine, et que le puissant filon de quartz de la Sierra-Nevada de Californie, que l'on peut suivre sur une longueur de 120 kilomètres et sur une épaisseur de 2 à 20 mètres, ne s'est allié d'or que sur quelques places; il se montre stérile sur une grande partie de son étendue*.
> Les phyllades appartenant aux terrains anciens sont très fréquemment sillonnés par des yeines irrégulières de quartz hyalin. Ces deraières difTèrent, en général, des filons, en ce qu'elles paraissent dts produits de la sécrétion de la roche misine, engendrés sous l'influence de l'action métamorphique : aussi ne sont-elles à mentionner ici que pour mémoire.
« Laur, Annalet deê MifUê, 6* série, t. 111, p. 380.
Quand, au lieu d'aboutir à une région émergée, des épanchements semblables à ceux auxquels les filons doivent leur remplissage ont débouché dans une nappe d*eau marine ou lacustre, ils ont nécessairement pris d'autres caractères; ils se sont étalés de diverses manières. On a un exemple de ce contraste dans la formation du quartz corné qui imprègne les arkoses en beaucoup de lieux, autour du plateau granitique de la France ; d'après son association avec les filons quartzeux du voisinage, on a admis depuis longtemps que ceux-ci représentent comme des cheminées, par lesquelles le quartz a été apporté dans ces couches au moment où elles se déposaient ; il y est arrivé en compagnie d'autres substances, la fluorine, la barytine ou la galène.
Mais, comme on vient de le voir, les conditions qui mettent ainsi sous les yeux de l'observateur une relation entre les deux modes de dépôts se présentent rarement, et bien des couches quartzeuses situées à divers niveaux, quoique n'offrant pas cet indice, ont pu être produites d'une manière comparable aux filons, c'est-à-dire par d'anciennes sources thermales. Telle est l'origine que paraissent avoir beaucoup de couches de silex, comme celles que Ton rencontre parfois dans le terrain jurassique, bien plus fréquemment dans la craie blanche, ainsi que les meulières du bassin de Paris, notamment le travertin siliceux de Champigny. Depuis longtemps, on a expliqué cette formation de la manière la plus simple et la plus satisfaisante, en admettant que des sources contenant de la silice en dissolution se sont épanchées dans les bassins où se formaient ces couches.
Diverses particularités viennent à l'appui de cette manière de voir : ainsi, dans le département de l'Indre, au sud de Saint-Gaultier, des dépôts siliceux, en se superposant au calcaire jurassique, se âont substitués partiellement à cette dernière roche; ils en ont moulé en creux les coquilles et
358 ROLE 1)ES EAUX SOUTERRAINES DANS h^S TERRAINS STRATIFIÉS.
les polypiers qui y abondent et qui, par une sorte de dissection, sont devenus plus reconnaissables que dans la masse où ils étaient primitivement empâtés ; ils lui ont, de plus, emprunté sa structure oolithique. On ne peut guère douter que le liquide qui déposait Tacide silicique n*ait, en même temps, dissous le carbonate de chaux et n'ait ainsi produit ces substitutions ou épigénies significatives. A quelques mètres de là, le dépôt offre un tout autre aspect : l'acide silicique est à l'état de jaspe jaune et passe, plus loin, à un minerai de fer très quartzeux.
Le quartz qui s'est formé dans les roches stratiGées n'est pas toujours dépourvu de cristallisation distincte, comme dans les variétés désignées sous les noms de silex et de jaspe. Il s'y produit aussi à l'état hyalin et, parfois, en cristaux qui ne laissent rien à désirer pour la netteté et la limpidité, par exemple dans des géodes de rognons ou de polypiers silicifîés. Des cristaux très élégants de quartz, que renferment les collections de minéralogie, par exemple ceux de Rémusat dans la Drôme, ou ceux qui sont qualifiés de diamants du Niagara, démontrent que l'acide silicique a parfois trouvé dans des terrains stratifiés des circonstances aussi favorables à sa cristallisation que dans les filons métallifères.
L'association de certains sables à des gîtes métallifères de la Belgique a depuis longtemps conduit d'Omalius à y voir un dépôt analogue à celui des filons. Parmi les couches de sable quartzeux ou de grès, il en est encore d'autres que rien n'autorise, non plus, à considérer comme des débris de démolition qui se seraient produits à la surface. Ainsi, en pulvérisant le quartz du granité, on n'obtient pas, en général, de sable limpide et incolore, comme celui que l'on exploite, par exemple, à Rilly près d'Épernay, pour les cris* talleries.
Les grains de divers sables, qui, au premier abord, parais^-
sent terminés par des faces planes et former des cristaux, sont réellement fragmentaires et comparables à du verre pilé. Toutefois un examen attentif, aidé de la loupe ou du microscope, a fait aussi reconnaître l'existence de sables réellement en cristaux, souvent complets; ils ne doivent pas résulter de la trituration des roches granitiques, roches dans lesquelles les grains de quartz ne sont pas généralement terminés par des faces cristallines'.
Il existe aussi des sables grossiers, à grains tout à fait arrondis, dont la forme globulaire et lisse ne parait pas devoir être attribuée au résultat de frottements*. La formation des sablesdecette dernière variété aurait plutôt de l'analogie avec celle des globules de quartz qui se sont produits à la partie supérieure du calcaire grossier du bassin de Paris, notamment dans les couches appelées caillasses^ et à Tintérieur de géodes. Ces globules, les uns à surface cristalline et drusique, les autres à surface lisse, donneraient un exemple de quartz qui s'est granulé, indépendamment de toute action mécanique.
On serait ramené ainsi, par des observations de plusieurs sortes, à une idée anciennement émise sur l'origine des sables quartzeux ', par Deluc et par de Saussure, et qaon a repoussée peut-être d'une manière trop absolue. Si beaucoup de sables résultent de la trituration du granité et d'autres roches silicatées quartzifèrcs, il en est, de formes diverses, cristallins, globulaires, ou même fragmentaires, qui peuvent être dus, soit à une précipitation directe de l'acide silicique, soit à un apport de l'intérieur.
* Recherches expérimentales sur la formation des sables, Annale» dei Mines, 5* série, t. XU, 1857.
* Uôme mémoire, p. 555.
5 Yoigt, Journal des Mines, t. XXXVIIÎ, p. 21. — Gerhard, Mémoires de f Académie de Berlin, 1816, 1817.
C'est habituellement à Tétat anhydre que Tacide silicique s'est précipité dans les terrains stratifiés, comme quartz hyalin ou comme quartz silex. Il se rencontre bien plus rarement hydraté, constituant l'espèce opale. Les rognons de ménilite du terrain tertiaire des environs de Paris et de l'Auvergne, le tripoli de la Bohême, la gaise du grès vert des Ârdennes, à laquelle on commence à reconnaître un développement considérable S offrent des exemples de ce second mode de dépôt.
La prédominance de Télat anhydre sur l'état hydraté dans des dépôts d'acide silicique évidemment formés dans l'eau, comme les meulières et comme bien d'autres couches de silex régulièrement stratifiées, constitue un fait très digne de remarque. On sait, en effet, que ce résultat ne peut être atteint dans les conditions ordinaires des laboratoires, même lorsqu'on opère à la température de 100°. L'acide silicique ainsi précipité entraine toujours de l'eau de combinaison, qu'il consei^e indéfiniment, lors même qu'il se dessèche après avoir été séparé du liquide. Ce n'est qu'en opérant à des températures bien supérieures à 100% et par conséquent en vases clos et sous pression, que l'on est parvenu à obtenir, par voie humide, de la silice anhydre; dans ces conditions, elle se produit en cristaux identiques avec ceux de la nature. Sans prétendre aucunement que le quartz ne puisse cristalliser à des températures bien moindres que celles où il a été obtenu dans les expériences de Sénarmont et dans les miennes, il est difficile d'admettre, jusqu'à preuve du contraire, qu'il ait pu se former de toutes parts et cristalliser nettement, dans les terrains stratifiés, à la température ordinaire, c'est-à-dire sans le secours d'une certaine éléva-
^ Casait qae c'est Sauvage qui, le premier, en a fait connaître Tezistence et la nature. Annalet des Mines, 3* série, t. XYIII, 1840; t. XX, 1841.
tion de température, qui rappelle elle-même rintervenlion de ractivité interne du globe.
Quand on rapproche ainsi, par l'origine, certaines substances des roches stratifiées de celles des filons, les ressemblances ne se manifestent pas toujours aussi clairement que pour certaines couches métallifères. Les analogies se cachent ordinairement sous des différences dans le mode de cristallisation et même de composition. Ainsi les cristaux nets et limpides de strontiane sulfatée qui tapissent les failles de Bougival ont si peu Taspect des masses compactes et pierreuses qui se trouvent en rognons dans les couches tertiaires, quMl faut des faits positifs pour reconnaître le lien qui unit les deux modes de gisement. L'apatite des filons comparée avec la phosphorite qui s'est épanchée à la surface dans le département du Tarn-et-Garonne, dans le Nassau ou à Âmberg en Bavière, et dans le sud même de TEspagne, présente une différence non moins marquée. La calcite en cristaux de forme si variée, que Ton rencontre dans les filons, par exemple en Derbyshire, donne lieu à des observations de même nature.
. L'examen comparatif d'un môme filon métallifère dans ses parties profondes et dans ses parties superficielles rend compte de ces dilTérences, ainsi que d'autres du même genre. Les combinaisons oxydées de la surface y contrastent avec les combinaisons sulfurées des mêmes métaux qui se trouvent plus bas. Bien que les actions actuelles de l'air et de l'eau contribuent à produire des décompositions, cet état parait souvent remonter à l'époque même du remplissage des gîtes. Les chromâtes et vanadales de plomb de Berezowsk, dans rOural, et Tétain concrétionné (woodtin) du Cornouailles ne s'expliqueraient guère autrement. Rien n'est plus instructif à ce point de vue que les gîtes de calamine, comme ceux de la Belgique, où le zinc en s'oxydant s'est
combiné à l'état de silicate hvdraté et de carbonate» tandis que, plus profondément, il est à l'état de sulfure ou de blende. Ces oppositions seraient sans doute bien plus caractérisées encore et plus fréquemment observables, si les affleurements originels des gîtes, au lieu d'avoir été emportés, s'étaient intégralement conservés.
£n se précipitant dans un espace clos, comme un filon, les substances minérales se trouvaient dans des conditions spéciales de milieu, de température et de pression, dont diverses expériences ont pu faire apprécier toute l'importance. Jusqu'à présent on n^a pu, en effet, faire cristalliser la plupart des minéraux des filons, particulièrement le quartz, la sidérose et la pyrite, qu'en opérant dans des tubes fermés et sous pression.
A plus forte raison, lorsqu'au lieu d'incruster les fissures étroites qui sont devenues des filons, les émanations, vapeurs ou sources thermales se sont épanchées dans une nappe d'eau superficielle, c'est-à-dire à une température et sous une pression moindres, et en contact avec l'oxygène atmosphérique. Elles ont rencontré des circonstances bien différentes, et Ton ne peut s'étonner de la différence qui, en général, fait distinguer, à la première vue, le quartz des terrains stratifiés de celui des filons, lors même que Tun et l'autre paraissent avoir une origine semblable \
Toutefois, il est des termes intermédiaires qui permettent de rapprocher les extrêmes. Telles sont certaines dolomies
' 11 7 a même des cas où une simple ditTértnce dans l^épàisseur de la nappe d'eau parait aToir exercé une influence très notable sur Taspect du dépôt. G*est peut-être i une circonstance du même genre qu^il faut attribuer, en partie, la dilférence de texture qUe présentent le minerai de fer pisolithique déposé dans des flaques d'eau peu profondes i à la surface des continents, et le minerai oolitbique du terrain jurassique formé dans la mer ; il en est de même du calcaire d'eau douce avec tubulures, rappelant tout à fait le traTortin des soutcesi quand on le compare à certains calcaires qui paraissent dus à un précipité ebimique opéré dans l'Océan.
métallifères. Par exemple, la dolomie, qui forme des couches minces à la base du grès des Vosges, renferme, à Robache près Saint-Dié, de nombreuses géodes cristallisées, dans lesquelles se montrent le quariz, la barytine, la fluorine, Toligiste, tous également en cristaux*. Elle offre ainsi, dans sa composition minéralogique, des traits de ressemblance frappants avec les amas de Framont, bien connus des minéralogistes, qui en sont distants de 24 kilomètres. Le même ensemble de minéraux s'est donc produit dans une dolomie stratifiée et dans des amas juxtaposés à un pointement de porphyre.
Ainsi les observations de diverses natures qui viennent d'être exposées s'accordent pour faire reconnaître que bien des substances qui constituent des couches régulières dans les terrains stratifiés ont été cependant apportées de la profondeur.
Ces apports considérables ont eu lieu, tantôt, par les roches éruptives elles-mêmes, tantôt, comme dans le remplissage des filons, par des émanations en vapeurs ou en dissolution. Toutefois on ne peut toujoui*s observer une corrélation entre les couches et les failles qui ont sem de canaux d'émission. D'ailleurs les émanations, au lieu d'opérer des dépôts sur place et directement, ont pu provoquer à distance de leur sortie et indirectement, de même que, dans certaines circonstances, l'hydrogène sulfuré détermine la for** mation du gypse.
Non seulement les considérations qui précèdent expliquent la formation de certaines roches, elles sont aussi d'accord avec l'un des caractères généraux les plus remarquables que présentent les terrains stratifiés, c'est-à-'dire avec les changements brusques que Ton constate dans une série de cou*"
* Gommera mootcé le docteur CarHère, deSaiotrDié, minéialogbtc très disliogué.
361 ROLE DES EAlîX SOUTERRAINES DANS LES TERRAINS STRATIFIÉS.
ches, lorsqu'on les suit normalement à leur plan sur de grandes épaisseurs.
Aux environs de Paris, la succession de la craie, de Targile plastique du calcaire grossier et des couches gypseuses offre un exemple bien connu de ces différences. Nous venons d'en signaler d'autres, non moins caractérisées, dans l'apparition, à certains étages bien déterminés, de minerais métalliques, de phosphates et d'autres substances.
Ce ne sont pas seulement des couches isolées, mais des groupes entiers de couches, qui offrent, dans leurs roches prédominantes, des différences bien prononcées et s'étendant souvent sur de vastes dislances. Les terrains triasique et permien, avec leurs roches arénacées puissantes et souvent rougies par le peroxyde de fer, leurs amas fréquents de sel gemme, les gites métallifères que l'on y exploite en beaucoup de lieux, dénotent, au moins pour Tensemble de l'Europe, un régime bien différent, d'une part, de celui qui a précédé, pendant que le terrain houiller se formait; d'autre part, de celui qui a suivi, lorsque, dans la période jurassique, des dépôts calcaires se faisaient si abondamment et que des récifs de polypiers, avec d'innombrables animaux sécrétant du carbonate de chaux, acquéraient un si grand développement. Dans certains étages, c*est le silicate de protoxyde de fer et d'autres bases, connu sous le nom de glauconie, qui, par le mélange intime de ces grains verls, est venu teindre toutes les couches, quelle qu'en soit la nature, sableuse ou calcaire.
On sait d'ailleurs qu'au milieu de ces variations, des récurrences des mômes roches se reproduisent parfois avec des identités surprenantes. Ces retours sont particulièrement remarquables pour les formations adventives, telles que le sel gemme, qui se montre dans le trias avec le même cortège que dans les couches siluriennes de l'Amérique du Nord
OU dans les terrains tertiaires de Tltalie, des Garpathes et du Caucase. 11 en est de même pour les groupes de couches qui avoisinent les combustibles minéraux d'âges très différents.
Les changements dont il s'agit avaient déjà fortement fixé l'attention de Lavoisier, dans le mémoire géologique que fit cet illustre savant sur les environs de Paris. On les a attribués d'abord à de simples modifications dans la disposition relative des continents et des mers, et, par suite, dans celle des fleuves et des courants marins sous l'influence desquels se formaient les sédiments.
Mais, si l'on ne voyait dans les terrains stratifiés que des effets d'actions superficielles, il serait bien difficile, si ce n'est impossible, de comprendre beaucoup de faits de cet ordre, qui, au contraire, paraissent se rattacher de la manière la plus directe à l'intervention d'actions souterraines. Les changements qui se sont produits dans l'intérieur du globe sont attestés, non seulement par des phénomènes mécaniques de fractures et de dislocation, mais aussi par Tapparition, après des périodes de calme, de roches éruptives de diverses natures.
Les variations que présentent les remplissages successifs des filons métallifères sont encore plus significatives. Tous les mineurs savent que les filons qui traversent une même contrée, et dont les rejets successifs servent à constater avec certitude l'âge relatif, diffèrent généralement par la nature des substances pierreuses et métalliques qui s'y sont déposées. De même, les émanations analogues à ces dernières, qui ont apporté leur tribut à la formation des roches stratifiées, ont varié avec le temps; certaines d'entre elles ont tari et ont fait place à d'autres. Dans FAveyron, où d'épaisses couches degrés sont teintes en rouge intense par le peroxyde de fer, le gneiss qui supporte ces couches est traversé, no-
lamment près de Rodez, par de petits filons d'oligiste et de quartz, qui donnent une explication claire du phénomène. On comprend ainsi comment des phases ferrugineuses ont succédé à des phases calcaires ou siliceuses, et d*où proviennent ces particularités minéralogiques qui impriment souvent une physionomie caractéristique, noii seulement à de simples assises, mais à des étages et à des terrains entiers. Aux phénomènes généraux et constants qui sont de tous les temps, se sont superposés, en quelque sorte, des règnes de certaines substances ou de certaines actions qui ont affecté des étendues considérables. IjCS mouvements qui, à toutes les époques, ont déformé, bosselé ou ridé Técorce terrestre* ont sans doute ouvert, fermé ou modifié les fissures de com* munication qui servaient à l'apport des substances profondes, et contribué ainsi aux changements dont il vient d'être question.
En présence de telles variations, il est clair qu'on ne saurait prétendre trouver aujourd'hui la continuation complète et uniforme de tous les phénomènes qui nous ont précédés. 11 ne reste plus rien des sources ferrugineuses qui, pendant la période tertiaire, ont apporté le minerai pisolithique dans tant de régions de la France, ni des sources siliceuses qui, plus tard, ont produit des couches de meulières sur des étendues non moins considérables. Ainsi l'origine que nous venons de reconnaître comme la plus vraisemblable pour le calcaire des anciennes périodes n'est aucunement en opposition avec la rareté comparative, au moins sur nos continents, de sources thermales apportant le carbonate de chaux des régions infragranitiques.
L'importance que l'on est amené à reconnaître aux actions internes montre aussi à combien de causes de changement la mer a dû être soumise, pendant les longues périodes qui correspondent ù la formation des terrains stratifiés. Les va-
nations que nous venons de rappeler dans la succession des terrains sont comme le reflet de ces influences.
Selon rhypothèse généralement admise, lorsque Técorce silicatée s'est refroidie et consolidée, et que Teau s'est ellemême condensée et a formé un océan liquide, diverses substances volatiles, tellesquele chlorure de sodium, qui avaient pu d*abord rester en vapeurs, se sont dissoutes dans la mer. Quelle qu'en ait été la salure originelle, l'Océan n'a pas cessé de servir de réceptacle, d'une part, à des émanations volcaniques et thermales, d'autre part, à des substances salines apportées par le lavage des parties externes de l'écorce solide. On sait, en effet, que l'eau des fleuves n'est jamais chimiquement pure ; depuis qu'il y a des continents, les eaux qui les arrosent apportent donc journellement, à part les matières pierreuses qu'elles tiennent en suspension, des substances réellement dissoutes, qui proviennent du lavage des roches*.
Si, depuis des époques reculées, la mer a beaucoup reçu, elle a aussi fourni abondamment, soit en livrant aux êtres organisés certains corps qui leur sont nécessaires, comme la chaux, soit en formant elle-même certains dépôts.
On sait que le chlorure de sodium est très abondant dans la mer actuelle. En adoptant le chiffre de 2,70 pour 100 comme teneur moyenne, et une profondeur moyenne de 4,500 mètres, ce que l'Océan contient de chlore équivaut à une couche de sel gemme qui couvrirait le globe entier avec une épaisseur de près de 47,6 mètres. Sans qu'il soit possible de supputer la quantité de sel gemme que renferment les terrains stratifiés, on doit croire, en se basant sur ce qui est connu, que cette quantité est bien inférieure à celle qui
* Notamment du carbonate de chaux, des chlorure», des sulfates, ainsi que de l'acide siiicique.
368 ROLE DES EAUX SOUTERRAINES DANS LES TERRAINS STRATIFIfiS.
se trouve dans ce vaste réservoir de chlorure de sodium en dissolution*.
Les dépôts de sel gemme, qui se rencontrent dans les terrains stratifiés à des étages très variés, ont été généralement attribués à une simple évaporation de Teau de mer, telle qu'on en observe dans les marais salins; ils ressemblent plus encore à des couches épaisses que Ton a rencontrées et coupées dans les lacs Amers, lors du creusement du canal de Suez. Cependant, quand on examine les conditions dans lesquelles se présente le sel gemme, la manière dont de puissantes couches de cette substance sont souvent étagées les unes au-dessus des autres, leur association à des ai^iles rougies et bariolées par le peroxyde de fer anhydre, l'absence habituelle d'animaux, on reconnaît que cette première supposition, bien que paraissant la plus naturelle, n'explique pas certaines conditions générales du problème, ainsi que l'a montré Ëlie de Beaumont*.
En raison de ces difficultés, certains géologues à la suite de Breislack, de Charpentier, de Paul Savi, ont rapproché le sel gemme qui constitue des masses stratiGées de celui qui se sublime aux abords des volcans, et y ont vu des produits d'anciennes solfatares sous-marines. Mais cette seconde supposition provoque encore plus d'objections, et n'a pas été généralement admise.
Si l'on prend pour exemple le gisement si remarquablement complet de Stassfûrt, on y trouve les diverses substances salines que la mer peut fournir, étagées les unes audessus des autres, dans l'ordre même où la merles déposc-
* A part ces massifs de sel gemme, le chlorure de sodium imprègne, mais en fiuble quantité, un grand nombre de glles Taries, ainsi que l'indiquent beaucoup d'analyses. Les rocbes éruptives récentes en renferment souvent des quantités notables. Le chlora s'y trouve d'ailleurs combiné dans des silicates, tels que la la sodalite et la népbéline.
* Ëlie de Beaumont, Explication de la carte gioloffique de la France^ t. 11, p. 94, 184S.
rait en s^évaporant. 11 est donc difficile, sans doute, de ne pas voir dans ces dépôts, quelque puissants qu'ils soient, des résidus que TOcéan a formés pendant la période permienne. Toutefois, si celte évaporation avait eu lieu à la température ordinaire, même à celle des régions tropicales, comment des sels déliquescents^ tels que la carnallite, auraient-ils été conservés? Gomment, sans parler de la présence du borate de magnésie ou slassfurtite, auraient cristallisé, au milieu de ces dépôts, Toligiste, le quartz limpide avec des formes très nettes, Tanhydrite en cristaux complets, comme on ne le connaît guère ailleurs, et la boracite^? Les couches de sel gemme de Wieliczka, avec la barytine qui leur est associée, et les dépôts de soufre qui les avoisinent, ainsi que bien d'autres gîtes de sel, témoignent dans le même sens.
L'origine des principaux gites de sel gemme rappelle donc deux influences, comme si Tévaporation de Teau des mers, à laquelle ils paraissent devoir leur origine, avait été provoquée, non par la seule action de Tatmosphère, mais par des émanations chaudes provenant de l'intérieur*.
La formation de la dolomie dans bien des gisements donnerait lieu à une conclusion du même genre. Dans beaucoup de cas, elle a pu se précipiter directement, ainsi qu'on l'a vu dans de l'eau minérale de Lamalou, qui avait été abandonnée à elle-même. Cependant l'association si fréquente de la dolomie à des dépôts métallifères qui en sont contemporains doit faire croire à une certaine parenté avec ces derniers. Les amas de calamine de la Belgique, de la Silésie,
* Leonhwrd» Jahrbueh fEar Minéralogie f\91\, p. 844.
* Cette obserration est confirmée par la formation du sulfate de chaux anhydre ou anhydrite, qui est fï*équent et qui le serait sans doute davantage, s'il ne s'était souvent hydraté depuis son dépôt, comme il le fait encore. Les expériences intéressantes, que Gustave Rose a faites sur la formation de Tanhydrite, en présence d'nne dissolution de chlorure de sodium, sont à mentionner ici. Leonharde Jahrhuch, 1871, p. 932.
de la Pologne et de la province de Santander, la dolomie zincifère de rAngleterre» celle de la France centrale, par exemple, de Durfort (Lozère), de Combecave (Lot), d'Alloué (Charente), les gîtes de. galène des Alpujarras, les gites de manganèse de Nassau, en sont des exemples.
Si donc, dans certains gisements, Teau de mer a contribué à former les couches de dolomies, c'est probablement sous l'influence d'actions souterraines. Supposons^ par exemple, que des sources chargées de carbonate de soude, telles que celles qui jaillissent en grand nombre en Auvergne et dans bien d'autres contrées volcaniques, soient arrivées dans l'Océan, elles ont dû provoquer, aux dépens des substances qui préexistaient dans ce dernier, sulfates de chaux, de magnésie et chlorure de magnésium, un précipité de carbonate de chaux et de carbonate de magnésie, c'est-à-dire formé de calcaire plus ou moins magnésien, sous l'influence de réactions du genre de celles qu'a signalées et étudiées Forchhammer.
Ainsi, beaucoup de dépôts de sel gemme, de dolomie et de gypse, malgré des liens de filiation qui les unissent évidemment aux éléments normaux de la mer, paraissent, d'autre part, se rattacher à des émanations souterraines, de manière à faire supposer que ces dernières ont pu en provoquer la formation.
Depuis les temps les plus reculés, la mer est donc comme un vaste entrepôt. D'une part, elle n'a cessé de recevoir des apports, les uns externes, les autres internes ; d'autre part, à tous les âges, elle s'est dépouillée de substances qu'elle contenait originairement ou qu'elle avait ainsi emmagasinées, en les enfouissant, parfois sous la forme organique, dans des sédiments où, depuis lors, elles sont restées eu grande partie.
Une observation analogue s'applique à l'atmosphère, dont
la teneur en oxygène et en acide carbonique a été influencée par la décomposition des roches et par la formation des terrains stratifiés, ainsi que Ta montré Ebelmen.
Si Ton avait la prétention de tenter d'établir, pour les anciennes périodes, une sorte de compte courant de la mer et de Tatmosphère, il serait difficile de ne pas commettre des cercles vicieux : les contingents fournis par l'un et par l'autre milieu présentent un caractère simulé et empreint d'exagération, par suite des emprunts incessants qu'ils ont faits eux-mêmes aux régions profondes.
Cependant, à en juger par la persistance de certaines familles d'animaux, on peut supposer que les deux océans gazeux et liquide qui servent de milieu à la vie n'ont pas aujourd'hui une composition chimique fort différente de celle qu'ils présentaient dans les périodes reculées où se déposaient les premières couches fossilifères. Ces deux milieux, en présence de réactions complexes et variées dont ils ont été le siège, se seraient sans doute plus considérablement modifiés, si la stabilité de chacun d'eux n'était pas entretenue par des antagonismes et par une tendance à l'équilibre, tels qu'ils s'en rencontre de toutes parts dans la nature. Mais le laps de temps qui comprend l'histoire de l'homme, et surtout celui sur lequel portent des observations précises, sont trop courts, pour que l'on arrive à ce sujet à des conclusions, qu'il faut abandonner à nos successeurs.
En résumé, d'après les observations qui viennent d'être présentées, la mer, quelle qu'ait été sa salure originelle, ne parait pas avoir pu renfermer, à la fois, tous les corps qui s'en sont séparés pour constituer les terrains stratifiés.
D'une part, l'écorce granitique lui a graduellement fourni des matériaux, tant par sa propre trituration que par voie de décomposition.
D*autre part, pendant la série des périodes géologiques, la mer a successivement emprunté des substances à des régions du globe qui semblaient être trop en dehors de son action pour devenir ses tributaires, à ces parties profondes d'où viennent les roches éruptives et les filons. La mer a mis en œuvre ces diverses substances, souvent après qu'elles avaient subi préalablement des décompositions chimiques ou qu'elles avaient passé par la vie. Elle a agi sur elles par les mêmes procédés que sur les substances qu^elle enlevait à la surrace. Elle les a disposées également en couches régulières, les a associées à des matériaux arénacés, y a souvent distribué de nombreuses dépouilles de ses habitants, comme si elle avait cherché à s'assimiler ces épaves et à les naturaliser dans son domaine. Aussi, pour discerner aujourd'hui la patrie originelle de ces corps, faut-il recourir à une enquête approfondie et difficile, qui n'est pas sans analogie avec celle à laquelle on procède pour les divers peuples, lorsque, par l'étude des langues, on cherche à reconnaître les races qui, à des époques très reculées, se sont superposées et unies entre elles.
Toutefois, la distinction des corps constitutifs des terrains stratifiés en deux catégories, quant à leur provenance, ne peut toujours s'établir d'une manière absolue ; car les masses silicatées externes et internes no diffèrent pas entre elles d'une manière complète, et certains corps, tels que le calcium, le fer, le silicium, le phosphore et le soufre, se rencontrent dans les unes et dans les autres. C'est ainsi que la vapeur d'eau fournie par les exhalaisons des volcans concourt à former la pluie, avec celle qui a pris naissance à la surface même du globe.
Ainsi l'examen approfondi de la composition des terrains stratifiés nous apprend, non moins clairement que celle des filons métallifères et de divers autres effets que nous avons
APPORTS DES PAR'nES INTERNES. 373
passés en revue, combien parait avoir été considérable l'intervention des parties internes du globe et des eaux souterraines. C'est ce qui explique pourquoi il a paru nécessaire d'entrer ici dans d'assez longs développements à ce sujet.
