I. — MARNES PROPREMENT DITES

Définition de la marne. — La marne est essentiellement formée par un mélange, en proportions très variables, de carbonate de chaux, d'argile et de sable, auxquels s'ajoutent des matières étrangères, telles que Toxyde de fer, le carbonate de magnésie, le plâtre, etc. Cette constitution la rapproche donc des roches calcaires que nous avons examinées, et, à considérer seulement la nature et la proportion même des éléments qu'elle contient, on serait tenté de n'établir aucune différence avec les autres roches calcaires, dont elle n'est qu'une variété spéciale. Mais ce qui la distingue très nettement de ces dernières, c'est l'intimité du mélange des dififérents corps constituants. La nature, en déposant en même temps le calcaire et l'argile, sous forme de précipité impalpable, a réalisé un mélange si parfait, qu'on ne saurait l'imiter artificiellement. De Gasparin a défini ainsi cet état particulier du calcaire : « Les deux éléments qui constituent la marne y sont mêlés d'une manière si intime, qu'il est impossible de parvenir à imiter la nature par de simples procédés mécaniques, tellement ils sont juxtaposés molécule à molécule. Ainsi, quand on soumet la plus petite particule possible de marne à l'action d'un acide, sous l'objectif du microscope, on voit l'attaque se faire par toutes les faces et par tous les angles, et l'argile qui reste se trouve composée d'une multitude d'autres particules d'une finesse telle qu'il est presque impossible de l'évaluer. »

On désigne sous le nom générique de marnes, ces

mélanges dont nous venons de parler et dans lesquels

Tun ou l'autre des éléments composants prédomine. On

les appelle marnes calcaires, lorsqu'elles sont très riches

T. ni. 17

en carbonate de chaux; marnes argileuses lorsque c'est l'argile qui est en plus forte quantité; marnes sableuses, quand le sable est en plus grande abondance. Ces expressions ne répondent du reste pas à une composition définie, la dénomination de marne elle-même n'est pas strictement limitée à des produits très calcaires.

Propriétés physiques de la marne. — Foisonnement. — Ce qui distingue surtout la marne, c'est la propriété de se déliter spontanément lorsqu'elle est mouillée ou exposée à l'air pendant quelque temps; elle augmente de volume, foisonne et tombe en poussière, c'est-à-dire qu'elle se comporte comme la chaux vive. Tandis que la plupart des calcaires n'offrent cette propriété qu'après avoir subi la cuisson, la marne, au contraire, la possède sans avoir besoin de subir l'action du feu. Le foisonnement de la marne est une propriété naturelle, tandis que le foisonnement de la chaux est une propriété acquise.

A quoi faut-il attribuer ce délitement spontané des marnes? On croit que c'est à l'opposition des propriétés du calcaire et de celles de l'argile : le premier forme avec l'eau une pâte peu liante qui se réduit facilement en poussière par la dessication, l'argile par elle-même possède la propriété inverse; mais sa cohésion est détruite par la présence du calcaire, dont la pulvérisation par dessication entraîne celle de l'argile. La faculté très différente qu'ont les deux éléments d'abandonner ou d'absorber l'eau tend à rompre l'équilibre des molécules et à produire la désagrégation.

Cette propriété de la marne la rapproche quelque peu de la chaux éteinte, au point de vue de sa diffusion dans le sol. Aussi est-elle recherchée et donne-t-elle lieu à une exploitation et à un commerce très actifs.

Gisements des marnes. — Les marnes sont

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abondamment répandues, et forment des gisements dans la plupart descouches géologiques. Cependant les terrains primaires et les terrains de transition, très pauvres en chaux, ne contiennent pas de dépôts marneux. Pour en constater, il faut arriver au trias, dans l'étage dit des marnes irrisées ou keuper; encore ces marnes sont-elles constituées par de Targile presque pure, contenant seulement 10 à 12 pour îoo de carbonates de chaux et de magnésie.

Les marnes commencent à devenir abondantes dans le terrain jurassique ; les trois étages oolithiques se trouvent en effet séparés par une couche de marne. Les marnes du lias, couvrent en France plus de deux millions d'hectares; elles sont particulièrement aptes à la production des herbages (Nivernais, Bessin). Ces dépôts de marnes si abondants sont très argileux. Dans Toolithe, on trouve en Normandie et dans les basses Cévennes une assise considérable d'argile et de calcaires marneux qui atteint parfois 3o mètres de puissance.

Les marnes d*Oxford sont presque exclusivement argileuses. On trouve aussi abondamment répandus des calcaires marneux dans les étages bathonien et oxfordien; dans ce dernier étage les marnes sont souvent riches en gypse et en pyrites.

Dans le néocomien les marnes calcaires ne sont pas rares.

Le crétacé présente d'abondants dépôts de marnes calcaires, les uns et les autres riches en coquilles fossiles; le cénomanien et le turonien contiennent de fortes assises de marnes crayeuses. L'étage sénonien est tout entier constitué par de la craie presque pure (Champagne), que dans plusieurs régions on emploie sous le nom de marne; elle présente en effet, à des degrés divers, la propriété de se déliter.

26o LES ENGRAIS.

Le terrain tertiaire comprend, outre les dépôts de faluns, des dépôts marneux, particulièrement dans l'étage du calcaire grossier. Les argiles qui forment la presque totalité du sol reposent généralement sur la craie et sur la marne du crétacé.

En résumé, c'est dans lapériode secondaire que les dépôts de marne se sont produits en très grande abondance, et particulièrement dans le jurassique et le crétacé; il y a là une source inépuisable de cet amendement.

Exploitation des mamières. — La recherche de la marne est facilitée par Pétude géologique de la région; en s'aidant des cartes géologiques et des ouvrages spéciaux indiquant d'une façon complète la succession des couches de terrains, on peut par analogie diriger ses investigations. Les sondages sont parfois utiles; mais le plus souvent la marne est mise à découvert accidentellement par les tranchées de routes ou de chemins de fer, par le forage des puits, etc.

La présence de certaines plantes donne aussi une indication utile; lorsque, par exemple, on voit le sol se recouvrir de sauges, de tussilages ou pas-d'âne, de ronces, de mélampyres, de chardons, de plantains, on peut supposer qu'il existe de la marne dans le sous-sol.

La marne vient souvent affleurer au niveau du sol , à flancs de coteaux, par exemple; quelquefois elle se trouve ramenée à la surface par les labours. Quand on la rencontre ainsi à une profondeur très faible, Texploitaticn en est extrêmement facile; elle se fait à ciel ouvert ; les tombereaux, dont l'arrivée et la sortie sont facilitées par des chemins en pente douce, viennent dans la carrière même ; l'extraction se fait alors à peu de frais-

Si la marne est enfoncée plus profondément dans le sous-sol, il faut établir des banquettes ou étages succès-

sifs et remonter la marne au niveau du sol par plusieurs jets de pelle.

Enfin la profondeur du gisement est parfois telle qu'on est obligé d'établir des puits et des galeries semblables à ceux dont nous avons parlé pour l'extraction des phosphates. Dans ces conditions l'exploitation entraîne à des dépenses plus grandes , et on a alors plus d'avantages à employer la chaux vive; aussi voyons-nous, à mesure que les voies de communication se multiplient, les puits à marne abandonnés graduellement.

Différentes qualités de marnes. — Toutes les marnes sont loin d'avoir la même composition chimique, les mêmes propriétés et les mêmes qualités.

Leur couleur et leur aspect sont très divers; tantôt elles se présentent en masses dures et compactes, tantôt sous forme pulvérulente. Elles sont en général d'autant plus agglomérées et d'autant plus compactes, qu'elles sont plus argileuses; d'autant plus pulvérulentes et délitables qu'elle sont plus calcaires ou plus sableuses. La coloration qu'elles affectent, tantôt blanche, tantôt grise, tantôt verteou bleuâtre, tantôt jaune, est attribuable aux oxydes métalliques qui entrent dans leur composition.

On a l'habitude de grouper les marnes en trois catégories :

1° Les marnes calcaires, contenant, de 5o à 95 pour 100 de carbonate de chaux. Elle se réduisent ordinairement en poudre avec une grande facilité, lorsqu'on les expose à l'air.

2** Les marnes argileuses, contenant pour 100, de 10 à 5o de carbonate de chaux et de 5o à yS d'argile ; le reste étant constitué par du sable. Ces marnes se délitent lentement; elles sont onctueuses au toucher, durcissent au feu et happent fortement à la langue.

3^ Les marnes sableuses ou siliceuses, qui renferment,

pour loo, loà 5o de calcaire, 25 à 75 de sable, avec un peu d'argile. Elles sont friables, ne durcissent pas au feu et ne happent pas à la langue.

On rencontre encore, souvent en Angleterre, plus rarement en France, des marnes dites magnésiennes, contenant 5 à 3o pour 100 de carbonate de magnésie; elles se reconnaissent par l'aspect laiteux persistant des flaques d'eau formées par les pluies à leur surface. Les marnes calcaires elle-mémes renferment souvent des quantités appréciables de magnésie.

D'autres dépôts marneux contiennent du sulfate de chaux en proportion assez élevée pour qu'on puisse leur donner le nom de marnes gypseuses; on en trouve dans l'Allier et surtout dans les travertins des environs de Paris.

Certaines marnes argileuses sont chargées de matières organiques; elles sont appelées marnes humeuses; généralement peu calcaires, elles tendent à se convertir en tourbes.

La démarcation qui existe entre les marnes proprement dites, d'une part, et les calcaires, d'autre part, n'est pas toujours très nette; aussi a-t-on appliqué des désignations différentes à ces produits intermédiaires. Ainsi on donne le nom de sables marneux ou d'argiles marneuses à des produits contenant moins de 20 pour 1 00 de carbonate de chaux; celui de calcaire marneux ou craie marneuse à des calcaires qui même sans contenir de marne proprement dite, peuvent cependant se déliter; telles sont les castines dont on rencontre des couches importantes dans l'étage bathonien.

Nous réunissons dans un tableau, des analyses de marnes dues à différents auteurs :

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Les marnes contiennent, comme on le voit, des quantités d*acide phosphorique et de potasse parfois assez importantes pour que Tapport de ces éléments au sol par le marnage ne soit point négligeable, Boussingault et Payen y ont trouvé en outre des quantités d'azote variant de i à 2 millièmes. L'azote et Tacide phosphorique proviennent des débris fossiles qui accompagnent beaucoup de marnes et qui leur donnent leurs noms (marnes à micrasters, à ammonites, à huîtres, à belemnites, à hippurites, etc.).

Craies. — Les craies proprement dites, qui sont si abondantes et qui constituent le système crétacé presque tout entier et particulièrement le sénonien, peuvent être rapprochées des marnes. Dans beaucoup de pays elles reçoivent ce nom; elles constituent presque toujours le sous-sol des terrains tertiaires et fournissent aux argiles à silex la chaux qui généralement leur est nécessaire. La pratique de leur emploi s'appelle crayonnage.

Voici quelle est la composition de ces craies :

Craio blAnche CiAia

du Ptw-de-OftUla. do Champngnc.

Résidu insoluble .., i à 2 »

Carbonate de chaux 94 à 98 94.2

— de magnésie o à 0.6 0.8

Phosphate de chaux o.3 à 2.0 o.i

avec des traces d azote et d'acide sulfurique.

Dans les craies phosphatées, il existe des doses élevées d'acide phosphorique (voir t. II, p. 426), et on comprend que l'utilisation de ces dernières soit avantageuse dans les terrains qui manquent à la fois de chaux et d'acide phosphorique.

Dans les craies comme dans les marnes, on trouve souvent de petites proportions d'azote, provenant des fossiles qui les accompagnent, telles sont les craies à Turrilites luberculatus, qu'on emploie comme marne dans certaines localités de la Sarthe.

C'est une opinion assez répandue que la craie et la marne sont d'autant plus riches en acide phosphorique qu'on s'enfonce plus profondément dans le sous-sol; dans quelques contrées (Angleterre), on s'impose souvent de gros frais pour aller chercher la craie très profondément; Vœlcker a démontré qu'il n'y avait aucune relation entre la profondeur et la richesse de l'amendement :

Cmie inférieure. Cmio supérieure.