Calcaires ponctués de cristaux de dolomite

L'épisode oolithique qui fait le passage du troisième au quatrième banc n’est pas dolomitique dans sa portion basale (partie supérieure du troisième banc), mais, à mesure qu’on s'élève, on voit d’abord. paraître quelques rhomboèdres isolés (calcaires ponctués de dolomite) pour passer à la fin de l’épisode oolithique à un calcaire dolomitique nettement caractérisé.

Dans la portion moyenne peu dolomitique, les rhomboëèdres ont pris naissance dans les interstices restés libres entre les oolithes c’està-dire en pleine matrice ; mais, la matrice étant très réduite, ils se sont développés aux dépens des balles oolithiques qu’ils ont plus ou moins fortement entamées. Ces cristaux sont assez mal formés et présentent des contours irréguliers et arrondis qui contrastent violemment avec les rhomboèdres à angles aigus qui se forment dans certains calcaires aux dépens des granules qui chargent le fond (cf. PI. XXIV, fig. 119 — comparer la moitié inférieure de la photographie avec sa portion supérieure).

Dans la portion supérieure de cet épisode, portion plus dolomitique et qui passe au calcaire dolomitique, les éléments figurés sont très espacés et les interstices qu’ils laissent entre eux sont comblés par des grumeaux granuleux. Les rhomboëdres qui ont pris naissance dans ces interstices se sont développés en mordant sur les balles oolithiques. Ces balles ne sont rongées que dans leur partie tout à fait superficielle ; elles ont souvent gardé leurs contours originels sous forme d’un liseré régulièrement orienté de granules qui maculent les cristaux de dolomite. Ces cristaux, contigus et formant mosaïque, sont plus ou moins irréguliers de contour ; les uns présentent des arêtes vives, les autres à contour déchiqueté ou arrondi affectent plutôt la forme de grains

(cf, PI, XXIV, fig 119 et 120).

UE Te III. — CONCLUSIONS.

A. — La dolomitisation se présente comme un phénomène d’une certaine continuité avec des périodes de paroxysme et de détente ; les enrichissements et les appauvrissements sont subits.

B. — Ce phénomène ne parait pas en relation avec des facies déterminés, ni, semble-t-il, avec des faunes particulières ; encore que les Polypiers, Syringopora et Tabulés soient largement représentés dans les bancs dolomitiques à Lithostrotion Martini.

J’ai fait remarquer, à l’occasion de la description des facies dolomitiques (dolomies grenues et calcaires dolomitiques), que les calcaires dolomitisés étaient originellement des calcaires à grain fin, des calcaires grenus et coquilliers, et des calcaires grumeleux. Ce sont, dans l’ensemble, des facies d'eaux calmes ; et je n’ai rencontré, dans les bancs dolomitiques à Lithostrotion Martini situés au centre de la carrière Hénaux sous le marbre Lunel, qu’un épisode oolithique et de courte durée.

M. G. DELEPINE, dans son étude d’ensemble sur le Calcaire carbonifère du bassin de Namur, était arrivé aux mêmes conclusions. Voici ce qu’il écrivait, au sujet des dolomies, dans son chapitre sur la répartition générale des facies : :

« Dans les régions où le facies dolomitique se développe, les calcaires le plus souvent atteints sont, en première ligne, les calcaires noirs compacts ou sub-grenus, qu’ils renferment ou non des phtanites, puis en seconde ligne les calcaires à encrines ; les calcaires oolithiques au contraire ne sont que rarement dolomitisés. Il y a deux exemples remarquables de ce dernier fait: les lentilles de calcaire oolithique du niveau à Prod. Cora à l’est et à l’ouest de Namèche, comprises entre des séries de couches qui sont dolomitisées ; l’absence de dolomitisation dans les niveaux où apparaît l’oolithe à Prod. sublaevis (exception faite pour la partie centrale de la bordure nord du bassin, entre Marche-les- Dames et Namèche par exemple) » 25,

C. — Il est actuellement admis que la dolomitisation de sédiments calcaires du type de ceux que je viens de décrire est un phénomène

205. DELEPINE G. — Recherches sur le Calcaire carbonifère de la Belgique. — 1911, p. 272.

contemporain du dépôt.

« On voit très bien dans certains cas que ce phénomène de la dolomitisation des calcaires fut rapide, s’étant produit dans le cours même de la sédimentation de la couche formée en quelques points de calcaire dolomitique homogène et, en d’autres points, de débris remaniés de celui-ci. D'ailleurs la dolomitisation des calcaires nous apparaît comme un phénomène quasi-contemporain de l’époque du dépôt ou qui lui est peu postérieur » 2046,

Mais, la dolomitisation est-elle antérieure ou postérieure à la consolidation des sédiments calcaires?

Le problème, somme toute, est double suivant que l’on considère les éléments figurés des sédiments calcaires (balles oolithiques, grumeaux, organismes), ou la matrice qui les moule.

En ce qui concerne les éléments figurés, les faits d’observation sont concluants et la réponse facile : la dolomitisation est postérieure au dépôt sur le fond marin des organismes et des fragments organiques ; la dolomite s’est formée après le calcaire granuleux dont elle a pris la place et gardé des vestiges sous forme de granules qui maculent ses rhomboëèdres. Elle s’est mise en place alors que les balles oolithiques avaient achevé leur évolution ; leur aspect extérieur en effet, et leur microtexture ne diffèrent en rien de l’aspect et de la microtexture qu’elles présentent dans les calcaires oolithiques non dolomitisés.

L'observation est moins déterminante en ce qui concerne la matrice et il est malaisé d’établir d’une manière péremptoire si la mise en place du carbonate double est contemporaine de la cristallisation de la matrice, donc de la consolidation du sédiment — ou bien si elle lui est postérieure, Des deux hypothèses, la première est la plus vraisemblable pour ne pas dire la seule.

Les rhomboëdres ont pris naissance dans les interstices entre les éléments figurés, c’est-à-dire dans la matrice, puis ils se sont développés en mordant de proche en proche sur les éléments figurés venus à leur contact. La texture, en règle générale, est périmée ; elle subsiste parfois sous forme de liserés noirs de calcaire granuleux.

Il s’agit là d’une véritable digestion du calcaire par le carbonate double, digestion qui laisse ou ne laisse pas de résidus (granules de carbonate de calcium).

206. DE LAPPARENT J. — Lecons de Pétrographie, — Masson, 1923, pp. 373 et 375.

D. — La question de l’origine de la dolomie déborde le cadre de ce travail et l’exiguité de mes observations, réduites au seul Calcaire carbonifère du Boulonnais. Ce que je dirai ici n’aura donc qu’une portée restreinte.

1. — Multiples sont les essais d'explication qui ont été tentés et qui sont susceptibles de s’appliquer les uns dans un cas, les autres dans un autre 27, Aucune explication pleinement satisfaisante n’a encore été proposée.

On est généralement d’accord aujourd’hui pour rejeter la précipitation directe de la dolomie et pour exclure les organismes au moïns comme causes principales et suffisantes de sa formation ; on admet généralement un phénomène de substitution ou de métasomatose que les savants interprètent du reste de manières différentes.

a. — La dolomitisation résulterait d’après CLEMENT 2%, d’une double substitution en milieu saturé de chlorure sodique entre le sulfate de magnésium et le carbonate de calcium aragonite, substitution qui aboutirait à la formation de sulfate de calcium et d’un carbonate de calcium et de magnésium qui n’est du reste pas le carbonate double mais un simple mélange des deux carbonates. CLEMENT faisait appel à des conditions de température, de pression et à des concentrations

anormales que SKEATS ?® estimait pouvoir être suppléées par la

fonction temps et durée. Pour ce dernier, la dolomitisation n’a lieu qu’au niveau de la surface (eaux agitées) et à mesure que se forme le calcaire.

b. — Les variations de teneur en carbonate de magnésium constatées lors des sondages effectués dans l’atoll de Funafuti en 1897 étaient attribuées par JUDD à la proportion variable des Algues calcaires. Selon lui, la dolomitisation se serait faite en surface et ce n’est que postérieurement que se serait produit l’affaissement.

c. — De ses recherches expérimentales, F. W. PFAFF 210 concluait au coniraire à sa formation sous une forte pression, donc à une grande profondeur pouvant aller de 180 mètres à 1800 mètres, les conditions optima oscillant entre des pressions de 40 et 60 atmosphères corres-

207. STEIDTMANN EDW. — The evolution of limestone and dolomite. — Journ. of. Geold., 1911, pp. 323 à 345 et pp. 392 à 428.

208. CLEMENT C. — Bull. Soc. belge de Géol., vol. IX, Mém. 3, 1895.

209. SKEATS E. W. — On the chemical and mineralogical evidence as to the origin of the Dolomites of Southern Tyrol. — Quart. Journ. geol. Soc., 1905, p. 136.

210. PFAFF F. W. — Ueber Dolomit und seine Entstehung. — N. Jhb. für Min., B. B. XXIII, 1907, p. 577.

Eng

pondant à des profondeurs de 400 à 600 mètres. D’après cet auteur, c’est à la profondeur considérable et à la forte concentration de l’eau qu’il faut attribuer la pauvreté des dolomies en organismes ; les intercalations de calcaires dans les dolomies s’expliqueraient par des mouvements de surrection et d’affaissement. Mais, cette explication, comme l’a fait remarquer PHILIPPI, est contraire à de nombreux faits établis tant en géologie qu’en océanographie.

2. — Aucune des causes mises en avant par ces différents auteurs et d’autres ne donne une explication satisfaisante et fondée de la dolo- mitisation dans le Calcaire carbonifère du Boulonnais.

a. — Les facies calcaires qui ont subi la dolomitisation ne sont en rien différents de ceux qui ne sont pas dolomitisés ; aucun d’eux n’a enregistré des conditions spéciales d’agitation des eaux dans lesquelles ils se sont déposés. Au contraire, les sédiments calcaires qui, dans le Boulonnais, sont dolomitisés (à savoir calcaires à grain fin, calcaires grenus et calcaires grumeleux) trahissent des conditions calmes de dépôt. Quant au calcaire oolithique, j’ai fait remarquer qu’il constituait un épisode de courte durée ; par ailleurs, s’il est assez dolomitique à ses débuts pour constituer un calcaire dolomitique, la dolomitisation est insignifiante dans le haut (calcaire ponctué de quelques cristaux de dolomite).

b. — L'hypothèse qui tendrait à expliquer la dolomitisation par l'accumulation d’organismes se heurte aux observations enregistrées par M. G. DELEPINE touchant le Calcaire carbonifère de la Belgique.

Les organismes, à eux seuls, ne suffisent pas à donner raison du phénomène de la dolomitisation. Dans les calcaires dolomitisés, ils ne sont pas différents ni sensiblement plus nombreux que dans ceux qui ne le sont pas. Quant aux Algues, si elles peuvent expliquer les enrichissements locaux de l’atoll de Funafuti, je n’en ai pas rencontré dans les facies dolomitiques à Lithostrotion Martini. Je ne nie pas la possibilité absolue du fait ; j’ai en effet observé dans les rubanés superposés au «Banc de 11 pieds» (carrière du Haut-Banc) des rubans organiques parfaitement conservés (Corydopodium laminare) dont les lames étaient plus ou moins abondamment incrustées de rhomboëdres de dolomite qui se sont, selon moi, formés sur place aux dépens des substances organiques de l’algue en voie de décomposition.

c. — Les explications 211: 212 par la réaction de l’eau de mer sur «les carbonates alcalins et surtout ammoniacaux provenant de la putréfaction des matières organiques » 2 ne sont pas non plus pleine-

211. DE DORLODOT H. — Description succincte des assises du Calcaire carbonifère de la Belgique et de leurs principaux facies lithologiques. — B. S. B. G., XXIII, 1909, p. 178.

212. DE LAPPARENT J, — Leçons de Pétrographie. — Masson, 1923, p. 375.

ment satisfaisantes. Combien de sédiments en effet plus riches en organismes et de même facies qui ne sont pas dolomitisés!

3. — Le déclenchement du phénomène me paraît lié à un impondérable qui échappe à linvestigation. Il semble que ce soit aussi l'opinion de STEIDTMANN :

«La prépondérance des calcaires purs et des dolomies… montre que la marge est très étroite entre les conditions qui favorisent la formation des dolomies et celles qui président au dépôt des calcaires, et, qu’en conséquence, au voisinage de ce point critique, de légers changements dans les conditions chimiques peuvent modifier complètement la nature du dépôt » 215,

Cet impondérable ne serait-il pas à chercher dans une série d’affaissements du fond marin qui correspondraient aux dolomies grenues et qui, sans nécessiter une profondeur considérable qui ne cadrerait pas avec les faits d'observation, auraient déterminé la formation de vastes cuvettes où l’eau de mer aurait séjourné, privée de toute circulation et de tout échange, et constituant une saumure dense. C’est au fond de ces cuvettes, en plein milieu organique en décomposition, en pleine stagnation, que se seraient faites les réactions chimiques entre les sels de l’eau de mer et les carbonates engendré$ par la putréfaction des tissus organiques animaux et végétaux.

Ces grandes cuvettes se seraient ensuite peu à peu comblées, diminuant d’abord, supprimant ensuite la concentration des sels en solution dans l’eau, favorisant peut-être la circulation de l’eau, le lessivage du fond marin et la dilution des matières organiques en putréfaction (calcaires dolomitiques dans le premier cas, calcaires simplement ponctués de dolomite ou même calcaires francs dans le second). Un nouvel affaissement... etc.

Les organismes, en tant que tels, ne sont pas négligeables ; ils ne peuvent être à eux seuls cause de la dolomitisation, mais leurs restes à l’état de décomposition plus ou moins avancée jouent un rôle important. L’impondérable serait, selon moi, dans ces mouvements verticaux subis par le fond marin et qui auraient déterminé la formation de ces cuvettes ; ces mouvements seraient condition sine qua non du déclenchement des causes multiples (fonds stagnants, concentration des sels,

213. «The dominance of pure limestones and dolomites.… shows that the margin between dolomite and limestone-bearing conditions is a narrow one, and hence near the critical stage slight changes in chemical conditions may completely change the nature of deposition». cf. STEIDTMANN EDW. — Origin of dolomite as disclosed by stains and other methods. — Bull. of the geol. Soc. of Amer., 1917, vol. 28, p. 450.

putréfaction lente etc...) qui provoquent et favorisent le dépôt de carbonate double. - f

Je suis arrivé à ces conclusions par mes observations et mes ré- flexions personnelles ; je me rassure en constatant que GOSSELET, dans son travail sur P'Ardenñe, arrive aux mêmes conclusions bien qu’un peu moins explicitement 214,