CHIA

Echelle

Fig. 24. ^ Carte rie Tlle d'Ischia. Les petits cercles blancs désignent les fumerolles, les points noirs les sources thermales. Les quatre courbes portant les millésimes de 1883, 1881, 1828 et 1796 indiquent les surfaces dans lesquelles les maisons s'écroulèrent à ces diverses époques. — D'après M. Mercati.

dais qui veut dire jaillir. Lors des éruptions du Grand- Geyser, à la suite de bruits souterrains et d'ébranlements du sol, l'eau s'élance verticalement jusqu'à une hauteur de 50 mètres. Au bout de dix minutes, et après quelques oscillations, tout rentre dans l'état normaL Le thermomètre, plongé à une vingtaine de mètres dans le canal vertical qui amène l'eau, accuse une température supérieure à celle de

54 LES BAUX SOUTERHAINES

l'ébullilion. A l'ouest des États-Unis, sur les confins du Wyomlng, «e trouve une des régions les plus remarquables en geysers <fig. 35), auxquels sont aesociées plus de deui

rig. S5. — Vue du Kai)o-<ieyier> — D'aprti H. Dana.

mille sources très chaudes qu'on pourrait croire engendrées par un vaste foyer & vapeur. Ces émanaltons grandioses sont d'un caractère si extraordinaire et si imposant qu'une loi les a prises sous sa sauvegarde et a fait du lieu où elles se produisent une très vaste propriété publique, sous le nom de

LEUR TRAVAIL A UfiPOQUB ACTUELLE 55

parc national de Yellowitone. La figure S6 représente un exemple fourni par la Nouvelle-Zélande.

Ainsi, chaque mode de gisement des lources thermales bit comprendre comment la chaleur interna du globe intervient pour les échauffer. Touterois, sans pénétrer aussi bas que le ferait supposer leur degré de chaleur, comparé au taux nor-

t'if. tu. — Le gejMr d« Walkile lur le lac Rotorua, i le NouTelle-Ulude. D'eprè* H- «on HocbitetUr.

mal d'accroissement, les eaux peuvent acquérir une température élevée, en l'empruntant à oeruines roches éruptives, poussées des profondeurs vers la surface de la terre et qui conservent encore une partie de leur primitive chaleur. En général, elles remontent par l'eifet d'une pression hydrostatique, comme dans les puits artésiens; quelquefois intervient la force expansive de la vapeur.

Les volcans, dont les éruptions n'évoquent & l'esprit que

56 LES KAUX SOUTERRAINES

l'idée de feu, constituent cependant de gigantesques sources intermittentes d'une eau dont la haute température surpasse tout ce que nous connaissons.

Partout, en effet, la vapeur d'eau forme, non seulement le produit le plus abondant et le plus constant des éruptions, mais elle parait en être même le moteur, grâce à son énorme tension. Dès le commencement de la crise, elle jaillit par énormes bouffées, arrachant des débris de toute sorte au conduit souterrain; cette vapeur donne bientôt naissance à une colonne verticale qui s'épanouit dans les hautes régions de l'atmosphère, sous la forme d*un pin d'Italie, suivant la comparaison de Pline. Elle est souvent noircie, surtout au commencement de l'éruption, par des déjections solides, cendres ou lapillis. La hauteur de cette colonne aqueuse peut être considérable, si elle n'est pas emportée ou dissoute par les courants aériens. On l'a estimée à 3000. mètres, lors de l'éruption du Vésuve en 1822, et à 8000 mètres au moins au Cotopaxi. Le 26 juin 1877, six cratères ouverts sur les flancs de l'Etna fournissaient chacun des jets de vapeur qui, d'après M. Fouqué, correspondaient à 22000 mètres cubes d'eau par jour, et cela pendant cent jours. Des pluies torrentielles résultent fréquemment des nuages engendrés par ces exhalaisons (fîg. 27).

Quelque invraisemblable que le fait paraisse, l'eau est incorporée dans les laves fondues et incandescentes, et, par conséquent, participe à une température qui excède 1000 degrés. Mais, dès qu'elle se vaporise, sa haute température tombe tout à coup et descend à celle de l'eau bouillante.

L'eau expulsée des volcans nous donne seulement une idée bien restreinte de l'importance de son domaine dans les profondeurs de la terre. Si l'on considère la possibilité qu'elle trouve de pénétrer, par capillarité et par d'autres

LEUR TRAVAll. A L'ÉPOQUE ACTUELLE S7

moyens, dans des régions internes d'une très haute température, on ne peut douter que ces régions ne recèlent de l'eau surchauffée. Emprisonnée entre des parois rocheuses d'une énorme résistance, elle peut acquérir une tension que

Fig. 37. — Vue in Krakalau, peadant l'érupUon du 37 août 1S83. — D'aprèi le bureau topographique de Batavia.

certaines expériences récentes montrent comme étonnamment puissante.

Ce n'est donc pas. à des émissions ostensibles que l'eau souterraine borne son r61e; sans se montrer, elle doit contribuer aussi à des actions mécaniques. En présence de l'immense brce employée par elle lors des éruptions quand elle

pousse la lave à TaHitude de TEtna, on peut admettre que, dans les régions où elle ne trouve pas d'issue, animée de cette énorme pression, elle soit aussi une cause efficace des tremblements de terre, même les plus formidables. Ces derniers seraient des éruptions volcaniques qui ne peuvent aboutir, Les agitations se produisent tout particulièrement dans les contrées dont le sol est disloqué et qui a le plus récemment acquis son dernier relief. Cette constitution géologique, reconnue comme spécialement en rapport avec les tremblements de terre, aurait précisément pour eifet de favoriser par de grandes cassures, Talimentation en eau des régions profondes et chaudes. De telles conditions sont réalisées dans toutes les parties du bassin de la Méditerranée, si fréquemment et si violemment agitées depuis les temps historiques, et, tout récemment encore, dans la région dépendant de la Ligurie et du département des Alpes-Maritimes.

Les faits que les eaux souterraines viennent de nous apprendre, pour l'époque actuelle, aident à se faire une idée de ce qu'elles ont produit dans des temps très reculés, aux époques géologiques. Les minéraux qui sont leur œuvre et dont nous allons parler, permettent de suivre, comme à la piste, le chemin qu'elles ont parcouru, il y a des milliers de siècles.

Bien avant de se préoccuper du mode de formation des grandes masses qui constituent Técorce teirestre, et cédant parfois à la cupidité plus encore qu'à la curiosité scientifique, rhomme tenta de découvrir la genèse de certains minéraux. Le moyen ftge n'a-t-il pas vu plus d'un alchimiste, dans ses recherches passionnées de la pierre philoso* phale, s'efforcer de surprendre et de reproduire les procédés par lesquels la nature a engendré à l'intérieur des roches, l'or, le plus noble, selon le langage du temps, et assurément le plus précieux des métaux?

D'après le système de Thaïes, adopté par Aristote, l'eau serait le principe universel des choses. cSi les éléments naissent les uns des autres, pourquoi la terre, dit Sénèque, ne serait-elle pas produite par l'eau? Comme le corps humain, la terre renferme nombre d'humeurs dont quelques-unes se durcissent à l'époque de la maturité; d'où les terres métalliques et les substances pierreuses, qui ne sont que des liquides pétrifiés. >

Les hypothèses, relatives à la nature des substances miné-

raies, qui ont eu cours jusqu'au siècle dernier, se rapprochent de cette doctrine. Bernard Palissy, Tun des esprits les plus pénétrants de son époque , a écrit : c Toutes les matières minérales que tu appelles corps morts furent aussi créées, comme les végétatives, et se travaillent à produire semences pour en engendrer d'autres. Le cristal n'est pas tellement mort qu'il ne luy soit donné de se sçavoir séparer des autres eaux et au milieu d'icelles se former par angles et pointes de diamants. Aussi, les matières minérales ne sont pas tellement inertes qu'elles n'enfantent et produisent de degré en degré choses plus excellentes. Ces matières minérales sont entremêlées et inconnues parmy les eaux, en la matrice de la terre, ainsi que toute humaine créature et brutale est engendrée sous espèce d'eau. Les matières des métaux sont en telle sorte cachées qu'il est impossible à l'homme de les connoistre auparavant qu'elles soyent congelées, non plus qu'une eau en laquelle l'on aurait fait dissoudre du sel, nul ne sçauroit dire qu'elle fust salée, sans la taster i la langue. > Puis, répondant aux alchimistes qui, dans leurs expériences, recouraient aux températures les plus élevées des fourneaux alors connus, Palissy ajoute : c Quand tu auras bien examiné toutes choses par les effets du feu, tu trouveras mon dire véritable, que le commencement et origine de toutes choses naturelles est eau. > On ne saurait raisonner d'une manière plus ingénieuse sur une idée assurément imaginaire, mais qui ne pouvait être guère plus solide, à une époque où, la chimie n'ayant pas encore revêtu un caractère scientifique, la nature des substances dont on cherchait à deviner l'origine demeurait à peu près inconnue.

Frappés de l'admirable régularité des révolutions des astres, certains esprits furent conduits, par une généralisation mystique, à en tirer des conséquences applicables aux phénomènes de notre propre planète. Suivant une doctrine qui

remonte aux Chaldéens, et que Ton trouve aussi chez lesÉgyplienSy des influences sidérales contribuent à la maturation, c'est-à-dire à la transformation souterraine des substances minérales. On supposait des relations mystérieuses entre les corps célestes de notre système solaire et les métaux dont l'éclat présente quelque ressemblance avec la couleur de ces astres. Conformément au principe des semblablesj l'or devait correspondre au Soleil , l'argent à la Lune, le fer à Mars, le cuivre à Vénus, le plomb à Saturne et l'étain à Jupiter. Tout étrange qu'elle soit, cette croyance n'était pas encore abandonnée il y a deux siècles. Un ancien manuel pratique du mineur, composé en Allemagne, le Bergbûchleinf dont la première édition connue date de 4505, présente des figures où l'on voit les filons métallifères s'enfonçant à l'intérieur de la terre, et, dans le ciel, les planètes qui correspondent respectivement aux divers métaux et d'où s'écoulent les effluves générateurs, c A la naissance et à l'accroissement d'un minerai métallique, y est-il dit, se rattachent, d'une part, un agent et, d'autre part, une substance ou matière subordonnée, laquelle est susceptible d'être mise en activité, comme celle qui est en fermentation. L'agent général est le ciel, avec ses mouvements, la révolution de ses planètes et son rayonnement lumineux : c'est pourquoi chaque minerai métallique subit une influence spéciale de la part de sa planète particulière. » Ainsi, dans un opuscule de quelques pages seulement, et qui n'était destiné qu'à donner les connaissances les plus nécessaires au mineur praticien, on plaçait, au même titre d'utilité que l'emploi de la boussole, la notion de cette prétendue affmité entre les métaux et les planètes.

Le mode déformation, ou, comme disait Bufibn, lagénésie des minéraux, est une des questions les plus intéressantes de leur histoire. Mais le problème ne pouvait être abordé, avant que les géologues eussent fourni des données

6i LES EAUX SOUfERRAtNEâ

précises sur toutes les conditions de gisement. Des solutions satisfaisantes ont été obtenues récemment pour un certain nombre d'espèces minérales : Texpérimentation synthétique^ en se plaçant dans les circonstances qui paraissent avoir présidé à leur formation, â réussi à les reproduire, avec leurs formes cristallines et tous leurs caractères essentiels ; elle a complété de la sorte la démonstration de leur origine. Grftce à ce mode d'investigation, on est arrivé à reconnaître que beaucoup de minéraux sont dus à l'intervention des eaux souterraines. Dès les époques les plus anciennes , celles-ci ont laissé, en une multitude de points/^des indices décelant sûrement leur rôle et leur parcours, mieux encore que ne le font les phénomènes contemporains.

Les terrains sédimentaires, formés comme les dépôts que la mer étale chaque jour dans le fond de son bassin, s'en distinguent souvent, même à première vue, par certains caractères extérieurs ; l'action des eaux souterraines a produk la plupart de ces différences.

C'est ce que démontrent les animaux et les végétaux fossiles, longtemps désignés sous le nom de pétrifications, ou plutôt les changements chimiques que ces corps fossilisés ont évidemment subis.

Ici, des coquilles et des polypiers, présentant des formes parfaitement conservées dans leurs moindres détails, ne sont plus constitués avec du carbonate de chaux, comme ils l'étaient certainement pendant la vie de l'animal auquel ils ont appartenu : une substance essentiellement différente, le

VEVk ttOLB HlNéBALtSATEtlR AUX ÉPOQUES GÉOLOGIQUES 63 quartz, a pris exactement la place dil carbonate (flg. W). Ailleurs, ce sont d'autres minéraux, la pyrite (flg. ^9), la baryte sutratée, qui ont pénétré et cristallisé dans les cavités qu'occupait le corps de ces invertébrés.

Les bois silicifiés, que l'on rencontre très Tréquemment, accusent avec plus de clarté encore rintervention d'un liquide. Non seulement, l'œil le moins exercé reconnaît leur forme extérienre, mais encore la texture ligneuse s'est main-

Hg. S8. — Orbiculei lilicens occupant la place do letl d'une Bryphée arqudo ■ilicîfiffl. Graudenc nalurellc. — Colleetioa du Huaéum. — A gauche, des orUculei iaoléi.

tenue jusque dans les cellules et autres parties intimes, aussi distinctement que dans le bois vivant. Ce n'est donc pas un simple moulage de la silice, opéré dans les vides qu'aurait laissés la disparition du végétal, inais l'effet d'une substitutiorl moléculaire, graduelle et lente, qui nous a conservé les organes les plus délicats de plantes diverses. Un liquide, tel que l'eau, a pu seul produire ces substitutions d'un corps à un autre, en déposant les substances qu'il tenait dissoutes. Des cbangements,duspareillement& une influence aqueuse, ont amené la formation de masses arrondies dites rognons, confondues parfois avec des productions organisées, bien

qu'elles soient enlièrement minérales. Le silex, qui est une variété du quartz, se présente souvent sous cette forme tuberculeuse ; on en rencontre les rognons, alignés parallèlement à la stratification de la craie dans les carrières de Meudon et, sur une plus grande échelle, le long des falaises de la Normandie. Ces silex se sont produits après que les

Fig. tS. ~- Aromonite dont le* coocaméralioni ont éM iacrutlée* de pjritc e de caUito criitalliséci. — Dcmi^randcur. — CoUecUon du Hiuéum.

couches avaient été déjà déposées et ont souvent empâté des fossiles sur lesquels ils se sont moulés.

11 existe des rognons analogues pour le mode de production, mais de nature calcaire. Les dépôts quaternaires les plus récents, comme le timon diluvien ou lœss, en présentent un grand nombre. Cette même forme apparaît très fré> quemment dans le fer carbonate, surtout abondant dans les argilesdu terr^'n houiller, et qui est exploité dans plusieurs comtés de la Grande-Bretagne.

On connaît ces boules, d'un éclal métallique et couleur

jaune de laiton, dont la surface est hérissée de pointes cristallines. Elles sont formées de pyrite ou bisulfure de fer et abondent dans la craie, dans Targile plastique et dans les roches charbonneuses. Quand, à cause des dénudations, elles se présentent isolées à la surface de roches d'une tout autre nature, on serait porlé à les croire tombées du ciel : aussi leur donne-t-on vulgairement le nom de pierres de foudre ou d'aérolithes, en Picardie, en Champagne et en Normandie.

La substance qui s'est ainsi cohcrétionhée paraît avoir subi l'influence d'un véhicule liquide, tel que l'eau de carrière ou d'imbibition des roches. La tendance de la matière dissoute à se réunir en sphère, sous l'influence de l'attraction, a été contrariée par l'inégale résistance de la masse dont elle devait s'isoler; de là ses formes tuberculeuses.

Quant aux enduits noirâtres nommés dendrites, dont les formes imitent avec une ressemblance trompeuse celles de mousses, comme dans les agathes arborisées, le dépôt est tout à fait inorganique : l'eau, en se ramifiant par l'effet de la capillarité dans des fentes très minces, y a déposé de l'oxyde de manganèse.

Les marbres dits veinés, si répandus autour de nous, montrent avec évidence un autre mode d'action des eaux souterraines. Leur aspect élégant est dû à de petites veines de chaux carbonatée blanche et cristalline, qui serpentent dans une masse de couleur foncée et de nature amorphe, quoique de même composition chimique. Des fissures, s'entre-croisanten tout sens, se sont d'abord produites dans la roche, sous l'influence d'actions mécaniques; puis les cavités ainsi ouvertes ont servi de canaux à des eaux qui, sur leur passage, ont dissous une partie de la substance pour la déposer ensuite purifiée par la cristallisation; fait analogue à celui que nous présentent à chaque instant nos laboratoires. Un tel mode de structure veinée est des plus fréquents dans les calcaires des

A. Daldrér. 5

régions disloquées ; les Alpes en fournissent maint exemple

le long d'escarpements d'une étendue considérable.

Des modilications se sont aussi opérées dans les roches éruptives, sous l'intlucncedes eaux qui les traversèrent; mais elles offrent un caracière différent de celles que nous venons

Fig. 3U. — GùoOe iIg nioioL)'pc (l»ns une ruclie am.vgJaloïde. — De la cullcction du NusiJum. Moitié ilc grandeur Daluretic.

de constalcr, non SL'ulemenl A cause de la clialeur qui y présidait, mais aussi par suite de la composition môme de ces roches.

Diverses espèces minéi'ales, groupées sous le nom géné- '■inue de itéolitlics, se pré.-^entenl dans les masses éruptives,

LEUR AOLÈ MltiÉRALISATEUR AUX ÉPOQUES céOLOGlQUES CT en cristaux tapissant d'innombrables cavités (fig. 30), telles qu'on en voit se produire encore dans les laves volcaniques actuelles, par le dégagement des vapeurs que ces laves exhalent jusqu'au moment où elles sont complètement solidifiées (fig. 31, 32 et 33). On reconnaît aisément que ces zcolithes ne se sont pas formées en môme temps que leur roche mère, mais après que celle-ci se fut consolidée et

li;. 31. — Vue ûv riln Nchaë et de» lies ciivironiiiiiilct (Feruii), pris» en mer : les roches d'origine éruiilive, qui sont disposées en nappca horiiontaies, sont entièrement imprégnùes de icolitlics. — D'uprts Durochcr.

boursouHée. Elles affectent toujours exactement une même disposition, quel que soit l'âge des roches.

Parfois l'agate leur est associée comme à Oberstein, dans le Palatioat, où l'on a exploité cette pierre dès rantiquité(lig. 34), et dans l'Uruguay, dont on l'extrait aujourd'hui. Ses zones concentriques, appliquées les unes dans les autres par des moulages successifs, témoignent clairement d'un dépôt graduel, de nature évidemment aqueuse. Les eaux incrustantes produisent sous nos yeux des dépots de carbonate de chaux d'une structure identique. Quant aux colora-

lions variées des zones successives de l'agate, qu'on utilise

Kig. n. - Carlo ni kui, que représente 11 prégnées de léoUllies. -

des vnsles nappe» Irapécnnes du Dokitillé; elles sont en grande partie îm- :arte du Geolngicat lurrey de l'Inde.

Fig. 33 — Coupe de la cfllc HimeGola (lac supérieur) près la nvièro Baplism. montrant par des point» cl de Irci petits ronds la loeili ation des vacuoles dans les parties super cure» des nappe» de diabase qui ont été surtout bourseuDecs D après H Roland Ducr Irïing

pour la fabrication des camées, elles correspondent à de très faibles variations dans la nature du liquide prëcipi-

LEUR ROLE MINÉRALrSATElRAlX ÉPOQLES GÉOLOGIQUES 69 tant. Les crislaux limpides de sputh d'Islande, auquel la physique est redevable, depuis lluyghcns, des plus importantes découvertes sur In double réfraction et la polarisation

Fiit. M. — Dolérila amyedaloïde donl lea noyaux soni conslilués par da

Hiiarli, en partie à Ttlat d'agate, et de la calcile .apathique, le» deu« iiibalaDcet, accompagnée» de léolilhc», et lOUïentasiociiiM el diapoiéei en'couchei concentriques. — D'Oberïtein, Pa'a'.inal. Éciianlilloo du Muséum, 1/â grandeur naturelle.

de la lumière, sont associés aux zéolilhes, dans les vacuoles d'anciennes laves, et ont pris naissance à la mémo cpoquei

Au lieu de conjectures erronées ou vagues auxquelles on avait eu recours pour expliquer l'origine de ces minéraux,

70 LES EAUX SOUTEEIRAINKS

nous possédons une démonstralton, pour ainsi dire expérimentale, qui en éclaire toutes les particularités de la manière ta plus compicte.

A Plombières, la découverte d'importantes substructions romaines et d'une piscine assez vaste pour cinq cents baigneurs, en excitant l'admiration, démontra que celte localité, comme beaucoup d'autres stations de la Gaule, avait acquis dans l'antiquité un grand développement. Les travaux exécutés en 1851, pour l'accroissement du débit des sources,

Pig. SA. — DispoiilioD de la maf onnerie i isolithct tous le sol do Plombière<<. Coupe transversale, g, granila du fond de lu vante, duquel jailliiaent las lourcei lliermales i, »; b, MtOD romaiD qui a servi à les isoler de la rivitra voisine et où les làalithes odI pris naissance; r, remblai. EcbeUe de \/HXH.

firent en outre apparaître (lig. 35), dans des tranchées profondes du sous-sol, une partie des conduites souterraines qui avaient échappé aux dévastations des barbares ; ils mirent aussi au jour une maçonnerie formée de béton et de fragments de briques, disposée avec art autour des sources thermales, de manière â les isoler de la rivière voisine et du gravier, où elles se seraient épanchées et refroidies. Chaque source, emprisonnée dans celte maçonnerie â partir de son orifice, n'en sortait que par une cheminée verticale en pierres de taille pour s'élever el s'écouler vers les piscines.

En examinant attentivement les briques immergées depuis des siècles dans l'eau minérale, je pus reconnaître qu'elles ivaient subi une transformation des plus intéressantes. Des

LEUR ROLE MlNÉRALfSATEUR AUX ÉPOQUES GÉOLOGIQUES 71

combinaisons nouvelles, silicates de la famille des zéolithes, avaient pris naissance dans les cavités dont ces briques sont criblées : chabasie en cristaux striés, groupés exactement comme ceux de la nature et avec les mêmes angles; christianite dont les cristaux, se pénétrant en forme de croix, sont identiques à ceux des roches volcaniques. Il s'était en outre produit de Uopale, translucide et incolore comme des gouttes de rosée. Le tissu des briques contenait de petits globules fibreux et rayonnes, que les caractères optiques firent reconnaître pour de la calcédoine. Les mêmes espèces s'étaient formées jusque dans les moindres pores de la brique. Ces minéraux, de production contemporaine, furent retrouvés plus tard dans les maçonneries romaines de Luxeuil et de Bourbonne-les-Bains.

Avec l'aide du temps, l'eau thermale avait donc réagi chimiquement sur les briques et sur la chaux; elle avait ainsi engendré peu à peu, comme par une surprenante collaboration, les substances qui viennent d'être signalées, et cela sans qu'il fut besoin de la température élevée qu'on eût pu supposer, ni d'une eau fortement minéralisée. Un travail très lent, mais incessant, avait suffi.

Cette démonstration ne rend* elle pas compte, jusque dans les moindres particularités, de la formation aux époques anciennes, des zéolithes, de l'agate et des substances qui l'accompagnent habituellement? D'après leur similitude complète avec ceux dont Plombières a révélé l'histoire, ne peut-on pas dire que tous ces minéraux ont été produits dans des roches encore incomplètement refroidies, par la réaction chimique d'eaux chaudes ou tièdes, qui s'infiltraient facilement, grâce à une texture éminemment perméable, et dont les zéolithes, véritables parasites, tracent, sûrement les antiques itinéraires?

LES EAC\ SOUTERRAINES

A raison de la multiplicité cl de retendue des travaux d'exploitation qui traversent les gttes métal tifères dans une foule de pays, et de l'exactitude matliématique avec laquelle tous les détails de leurs formes et de leur composition sont relevés chaque jour, ces gites apportent des documents particulièrement précis sur le rôle minéralisaleur des anciennes sources.

Les filons, qui en offrent le type le plus fréquent, ont la forme de plaques dont l'épaisseur dépasse rarement quelques mètres. Dans le sens horizontal, ils se prolongent sur de grandes étendues, quelquefois surlO et 15kilomètres, ainsi