OBSERVATIONS SPÉCIALES AUX ROCHES SEMI- CRISTALLINES ET TRACHYTIQUES

La roche est un mélange irrégulier de parties cristallines phanérogènes ou adélogènes, et de parties amorphes, c’est-à-dire

GÉNÉRALITÉS SUR LES ROCHES

qu’on ne peut résoudre en éléments distincts aux grossissements les plus forts des microscopes actuels. Au sein de la masse que forment ensemble ces deux parties, on voit dans les Porphyres se dessiner les contours polygonaux de parties cristallisées d’un volume quelquefois relativement considérable (fig. 277).

D’après M. Zirkel , la substance amorphe ne doit pas être considérée comme un mélange des éléments de la roche devenus

assez petits pour être indiscernables aux meilleurs instruments ; c’est une matière spéciale sui generis. Tantôt c'est un verre pur, monoréfringent, de couleur claire ou foncée, empâtant cà et là des microlithes qui, eux, sont des éléments proprement dits de la masse.

Celle-ci a quelquefois dans la cassure un éclat intermédiaire entre le chatoyant et le résineux, mais ordinairement rien n’y décèle la pâte vitreuse qu’elle renferme.

C’est aux différentes natures basiques ou acides de celte pâte vitreuse qu’il faut attribuer la prise en gelée partielle des roches basiques ou l’excès de silice des trachytes quartzifères, qui dépasse la teneur normale de la sanidine contenue dans ces roches, et qu’on ne serait pas davantage en droit d’y expliquer par un mélange de quartz très fin, puisqu'on n’a jamais pu l’apercevoir (1).

Quelquefois la substance amorphe est un verre en partie dévitrifié. Ordinairement, dans ce cas, elle a la forme de petits grains arrondis, ovoïdes, d’un brun j lunâtre, atteignant au plus omm, 0 o5 de diamètre, entassés les uns sur les autres (globuliles formant les

Fig. 277.

(1) Zirkef Neues Jahrbuàh für Mineraloyie , 1868, 709.

cristallites de Vogelsang), quelquefois aciculaires (longulites), et remplissant généralement les vides laissés par les éléments cristallisés de la roche; c’est ce qu'on observe surtout dans les basaltes et les laves, les mélaphyres, les trachytes.

Dans certaines variétés l’aspect change : sur un fond gris bleuâtre ou bleu grisâtre se détachent en plus ou moins grand nomb re des trichites, des aiguilles minces, droites ou courbes, formant parfois des cercles, analogues à celles des roches vitreuses, terminées en massues ou en pointes, jaunâtres ou brunâtres, rappelant les dispositions qu’on appelle tricotées ou dendritiques , ou bien la dévitrification est plus complète. Dans un grand nombre d’anamésites, de basaltes et de porphyres augitiques, ce sont des petites aiguilles mêlées à des grains, toujours sans parenté avec les éléments de la roche mêlés au granules dont il a été question plus haut, constituant des petites masses interposées entre les éléments à structure cristalline et sujettes à des transformations qui donnent lieu d’abord à une texture fibreuse, et enfin à des anneaux concentriques complets ou non qu’on observe, comme la substance primitive entre les bandelettes des feldspaths, de l’augite ou de la hornblende, et qui agissent sur la lumière polarisée. Enfin, dans les porphyres feldspathiques et les liparites, la substance amorphe consiste en grains ou fibres indéterminées, qui, entre deux niçois en croix, jettent une lueur vague, variable d’une direction à une autre comme des veines colorées dans les marbres. Elle occupe de petites régions isolées (liparites et porphyres quartzifères).

Structure sphérolitbique. — Elle tient à la forme de ses éléments essentiels (Voir Perlites , etc.)

Structure fluidale. — On voit dans beaucoup de laves, dans les roches vitreuses, souvent aussi dans les porphyriques et même dans les roches à structure grenue, surtout dans celles à éléments très fins, certains diorites, les éléments se disposer suivant une direction générale. Dans les laves, les cristaux allongés s’allignent à la file les uns des autres dans le sens de l’écoulement. Dans les roches vitreuses proprement dites, les microlithes s’arrangent

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ainsi en lignes parallèles ou divergentes qui contournent des cristaux plus volumineux. On a comparé cette disposition au pêlemêle des troncs d’arbres emportés par un courant, et la structure a été appelée fluidale.

Cette structure ne paraît pas influencer la densité réticulaire de la masse et les courbes isothermes sont subordonnées simplement aux conductibilités propres aux orientations dominantes des cristaux.

§ 4. — STRUCTURE SCHISTEUSE

Un assez grand nombre de roches, les unes entièrement, les autres plus ou moins partiellement cristallines, ont une structure qu’on appelle schisteuse. Le type de ces roches est l’ardoise, qu’on peut diviser en feuillets minces et légers, mais solides et tenaces, et qu’on emploie à couvrir les toits. Cette agrégation des parties dans une direction plane particulière n’a pas échappé aux plus anciens observateurs, et, dans les nomenclatures déjà très vieilles, on trouve le mot de schiste désignant des masses douées de cette structure.

Dans l’essai « sur la structure des grandes masses minérales (1) », Sedgwick a le premier distingué les uns des autres les plans de séparation qui sillonnent les roches dans des directions souvent si régulières. Il a reconnu que les fentes visibles qu’on appelle joints et qui divisent des masses considérables, telles que les granités du mont Perdu, en blocs à forme de prismes rhomboïdaux, n’existent que là où on les voit, et qu’on ne peut les confondre avec cette fissilité des schistes qui conserve généralement, par exemple, dans la partie nord du pays de Galles, une direction constante sur de grandes étendues, à travers des bancs de composition minéralogique très différente et sans cesse ployés ou même contournés quelquefois de la façon la plus bizarre.

(1) Transactions of the geological Society of London. — Seconde série , vol. III (1829).

STRUCTURE SCHISTEUSE

La figure 278 est la copie d’un des nombreux exemples que Sedwick a publiés dans son mémoire cité plus haut.

Les lignes épaisses y représentent les bancs, et les lignes minces la direction toujours la même de la fissilité. Près du milieu de la coupe, on remarque un plan de flexion des bancs. Sur l’axe anticlinal, où se rencontrent les parties élevées des bancs du milieu de la coupe, se trouve un grès quartzeux, dur, flanqué à droite et à gauche de schistes cristallins. La fissilité ou clivage de la roche garde partout la même direction, en plongeant presque au nordouest.

Gomme la fissilité ou clivage, les joints gardent leur direction en passant du granité aux schistes. En 1 843, John Phillips a vérifié la justesse des observations de Sèdgwick ; il a, en outre, signalé

Fig. 279. Ammonite comprimée dans le calcaire d’AUevard (Isère) .

la déformation des coquilles minces et des trilobites que renferment les schistes; la déformation semble y résulter, disait-il, d’un mouvement d’étirage des particules de la roche le long du plan de fissilité ou de clivage. La figure 279 montre une ammonite ainsi

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déprimée. Elle nous a été communiquée par notre savant confrère, M. Pellat, qui l’a recueillie dans les calcaires schisteux liasiques des rives du Bréda, à Allevard (Isère).

Le plan suivant lequel a eu lieu la compression de ce fossile e^t parallèle à celui du clivage général de ces schistes.

Poursuivant ces observations commencées avec tant de bonheur, Sharpe est anivé à conclure que « les formes tordues actuelles des coquilles, au milieu de plusieurs roches schiteuses, en Angleterre », peuvent s’expliquer par la supposition que ces roches avaient subi une compression perpendiculaire à la direction plane du clivage, et une expansion correspondante suivant le sens de plongement de ce plan.

En 1 853, serrant de plus près cette question, Sorby a remarqué, comme Sharpe, l’allongement opéré suivant la ligne de plongement du clivage, dont la direction générale est perpendiculaire à celle de la pression; il vit de plus que, dans certains schistes où le mica se montre en nombreuses lamelles cristallines, ces lamelles sont presque toujours disposées suivant le plan de clivage; il fit alois une expérience devenue célèbre : il comprima un mélange d’oligiste et de terre à pipe molle, et la structure schisteuse s’y manifesta en même temps que la lamelle d’oligiste s’y étendaient le long des feuillets.

Plus tard, John Tyndall communiqua la structure de l’ardoise à des matières qu’il soumettait à la fois à l’action de la pression et à celle d’une sorte de laminage.

A plusieurs leprises, on a signalé en France, dans des roches d’origine évidemment sédimentaire, les différences d’inclinaisons et de directions des couches ou plan du dépôt et de la fissilité qui s’y était produite sous l'influence d'actions extérieures. En i84^, dans leur Statistique minéralogique et géologique du département des Ardennes, Sauvage et Buvignier en ont cité des cas nombreux. Ils y ont ajouté cette remarque importante que les couches et les feuillets sont les seules inclinaisons apparentes, mais qu'il y a dans beaucoup de bancs exploités pour la fabrication des ardoises, à Eu-

STRUCTURE SCHISTEUSE

may par exemple, une seconde direction plane, de séparation facile, qui ne se voit pas, mais que les ouvriers connaissent, qu’ils mettent à profit et qu’ils appellent le longrain.

En i845, la Description géologique du département de Maineet-Loire , par Cacarrié, nous apprend que les schistes d’Angei s sont aussi divisés ou divisibles dans plusieurs directions.

C’est d’abord un feuilletage incliné en sens contraire de la veine et dévié par rapport à elle de io° à la Paperie, de 20° aux Fresnays.

Puis une seconde division oblique au feuilletage donne à la roche une disposition fibreuse. Les ouvriers appellent érusses les cassures qu’elle produit. Enfin les bancs sont parcourus encore par des fissures diverses, les unes perpendiculaires aux plans des feuillets, chefs , les autres obliques et iriégulières appelées chauves ou délits.

Daubrée a repris d’un bout à l’autre ce problème. D’une premièie série d’expériences, il a conclu que, pour acquérir la schistosité, l’argile doit s’étendre par un commencement de laminage. Il a vu que les bélemnites, corps allongés, résistants, se couchent dans le plan de la schistosité, qu’ils y subissent un étirement, et que la roche toute entière participe à cet étirement, comme le montrent ses fissures injectées souvent de substances élrangères.

La figure ‘280 montre une bélemnite séparée en tronçons par l’étirement ; les fentes sont remplies de calcaire spathique.

Fig. 280. — Bélemnite tronçonnée dans le calcaire de Bourg-d’Oisans.

GÉNÉRALITÉS SUR LES ROCHES

Dans une autre série d’expériences, Daubrée a étendu le champ ouvert parles essais de Tyndall.

En soumettant à des pressions horizontales des matières plastiques sur lesquelles agissaient en même temps des pressions verticales supérieures aux premières, il a vu se produire dans la matière imprimée des inflexions.

La coupe de ces inflexions est une ligne sinusoïdale, ou, en termes géologiques, une série de lignes synclinales et anticlinales , lorsque les pressions verticales sont homogènes. Elle rappelle le renversement de certaines couches des Alpes ou d’autres régions tourmentées par les mouvements du globe, lorsque la pression verticale n’est pas constante en tous les points de la masse sur laquelle elle agit, ou que celle-ci n’a pas partout la même section.

Puis, frappé comme Sedgwick, comme Phillips et plus récemment M. William King, de la constance avec laquelle se maintient la direction des joints sur de grandes étendues, Daubrée a rattaché ces joints aux failles, dont elles ne se distinguent guère que par l’absence des rejets. En général, dans une faille, les deux portions d’une couche qu’elle sépare ne restent pas au même niveau horizontal, tandis que les deux parois d’un même joint ne s’écartent pas verticalement, d’ordinaire, l’un par rapport à l’autre. Phillips avait déjà observé que les joints ont dans le Yorkshire deux directions dominantes rectangulaires entre elles. Daubrée, de son côté, avait vu que dans les Vosges, et surtout dans les escarpements qui forment le sommet du Schneeberg, ces joints coupent en deux les cailloux de quartz ou de porphyre. Il soumit différentes matières dures, et particulièrement des lames de glace à une forte torsion . Il les encastrait solidement par un bout et les tordait à l’autre au moyen d’un tourne-à-gauche. Ces lames de verre montrent, après leur torsion, une sorte de réseau de fêlures en lignes à peu près droites ou en éventails aigus sensiblement parallèles entre eux et à deux directions conjuguées, imitant les systèmes de joints qui sillonnent les roches dans la nature.

Enfin, Daubrée a observé des relations entre la direction des

STRUCTURE SCHISTEUSE

grandes cassures du globe qui ont produit non seulement les failles, mais encore les vallées, dans une région et la direction des joints, surtout avec la bissectrice de l’angle que forment les directions conjuguées de ces fentes qu’il appelle Diaclases, tandis qu’il donne le nom de Paraciases aux failles ou fissures accompagnées du rejet, c’est à-dire du déplacement relatif des deux portions des mêmes couches séparées l’une de l’autre par la cassure.

Relations des propriétés thermiques des roches schisteuses et leur structure. — Nous avons pensé que si la schistosité des roches était assimilable à un clivage, elle aurait la même influence que les clivages sur la conductibilité thermique.

L’expérience nous a montré qu’en effet la schistosité proprement dite, celle dont les ardoises offrent le véritable type, se comporte absolument comme les clivages des minéraux vis-à-vis de la chaleur. Si l’on recouvre de graisse une section faite dans une ardoise perpendiculairement à son plan de clivage, et qu’on échauffe un point de cette section, la courbe que dessine le bourrelet formé parla graisse fondue après son refroidissement est une ellipse, dont le grand axe est toujours parallèle et le petit perpendiculaire, par conséquent, à la direction de la schistosité. En mesurant la longueur de ces axes, on voit que le grand axe est au petit dans les rapports de 1,8 ou quelquefois de 2 à 1 dans les ardoises deFumay et de Rimogne (Ardennes). Nous avons examiné un nombre considérable de ces roches qu’on appelle ardoises et qui sont d’âges bien différents. Les précédentes étaient siluriennes ; dans les ardoises nummulitiques de Villars-Gondran et de Saint- Julien-en-Maurienne, le rapport est de 1,6; dans celles de Yénosc (Isère), qui sont probablement du terrain houiller, il est d’environ 2 ; dans celles du Bourg-d’Oisans, qui sont basiques, il s’abaisse à i,4; mais celles-ci sont calcarifères.

Nous avons observé, M. GEhlert et moi, un bel exemple de schistosité indépendant de la stratification, rue du Préau-Sainte- Catherine, à Laval (Mayenne). Quand on regarde la rue d’Ernée, on observe à sa gauche des schistes carbonifères redressés presque

GÉNÉRALITÉS SUR LES ROCHES

verticalement. Un peu au delà en B se dressent les bancs inférieurs qui forment une sorte de voûte divisée en feuillets verticaux. Le grande axe delà courbe isothermique est toujours parallèle à la schistosité (fig. 281).

Influence de la composition minéralogique- — Nous avons comparé les degrés de schistosité que des roches de composition différente ont pu acquérir sous l'action de la même pression. Ces observations ont été faites aux environs de Bourg d’Oisans (Isère), dans un massif de calcaires Basiques, dont les couches, évidemment horizontales au moment de leur dépôt, ont été non seulement contournées, comme le montre la figure 280, mais en outre divisées en feuillets quelquefois assez minces pour être exploités comme ardoises, et verticaux, c’est-à-dire à peu près perpendiculaires à la projection des bancs sur le plan de l’horizon. Cette fissilité verticale affecte d’ailleurs la plupart des calcaires Basiques dans l’Oisans et dans la Maurienne, ce qui montre la puissance et l’étendue de l’action des pressions latérales qui l’ont imprimée aux bancs ondulés de la région.

Le massif, que représente la figure 282, domine la Lignarre, qui coule à peu de distance en avant de sa base, et la route de Grenoble à Bourg-d’Oisans, qui le longe sur son flanc droit. L’escarpement qui la fournit s’élève devant l’observateur à quelques centaines de mètres du village de la Paute. On voit qu’il est formé de bancs tous contournés à la fois et tous striés ensemble par les traces de plans de clivage verticaux presque perpendiculaires à la section pratiquée dans le massif par son escarpement. La section

STRUCTURE SCHISTEUSE

va de l’est (à gauche) à l’ouest (à droite). Les plans de clivage se dirigent du nord un peu est vers le sud un peu ouest. Ces bancs sont tous des calcaires plus ou moins argilifères.

Fig. 282. — Vue du massif calcaire des environs de la Paute (Isère).

Dans des bancs de calcaire argileux ou mieux de marne assez schisteuse pour qu’on y ait ouvert une carrière d’ardoise, nous avons trouvé quelques lits parallèles, riches en petites bélemnites très bien conservées, toutes inclinées à environ i5° de la ligne de plus grande pente du plan de schistosité.

La figure 2 83 montre une de ces bélemnites courbée légèrement et déplacée sous l’influence de la pression.

Les bancs qui composent ce grand massif sont des calcaires plus ou moins argilifères. En F et en D, ces calcaires, qui paraissent appartenir aux mêmes bancs plusieurs fois repliés, contiennent en-

GÉNÉRALITÉS SUR LES ROCHES

viron 35 o/o d’argile. Sur un plan perpendiculaire à la schistosité, les axes de l’ellipse isotherme sont dans le rapport de 1 ,3 à î. Les bancs H, A, qui ne contiennent que de 6 à îo o/o d’argile, donnent des grands axes de 1,06 à 1,08, le petit étant pris pour unité.

Fig. 283. — Bélemnite détachée dans le calcaire de l’Oisans.

Les ardoises dont nous avons parlé plus haut renferment de 45 à 5o o/o d’argile; ce sont elles qui nous ont donné î, 4 pour rapport des axes de l’ellipse isotherme.

En résumé :

Proportions en centièmes :

Degré de schistosité mesuré par le rapport des axes

d’argile.

de calcaire.

de l’ellipse isotherme :

Connexions du longrain et de l’ellipsoïde isotherme. —

Sur les feuillets mêmes des roches schisteuses, comme l’ont dit Sauvage et Buvignier, on observe une direction de division plus facile.

Cette direction est utilisée par les ouvriers dans les ardoises de tous les âges et de toutes les régions sur lesquelles nous avons pu avoir des renseignements précis.

• Nous avons visité un assez grand nombre de carrières d’ardoises, et nous y avons constamment rencontré deux directions planes de

STRUCTURE SCHISTEUSE

séparation facile, tout à fait comparables aux clivages des minéraux qui font entre elles des angles de 6o° à 900, et qu’on peut désigner, comme dans les espèces minérales, par les dénominations de premier et de second clivage , suivant leur ordre de netteté et de facilité. Le premier est la schistosité ou clivage des géologues; le second est le longrain , le long, ou le fil des ouvriers qui exploitent l’ardoise.

La figure 284 est une coupe schématique d’une partie des ardoisières du Petit- Garreau , à Angers.

Or, ce longrain se conserve comme la schistosité avec une direction constante jusqu’à de grandes

Fig. 284.

distances.

Souvent, il est vrai, rien n’e n révèle extérieurement l’existence; des traînées de cristaux épars de pyrite dans les ardoises siluriennes de l’Ardenne et d’Angers, une structure plus ou moins fibreuse dans celles du lias de la Savoie et de l’Oisans, sont des indices sou-

vent pénibles à suivre de cette seconde direction de fissilité. On est aidé quelquefois dans cette recherche par l’œil exercé des ouvriers; mais il y a bien des roches schisteuses qui ne sont pas exploitées, qui ne mériteraient pas de l’être, et les exploitations elles-mêmes n’intéressent en général que de petites étendues.

Le géologue peut en trouver la direction grâce à la conductibilité calorifique. En effet, la chaleur se propage avec une facilité plus grande suivant la trace du longrain que suivant les autres directions sur le plan de la schistosité. La figure 285 représente un petit paratlélipipède ayant sa base supérieure ABCD parallèle à la schistosité ou clivage facile, ses deux pans CDEF, BDF perpendiculaires à la base, et l’un de ces derniers (CDEF) perpendiculaire,

GÉNÉRALITÉS sur les roches

l’autre (BDF) parallèle au longrsrin. Sur la face CDF on voit une

ellipse isotherme dont le grand axe est parallèle à la trace du clivage facile.

On a pu lire plus haut un nombre suffisant de rapports d’axes de ces courbes sur le plan perpendiculaire à la schistosité ou, si l’on veut, sur la tranche de la roche, en comparant ses feuillets à ceux d’un livre. Mais le plan de la schistosité lui-même donne une ellipse pour courbe isotherme, et le grand axe de cette courbe est parallèle au longrain. L’excentricité de l’ellipse n’est pas considérable. Le grand axe parallèle au longrain vaut 1,06 ; 1,1 ; quelquefois 1,2, en prenant pour unité le petit axe perpendiculaire à la même direction.

Sur la base de ces prismes rhomboïdaux qui divisent pour ainsi dire, comme l’a dit M. William King, les roches en cristaux, nous avons toujours obtenu de même une ellipse, et cette courbe a le plus souvent son grand axe parallèle à la bissectrice aiguë du parallélogramme qui sert de base au prisme et qui est généralement le plan du clivage le plus facile (fig. 286). On remarquera la coïncidence qu’il y a entre la propriété thermique de cette bissectrice aiguë et sa direc- Fis- 286*

tion souvent parallèle, d’après Daubrée, à celle des vallées.

Remarque . — Nous ne saurions assurément regarder la forme en prismes comme réellement cristalline, celle ci résultant pour les cristaux de la propriété que possèdent leurs particules élémentaires de s’orienter d’elles-mêmes les unes par rapport aux autres, tandis que dans les roches les formes géométriques sont produites par des faces extérieures.

STRUCTURE SCHISTEUSE

TABLEAUX DES EXCENTRICITÉS DES ELLIPSES OBTENUES DANS DES ROCHES D AGES TRÈS DIFFÉRENTS,

Noms des Roches.

Rapport des axes.

Gneiss de la vallée d’Aoste

— entre les Tines et Argentières, un peu kaolinisé. .

— à grains très fins, passant au schiste chloriteux du

Mont-Rose

— dans des parties plissées du même morceau. . .

— de la route de Chamonix à Montanvert

— blanc, du passage du Splugen, Alpes des Grisons,

côté italien

— riche en mica recueilli en plusieurs points de l’en-

droit appelé l’Angle, sur le flanc de la merde Glace.

— du Mont-Airolo, partie supérieure du Saint-Gothard.

— passant au micaschiste, entre Calaska et Pio de

Mulera

Micaschiste à grains fins d’Aurillac

Stéaschiste, d’un vert clair des États-Unis

Talchiste de la Guyane française

— des environs de Ganala, Nlle-Calédonie, en fila-

ments, ténus, incolores, très fortement adhérents.

Schiste amphiboliqu^ de Kônigsberg

Schiste quartzeux, micacé, de Saint-Gervais, près Bonneville

1,23 et 1,45 1,5

N. B. — Toutes ces observations ont été faites sur des plaques normales au plan de schistosifé.

GÉNÉRALITÉS SUR LES ROCHES

TABLEAUX DES EXCENTRICITÉS DES ELLIPSES OBTENUES DANS DES ROCHES D’AGES TRÈS DIFFÉRENTS (suite).

Rapports des axes

i sur une section

Noms des roches.

Perpendiculaire à la schistosité et parallèle au longrain.

Parallèle à la schistosité et

au longrain.

Phyllade de Thomson, Minnesota, précam-

brien, exploité comme ardoise ....

Phyllade vert brillant, de Génos (Hautes-

Pyrénées) ■

Phyllade de Fumay (Ardennes)

— de Deville (Ardennes)

— de Rimogne (Ardennes)

— de Labassère (Hautes-Pyrénées) .

— de Vitré (Ille-et-Vilaine). . . .

— d’Augers (Maine-et-Loire). . . .

- de Recolène (Puy-de-Dôme) . . .

— de Vénosc (Isère)

Schistes rhomboïdaux, du Culm, d’Ance-

nis (Loire-Inférieure)

Schistes de la rue du Préau-Sainte-Cathe-

rine, Laval (Mayenne)

Schistes de la route d’Oisseau (Mayenne) .

— du col de Voza (Alpes)

Schiste houiller de Motivon, près le col de

Voza

Schiste rouge, vallée de Salvan, près Ver-

nayaz

Schiste micacé de Saint-Michel, Maurienne,

houiller

Schiste dupont de la Saussaz, houiller, en

Maurienne

Calcaire argileux micacé à Belemnites, Lias, en descendant du Mont-Lachat, vers les

Houche3

Calcaire argileux des ardoisières de Saint-

Colomban-des-Villars, Maurienne . . .

Calcaires schisteux du Lias de Bourg-d’Oi-

sans (Isère)

Même localité, calcaire exploité comme

ardoise

Calcaire des environs d’Allevard (Isère).

Schiste rhomboïdal, de l'allée Maintenon.

Bagnères-de-Bigorre, jurassique supérr?

Grès néocomien des environs de Genève.

Schiste calcaire nummulitique, de Saint- Julien -en- Maurienne, exploité comme

ardoise

Calcaire, dit magnésien de Saint-Ouen

(Seine), éocène

STRUCTURE SCHISTEUSE

Expériences. — Les expériences de Sorby, de Tyndal et de Daubrée ne laissaient pas de doute sur l’origine de la schistosité oblique par rapport à la stratification ni sur celle du longrain dans les roches ; mais, comme les courbes isothermes donnent des évaluations numériques du degré de schistosité communiqué à une matière plastique par la pression, nous avons pensé qu’il serait intéressant de comparer la pression mesurée en atmosphères au rapport des axes des ellipses isothermes produites sur les matières comprimées.

Grâce à l’obligeance de MM. Baudry et Lebasteur et au concours de MM. Neel et Clermont, nous avons pu exécuter dans les ateliers de la Compagnie des chemins de fer de Paris-Lyon-Méditerranée, de nombreuses recherches au moyen de la machine construite pour l’essai des chaînes qui permet d’exercer des efforts de 100.000 kilos et de mesurer ces efforts à 1/100 ooo près.

Dans un tube d’acier à parois suffisamment solides et ayant une section d’environ 1 centimètre cube, on a enfoncé un piston sous une pression de plus de 8.000 atmosphères.

Noms des matières pulvérulentes introduites dans le tube.

Pression

atmosphères.

Rapport des axes des ellipses isothermes.

Cuivre en poudre impalpable (employé en peinture)

Cuivre en limaille

Laiton en limaille

Zinc porphyrisé

Antimoine

Bismuth

Graphite en poudre

Graphite en poudre . . .

Poudre de talc

De ce tableau il résulte que la schistosité augmente avec la pression et que les matières les plus maléables, les plus plastiques, sont celles où la schistosité se développe le mieux.

Ce dernier résultat ressort plus nettement encore de quelques

GÉNÉRALITÉS SUR LES ROCHES

expériences faites sur des mélanges d’argile et de calcaire amenés à l’état de poussières fines.

F’ression

Rapport

Argile

Calcaire

en atmosphères

des axes

5 (marbre pur)

Le calcaire en poudre et pur s’est montré complètement réfractaire; la pression ne fait que le réduire en poudre encore plus fine qu’elle ne l’était avant l’expérience et qui devient une masse friable sans solidité. Il en est de même du sable siliceux. Ces dernières expériences montrent aussi que la même matière, l’argile, prise en poudre sèche est beaucoup moins capable de schistosité que l’argile en bloc, au moment où on la sort de la carrière.

Reproduction du longrain en même temps que de la schistosité. — On a pris une boîte en forme de parallélipipède, de om,3 de hauteur, om,2 de largeur, ouverte sur deux faces, l’une antérieure, qu’on fermait au moyen d’une plaque de dimensions convenables, sorte de paroi mobile, reliée par une tige à la machine qui la poussait vers la paroi postérieure fixe. Par la face supérieure de la boîte qui restait ouverte pouvait s’écoulait la matière comprimée. On a introduit dans cette boîte des blocs d’argile, cubiques de om,i de côté, imprégnés de leur eau de carrière.

Les ellipses isothermes obtenues sur les blocs ainsi comprimés ont montré que ces masses sont schisteuses parallèlement à la surface du piston et qu’elles ont acquis sur le plan de la schistosité un longrain parallèle à l’écoulement.

Les grands axes des courbes produites sur le plan de la schis-

STRUCTURE SCHISTEUSE

tosité et sur une section perpendiculaire permettent de reconnaître la direction de la pression et celle de l’écoulement.

Le plan de schistosité est normal à la direction de la pression et le longrain parallèle à la direction de l’écoulement.

La figure 287 montre un bloc d’argile dans sa boîte avant l’expérience.

Fig. 287.

Fig. 288.

La figure 288 représente la position des courbes isothermes sur le plat et sur la tranche du bloc d’argile comprimé et extravasé.

Dans les expériences faites sur l’argile plastique d’Issy, celle-ci a débordé, tantôt en s’enroulant en spirales, tantôt en formant des sortes de rubans plissés en zigzags qui peuvent faire comprendre comment une roche molle, ainsi pincée entre d’autres plus résistantes, a pu venir se jeter sur celles-ci en couches plissées ou contournées, en s’échappant de l’enceinte où elle était soumise à la même pression qu’elles.

On voit sur la figure que les ellipses isothermes obtenues sur le plan parallèle à la paroi mobile qui agit comme un piston P et correspondant au plan de schistosité ont une excentricité faible, mais nette, que sur les ellipses obtenues sur la tranche, sur la face perpendiculaire au piston, l’excentricité est plus forte.

508 GÉNÉRALITÉS SUR LES ROCHES

Sur un feuillet mince situé à droite extravasé entre la paroi mobile antérieure et la paroi latérale en M', le grand axe de l’ellipse est horizontal, au lieu d’être vertical, comme dans les ellipses précédentes.

Donc, le grand axe des ellipses est toujours parallèle à l’écoulement de la matière.

Pour un effort de 12.000 kilogrammes exercé sur la paroi mobile de la boîte, qui avait une surface de 6 décimètres carrés, et par conséquent pour une pression de 20 atmosphères, la schistosité a été assez grande pour que l’excentricité des ellipses isothermes produites sur la tranche ABCD ait été de 1,06 dans les parties inférieures, 1,1 vers le milieu de la boîte; sur la face de schistosité même MAE, l’excentricilé a varié de 1,06 à 1,08. Sur la face de la portion extravasée dans la direction horizontale en M', l’excentricité était de i,o3. La bande d’argile plastique après sa compression avait une longueur d’environ 20 centimètres et une épaisseur de 2cna,4.

Pour une pression de 3o atmosphères, l’excentricité sur la tranche était de 1,1 3.

Dans quelques expériences 011 a introduit dans le bloc d’argile des pointes de Paris, des bouts de fil de fer et, après la compression, les corps étrangers, dont une dimension était supérieure aux autres, se disposaient dans la masse suivant la direction de l’écoulement, comme l’avaient signalé déjà plusieurs observateurs dans eurs anciennes expériences.

En opérant de la même façon sur un dépôt obtenu par M. Fayol, à Commentry, au moyen d’un courant d’eau continu, qui a déversé pendant dix ans, dans les parties basses d’une galerie en fond de bateau, d’où l’eau s’échappait par des crevasses, des matières argilo-ferrugineuses, mêlées de matières charbonneuses, on a produit des courbes isothermes qui étaient des ellipses caractérisées par un rapport d’axes 1,2 sur la tranche du bloc soumis à une pression de 40 atmosphères; on s’était assuré qu’avant l’expérience les courbes isothermes produites sur 3 sections rectangulaires

STRUCTURE SCHISTEUSE

entre elles, parallèles ou normales au plan du dépôt étaient circulaires. Souvent le bloc dargile présente après la compression sur la face de la schistosité parallèle au piston compresseur des stries semblables à celles qu’on observe à la surface de certaines roches schisteuses, par exemple, à Saint-Colomban-des-Villards, en Maurienne. Je n’ai pu discerner dans les sections les plus minces aucune trace de cristallisation en lumière polarisée dans l’argile plastique comprimée, qui acquiert pourtant après sa compression un degré de schistosité comparable à celui de beaucoup de roches naturelles pour des pressions équivalentes à celles de colonne d’eau qui n’auraient pas plus de 2 à 4 kilomètres de hauteur.

§ 5. — STRUCTURE CLASTIQUE.

En dehors des structures qui viennent d’être décrites , il faut considérer celle des matières restées incohérentes au moment de leur formation, ou devenues incohérentes à la suite de la démolition des roches qui les comptaient parmi leurs éléments.

Au nombre des premières on doit d’abord citer les projections des volcans qui retombent comme une pluie de cendres et de pierrailles autour des cratères, en enveloppant leurs parois extérieures de cônes élevés les uns sur les autres par les éruptions successives. Ce sont tantôt des poussières fines, tantôt des lapilli, des scories tordues, criblées de trous par les vapeurs qui s’en dégagent pendant leur consolidation. Quelquefois des eaux ambiantes ou sorties avec elles à l’état gazeux et condensées à l’état liquide agglutinent toutes ces matières et en font des tufs .

Parmi les matériaux provenant de la désagrégation des roches, entraînés, puis déposés par les eaux qui les charrient, tantôt près, tantôt loin de leur origine, souvent décomposés ou modifiés pendant le transport et devenus fréquemment méconnaissables, doivent être mentionnés les sables, les galets, ou des débris beaucoup plus volumineux. Lorsqu’ils ont été déposés près de leurs gisements primitifs, ces détritus sont restés souvent anguleux. Très souvent

GÉNÉRALITÉS SUR LES ROCHES

ils ont reçu, pendant ou après leur dépôt, des apports quelquefois siliceux, quelquefois calcaires, qui ont transformé les sables en grès, les galets en poudingues , les morceaux anguleux en brèches . Tous ces matériaux de démolition sont appelés élastiques , du mot grec claslos , brisé; les roches solidifiées par des ciments qu’ils peuvent constituer, sont dites conglomérées.

Structure cataclastique (Brèches de froissement). Il arrive aussi que des fragments d’une roche éruptive brisée par des mouvements intestins ou par des mouvements généraux de l’écorce du globe, mêlés d’autres débris arrachés aux roches encaissantes, subissent des pressions de toutes sortes et les actions chimiques des émanations gazeuses ou liquides qui accompagnent l’éruption. Ils sont souvent cimentés sur place par la masse éruptive non encore consolidée. Ils forment les brèches de froissement, dont un certain nombre de géologues appellent cataclastique la structure.