OBSERVATIONS SPÉCIALES AUX BOCHES SEMI- CRISTALLINES ET TRACHTTIQUES

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

qu'on ne peut résoudre en éléments distincts aux grossissements les plus forts des microscopes actuels. Au sein delà 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 sut generis. Tantôt c'est un verre pur, monoréfringent, de couleur claire ou foncée, empâtant cà et là des microlithe* 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 Fig. i'"- n'y décèle la pale vitreuse

qu'elle renferme.

C'est aux différentes natures basiques ou acides de cette pâte vitreuse qu'il faut attribuer la prise en gelée partielle des roches basiques ou l'excès de silice des trachytes quattzifères, qui dépasse la teneur normale de la sanidine contenue dans ces roches, et ifu'on ne serait pas davantage en droit d'y expliquer par un mélange de quartz très un, 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 iun;ltre, atteignant au plus »■», o o5 de diamètre, entassés les uns sur les autres (globulites formant les

(I] Zirkel, -Venus Jahrbucfi fur Mintraloyie, 1868, 109.

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 on 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 on 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 môles au granules dont il a été question plus hau t, constituant des petites masses interposées entre les éléments à struc- * ture 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 lient à la forme de ses éléments essentiels (Voir Fertiles, 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

ainsi en lignes parallèles ou divergentes qui contournent des cristaux plus volumineux. On a comparé cette disposition au pèlemêle 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.

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. 11 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 rhomboîdaux, 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 Uie geological Society of London. — Seconde sérte, vot. 77/(1829).

La figure 178 est la copie d'un des nombreux exemples que Sedwîck a publiés dans son mémoire cité plue haut.

ig- *~f. — Coupr dîna tea gre* si «sbulei rrlilillini do nord du pojt d« Galles, par Sedgnick.

I^es 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, flanque à droite et a gauche de schistes cristallins. La fissilité ou clivage de la roche garde partout la même direction, en plongeant presque au nordouest.

Comme la fissilité ou clivage, les joints gardent leur direction en passant du granité aux schistes. En iH j;t, John Phillips a vérifié la justesse des observations de Sedgwick ; il a, en outre, signalé

Fi(. !7t>. — Ammonite comprimée du» I* calcaire d'AUstird (litre) .

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 a; y montre une ammonite ainsi

déprimée. Elle nous a été communiquée par notre savant confrère, M. Pellat, qui Ta recueillie dans les calcaires schisteux liasiqu» 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 arrivé à conclure que « les formes tordues actuelles des coquilles, au milieu de plusieurs roches schiteuses, en Angle terre », 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 i853, 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 Ot alors 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 el à celle d'une sorte de laminage.

A plusieurs reprises, on a signalé en France, dans des roches d'origine évidemment sédimen taire, les différences d'inclinaisons et de directions des couches ou plan du dépôt et de la fîssilité qui s'y était produite sous l'influence d'actions extérieures. En Mh 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 te feuillets sont les seules inclinaisons apparentes, mais qu'il y a dans beaucoup de bancs exploités pour la fabrication des ardoises, àFu-

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 tongrain.

En 1 845, la ûescinption géologique du département de Maineet-Loire, par Cacarrié, nous apprend que les schistes d'Angeis 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 elledeio°à laPaperie, deaii*auxFresnays.

Puis une seconde division oblique au feuilletage donne à la roche une disposition fibreuse. Les ouvriers appellent éruttei 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 el in éguliêres appelées chauves ou délits.

Daubrée a repris d'un bout à l'autre ce problème. D'une pre mièie férié d'expériences, il a conclu que, pour acquérir la schislosité, l'argile doit s'étendre par un commencement de laminage. Il a vu que les bélemniles, corps allongés, résistants, se couchent dans le plan de la sebistosité, qu'ils y subissent un élirement, et que la roche toute entière participe à cet élirement, comme le montrent ses fissures injectées souvent de substances é:rangères.

La figure 280 montre une bélemnile séparée en tronçons par l'étirement ; les fentes sont remplies de calcaire spalhique.

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 boulet 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

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 Paraclases 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 laschistosité 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 a 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 Vénosc (Isère), qui sont probablement du terrain houiller, il est d'environ 1 ; dans celles du Bourg-d'Oisans, qui sont liasiques, il s'abaisse à i,4; mais celles-ci sont calcarifères.

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

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 de la courbe isothermique est toujours parallèle à la schistosi té (ûg. 281).

J**QUA*rùi*s

Fig. 281. — Sch'stes carbonifères à Laral (Mayenne).

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 liasiques, 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 liasiques dans l'Oisans et dans la Maurienne, ce qui montre la puissance et retendue 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

va de l'est (à gauche) à l'ouest (à droite). Les plans de clivage se dirigeât du nord un peu est vers le sud un peu ouest. Ces banes sont tous des calcaires plus ou moins argiliferes.

Kig. W. - Vu* du mmiir c.kaira àr, mvlnn» de Il P.nle (Irtra).

Dans des bancs de calcaire argileuse ou mieux de marne assez schisteuse pour qu'on y ait ouvert une carrière d'ardoise, dous avons trouvé quelques tils parallèles, riches en petites bélemnites très bien conservées, toutes inclinées h environ 1 5* de la ligne de plus grande pente du plan de schislosité.

La figure i83 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 argiliferes. En F et en D, ces calcaires, qui paraissent appartenir aux mêmes bancs plusieurs fois repliés, contiennent en-

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