CHAPITRE V

ÉTUDE PÉTROGRAPHIQUE ET CHIMIQUE DES ROCHES ÉRUPTIVES DU FAISCEAU SYNCLINAL DU MORVAN.

Historique

L'étude pétrographique des roches éruptives du Morvan n'a été abordée avec les nouvelles méthodes de la pétrographie qu'à une date relativement récente. Leur étude chimique n’a jusqu'ici jamais été entreprise.

A l’époque plus reculée, où les géologues devaient se contenter de l’observation à la loupe, la connaissance des roches du Morvan restait dans l’imprécision la plus grande.

En 1841, Dufrénoy et E. de Beaumont |2, p. 152] indiquent combien est difficile la distinction des roches diverses du Morvan, à cause des passages insénsibles qu’il y a entre les différentes formations de cette région. Voici comment ils s’expriment à ce sujet :

« Le Morvan est composé essentiellement de granite et de porphyre; ces deux « roches y présentent des passages si gradués que leur distinction paraîtrait « tenir seulement à des différences dans la proportion et dans la texture des élé- « ments qui les composent, sans la pénétration fréquente du porphyre dans le « granite, pénétration qui nous montre que ces roches appartiennent à des épo- « ques différentes de la formation du globe. Les gneiss, les leptynites et les « eurites de la Bourgogne se fondent également les uns dans les autres. Enfin « les gneiss offrent des passages prononcés à des roches stratifiées et dont l’ori- « gine neptunienne est évidente. Ces passages entre des roches d'origines si « diverses établissent un lien commun quiles a fait regarder pendant longtemps « comme appartenant à un même terrain... Ces passages fournissaient à Wer- « ner un de ses principaux arguments pour admettre la formation des roches « feldspathiques par la voie sédimentaire ».

En 1847, Manès publia une « Statistique minéralogique, géologique et minéralurgique du département de Saône-et-Loire » [6], indiquant les limites entre la région de granite et celle de gneiss, au Sud du bassin d’Autun.

Dans sa très remarquable Description géologique et minéralogique du départe-

ment de la Loïre, Grüner développe, en 1857, des idées nouvelles sur l’âge des principales formations éruptives et paléozoïques de la région. Cette étude devait, quelques années plus tard, servir de point de départ aux travaux de M. Michel- Lévy sur le Morvan. Grüner |[10, p. 80, 267] distingue un Paléozoïque inférieur comprenant un terrain schisteux ancien, composé de micaschistes, de gneiss et de granites schisteux, formations qu’il croit antésiluriennes et de roches éruptives anciennes, granite grenu et granite porphyroïde, associés à des pegmatites et à des leptynites. Ces roches, pour lui, ont paru avant la période carbonifère [10, p.153]. Son Peléozoïque supérieur correspond au système carbonifère et comprend trois niveaux :

19 A la base, le terrain de grauwacke (groupe quartzo-schisteux, peut-être dévonien, et groupe calcaréo-schisteux : calcaire carbonifère) ;

2 Au-dessus, un terrain houiller inférieur, formé par les grès à anthracites ou tufs porphyriques, assimilé au Millstonegrit des Anglais, confondu jusqu’alors avec des porphyres éruptifs ;

3° Au-dessus de ces grès, le Houiller proprement dit.

Entre chacun de ces trois niveaux, Grüner distingue une sortie spéciale de roches éruptives ; le porphyre granitoïde entre les deux premiers, le porphyre quartzifère entre les deux derniers.

Les grès à anthracites de Grüner furent décrits tantôt comme mélaphyres, tantôt comme diorites, tantôt comme granites à grains fins (par Héricart-de- Tury et Rozet et par Dufrénoy). Grüner attribue leur origine à la désagrégation des porphyres granitoïdes.

Il définit le porphyre granitoïde une roche éruptive, composée de quartz, de feldspaths et de mica, comme le granite avec lequel il était confondu, mais contenant une moindre proportion de quartz et une plus grande proportion de feldspath, la « masse feldspathique » étant composée non plus d'un seul feld. spath, l’orthose, maïs bien de deux feldspaths, l’un potassique et l’autre sodique, probablement l’albite, qui setrouve en bien plus forte proportion que le premier ; Delesse, s'appuyant sur la densité de ce feldspath, concluait à l’oligoclase. La pête entière est cristalline, à l'encontre de ce qui se passe dans le porphyre quartzifère. Ce dernier se compose d’une pâte plus ou moins compacte, cristalline ou terreuse, au milieu de laquelle se dessinent des cristaux de feldspath, de quartz bipyramidé et de mica et des nodules peu réguliers d’une substance cireuse (pinite-villarsite) ; la pâte est blanche, rose ou rouge ; quelquefois verte ou gris noir.

De cette classification des roches de la Loire, imaginée par Grüner, certains résultats sont admis, encore de nos jours. La formation, appelée par lui grès à anthracites, est bien, en partie du moins, d’origine sédimentaire et sa position stratigraphique est bien carbonifère, inférieure au Houiller proprement dit.

Mais les idées bien arrêtées de Grüner sur l’âge absolue des roches éruptives paralysèrent longtemps les progrès de la pétrographie française. Pour lui, une même espèce de roches ne pouvait se rencontrer qu’à un âge déterminé de la série sédimentaire tout entière. C'était la négation de la liaison entre les systè-

mes de montagnes et les séries éruptives, souvent comparables, qui les accompagnent, et l'établissement d’une série éruptive générale sans récurrences. Or, dès 1874, M. Michel Lévy a été forcé d’admettre une récurrence tertiaire .

Ces conceptions, par leur simplicité et leur clarté, facilitèrent grandement les premières études sur la stratigraphie si complexe du Paléozoïque de la France centrale ; mais, par leur inexactitude, elles gènèrent beaucoup les premiers efforts des pétrographes.

Il faut, en effet, d'une part, laisser entièrement de côté les idées de Grüner et de ses contemporains sur l’âge des principaux granites du Plateau Central el de son Paléozoïque inférieur. Il faut, en outre, rattacher ses porphyres granitoïdes aux orthophyres et microgranulites. Quant à la succession, granite, granulite, porphyre quartzifère (microgranulite), elle est vraie pour les roches éruptives du système hercynien. On peut même y joindre les lamprophyres du Permien ; mais il ne faut pas sortir du système hercynien.

C’est seulement vers 1873 que commencèrent les recherches actives, poursuivies sur les formations du Morvan, analogues à celles de la Loire.

En 1845, de Charmasse |5, p. 750] avait émis, toutefois, l'hypothèse hardie et neuve pour l’époque, que le porphyre noir, qu'il fallait distinguer dans le Morvan du porphyre rouge quartzifère, n’était pas une roche éruptive. Il constatait, en effet, que le porphyre noir était percé par le porphyre rouge quartzifère et était plus ancien que lui et, de plus, qu’il y avait passage du porphyre noir à des schistes, tantôt argileux, tantôt pétrosiliceux et compacts. Mais il ne précisait pas la nature de cette roche et n’en fixait pas l’âge.

M. Michel-Lévy publia, dès 1873, une « Vote sur les roches porphyriques du terrain antrhacifère » [13, p.24] dans laquelle on trouve déjà l'idée de l’extension aux porphyres du Morvan des opinions de Grüner sur l'âge et la formation du terrain anthracifère L'objet principal de cette note est la mise en doute de l’origine uniquement sédimentaire du terrain anthracifère ; il y aurait eu, pendant le dépôt des grès à anthracite, continuation des éruptions de porphyre granitoïde et, de plus, une série d’éruptions spéciales amenant au jour des roches à pâte porphyrique. M. Michel-Lévy s'appuie sur d’autres exemples, empruntés aux Vosges, à des roches d'Auvergne et du lac de Lugano : certaines conclusions sont intéressantes ; « ces éruptions, dit-il, ont donné lieu à la production de tufs, de « conglomérats et de brèches, les uns subaériens, les autres formés sous l'eau ».

Dans une deuxième note [14, p. 60) de la même année, M. Michel-Lévy subdivise les porphyres granitoïdes, trop compréhensifs, de Grüner en trois catégories :

41° Porphyres granitoïdes feldspathiques (à orthose et oligoclase, à mica, sans quartz apparent ; la pâte y est entièrement cristalline) ;

2 Porphyres granitoïdes quartzifères (à nombreux grains de quartz, ayant tendance à s’agglomérer, à orthose et oligoclase, à mica noir ; la pâte est cristalline, remplie de petits grains de quartz);

3° Porphyres granitoïdes euritiques (à grains de quartz plus ou moins rares,

à orthose rare, oligoclase abondant, mica noir ; la pâte est granitique, remplie de mica noir).

C’est dans cette dernière catégorie que rentrent la plus grande partie des porphyres granitoïdes de Grüner.

L'année suivante [16, p. 177], M. Michel-Lévy définissait une nouvelle classe de roches éruptives, celle des granulites (« roches exclusivement éruptives, à « grains fins, essentiellement composées de lamelles abondantes de feldspaths, « au milieu desquelles on distingue de nombreux grains de quartz et des pail- « lettes de mica ordinairement argentin »); en suivant les idées de Grüner sur l’âge absolu des roches éruptives, il plaçait ce nouveau groupe entre les granites porphyroïdes etles porphyres granitoïdes. La succession alors admise était la suivante :

1° Granites porphyroïdes ;

20 Granulites (dévoniennes) ;

30 Porphyres granitoïdes (calcaire carbonifère) ;

4° Porphyres quartzifères (antérieurs au Houiller supérieur) ;

5° Porphyres quartzifères noirs, avec auréoles métamorphiques (postérieurs au Houiller supérieur), formant une série complexe.

À la suite du travail précédent, se trouve une note sur les granulites et les porphyres quartzifères des environs d’Avallon [17, p. 189}, dans laquelle M. Michel-Lévy signale au milieu du granite de Lormes des filons minces de granulite, des filons de porphyre quartzifère (la Maladrerie, église de Lormes, Bois des Grands-Vernets) qu’il fait rentrer dans sa quatrième catégorie (antérieure au Houiller) et des nappes porphyriques en relation avec le Houiller de Sincey, antérieurement décrites par Guillebot de Nerville [8, p. 127); il admet, pour ces dernières, les conclusions de son prédécesseur, à savoir que ces porphyres à pâte cornée et à pinite, toujours intercalés entre le granite et le Houiller, mais paraissant disloquer ce dernier, sont d’un âge comparable aux eurites de la Selle, c’est-à-dire postérieurs au Permien inférieur ; il attribue la provepance des galets de porphyre à pâte cornée du Houiller de Sincey, non au remaniement du porphyre de Sincey, mais à celui de porphyres antérieurs au Houiller supérieur, tels que ceux de Montreuillon et de la Colancelle. Il signale encore, dans cette note, des filons minces de porphyre quartzifère, violet foncé (Moulin Cadoux et Marrault) qu’il croit bien plus récents (postérieurs au grès rouge).

Jusqu’alors, l’usage du microscope, que M. Michel-Lévy commençait seulement à appliquer aux roches du Morvan, n’avait pas encore permis de fixer une base sérieuse pour l’étude et la classification des roches éruptives ; aussi, dans les trois notes, que nous venons d'analyser, n'est-il fait mention que de résultats d'observation à l'œil nu ou à la loupe; et les subdivisions, établies parmi les porphyres granitoïdes et quartzifères, le furent plus à la suite de considérations stratigraphiques qu'après une étude pétrographique réelle.

Dans un mémoire intitulé : Sur quelques caractères microscopiques des roches anciennes acides, considérées dans leurs relations avec l'âge des éruptions, publié par M. Michel-Lévy au commencement de l’année 1875 [18, p. 199], sont jetées

les premières bases de cette science, alors nouvelle, la pétrographie; la structure des roches éruptives acides y est pour la première fois entrévue avec les découvertes suivantes : existence de un ou de deux temps distincts de consolidation du magma, d'un ordre de cristallisation des différents minéraux composants ; découverte des textures granitiques, granulitiques (quartz rétracté), pegmatoïde (micropegmatite, cristallisation simultanée) ; connaissance de la constitution de la pâte cornée des porphyres, restée jusqu'alors impénétrable et découverte, dans les roches françaises, des textures sphérolitique, fuidale et vitreuse.

Ce furent les porphyres granitoïdes qui, les premiers, révélèrent l'existence de la micropegmatite ; les porphyres houillers de la Colancelle, celle des sphérolites à croix noire. Les roches anciennes du Morvan et de la Loire fournirent donc, dès 1875, une belle moisson de découvertes sur la structure des roches. Je ne rappellerai pas la classification proposée dans cet ouvrage où l’on vit dans les caractères microscopiques nouvellement découverts autant de preuves à l'appui des théories de Grüner sur la relation intime existant entre la structure des roches acides et l’âge de leurs éruptions. Cette classification démontrait qu'il y avait eu diminution des facteurs de la cristallisation avec l’âge, durant les époques carbonifèreet permienne.

Il est intéressant de rapprocher ces anciennes théories de celles qui ont cours actuellement : le granite qui se trouve être, dans la Loire comme dans le Morvan, d'âge tournaisien, laisse d’abord déposer dans ses fentes des roches de fumerolles (pegmatite-granulite), puis le refroidissement gagne en profondeur et les microgranulites proviennent de réservoirs plus profonds, dans lesquels se sont élaborés leurs phénocristaux ou cristaux du premier temps, bien différents des grands cristaux d’orthose du granite porphyroïde qui représentent, avec le quartz, les « endproducts » de la consolidation du granite (eutectisme).

De même, les éruptions de porphyres prétrosiliceux et de lamprophyres, qui sont les derniers termes de cette évolution, sont dans le sens de M. Rosenbusch les sorties complémentaires, de ces derniers laccolites, les uns très acides, les autres très basiques, mais tous deux riches en alcalis.

Nous verrons plus loin que la chimie prête son appui puissant à ces nouvelles théories que M. Michel-Lévy a professées, dans ces dernières années, au Collège de France.

Dans un mémoire de 1875 [19], M. Michel-Lévy a récapitulé les données nouvelles sur les sructures des roches acides que lui a fournies principalement l'étude du Morvan. Il yinsiste sur la caractéristique de la structure de la pegmatite : à savoir la cristallisation simultanée du quartz et de l'orthose. Pour lui, c’est une structure essentiellement promorphique, c’est-à-dire immédiatement antérieure à la première consolidation de la roche ; tandis que la structure microgranulitique affecte souvent des caractères secondaires immédiats. On voit souvent, dans certains porphyres, des palmes de micropegmatite se développer autour des grains de quartz anciens. Puis on passe aux sphérolites à extinction des porphyres à quartz globulaire et aux sphérolites à croix noire des porphyres pétrosiliceux. A l’autre bout de l'échelle, le quartz et l’orthose, dits de deuxième

consolidation des granites, jouent le même rôle que la micropegmatite dans les porphyres. Les « erfdproducts » de toutes les roches acides sont donc composés de quartz et d’orhose.

Pendant l’année 1876, on discuta beaucoup sur les porphyres granitoïdes et sur la formation anthracifère du Morvan. Dans une course de la Société géologique (28 août 1876) aux environs de Cussy, M. Delafond [20, p. 724] émettait l'avis que les schistes et grès de la montée de Cussy, comme les calcaires de la carrière de Fayé, étaient carbonifères et disloqués par le porphyre granitoïde auquel il donnait une extension considérable sur la feuille de Château-Chinon. M. Michel-Lévy lui opposa une opinion différente [21, p. 729] ; il vit, au milieu des grès et schistes de Cussy, d’abord des filons de granulite et de pegmatite, et c'était pour lui une preuve que la granulite avait prolongé ses éruptions au delà des dépôts carbonifères ; il y vit en outre des roches vertes et des tufs porphyriques, se retrouvant entre Cussy et Montloiron, qu'il rattachait au terrain porphyrique anthracifère, et dont il attribuait l’origine à des sorties de porphyres noirs éruptifs disloquant la granulite et les roches voisines. A la suite de cette notese trouve rectifiée l’opinion que les porphyres quartzifères des salbandes du terrain houiller de Sincey lui étaient postérieurs.

Dans une course faite à la même époque entre Autun et le Creusot, M. Michel- Lévy [22] expose les idées qu'il avait alors sur le gneiss gris, le granite porphyroïde, la granulite et ses variétés granitoïdes et porphyroïdes. La théorie du métamorphisme de contact n’était pas encore née.

À la fin de l'année 1876, il publie une note [23] « Sur divers états globulaires de la silice », constatés dans des porphyres du Morvan dont il fait une classe nouvelle, postérieure à celle des porphyres quartzifères à grands cristaux, antérieures au poudingue permien inférieur (porphyre euritique ruhané des Settons, porphyre euritique rose, finement globulaire, de Cussy-en-Morvan (Montloiron), distinction des sphérolites à croix noire et des sphérolites à extinction, associa- . tion de ces sphérolites). |

C'est en 1879 que se trouvaient établis d’une manière durable les déterminations des roches éruptives du Morvan et l'ordre chronologique de leurs éruptons. Les différentes notes de M. Michel-Lévy durant cette année et la carte géologique au 80.000 d’Autun, publiée en 1879, bientôt suivie par celle de Ghàteau-Chinon (1881), contiennent une série de résultats dont beaucoup sont restés valables.

Dans une première note intitulée : Aperçu général sur la constitution du Morvan |27|,se trouvent exposées les données qui furent consignées dans la légende de la feuille d’Autun ; l’ordre d'apparition des roches et des formations y est établie de la manière suivante (de bas en haut) :

ee, “+

Terrains cristallins Formations et âges et éruplfs. géologiques.

£, — Gneiss et leptynites d,. — Amphibolites 31. — Serpentines

Substratum gneissique.

1v,. — Diorites, diabases, porphy- ; ne RS SIDA Base du système quartzo-schisteux. rites amphiboliques n. — Granite Schistes maclifères, hornfels cambriens.

1,671. — Granulite, gneiss granu- ù ue Le < 8 Au travers des strates dévoniennes. litique 7%. — Tufs granulitiques, granulites

à mica noir, minettes et kersantites (partie des anciens porphyres granitoïdes de Grüner)

Précédant le système calcaro-schisteux (carbonifère).

%hiv. — Tufs porphyritiques (anciens grès anthracifères du Roannais)

. — Orthophyres à mica noir, porphyrites à pyroxène (porphyres noirs de M. de Charmasse)

Surmontant le système calcaro-schisteux (carbonifère).