CHAPITRE V

ÉLÉVATION DfcS COUCHES MJ-DESSUS DE LA MER. — STRATIFICATION HORIZONTALE ET INCLINÉE.

Pourquoi la portion élevée des couches marines au-dessus du niveau de la mer doit-elle être attribuée plutôt à l'exhauiseajint de la torre qu'à l'abaissement de la mer? — Élévation de masses très étendues de couches horizontales. — Stratification verticale et inclinée. — Lignes anticlinales et synclinalcs. — Couches plissées, dans Test de l'Ecosse. — Théorie des plis par mouvement latéral. — Creeps, ^ Plongement et direction. — Structure du Jura. — Formes diverses d'affleurements. — Roches brisées par flexion. -^ Position intervertie de couchbs disloquées. — Fausse stratification. — Hutton et Playfair sur ce sujet. — Fractures des couches. — Surfaces polies. ^~ Failles. — Alternances répétées, apparentes, qu'elles produisent. — Origine des grandes failles.

]Lm terre «'est élevée, la mer n'a pas baissé. — Nous avonS

établi que les roches aqueuses qui contiennent des fossiles marins occupent une vaste étendue sur le continent, et que, sous forme de chaînes de montagnes, elles atteignent des hauteurs considérables au-dessus du niveau de la mer. 11 s'ensuit que les continents d'aujourd'hui ont été autrefois sous les eaux. Si nous admettons cette conclusion, nous devons supposer, ou que les eaux de l'Océan se sont abaissées, ou que les roches solides, autrefois couvertes par les eaiix, se sont élevées au-dessus de la mer.

Les premiers géologues qui se trouvèrent réduits à cette alternative, embrassèrent la première opinion ; ils prétendirent que l'Océan avait originairement couvert la terre, qu'il avait ensuite graduellement baissé jusqu'au niveau qu'il atteint actuellement, et que c'est ainsi que les îles et les continents auraient été laissés à sec. Il parut plus facile à ces géologues de supposer un abaissement de l'eau que d'admettre un exhaussement par lequel la terre solide se serait élevée à sa position présente. Il leur fut cependant impossible d'imaginer

Cil. V. 1 LES CONTINENTS SE SONT ÉLEVÉS. 75

aucune hypothèse satisfaisante pour expliquer la disparition d'une masse d'eau aussi considérable de la surface du globe ; car on ne saurait nier que T Océan ait couvert de ses eaux tout point élevé où Ton peut découvrir des coquilles marines. 11 devint cependant évident, à mesure que la science de la géologie fit des progrès , que certaines régions du globe avaient été alternativement fond de mer, puis terre exondée, puis baie, puis mer encore, et enfin, une fois de plus, terre habitable, après être restées dans chacun de ces états pendant un temps considérable. Pour rendre compte de semblables phénomènes, sans admettre aucun mouvement de la terre même, il fallait supposer plusieurs retraites et retours de rOcéan ; et encore cette théorie, uniquement applicable aux cas où les couches marines qui composent la^;erre ferme sont horizontales, laissait sans explication les cas bien plus nombreux où des couches sont inclinées, courbées ou posées sur leur tranche, position qui, évidemment, n'est pas celle qu elles ont occupée dans Torigine.

Les géologues furent enfin obligés d'avoir recours à l'autre alternative, savoir, à la doctrine d'après laquelle la terre solide aurait été successivement exhaussée ou abaissée, de manière à changer plusieurs fois de niveau relativement à la mer. Différentes raisons militent en faveur de cette conclusion. D'abord, elle peut rendre compte de la position de ces masses élevées, d'origine marine, et dans lesquelles la stratification est horizontale ; elle peut expliquer aussi la position des couches qui sont disloquées, brisées, verticales ou inclinées. En second lieu, elle est d'accord avec les expériences qui nous démontrent que la terre s'élève graduellement dans quelques endroits, et qu'elle s'abaisse dans quelques autres. De pareils mouvements ont eu lieu même de nos jours ; dans certains cas, ils ont été accompagnés de violentes commotions , tandis que, dans d'autres, ils se produisent si insensiblement qu'on n'a pu les constater qu'au moyen des recherches scientifiques les plus minutieuses, faites à Ae% intervalles de temps considérables. D'un autre côté, aucune

74 ÉLÉVATION DES COUCHES. [ Cn. V.

expérience n*a constaté l'abaissement du niveau de la mer, et r Océan ne peut baisser sur un point sans que son niveau soit modifié en même temps sur toute la surface du globe.

Ces remarques préliminaires prépareront le lecteur à comprendre le grand intérêt théorique qui se rattache à tous les faits relatifs à la position des couches horizontales ou inclinées, courbées ou verticales.

I^ première et la plus simple de toutes ces positions est celle où les couches d'origine marine se rencontrent au-dessus du niveau de la mer, dans une direction horizontale. Telles sont celles que l'on voit dans le sud de la Sicile, et qui sont l'emplies de coquilles appartenant aux mêmes espèces que celles qui vivent de nos jours dans la Méditerranée. Quelquesunes de ces couches s'élèvent à plus de 600 mètres audessus de la mer.

D'autres massifs de montagnes, également composés de couches horizontales d'un âge très ancien , contiennent des débris fossiles d'animaux totalement différents de ceux qui existent aujourd'hui. Au sud de la Suède, par exemple, près du lac Wener, un des dépôts fossilifères les plus anciens de la série géologique, autrefois désigné sous le nom de dépôt (le transition^ et qui l'est maintenant sous celui de silurien , nous montre des lits placés comme s'ils avaient fait tout récemment partie du delta d'une grande rivière, et comme s'ils avaient été laissés à sec par le retrait de débordements annuels. Des roches aqueuses, à peu près du même âge, s'étendent sur des centaines de kilomètres, dans le district des lacs de l'Amérique du Nord, et montrent également une stratification rarement dérangée. La montagne de la Table, au cap de Bonne-Espérance, fournit un autre exemple de couches très élevées et cependant parfaitement horizontales ; cette montagne a plus de 1000 mètres de hauteur ; elle est formée de grès d'un âge très ancien.

Au lieu d'imaginer que ces roches fossilifères ont toujours occupé leur niveau actuel, et qu'autrefois la mer a été assez élevée pour les couvrir de ses eaux, nous supposerons qu'elles

ce. V.] LES CONTINENTS SE SONT ÉLEVÉS. 75

ont formé d'abord Fancien lit de l'Océan, et qu elles ont été ensuite graduellement portées à la hauteur qu elles occupent aujourd'hui. Cette idée, si étonnante qu'elle puisse paraître au premier abord, s'accorde cependant tout à fait avec l'analogie des changements qui ont lieu, de nos jours, dans certaines régions du globe. Ainsi , dans quelques parties de la Suède, sur les rives et les îles du golfe de Bothnie, on a des preuves que la terre a subi depuis des siècles, et subit encore un mouvement lent d'élévation. Play f air a émis cette opinion en 1802 ; et , en 1807, de Buch , après avoir voyagé en Scandinavie, affirma que la terre s'y élevait progressivement. Celsius et d'autres écrivains suédois avaient annoncé déjà, cent ans auparavant, qu'un changement graduel s'opérait depuis des siècles dans le niveau relatif de la terre et de la mer. Ils avaient attribué ce changement à une baisse des eaux de l'Océan et de la Baltique. Cette théorie, toutefois, se réfuta dès que l'on eut reconnu que le changement de niveau relatif n'a jamais été universel ni égal partout. Dans certaines contrées, il s'est élevé de quelques mètres par siècle ;, dans d'autres, de quelques centimètres ; tandis que, dans la partie la plus méridionale de la Suède, dans la province de Scanie, la terre a plutôt perdu que gagné , ainsi que le prouvent d'anciennes constructions qui ont graduellement baissé au-dessous du niveau de la mer (1).

11 paraît, d'après les observations de M. Darwin et d'autres, que des parties très étendues du continent de l'Amérique du Sud ont éprouvé un exhaussement lent et graduel, à la suite duquel les plaines unies de la Patagonie, couvertes de

(1) Dans les trois premières éditions de mes Principes de géologie , j'ai exprimé des doutes sur la validité des preuves d'un exhaussement graduel de la terre en Suède; mais, après avoir visité ce pays en 1831, j'ai rétracte mes objections, et j'ai publié un récit détaillé des observations qui m'avaient porté à changer d'opinion, dans les Philos. Trans.f 1835, part. I. Voyez également les Principes, 4* édit. et les suivantes.

76 ÉLÉVATION DES COUCHES. [ Cn. V.

coquilles marines récentes^ et les Pampas de Buenos- Ayres, ont été élevées au-dessus du niveau de la mer (1) .

D'un autre côté, l'abaissement graduel de la côte sud du Groenland, sur une longueur de plus de 900 kilomètres, du nord au sud, pendant les quatre siècles derniers, a été constaté par les observations d'un naturaliste danois, le docteur Pingel. Pendant que ces preuves d'abaissement et d'exhaussement du continent, par des mouvements lents et insensibles, étaient récemment recueillies, d'autres preuves étaient fournies journellement par les violentes convulsions que ressentaient les pays où les tremblements de terre sont fréquents. Là, les roches se fendent de temps à autre, s'élèvent ou s'abaissent de plusieurs mètres à la fois, et sont bouleversées de telle manière que la position primitive des couches est pour jamais modifiée.

M. Darwin a aussi démontré que, dans les mers où les îles circulaires et les récifs de coraux abondent, il se produit un abaissement lent, mais continuel, des montagnes sous^marines sur lesquelles reposent les masses de corail, tandis que, sur d'autres points de la mer du Sud^ la terre est en voie d'exhaussement, et le corail a été élevé bien au-dessus du niveau de la mer.

Il faudrait tout un volume pour expliquer au lecteur les faits qui établissent la réalité de ces mouvements d'abaissement ou d'élévation de la terre, qu'ils soient suivis ou précédés de tremblements de terre, ou bien qu'ils s'accomplissent avec lenteur et sans désordre local. Comme j'ai traité complètement de ce sujet dans les Principes de géologie (2) , j'ajouterai seulement ici que de tels changements font partie du cours actuel de la nature ; ce principe une fois admis suffira pour donner la clef d'une quantité de phénomènes géologiques, tels que l'élévation des couches marines hori-

(1) Voyez son Journal d'un naturaUtte^ dans le Voyage du BeagUt et son ouvrage sur les Bancs de coraux,

(2) Voyez chapitres XXVIÏ à XXXII inclusivement, et chapitre I.

Cb. V. 1 STRATIFICATION INCLINÉE. . 77

zontales, inclinées on bouleversées, et la superposition des dépôts d'eau douce aux dépôts marins, que nous décrirons plus loin.

On verra aussi, parla suite, quel jour répandra la doctrine de l'abaissement continu de la terre, sur la manière dont une série de couches, se formant dans des eaux basses, peuvent cependant s'accumuler sur une grande épaisseur. On ne saurait comprendre l'excavation des vallées, ni les autres effets de la dénudation^ si Ton n'a pas mûrement apprécié àl* avance les preuves de l'élévation ou de l'abaissement de la terre sur de vastes étendues.

Pour terminer, je dois faire observer que si nous embrassions la doctrine qui attribue la position élevée des formations marines et la dépression de certaines couches d'eau douce aux oscillations du niveau des eaux, au lieu de l'attribuer à celles du niveau de la terre, nous serions forcés d'admettre que l'Océan aurait été parfois moins profond sur toute son étendue qu'il ne l'est à présent, tandis que, dans certains

endroits, il aurait eu près de 5 kilomètres de profondeur de

plus qu'il n'en a aujourd'hui.

stratiacadon Inclinée. — La preuve la moius équivoque

d'un changement dans la position primitive des couches, est

celle de la perpendicularité de leurs plans, que l'on obsen^e

fréquemment, surtout dans les contrées montagneuses. Ainsi,

on remarque en Ecosse, à la lisière sud des Grampians, des lits

de poudingue, alternant avec des bandes minces de sable fin, et,

comme elles, en position verticale.

Quand de Saussure trouva pour

la première fois, dans les Alpes

suisses, certains conglomérats dans

une situation semblable, il observa

cpie les galets, presque tous de

forme ovale, avaient leurs axes les

plus longs parallèles aux parois de la stratification (fig. 61).

Il en conclut que ces couches devaient avoir été d'abord

horiBontales, chaque galet ovalaire n'ayant dû reposer origi-

Fio. 91. — Conglomérat et grès Terticaux,

78 ÉLÉVATION DES COUCHES. [ Cii. V.

nellenient au fond de Teau que sur son côté plat, par la même raison qu'un œuf ne peut rester debout sur Tune ou l'autre de ses extrémités, s'il n'est soutenu par un point d'appui. Quelques-unes des pierres arrondies offrent quelquefois, il est vrai , dans les conglomérats , une exception à cette règle, par la* même raison encore que nous voyons, sur une plage couverte de galets, quelques-uns de ceux-ci reposer sur leur pointe ; mais ils ont été amenés à cette position par la vague, ou par le courant, qui les a culbutés les uns sur les autres.

Les couches verticales , lorsqu'on peut les suivre d'une manière continue vers le haut ou vers le bas, jusqu'à une certaine distance, semblent invariablement faire partie de grandes courbes qui peuvent avoir depuis quelques mètres jusqu'à plusieurs kilomètres de rayon. J'en citerai, en première ligne, deux qui affectent une régularité très grande ; on les voit dans le Forfarshire , où elles s'étendent sur une surface de 30 kilomètres et plus en largeur, depuis le pied des Grampians jusqu'à la mer, près d'Arbroath.

La masse des couches que l'on observe sur ce point peut avoir environ 600 mètres d'épaisseur, et consiste en grès rouges et blancs, et en divers schistes colorés ; on y distingue quatre groupes de lits principaux, savoir : n°l, marne rouge ou schiste ; n° 2, grès rouge à bâtir ; n° 3, conglomérat ; et n° 4, pierre grise à paver et pierre à couvrir {tile stoné) avec schistes verts ou rougeâtres, contenant des débris organiques particuliers.

En jetant un coup d'œil sur la coupe, on voit que chacune des formations 2, 3, 4, revient trois fois à la surface, deux fois avec une inclinaison sud, et une fois avec une inclinaison nord. Les lits n° 1, qui sont horizontaux, reviennent deux fois à la surface par une légère courbe, c'est-à-dire une fois de chaque côté de A. En commençant à l'extrémité N.-O. , les tilestoneset les conglomérats n° 4 et n° 3 sont verticaux, et forment généralement une chaîne parallèle aux lisières sud des Grampians. Les. couches supérieures n**' 2 et 1 inclinent de

en. V.] STRATIFICATION INCLINÉE. 70

moins en moins, en descendant vers la vallée de Strathmore où les couches, présentant une courbe concave, reposent , comme disent les géologues, dans une cuvette ou bassin. Au centre de cette vallée, court une ligne imaginaire A, que Ton nomme techniquement une ligne synclinale^ et où les lits qui se recourbent dans des directions opposées sont censés se réunir. Il importe beaucoup à l'observateur de noter ces lignes, car il verra, par le diagramme, qu'en voyageant du nord au centre du bassin , il passera toujours des lits les plus anciens aux plus nouveaux, au lieu que, en traversant la ligne A et en poursuivant la même direction sud , il quittera successivement les lits les plus nouveaux et s'avancera vers les plus anciens. Tous les dépôts qu'il aura d'abord examinés commenceront à se représenter dans un ordre inverse, jusqu'à ce qu'il arrive à l'axe central deSidlaw Hills, où il verra les couches formant un arc ou selle^ avec ime ligne afiticliîiale B au centre. Après cette ligne, et en poursuivant vers le S.-E. , les formations 4,3 et 2 apparaîtrontencore dans le même ordre de superposition, mais avec une inclinaison sud. A Whiteness, il verra que les couches inclinées sont couvertes d'un nouveau dépôts, en lits horizontaux composés de conglomérats rouges et de sable , plus nouveaux qu'aucun des autres groupes 1, 2, 3, â, que noiis

80 ÉLÉVATION DES COUCHES. [ Th. V.

venons de décrire , et reposant en stratification discordante sur les couches du groupe de grès n» 2.

Sir James Hall a parfaitement décrit des courbures ou convolutions de roches bien plus aiguës et beaucoup plus nombreuses, sur un espace, aussi limité, figure 63 (1). On les observe près de Saint- Abb's Head, sur la côte orientale d'Écôsse, où la roche principale est un schiste bleu, à surface fréquemment ondulée. Les ondxilations des lits se pro-

riu. G5. -- Coac)i«s de «chlste recourbées, près de Si- Abb's Head, Berwkksbirf . (Sir f, HAU)

longent depuis le sommet jusqu'à la base d'escarpements qui ont de 60 à 90 mètres de hauteur ; on compte, dans un espace d'environ 8 kilomètres, seize courbures distinctes, alternativement concaves et convexes vers le haut.

Sir James Hall fit une expérience pour reconnaître la manière dont les couches avaient été amenées à cette position après avoir été primitivement horizontales. Il plaça, sous un certain poids , une série de petits lits d'argile, et pressa assez fortement contre leurs extrémités opposées pour qu'elles fussent forcées de se rapprocher l'une vers l'autre. Après avoir ôté ensuite les poids, il remarqua que les petits lits étaient courbé» et plissés, de manière à ressembler, en petit, aux couches analogues des rochers de Saint- Abb. Nous devons, toutefois, ne pas oublier que, dans les sections naturelles ou escarpements marins, nous ne voyons qu'imparfaitement les plis ; ils

(t) Edinb, Trans,, vol. VII, pi. 3.

Ch. V.J STRATIFICATION INCLINÉE. 81

sont invisibles sons les eaux, et, d'ailleurs, on peut supposer que leur partie supérieure a été enlevée par la dénudation, action de Teau dont nous donnerons l'explication dans le chapitre suivant. Les lignes noires (fig. 64) représentent

FiG. 6t.

la portion des couches visibles dans Tescarpement. Les lignes moins foncées désignent la portion cachée sous le niveau de la mer, ainsi que celle qui est supposée avoir existé au-dessus de la surface actuelle. On rendrait encore plus saisissables les effets que la compression peut produire sur des couches flexibles , en plaçant quelques morceaux de drap de différentes couleurs sur une table ; après que ceax-ci auront été étendus horizontalement , couvrez - les avec un livre , ajoutez ensuite d'autres ^'^- <^^ livres à chacune des extrémités, et pressez le tout. Les plis de drap que vous obtiendrez reproduiront exactement ceux que l'on voit dans les courbures des couches (fig. 65).

Que ces courbures aient été le résultat de semblables efforts latéraux, c'est une question très difficile à résoudre. Dans le cas des roches volcaniques et granitiques, il paraîtrait que certaines d'entre elles, au moment de la fusion, auraient été injectées de force dans des fissures , tandis que d'autres, déjà parvenues à un état complet de solidité,

82 ÉLÉVATION DES COUCHES. [ Ch. V.

auraient été poussées verticalement au travers de la croûte supérieure de la terre, ce qui a dû causer un grand déplacement des couches flexibles.

Nous savons aussi, par Tétude que nous avons faite des contrées sujettes aux tremblements de terre, qu'il existe, d'une manière permanente, à T intérieur du globe, des causes capables de produire un abaissement du sol souvent très local, d'autres fois s étendant sur une large surface.

La répétition fréquente ou la continuité pendant de longues périodes de ces mouvements d'abaissement, semble impliquer la formation et le renouvellement de cavités à une certaine profondeur au-dessous de la surface, soit par suite d' un déplacement de matières dû à l'action des volcans et des sources thermales, soit par la contraction des roches argileuses sous l'influence de la chaleur et de la pression, soit enfin par quelque autre cause. Quelles que soient les conjectures auxquelles on se livre sur ces causes, il est certain que des couches susceptibles d'être pliées peuvent, lorsqu'il existe des degrés inégaux d' affaissement, se plisser plus ou moins, et paraître tout à fait comme si la compression se fût exercée subitement par un effort latéral.

Les creeps^ nom usité dans les mines de houille, fournissent une excellente démonstration de ce fait. D'abord, on peut établir, d'une manière générale, que l'excavation de la houille, à une profondeur considérable, fait baisser en masse l'ensemble des couches sus-jacentes, même quand on prend la précaution de multiplier les étais du toit de la mine. « Dans le Yorkshire, dit M. Buddle, trois affaissements se manifestèrent à la surface du sol, lorsqu'on eut extrait les trois lits de houille sous-jacents, et d'innombrables fentes se produisirent dans le sens vertical, au travers des masses de grès et de schiste argileux qui subirent un tassement proportionnel (1) . » La quantité exacte de dépression ne peut, dans ce cas, être exactement appréciée que sur les points où l'eau

(I) Proceed. of Geol S'oc, vol. UI, p. 148.

eu. V. ] STRATIFICATION INCLINÉE. • 83

s'accumule, . ou sur lesquels un chemin de fer traverse le bassin liouiller.

Lorsqu'on exploite un lit de houille, on laisse, par intervalle, des piliers ou masses rectangulaires de houille, pour supporter le toit et protéger les galeries de mine. Dans la figure 66, qui représente une coupe prise à Wallsend (Newcastle) , les galeries qui ont été excavées sont représentées par les espaces blancs «, A, tandis que les parties voisines, plus foncées, indiquent des portions de lits de bouille primitifs laissés comme étais ; des lits d'argile sableuse ou de schiste argileux constituent le plancher de la mine. Lorsque les étais deviennent trop faibles, ils sont pressés par le poids des roches sus-jacentes (qui n ont pas moins de 192 mètres d'épaisseur) sur le schiste argileux qui est au-dessous, et celui-ci, par suite de cette compression, cède, et s'ouvre d'espace en espace.

Comme on pouvait s'y attendre, ce n'est point le plancher qui s'élève, mais le plafond qui s'abaisse, et cet effet, appelé un thrust par les mineurs dans certains districts de l'Angleterre, doit se produire naturellement partout où le plancher est plus solide que le toit. Or , il arrive ordinairement que le toit est composé de schiste argileux dur, ou quelquefois de grès, roches qui cèdent moins que les fondations, qui souvent consistent en argile ; et, même dans les endroits où les sous-couches argileuses étaient d'abord consistantes, elles s'amollissent bientôt et passent à un état plastique dès qu'elles sont exposées au contact de l'air et de l'eau dans la mine.

Le premier symptôme d'un creep (1), dit M. Buddle, est une légère courbure qui apparaît sur le fond de chaque galerie, comme on voit en a (fig. Q&) ; dès ce moment le plancher continuant à hausser, commence à s'ouvrir, en même temps qu'une fente longitudinale se produit en b ; puis les

(1) On appelle ainsi, en terme de mineur, dans certains districts liouillers en An^eterre, les espèces d'effondrements qui ont lieu de bas en haut dans cer^ taines exploitations de houille, et dont l'auteur donne ici la description»

{Note du traducteur,)

[Ch. V.