CH. V. ] PLONGEMENT ET DIRECTION

La direction est te prolongement ou T extension des couches dans une direction perpendiculaire au plongement ; de là son nom. Par exemple, dans le cas ci-dessus, où les couches plongent au nord, la direction doit être nécessairement est et ouest. Les Anglais ont emprunté, aux géologues allemands, \Qm.oi strike^ par lequel ils désignent la direction : st7'eichen signifie s'étendre, avoir une certaine direction. On peut expliquer très justement ces deux termes, plongement et direction^ en se figurant une rangée de maisons allant de Test à Touest. La longueur du faîte du toit représenterait la direction de la couche d'ardoises, dont le plongement serait, d'un côté au nord, et de l'autre au sud.

Une couche qui est horizontale ou de niveau dans toutes les directions, n'a ni plongement ni direction.

Il sera toujours important pour le géologue qui cherche à comprendre la structure et la conformation d'un pays, d'étudier le plongement des couches dans chaque partie de son territoire ; il faut quelque pratique toutefois pour éviter de commettre des erreurs, tant sur le point du plongement que sur l'angle d'inclinaison.

Si la surface d'une couche de pierre dure se trouve à découvert, soit dans une carrière, soit au pied d'un rocher battu par les vagues, il est facile de déterminer vers quel point de la boussole la pente est la plus rapide, ou dans quelle direction l'eau viendrait à couler si l'on en versait à la surface, (l'est là le véritable plongement. Mais les tr^,nches de couches fortement inclinées peuvent produire des lignes parfaitement horizontales, sur la face d'une roche verticale, si l'observateur voit ces couches suivant la ligne de leur direction, le plongement se dirigeant en arrière de la tranche du rocher, et il faut qu'il découvre, dans le rocher, une rupture qui soit une section exactement perpendiculaire à la ligne de direction, pour reconnaître le véritable plongement. Dans le dessin qui suit (fig. 69) , nous supposons un cap dont un côté fait face au nord, et où les lits paraîtraient horizontaux aux yeux d'une personne qui serait placée à distance dans un bateau, tandis

88 ÉLÉVATION DES COUCHES. [ Cu. V.

que, de l'autre côté faisant face à Touest, vm observateur placé sur le rivage verrait le véritable plongeinent sous un angle de 40°. Si donc nous avons, pour tout champ d'étude, un

FiG. 69.— Hurixontalité apparente des couches inclinées.

escarpement vertical qui ne présente qu'un seul côté , il faudra tâcher de découvrir quelque lambeau ou portion de plan de l'un des lits qui s'avance au delà des autres, afin de nous assurer du véritable plongement.

On a rarement besoin de déterminer l'angle d'inclinaison avec une précision telle qu'il faille avoir recours à l'instrument nommé clinomètre. On peut mesurer cet angle, à quelques degrés près, de la manière suivante. On se place en face du rocher qui présente le véritable plongement ; on élève les

mains à la hauteur des yeux, et l'on tient les doigts de l'une d'elles dans une position perpendiculaire, et ceux de l'autre dans une position horizontale, comme on le voit dans la figure 70. Il est facile alors de découvrir si les lignes des lits inclinés coupent en deux l'angle de 90** formé par la rencontre des mains, de manière à donner un angle de 45°, ou bien si elles divisent l'espace en deux parties plus ou moins égales. La ligne pointillée, supérieure, peut exprimer une couche plongeant au nord ; si les lits

Fio. 70.

eu. V. J PLONGEMENT ET DIRECTION. 89

plongent précisément vers un point opposé de la boussole, comme l'indique la ligne pointillée inférieure, la mesure de l'inclinaison peut être prise au moyen des mains avec tout autant de facilité.

Lorsque nous avons décrit les couches courbes de la côte est de l'Ecosse, dans le Forfarshire et le Bervvickshire, on a vu qu'une série de courbures concaves et convexes pouvaient occasionnellement se répéter plusieurs fois. Elles forment ordinairement une série de flexuosités parallèles qui se prolon gent dans la même direction sur une étendue considérable. Ainsi, pour le Jura suisse, on a prouvé que cette chaîne élevée se compose de crêtes parallèles , séparées par des vallées longitudinales (fig. 71) . C4es crêtes sont formées de couches fossilifères recourbées, dont la nature et le plongement se

Fig. 71, — Coupe montrant la structure du Jura suisse.

voient quelquefois dans des gorges profondes et transversales nommées cimes, qui ont été produites par des fractures perpendiculaires à la direction de la chaîne (1) . Supposons maintenant que ces crêtes et ces vallées parallèles courent du nord au sud, nous dirons que la direction des couches est nord et sud, et le plongement est et ouest. Les lignes tracées le long des sommets A et B seront des lignes anticli-

(I) Voyez rouvragede M. Thurmann, Essai sur les soulèvements jurassiques du Porentruy. Paris, 1832. — J'ai examiné une partie de ces montagnes en 1835, en compagnie de Tauleur.

Fi6. 72.— Plan horisontal de la crête dénudée C.fig. 71.

90 ÉLÉVATION DES COUCHES. [ Cn. V.

nales, et celles qui suivent le fond des vallées voisines seront des lignes synclinales. Nous ferons observer que quelquesuns de ces sommets A, B, sont entiers, tandis que Tun d*eux, (i, a été fracturé le long de la ligne de direction, et que la dénudation en a fait disparaître une partie, de. sorte que les

crêtes des lits, dans les formations «, i, c, ont été mises à découvert , ou , comme disent les mineurs, affleurent sur les côtés de la vallée. On peut expliquer par un diagramme (fig. 72) le plan d*une des crêtes dénudées, tel qu'on le représenterait dans une carte géologique, et sa section en travers (fig. 73). La ligne DE (fig. 72) est la ligne anticlinale de chaque côté de laquelle le plongement a lieu dans une direction opposée, comme les flèches l'indiquent. L'émergence des couches à la surface du sol a reçu des mineurs le nom à^ affleurement ^ et en anglais celui de basset.

Si, au lieu d'être plissés en crêtes parallèles, les lits présentaient une protubérance en forme de bosse ou de dôme, si nous supposions aussi que le sommet de ce dôme eût disparu, un plan de ce cas particulier ferait voir les bords des couches formant une succession de cercles ou d'ellipses autour d'un centre commun. Ces cercles seraient les lignes de direction, et le plongement, étant toujours perpendiculaire à la direction, inclinerait tout autour du circuit vers tous les points de la boussole, constituant ainsi ce que les géologues anglais nomment qua-quaversal dip, c'est-à-dire : plongement vers tous les points de l'horizon.

Il y a des variations sans nombre dans les figures que décrivent les affleurements des couches, suivant leurs différentes inclinaisons et le mode de dénudation qu'elles ont subi. L'un des cas les plus élémentaires et qui se rencontr le plus souvent, est celui de la forme de V que présentent les

Fio. 74.— Incliniison d'une vallée à -W, plongeracnl des couches à SO».

Cil. V. ] PLONGEMENT ET DIRECTION. 91

couches qui affleurent dans une vallée ordinaire. D'abord si

les couches sont horizontales, la disposition en forme de V

sera aussi horizontale,

et les couches les plus

récentes seront les plus

culminantes.

En second lieu , si

les lits sont inclinés et

coupés par une vallée

descendant dans la

même direction, et si

l'inclinaison des lits est

moins grande que celle

de la vallée , les V , comme les appellent souvent les mineurs,

viendront joindre vers le haut (fig. 74) ceux qui, formés par les couches les plus récentes, occupent une position supérieure et s'étendent plus haut dans la vaUée, comme on le voit dans la figure où A est au-dessus de B.

En troisième lieu, si les couches sont plus inclinées que la vallée, les V pointeront vers le bas (fig. 75) , et ceux qui sont formés par les couches les plus anciennes paraîtront supérieurs, ainsi qu'on le voit dans la figure où B est audessus de A.

Fig. 75.— Inclinaison d'une vj.llëe à 2C», plongemeul des couches n 50".

Fio. 76.-Incliiîni8on d'une ▼allée à 20% plongemenl des couches à 30* ; les directions sont opposées.

92 ÉLÉVATION DES COUCHES. [ Cu. V.

Enfin, quand les couches plongeront dans une direction contraire à la pente générale de la vallée, quel que soit le degré d'inclinaison, les couches les plus récentes paraîtront les plus élevées, comme dans le premier et le second cas. La dernière hypothèse est représentée par la figure 76 dans laquelle des couches se dressent sous un angle de 20% et sont * traversées par une vallée qui incline dans une direction opposée, sous un angle de 20° (1).

Ces règles peuvent souvent offrir une très grande utilité pratique, car on peut rencontrer les différents degrés d'inclinaison que nous avons représentés dans les figures 74 et 75, en suivant la même ligne de flexion sur des intervalles distants de quelques kilomètres les uns des autres. Un mineur qui ne serait point familier avec tous ces accidents, et qui aurait d'abord exploré la vallée (fig. 7A), pourrait creuser un puits vertical au-dessous du lit de houille A, jusqu'à la rencontre du lit inférieur B. Il passerait alors à la vallée (fig. 75) , et, découvrant là encore l'affleurement des deux lits de houille, il s'exposerait à commencer des travaux dans le lit supérieur, avec l'espoir d'arriver inférieurement à l'autre lit A dont il aurait obser\^é l'affleurement plus bas dans la vallée. Un seul coup d'œil jeté sur la section fait voir l'erreur dans laquelle il tomberait.

Dans la majorité des cas, un axe anticlinal forme une crête, et un axe synclinal une vallée (A, B, fig. 62, p. 79) ; mais il y a quelques exceptions à cette règle, car les couches inclinent quelquefois vers l'intérieur, aux deux côtés d'une mon- ^'^•"- tagne (fig. 77).

(1) Je dois à la bonté de M. -T. Sopwith, les trois modèles que j'ai copiés dans les figures ci-dessus ; mais l'élève ne trouvera pas ces copies aussi faciles à comprendre que s'il pouvait examiner et manier les originaux, et les retourner dans tous les sens ; il en comprendrait mieux les indications ainsi que celles d'autres modèles beaucoup plus compliqués, que le même ingénieur a construits pour démontrer les failles.

CB. V. I PLONGEMENT Eï DIRECTION. 93

En suivant Tune des crêtes anticlinales du Jura, dont il a été question précédemment (ABC, fig. 71), on aperçoit souvent des ruptures longitudinales et quelquefois de larges fissures, vers les points où la flexion est la plus considérable. Quelques-unes de ces solutions de continuité ont été converties , par la dénudation , en vallées d'une grande étendue (C, fig. 71) qui suivent la ligne générale de direction, et sont supposées avoir été produites à une époque où les roches étaient encore au-dessous du niveau de la mer, ou peut-être à l'époque de leur émergence graduelle du fond des eaux. L'existence de ces ruptures, au point où la courbure des couches solides de calcaire est la plus aiguë, est toute naturelle ; mais l'absence, dans quelcpies cas, de traces semblables de rupture , même sur les points où la flexion a été la plus forte, comme en a (fig. 71) , n'est pas toujours facile à expliquer. Il faut supposer que plusieurs couches de calcaire, de cherté ou d'autres roches, qui sont maintenant rigides, étaient flexibles lorsqu'elles ont été pliées sous leur forme actuelle. Elles ont pu devoir leur flexibilité, en partie à la matière fluide qu'elles contenaient dans leurs pores les plus ténus, comme nous l'avons expliqué ci-devant (p. 35), et en partie à l'imbibition de leur masse par l'eau de mer, à une époque où elles étaient encore submergées.

A l'extrémité occidentale des Pyrénées, on remarque de grandes courbures de couches, dans des falaises qui sont composées de marne, de grès et de chert. Sur certains points, comme en a (fig. 78) , quelques-unes des courbures de chert

FiG. 78.— Couches de chert, de gril (grès grossier) et de marne, près de Saint-Jeau><)e-Luz.

siliceux sont si aiguës, que Ton en tire des dalles infléchies servant de tuiles pour couvrir le faîte des toits. Bien que, au moment où il fut amené à cet état de plissement, le chert n'ait pu être aussi rigide qu'aujourd'hui, il présente

FiG. 79. — g. Gypse. — m. Morne.

94 ÉLÉVATION DES COUCHES. ÎCd.V.

néanmoins, çà et là, aux points de la plus grande flexion, de petites crevasses, qqi démontrent qu*il était déjà quelque peu solide à Tépoque de son déplacement. C^es crevasses ne sont pas vides, mais remplies de calcédoine et de quartz.

Entre San-Caterina et Castrogiovanni, en Sicile, on rencontre des marnes gypseuses courbées et ondulées, contenant .

çà et là des lits minces de gypse.

Quelquefois ceslits ont été brisés en fragments détachés qui conservent leurs bords aigus (y, y, fig. 79) , tandis que la continuité des marnes, plus souples et plus ductiles, n*a pas été interrompue.

Je terminerai mes remarques sur les couches recourbées, en obseiTantque, dans les régions montagneuses comme les Alpes, il est souvent difficile, même à un géologue expérimenté, de déterminer positivement Tâge relatif des lits par la superposition, les couches étant repliées sur elles-mêmes, et les parties supérieures de la courbure ayant dispam par

les effets de la dénudation. Si donc, on rencontrait des couches comme celles représentées dans la section (fig. 80), on pourrait supposer qu'il a existé

douze lits distincts, dont le n^ 1 serait (fig. 80) le plus nouveau, et le n** 12 le plus ancien. Mais, en réalité , il a pu ne s'en trouver que six qui ont été plies, comme le fait voir la figure 81, de telle sorte que chacun se présente deux fois ; la moitié de ces lits est renversée , et, dans cette moitié, le nM, qui était originairement au sommet, occupe maintenant le point le plus bas dans la

Fio 80.

FiG. 81.

eu. V.] Stratification DISCORDANTE. 95

série. On observe souvent, et sur une grande échelle, ces sortes de phénomènes dans certaines régions de la Suisse, sur des escarpements qui ont de 600 à 900 mètres de hauteur perpendiculaire.

Dans la vallée de Luts(:hine, entre Unterseen et Grindelvvald, Alpes Iselten (fig. 81) , on voit des couches contournées de schiste calcaire qui ont de 300 à 400 mètres de hauteur, et dont les lits plongent quelquefois verticalement jusqu'à une profondeur de 300 mètres et plus avant de se recourber de nouveau (fig. 82). On remarque d'autres courbures qui ne le cèdent en rien, par leurs dimensions, aux précédentes, près de Gavarnie, au pied du mont Perdu, dans les Pyrénées.

FiG. 82.— Couches contournces de« Alpes l8«Uen.

stratiflcatioii discordante. — On dit des couches qu'elles sont discordantes quand une série est placée sur une autre série, de telle sorte que le plan de la partie supérieure repose sur la tranche de la partie inférieure (fig. 83) . Dans ce cas, il est évident qu'une période quelconque s'est écoulée entre la formation des deux séries, et que, durant cet intervalle, laplusancienne ayantétébouleversée, la série supérieure s'est ensuite déposée en couches horizontales. Si les lits supérieurs d, d (fig. 83) sont également inclinés, il est clair que les couches inférieures a^ «, ont été déplacées deux fois ;

96 ÉLÉVATION DES COUCHES. [Cii. V.

d'abord avant le dépôt des lits nouveaux rf, cU ensuite à l'époque où ces lits ont été l'ejetés eux-mêmes de leur position horizontale.

Playfair a remarqué (1) que cette sorte de stratification avait déjà été décrite avant le temps de Hutton, mais que

FiG. 83.— Jonction discordante dn vieux gros rouge et du scbiste silurien au Siccar-Point, près de Soinl-Abb's Head, Berwickshire. (Voyex aussi le frontispice.)

ce savant a, le premier, apprécié son importance pour la démonstration de la haute antiquité et des grandes révolutions du globe. Hutton avait observé que, partout où ces contacts avaient lieu, les lits inférieurs de la nouvelle série consistaient généralement en brèches ou conglomérats composés de fragments angulaires et arrondis, provenant de la destruction de roches plus anciennes. Un jour, le géologue écossais conduisit ses deux illustres élèves Playfair et sir James Hall aux falaises situées sur la côte orientale d'Ecosse, près du village de Eyemouth, non loin de Saint-Abb's Head, à un point où les schistes de la chaîne de Lammermuir sont minés vers leur base et déchiquetés par la mer. Les couches infléchies et verticales, que Ton sait maintenant appartenir au Silurien, et qui montrent souvent une surface ondulée, se voient très bien au cap appelé Siccai-Point ; leurs tranches pénètrent dans des lits sus-jacents d'un grès légèrement incliné , dans lequel de grands morceaux de schiste , les uns arrondis et d'autres angulaires, sont unis par un ciment arénacé. « Quelle preuve plus évidente, s'écrie Playfair , de la fonnation distincte de ces roches , et du long intervalle qui a séparé les deux formations, que celles que nous donnent ces roches aujourd'hui sorties du fond des

(1) Diographical cLccount of D' Hutton,