C:i XXWIJ JOINTS, CLIVAGE SCHISTEUX ET FEUILLETS

Plus récemment (juillet 1853), M. Sorby a démontré jusqu'à quel point cette théorie mécanique est applicable aux roches schisteuses de la Galles du Nord et du Devonshire (1), districts où Ton rencontre de nombreuses occasions de constater et mesurer Tétendue des changements, par la comparaison des différents effets qu'a produits la pression sur des lits alternants de matériaux plus fins ou plus grossiers.

On verra, par exemple (fig. 708), que le lit sableux rf/, dont la résistance fut énergique, est cependant contourné sous les angles les plus aigus, tandis que les couches à grain fin, a, 6, c, sont restées comparativement intactes.

Les points d et /, dans la couche rf/, ont dû primitivement être quatre fois plus éloignés qu'ils ne le sont aujourd'hui. Ils ont donc été fortement poussés l'un contre l'autre , en partie par le plissement, en partie par l'allongement, suivant la direction de . ce que l'on peut appeler les axes plus longs de contorsion, et enfin, jusqu'à un certain point, par la condensation. Le résultat principal provint du plissement ; mais, comme

(1)0» the Origin of Slaty Cleavage, par H.-C, Sorby (Edinb, New PhU, Jo'irn,, 1853, voL LV, p. 137).

Fie. 708. - (Croquis par H. C. Sorby).

Coupe verlicule de tchitUs dunt les fuluisct des environs de Iirraconibe , Devon septcnlrimifl.

Éclicllc = 1 pouce un pie«l ',0m,03:» »uO<n»SO).

ff, &, c, e. — Scbistet Hnt, dont lu slmtiriciilion, sur plucp, s« ditliiigue en partie pur des teintes plus claires ou plus suniiirrs, et en purtic par des dogre'sdin'ereulsdc finrsse di-s grains. ~ df. Schiste sableux, à groins plus grossiers, légci émeut colore^ arec clivage moins distinct.

A5Ô tlÔGHES MÉTAMORPHIQUES. tCn.XXSLVl.

preuve de rallongement, nous ferons observer que Tépaîsseiir du lit df est aujourd'hui environ quatre fois plus considérable dans les portions qui suivent la direction principale des flexions que dans celles pei^pendiculaii'es à cette direction, et le même lit montre des plans de elivage parallèles au sens du mouvement le plus considérable, bien que ces plans soient beaucoup moins nombreux qu'à travers les couches schisteuses situées au-dessus et au-dessous.

Au - dessus du lit sableux rf/, la couche c est un peu dérangée, tandis que b Test moins, et a pas du tout. Cependant toutes ces assises c, é, «, ont dû éprouver une pression aussi forte que d^ les points a, g-, étant aussi rapprochés Tun de T autre que rf, /. Les mêmes phénomènes se répètent avec les lits situés au-dessous de rf, et Ton aurait pu s'en convaincre si l'on avait développé davantage la coupe vers le bas. 11 semble donc que les assises à structure plus fine ont été réduites à un quart seulement de l'espace qu'elles occupaient précédemment ; un tel résultat doit être attribué, d'abord, à la condensation ou rapprochement de leurs plus minimes particules» qui explique la pesanteur spécifique beaucoup plus considérable de ces schistes ; ce résultat est dû ensuite à l'allongement opéré suivant la ligne de plongement de clivage, dont la direction générale est perpendiculaire à celle de la pression. « Ces cas et plusieurs autres, dans le ïtevon septentrional, dit M. Sorby, sont analogues à ce qui arriverait si une bande de papier était suspendue au sein de quelque matière plastique dont on modifierait ensuite les rapports et la valeur des diamètres : le tout étant comprimé dans la direction de la longueur de la bande de papier, celle-ci se plisserait ou se contom*nerait, tandis que la matière plastique changerait bientôt de dimensions sans éprouver les mêmes contorsions ; et la différence d'éloignenient entre les extrémités du papier, mesurée en ligne directe ou en diagonale, indiquerait le changement qu'auraient subi les diamètres de la matière plastique. »

Le jeune géologue n'aura pas de peine à ccmiprendre^

en. XXXVI.) JOINTS, CLIVAGE SCHISTEUX ET FEUILLETS. A61

lorsque la forme d'tin fossile, ou d'un cristal, ou d'une Concrétion sphéroïdale a été modifiée par Tinfluence d'une pression latérale, que les contoxirs extérieurs nouvellement acquis soient différents suivant qu'ils ont cédé à une ou plusieurs directions : ils se sont allongés seulement dans le sens du plongcment du clivage, ou bien ils ont obéi à une traction perpendiculaire à ce plongement ; enfin, dans quelques cas, les deux mouvements ont agi à la fois. D'après l'examen de très petits cristaux, à l'aide du microscope, et par d'autres observations trop minutieuses pour devoir être relatées ici en détail, M. Sorby est arrivé à la conclusion que la condensation absolue des roches schisteuses peut aller en moyenne à Ta moitié environ de leur volume primitif. On doit attribuer cette diminution surtout au rapprochement des particules ; par l'effet de ce rapprochement ont disparu les vides qui existaient lors du simple contact des molécules. En dernier lieu, la modification est due sans doute à rallongement qui a produit le clivage schisteux.

Presque toujours les paillettes de mîca, dans certains schistes, sont, d'après l'étude qu'en a faite M. Sorby, disposées suivant le sens de clivage : tandis que dans toute roche semblable, mais exempte de ce dernier mode de division, les lamelles micacées ne montrent plus le même genre de direction. Leur position au milieu des schistes n*a-t-elle point été déterminée par le mouvement d'allongement dont nous avons perlé ailleurs? Pour répondre à cette question, M. Sorby imagina une expérience : il mêla quelques lamelles d'oxyde de fer à de la terre à pipes molle, en ayant soin de les faire incliner dans toutes les directions. Il modifia ensuite, artificiellement, les dimensions de la masse, d'une quantité égale àcelle indiquée par des changements analogues dans les roches schisteuses ; puis, il dessécha la terre à pipes, et la calcina* Après cette dernière opération, ayant tenté de produire une surface plane perpendiculaire à la pfesaiottet dirigée soÎTant la ligne d'allongement, on, en d'afotres termes, suivant un plan correspondant à celui du plongement de clivage, il

A 52 ROCHES MÉTAMORPHIQUES. (Cn. XXXVI.

observa que les particules s'étaient disposées de la même manière que dans les schistes de la nature, et que la masse avait acquis des facilités de division en feuillets minces et plats suivant le plan dont il a été question, tandis qu*elle ne cédait point dans le sens perpendiculaire au clivage (1).

Cette expérience nous autorise à admettre que la divisibilité laminaire du basalte, du trachyte et même de quelques variétés de gneiss, ainsi que de certains granits, est due à une cause mécanique, à un mouvement qui aurait eu lieu après le développement de cristaux au sein de la masse pâteuse.

M. Scrope, dans sa description des îles Ponza, attribue « la stinicture zonée de la perlite de Hongrie (trachyte semi-vitreux) à Vaffaissement que cette lave aurait subi eu obéissant à la loi de sa pesanteur propre, le long d'un plan légèrement incliné, pendant qu elle était encore à un état de fluidité imparfaite. Aux îles Ponza et Palmarola, la direction des zones est plus fréquemment verticale qu'horizontale, car la masse a été poussée de bas en haut (2). M. Darwin attribue aussi la structure laminaire et fissile de diverses roches volcaniques de la série trachytique, y compris certaines obsidiennes de l'Ascension (Mexico) et d'autres localités, à des mouvements qui les auraient disposées, pendant qu'elles étaient encore liquides, sous forme de lames. Les zones consistent quelquefois en petites bandes de cellules étirées et allongées dans la direction supposée de la masse en mouvement. Il compare cette division en zones parallèles, qui s'est produite ainsi par l'extension d'une masse pâteuse coulant avec lenteur vers le bas, à la structure zonée ou mbanée d'un glacier, que le professeur James Forbes a si habilement expliquée par le fendillement d'un corps visqueux en progression (3).

Quelle que soit la cause du phénomène, le résultat, ajoute M. Darwin, n'en est pas moins digne de l'attention des géo-

(t) Sorby, cité ci-dessus page 449, note.

(2) Geol. Trans.f 2* série, vol. II, p. 227.

(3) Darwin, Vulcanic hlandSf pp. 69, 70.

en. XXXVI.] JOINTS, CLIVAGE SCHISTEUX ET FEUILLETS. A63

logues ; dans une roche volcanique de la série trachytique» à l'Ascension, on voit souvent des bandes d'une ténuité extrême, minces pour ainsi dire comme des feuilles de papier, et de différentes couleurs, alterner entre elles un nombre infini de fois, quelques-unes composées de cristaux de quartz et de diopside (variété de pyroxène), d'autres parsemées àjd petites taches noires augitiques, avec granules d'oxyde de fer, et d'autres enfin remplies de feldspath cristallin. Il est à supposer, en pareil cas, que la force de cristallisation s'exerça plus librement suivant la direction des plans de clivage qui se produisirent lorsque la masse pâteuse s'étala, soit parce que les vapeurs contenues trouvèrent à s'épancher au travers de petites fissures, soit parce que les plus minimes molécules furent moins gênées dans leur mouvement le long des plans de tension moindre, soit enfin pour d'autres raisons encore inexpliquées.

M. Darwin, après une étude attentive des roches cristallines de l'Amérique méridionale, faite en 1835, a proposé le nom de foliation (feuilletage) pour indiquer la divisibilité en lames ou plaqués des gneiss, micaschiste et autres roches semblables. Le mot clivage, observe ce géologue, doit s'appliquer à ces plans divisionnaires qui rendent une masse fissile bien que paraissant à Y œil complètement homogène ou à peu près. On doit employer l'expression de feuillets pour désigner ces bandes ou plaques alternatives, de nature minérale variée, dont se composent le gneiss et diverses roches métamorphiques. Les plans de clivage du schiste ai*gileux de la Terre du Feu et du Chili conservent une direction uniforme sur des étendues de quelques centaines de kilomètres, en des contrées où ils sont tout à fait distincts de la stratification. Dans les mêmes pays, les plans des feuillets du micaschiste et du gneiss sont parallèles au clivage du schiste argileux ; d'où l'on serait porté, à première vue, à conclure que quelque cause commune, n'ayant aucun rapport avec la sédimentation, a iiftprimé le clivage à l'un des groupes de roches, et le feuilletage à l'autre groupe. Mais une telle

àH ROCHES MÉTAMORPHIQUES. [Cs.XXXVf.

conclusion ne saurait être légitimement adoptée que pour les cas rares où Ton peut prouver par une coupe continue que non-seulement la direction, mais encore le plongement du clivage schisteux, d'une part, et des feuillets, de l'autre, coîu-cident d'une manière absolue ; il faut, de plus, la condition que le clivage ne soit point parallèle à la stratification de la roche schisteuse. Dans quelques exemples cités par M. Darwin, et observés à la Terra del Fuego, aux lies Chonos et à La Plata, l'uniformité de plongement du clivage schisteux et du feuilletage est si nettement accusée, qu'évidemment elle milite en faveur de l'opinion dont il s'agit. Mais il est prudent de se tenir en garde contre les sources d'erreur, en suivant cette longue chaîne de raisonnements. Un fait est incontestable, c'est que, dans l'Amérique méridionale comme en d'autres pays, la direction de clivage du schiste argileux concorde avec l'axe d'élévation de cette roche, pour les mêmes districts. Il s'ensuit que les feuillets des gneiss, micaschiste, calcaire ou autres roches cristallines, et même ceux des feuillets qui ne coïncident que légèrement avec les plans de stratification primitive, courent suivant le sens du clivage vschisteux ; en eff'et, les véritables couches plongent toujours à angle droit par rapport à l'axe d'élévation, et lui sont parallèles en direction. On ne peut, par conséquent, tirer de Tuniformité de direction des roches schisteuses et feuilletées aucune preuve en faveur d'une origine commune ; il faut, en plus, la coïncidence de plongement : or, telle est la variation de plongement des schistes et des feuillets, qi^e ce genre de preuve est difficile à obtenir,

Keilhau a depuis longtemps annoncé que les feuillets des schistes cristallins en Norwége s'accordent généralement avec les plans originels de stratification (1). De nombreuses observations faites par M. David Forbes dans le même pays (le plus classique probablement en Europe pour l'étude de ce genre de phénomène sur une grande échelle) ont confinué

(i) I^onke Mag. NaturvkUk, vol. I, p. 7 1 .

Cn.XNXVI.} JOINTS, GLIYA6£ SCHISTEUX ET FEUILLETS. A65

la maniëi*e de voir de M. Keilhau : le plongement des assises siluriennes et fossilifères, sur les points où elles passent aux couches métamorphiques, concorde avec le feuilletage des gneiss, micaschiste et calcaire cristallin qui leur sont con* tigus. De même, aussi, en Ecosse, M. le docteur Forbes a signalé un cas remarquable où le sens de la division en feuillets correspond tout à fait aux lignes de stratification des roches ; on observe ce cas non lohi de Crianlorich, sur la route qui conduit à Tyndrum, à environ 12 kilomètres de Inverarnon, comté de Perth. La même localité fournit un calcaire bleu, feuilleté par la présence de petites paillettes de mica blanc, et souvent il est difficile de distinguer la roche, à son aspect, d'un gneiss ou d*un micaschiste. La stratification se compose de lits épais et bandes colorées de calcaire, le tout plongeant, de même que les feuillets, sous un angle de 35 degrés vers le Nord-Est (1).

Dans les formations stratifiées de chaque âge existent de petites bandes de sable pénétrées ou dépourvues de mica, qui alternent avec de Vargile, des fragments de coquilles et de coraux , ou des veines minces de matière végétale ; on peut supposer que l'attraction mutuelle de telles particules a favorisé la cristallisation du quartz, du mica, du feldspath ou du carbonate de chaux, plutôt le long des plans d* accumula* tion originelle que suivant les autres, qui font des angles de 20 ou &0 degrés avec le sens de la stratification.

M. Darwin a remarqué, en Patagonie, que certaines bandes minces sédimentaires sont devenues porphyritiques, à peine altérées qu'elles étaient primitivement, et cela, par un processus particulier d'agrégation : de petits nids d'argile paraissent s'être condensés de manière & acquérir presque la forme de concrétions, et celles-ci, sur les points où la modification a été la plus avancée, sont devenues des cristaux de feldspath ayant leurs axes parallèles les uns aux autres. Au sein d'autres couches associées aux précédentes,

(1) Mémoire lu devant la Société géologique de Londres, 31 janvier 1855.

A56 ROCHES MÉTAMOaPHIQUES. [Cn. XXXVI.

des particules siliceuses ont subi de semblables rapprochements pour donner lieu à des nodules de quartz hyalin (1). On n'a donc pas tort de supposer qu'au ti^avers des roches dépourvues de clivage, les feuillets et plans de sti*atification coïncideront habituellement, et qu il en sera de même dans tous les cas où les clivages concorderont avec les joints oi'iginels de sédimentation, pai* exemple dans celui des schistes graphiques à fucoïdes du Niesen, sur le lac de Thoune, en Suisse. M. Darwin admet que « la disposition feuilletée représente le résultat extrême du procédé dont le clivage est le premier effet ; » ou que la force de cristallisation a été très énergique suivant la direction du clivage. Raisonnant d'après cette hypothèse. Fauteur ajoute : « J'ai été vivement frappé, dans les parties orientales de la Terra del Fuego, du fait que les lames minces du schiste argileux, sur les points où elles coupent net les bandes de stratification, et sont ainsi incontestablement de véritables plans de clivage, se différencient légèrement l'une de l'autre par des teintes grisâtres et verdâtres, par leur compacité et l'aspect plus jaspé de certaines d'entre elles. Ce fait montre que la même cause par laquelle s'est produite la structure très fissile a légèrement aussi altéré le caractère minéral de la roche le long des mêmes plans (2).» Gomme autre preuve du passage des plans de clivage à ceux de feuillets, le professeur Sedgwick nous apprend que, dans la Galles du Nord, des surfaces de schiste sont quelquefois encroûtées de chlorite « dont les cristaux n'ont pas seulement dessiné les plans de clivage, mais se sont répandus à travers la masse entière de la roche (3). » De même, dit M. Darwin, en quelques localités de l'Amérique méridionale, des cristaux d'épidote et de mica tapissent les plans de clivage.

M. le docteur Sharpe a cru devoir conclure, d'après des

(i) South America, p. 149.

(2) Geol, Observ,, on South Amer,, p. 155.

(3) Sed|;wick, Ceot, 7Vans., 2* série, vol. lU, p. 471.

en. XXXVI.] JOINTS, CLIVAGE SCHISTEUX ET FEUILLETS. 457

observations faites dans les Highiands d'Ecosse, en 1851, que les feuillets du gneiss et du micaschiste sont essentielle* ment parallèles les uns aux autres, mais n'ont aucun rapport avec les plans primitifs de stratification ; il admet, d« plus, que les plans à la fois de clivage et de feuilletage des roches des Grampians et de la région du Mont-Blanc en Suisse (qu'il a examinée en 185A) sont des portions de grandes courbes ou axes anticlinaux d'une remarquable régularité (1). De même, dans F Amérique du Sud, les plans de clivage du schiste argileux seraient, pour M. Dai*win, nonobstant leurs variations et leurs plongements opposés, des arcs de vastes courbes ou plis dont les points culminants auraient été usés et emportés (2),

11 n'y a pas, ce me semble, de difficulté à imaginer que, pour les roches de conjposition homogène^ le feuilletage puisse avoir lieu suivant des plans d'abord détenninés par l'expansion de matériaux le long du plongement de clivage ; car des géologues expérimentés ont inutilement cherché à déterminer, en plusieurs contrées, lequel des deux groupes de plans divisionnaires devait se rapporter au clivage et lequel à la stratification. Après un doute prolongé, ils ont fini par s'apercevoir qu'ils avaient, dans le principe, confondu les lignes de clivage avec celles de sédimentation ; en effet, les premières sont de beaucoup plus marquées quelesdeniîères. Or, que de telles masses schisteuses deviennent très cristallines et soient converties en gneiss, schiste amphibolique ou tout autre membre de la classe hypogène, les plans de clivage deviendront beaucoup plus visibles que ceux de stratification. Le professeur Henslow a constaté, dès l'année 1821, que la division laminaire des schistes chloritiques et autres schistes cristallins, & Anglesea, suivait approximativement les plans de stratification ; le professeur Ramsay, en 1841, a fait la même remarque quant au gneiss et au micaschiste

(\) D. Sliarpc, Philos. Trans., 1852 ; et Geol Quart, Journ., n* 41, 1?55. (2 Danvin, Souih Àmcria^ p. 155.

£58' ROCHES MÉTAMORPHIQUES. (Cu.XXXVl.

d'Arran. Le géologue que nous venons do citer en dernier lieu pense qu à Anglesea le métamoi*phisme s* est probablement exercé à Tépoque où les volcans du Silurien Inférieur étaient en activité, et par conséquent longtemps avant le clivage des roches de Welsh ; en effet, ce clivage affecte à la fois les couches du Silurien Inférieur et du Cambrien. Dans le même Mémoire, l'auteur, après avoir rappelé la théorie de M. Darwin sur \sl foliation ^ ajoute : «Si les roches ne furent point clivables lorsque le métamorphisme exerça son influence, les plans de foliation devinrent susceptibles de coïncider avec ceux de stratification ; mais s'il se détermina un ^ clivage très prononcé, les plans des feuillets durent se confondre en parallélisme avec ceux de clivage (1). »

D'après ce que j'ai vu moi-même dans les Grampians, comtés de Forfar et de Perth, M. Mac-Culloch a raison de classer le gneiss et le micaschiste parmi les roches stratifiées, et de regarder certains lits de quartz pur, de 80 ou 60 centimètres d'épaisseur, qui se prolongent sur des kilomètres entiers suivant la direction de leurs feuillets, comme indiquant des plans de stratification originelle ; l'intercalation de masses calcaires et de schistes chloritiques, actinolitiques ou amphiboliques au milieu des roches précédentes porte le cachet d'une origine semblable. J'admets complètement aussi que l'es bandes alternatives de quartz, ou de mica et quartz, de feldspath, ou de mica et feldspath, de carbonate de chaux, etc. , sont plus distinctes en certaines roches métamorphiques que les bandes alternatives de beaucoup de dépôts sédimentaires ; on peut supposer que, dans le premier cas, des particules semblables ont exercé une attraction moléculaire les unes sur les autres, et se sont rassemblées en bandas plus distinctes quant à leur composition minérale qu'avant la cristallisation des roches.

Nous avons vu jusqu'à quel point les plans originels de stratification pouvaient être dérangés ou même effacés par

(l) GeoL Quart. Journ.y vol. IX, p. 172.

CB.XXXVll JOINTS, CLIVAGE SCHISTEUX ET FEUILLETS. 459

r action de concrétion à travers les dépôts conservant encore leurs fossiles, par exemple dans le calcaire magnésien (voy. t. 1, p. 61). De là, des causes d'erreur lorsqu'on essaie de déterminer si le feuilletage concorde ou ne concorde pas avec cet arrangement que la gravitation combinée avec T action dB courant a imprimé à tout dépôt aqueux. De plus, dans la stratification des roches cristallines, il ne faut pas s'attendre à rencontrer beaucoup de régularité. La présence de masses enclavées, au sein des accumulations de sable grossier et de cailloux roulés, — la division diagonale (voy. t. I , p. 27). — les ondulations, — la sti-atification discordante (t. I, p. 05), — les plis fantastiques produits par la pression latérale, — les failles de différentes largeurs, — les dykes de trapp, — les corps organisés de diverses formes, — et d'autres inégalités dans les plans de sédimentation, sur une grande ou sur une petite échelle, sont tout autant de causes perturbatrices du parallélisme. Sans formes complexes et énigmatîques de ce genre, le métamorphisme ne serait pas facile à soutenir.

Dans le diagramme ci-dessous, j*ai représenté avec soin

FiG. 709.— Difision laminaira da acbisl* argileax ; moBUina do Saïuinat. près Gavarole

(Pyrcoëea).

la division laminaire d'un schiste argileux grossier, que j'ai observée, vers 1880, dans les Pyrénées. Le schiste est en partie à l'état d'ardoise verte et bleue (phyllade), et en partie à l'état extrêmement quartzeux ; l'ensemble passe inférieurement à un micaschiste. La coupe verticale que l'on voit ici mesure environ 90 centimètres de haut, et certaines bandes y sont si minces que l'on peut en compter jusqu'à

AdO ROCHES MÉTAMORPHIQUES. {Cl. XXXVI.

cinquante sur Tépaisseur de 25 millimètres. Quelques-unes sont de quartz pur.

On trouvera de la ressemblance entre ces divere cas et la division diagonale que nous avons indiquée aux roches sédimentaires, bien que les bandes de quartz et mica, on de feldspath et d'autres minéraux, soient plus distinctes dans les feuillets alteiiiatifs qu elles ne Tétaient primitivement.

M. Élie de Beaumont, qui considère la majeure partie des gneiss et micaschistes des Alpes comme des couches de sédiment altérées par l'action plutonique, admet aussi que certains gneiss de la même chaîne sont des produits d'énip* tion, ou, en d'autres termes, des sortes de granits sortis des profondeurs de la terre, qui se seraient disposés en lames parallèles à la manière des trachy tes dont nous avons parlé (1).

Si l'on suppose qu'une masse ait été comprimée et allongée suivant une direction déterminée, postérieurement au développement des cristaux de mica, de talc ou de divers autres minéraux en petites paillettes, peut-être celles-ci se seront- elles disposées d'elles-mêmes en plans parallèles à ceux du mouvement ; un procédé de ce genre rendrait compte de ce que les carriers appellent le grain dans certains granits (en Angleterre), c'est-à-dire la tendance de la roche à se fendre dans un sens plutôt que dans un autre. Mais, en thèse générale, le degré de fusion des schistes cristallins ne parait pas avoir été tel, qu'il ait comporté un mouvement analogue à celui de la lave ou du granit, et c'est pour cela que les roches de leur classe n'envoient point de veines à travers les masses environnantes. Dans le chapitre suivant, je rechercherai les différentes périodes auxquelles on peut assigner les schistes hypogènes et métamorphiques, et j'examinerai pourquoi, pendant si longtemps, les géologues les ont regardées comme méritant le nom de primitives.

[\) Bulle' in (le la Soc. Géol d: FrancCy 2» série, vol. IV, p. 1301.

Cfl XAXVlM DIFFÉRENTS ÂGES DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES. A61