GENESE DES EAUX MINÉRALES DU CAUCASE

(iloniens des eaux minérales de Lamalou, de Pontgîgaud, Plombières, Oletle, Canaveilhas, etc.; et dans le Dictionnaire général des eaux minérales (au mot gise^ ment^ août 1860), j'ai appelé Tattention sur les nombreuses émanations hydrominéralesdont Téraergence se manifeste, suivant des lignes de fracture, des fentes, des faille^, des filons, principalement à leurs points de croisement et de rejet, qui, pour les fiions métalliques, constituent généralement des points d^enrichissement, parce qu'ils sont essentiellement de moindre résistance.

J'ai cité notamment les eaux d'Andabre et de Sylvanès ; celles de Luxeuil et de Bains, de Rennes, d'Alet et de Campagne, ainsi que celles d'Aix-les-Baîns, de Marlioz, de Challes, d'Allevard, etc., comme se rapportant à des failles, ou à des lignes de fracture; et j'ai appelé l'attention sur le rejet filonien que j'ai remarqué au voisinage des sources de PeiTers (Suisse), dans la vallée, ou plutôt la fente de la Tamina.

Il restait, dans cet ordre de faits se rapportant à la genèse des eaux minérales, à rapprocher les directions des filons, failles et lignes de cassure, de celles des axes moyens des soulèvements de montagnes, et notamment des plus récents, en vue d'élablir l'âge géologique relatif des eaux minérales. Ce travail, implicitement indiqué par Elle de Beaumont, a été fait et publié en 1866, en collaboration, par feu Louis Martin et M. le D"^ Félix Garrigou, géologue d'un grand mérite. Ce dernier a publié, en 1867, plusieurs travaux sur l'âge géologique de certaines sources sulfureuses sodiques des Pyrénées, dans lesquels il expose les analogies remarquables de direction qui existent entre les lignes d'émergence de ces sources et les axes de soulèvement de certains systèmes de montagnes.

C'est ainsi qu'il a reconnu que les lignes d'émergence des sources du sud de Luchon et celles d'une partie des sources d'Ax couraient suivant N. 27 degrés O., direction d'axe

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du soulèvcmcnl du mont Viso, correspondant â l'étage supérieur de la craie, et que d'autres sources d'Ax et des Pyrénées-Orientales avaient leurs lignes d'émergence suivant O. 3o degrés N., direction d'axe du Thuringerwald (après le trias) et suivant N. a4 degrés E., direction d'axe des Alpes occidentales (après le miocène).

Fax étendant ces observations à la station de Cauterets, on y trouve, bien accusées, les directions d'axe des Alpes occidentales et des Pyrénées. C'est à cette dernière direction que se rapportent les émanations liydrosulfureuses de la Baillère, du Malioura et des OEufs.

J'ai fait aux sources des groupes du Caucase de nombreuses observations analogues sur les failles, les fentes et lignes de cassure des terrains. Je suis arrivé aux résultats suivants, en tenant compte, pour les directions, des différences de longitude et de latitude, avec le concours bienveillant et d'après les calculs de M. A. Moritz, directeur de rObservatoire de Tiflis. J*ai observé, d'une part, les lignes de cassure des roches, les failles, les fentes ainsi que les limites des terrains; et, d'autre part, les lignes d'émergence reliant entre elles les principales sources, notamment celles émanant de la roche en place.

Systèmes de montagnes auxquels se rapporte la genèse des émanations hydrominérales des groupes du Caucase,

Sur le groupe de Piatigorsk, les directions les plus accusées aux sous-groupes du nord et du sud sontN. 23^, 3o à 27 degrés O. ; N. i à 5 degrés 0. 5 E.-O. et O. 3 à 7 degrés N. Ces directions se rapporteraient aux soulèvements du mont Viso (après le crétacé inférieur), du Ténare et peut-être aussi de la zone volcanique de la Méditerranée (quaternaire).

Le Grand-Proval, ce point si remarquable par l'ensemble des faits génésiqucs des émanations hydrominérales qui

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s'y trouvent réunies (failles, lignes de brisement avec croisement et rejet, visibles sur les parois d'une grande excavation souterraine naturelle), le Grand-Proval, dis-je, a donné les directions suivantes : la grande fente, O. 12 degrés à 17 degrés N. ^ les lignes de brisement avec dénîvellement, croisement et rejet : N. 23^,3o à 25°, 3o E., ce qui les rapporterait aux Pyrénées (éocène) et aux Alpes occidentales (miocène supérieur).

Sur le groupe de Geleznovodsk, les directions les plus, accusées sont E. i4 à 16 degrés N., et N. 24°, 5o, à 27 degrés O., qui se rapportent aux Alpes principales (après le pliocène) et au mont \iso.

Mes observations sur les sources sulfureuses sodiquesde Koum-gora et du Taureau ne sont pas assez nombreuses pour fournir des indications précises. Toutefois quelques-unes donnent O. i5 degrés à 18 degrés N., et se rapprochent ainsi des Pyrénées (après l'éocène).

J'ai le très-vif regret de ne pouvoir relater ici les directions deb axes étudiés et reconnus par M. Abich. Je sais toutefois qu'il a relevé à la Machouka et à Geleznovodsk la direction N. 27 degrés O.

Ce qui précède rapporterait la genèse des émanations liydrominérales des groupes aux époques du mont Viso (après le crétacé inférieur), des Pyrénées (après l'éocène), des Alpes occidentales (miocène supérieur), des Alpes principales (après le pliocène); enfin du Ténare et de la zone volcanique de la Méditerranée (quaternaire).

Ainsi se trouverait complété Texposé de la série des faits génésiques qui ont successivement concouru à la formation des sources thermominérales des groupes de Piatigorsk, de Geleznovodsk, de Koum-gora et de la montagne du Taureau.

Les études faites aux groupes d'Essentuki et de Kisslowodsk, sur la genèse des sources minérales de ces groupes, ne sont pas assez avancées pour pouvoir figurer ici. F. i.

lO J. FRA^ÇOIS.

A Essvnluki, les sources n® 17 el n® 18, ainsi que quelques-unes de celles du thalweg du vallon du Parc, sont de véritables émanations aqueuses avec émission d'acide carbonique dont les points d^émergence directe ne sont pas exactement détenninables , en Tétat d'avancement des travaux de recherche des sources.

La source du Marzan à Kisslowodsk, d'après l'étude des déplacements successifs de son point d'émergence, parait provenir d'une ligne de moindre résistance qui résulterait de l'existence, dans la formationn éocomienne, d'une ligne de fracture, avec ou sans croisement d'autres lignes de brisement, faille de dénivellement ou autre. Les travaux que j'ai indiqués, pour le déplacement de l'émergence et pour l'aménagement du Narsan, pourront, je le pense, fournir des données plus complètes sur le gisement et, par suite, sur la genèse de celte émanation hydrominérale.

Émanations salines.

Dans l'exposé qui précède, j'ai indiqué la coexistence des émanations hydrominérales et des émanations salines ; toutefois, j'ai plus particulièrement rapporté aux premières les phénomènes génésiques que j'ai décrits plus haut. Les émanations salines y ont, de leur côté, joué, et jouent encore aujourd'hui, un rôle connexe assez important pour que j'appuie sur les faits généraux de leur genèse.

Ces émanations, dont les éléments essentiels, variables, quant à leur teneur respective, d'un point à un autre, sont principalement des carbonates, chlorhydrates, sulfates et silicates de soude, de magnésie et de chaux. Elles imprègnent profondément tous les terrains de l'ensemble des groupes, savoir : le trachyte, les formations du néocomien, du gault, de la craie, de Téocène, ainsi que les terrains

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quaternaires et remaniés, qui en recouvrent toute l'étendue, surtout suivant les directions des axes de fracture.

On doit rapporter à la présence d'effluves salines dans certaines couches des sables du gault la formation des grottes à arceaux, et des trous circulaires tels que l'on en rencontre près de Slaboda-Kisslowodsk et à la Boche- Percée de la vallée du Podkoumok.

Le creusement de ces Grottes résulte de plaquettes concentriques qui, sous Faction délitante des sels sodiques, se détachent d'une manière continue et donnent ainsi naissance à des excavations, à des anneaux, qui sont en voie d'agrandissement progressif.

De ces émanations dérivent, par voie directe de lixiviation naturelle des terrains imprégnés, les variétés hydrominérales connues sous les noms de sources de Kirkili (chlorosulfatée sodique de la steppe de Souvorovskaia); source amère de Gorko-Salionni (chloro-sulfatée magnésienne de la steppe de la Chauve) ; eau des lacs amers de la même steppe; eau sulfatée sodique du lac Tambukan, dans la steppe de la CoUine-d'Or; sources magnésiennes sodiques de Thérèse et Marguerite et autres [voir la Planche ci-jointe), dans le vallon de la Djemuka^ sur le territoire de la colonie allemande de Karras; enfin, la source sulfatée ferrugineuse, dite Couporossny, de Sniev^rka, près delà montagne des Serpents, qui provient de la lixiviation de schistes éocènes pyritifères altérés.

A mon avis, les émanations salines constituent, dans la genèse hydrominérale, un fait de premier ordre, sur lequel j'appelle l'attention des savants. Elles ont ici une ampleur et affectent des proportions que je n'ai pas vues dans l'Europe occidentale. C'est à elles qu'il convient de rapporter le contingent salin commun qui se rencontre dans l'agrégat minéral des sources des quatre groupes et des sources non exploitées dont j'ai parlé plus haut.

C'est surtout, je le répèle, au voisinage des axes de

12 1. frauçois.

soulèvement et de fracture et des lignes d'émergence que Tinfluence génésîque des émanations salines se décèle. Ou en voit des témoins remarquables sur les pentes méridionales de la Machouka (Piatigorsk), surtout au-dessus de la route du Grand-Proval, depuis le parc Emanuel jusqu'aux environs du Petit-Proval. On en rencontre également au pied du F'IaLstocli et d'Eole, au bain Alexandre- NicoIaïeQsky, près et au-dessus de la source Elisabeth et de la ligne des sources Yarwasky, Constantinowsky et Alexandre-lNicolaïefTsky. Enfin, on en trouve au Grand- Proval.

Sur ces diflerents points, les terrains, même les plus compactes, tels que le calcaire a Inocéramus de la craie supérieure, sont intimement pénétrés de sels (carbonate, chlorhydrate, sulfate) de soude et de magnésie. Us s^y montrent solidement incrustés et chargés d'efflorescences et de concrétions cristallines de chaux sulfatée aiguillée et bacillaire, imprégnées de sels de soude (surtout du carbonate).

Ces concrétions se rencontrent notamment à la carrière qui longe la route du Proval, au voisinage et au nord-est d'Eole, ainsi qu'aux gradins inférieurs de la tranchée de Mikhaël extérieure. On y voit les schistes éocènes profondément bouleversés et émiettés, comme par Faction soutenue d^efiluves de vapeur salifère dont les traces sont saisissantes et manifestes, et qui ont agi à la manière de solfatares et de grands soffioui. Les concrétions de chaux sulfatée aiguillée y sont très-abondantes^ elles ont été, en se formant, une cause principale d'émiettemeui des terrains.

Les considérations qui précèdent si^r les émanations salines des groupes du Caucase sont le complément nécessaire de celles que j'ai développées plus haut, touchant la gf^nèse des sources thermales de ces groupes. Elles me conduisent à Texposé des phénomènes actuels de métamorphisme des roches que viennent de mettre à jour les tra-

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vaux (tranchées el galeries souterraines) que j'ai ouverts, en novembre 1874^ à Pialigorsk, sur le sous-groupe des sources thermales (38 à 4o degrés C.) hydrosulfurées acidulés alcalines de Mikhaël et de Tobieff.

Je ne puis terminer ce qui se rapporte aux émanations thermominérales sans m'incliner, avec le respect le plus profond, devant la mémoire de feu Elie de Beaumont, mon vénéré maitre, qui, le premier, a attribué aux eaux minérales le rôle important qu* elles remplissent dans la genèse terrestre. Je dois aussi rappeler les travaux faits sur ce sujet parnotre regretté collègue, feu de Senarmont.

Métamorphisme des terrains par les émanations

thermominérales .

Sur la place qui précède Tentrée du tunnel du Grand- Proval, surtout à quelques mètres à la gauche de cette entrée, on observe, sur un front de roche, mis à nu pour le remblai de cette place, la marne et les schistes éocènes à l'état métamorphique. Bien que les strates ne soient plus dans leur position primitive, on peut s'assurer que l'action métamorphique qu'ils ont éprouvée s'est développée dans les conditions de leur assiette actuelle.

Ils ont été, après la formation du Grand-Proval, saisis sur place par les émanations thermominérales et amenés, par voie de métamorphisme, à l'état de roches dures et compactes, à cassure égale, fine et conchoïde, de couleurs ocracées variées. Les détails de la structure originelle de la marne et des schistes éocènes persistent et ne permettent pas le doute sur l'identité de la formation géologique.

Au voisinage et à Touest du Grand-Proval, près et audessus du Petît-Proval, on trouve des calcaires de la craie supérieure, également métaniorphisés sur place par les

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cmanalîons thermominérales. Les terrains y sont durs et corapactes, recouverts sur leurs faces par des plaquettes et recoupés par des veines de chaux carbonatëe blanche concrétionnée, rappelant certains travertins. La pâte de ces terrains, primitivement molle, ou tendre, a été incrustée par la pénétration sous pression d'un ciment calcaire (carbonate, sulfate et silicate).

Ces produits de Tincrustation calcaire, due à Taction directe des eaux thermominérales, sont très-développés sur les couches éocènes, au pied sud d'Eole (grotte LerraankofT)^ a l'extrémité nord de la galerie Elisabeth, au voisinage de la fente de Warvasky, Constantinowsky et Alexandre-Nicolaïeffsky, ainsi qu'à la tranchée de Mikhaël extérieure.

Sur ce dernier point, j'ai recueilli des échantillons sur lesquels, outre Tincrustation de la pâte, on remarque, en certains points, des veines de calcaire blanc concrétionné, percées de trous qui rendent la roche pénétrable à Teau et à l'air et qui accusent le passage antérieur d'eau et de gaz au moment de l'action métamorphique.

L'ensemble de ces faits et observations m'avait conduit, dès les premiers temps de mon séjour au Caucase, à admettre l'action métamorphisante antérieure des eaux thermominérales de Piatigorsk. Les galeries souterraines du sous-groupe supérieur de Geleznôvodsk, puis lesdéc?ouvertes de l'émergence des sources de Mikhaël, de Barîatinsky froide et de Mouravieff froide, toutes dans le terrain éocène, donnèrent bientôt raison à cette manière de voir.

Actualité du métamorphisme des terrains par les émanations thermom iné raies .

Mais il était réservé au travail souterrain de Tobîert de manifester, mieux que tout autre point, la continuité et l'ac-

GEnkSE DES EAUX MINÉRALES DU CArCASE. t5

tualitëdu métamorphisme des terrains par les éoianaiions thermominérales. L'avancement de la galerie^de TobieiT dans réocène remanié et dans Téocène en place a été caractérisé par la persistance de l'eau minérale et du gaz acide carbonique à marquer, d'abord au sol, puis aux parois et au front de taille du percement ouvert dans la marne éocène en place. L'eau et le gaz, sous pression souterraine, s'échappent avec bruit des cassures de la roche et principalement de celles orientées suivant N. 26° 3o' O., Taxe de la galerie marquant N. 8 degrés E.

L'examen attentif, sur les parois du percement, de la marche de l'incrustation calcaire et de la formation de veines et de plaquettes calcaires, sous l'action de Teau minérale, perdant sa pression et son gaz libre, l'observation des mouvements de la limite supérieure des points d'apparition de l'eau sur les parois et sur le front de taille m'a fait reconnaître que ce qui se passait sur les roches en percement à Tobieff était la reproduction actuelle des faits qui avaient déterminé le métamorphisme des terrains sur les points que j'ai signalés plus haut et qui, à une époque antérieure, ont subi, de la part des émanations hydrominérales, les influences que subissent aujourd'hui les terrains mis à nu par la galerie Tobiefl.

Le phénomène du métamorphisme, par l'action tlicrmominérale, ne paraît s'y produire qu'entre des limites déterminées par la position des points sous-jacents sur lesquels s'opère le dégagement de l'acide carbonique. Aussi la marche souterraine du métamorphisme paraît être progressive et continue, comme l'indique l'état des roches de la galerie Mikhaël, où l'on a traversé des terrains métamorphiques portant encore les traces du passage de l'acide carbonique souterrain. C'est d'ailleurs ce que témoigne l'état des choses mis à nu par l'ouverture de la galerie de Tobieff. Le développement ultérieur des travaux souterrains dont j'ai indiqué l'éxecution sur les

l6 J. FRANÇOIS.

groupes de Piatigorsk et de Geleziiovodsk parait devoir aider à l'élude des phénomènes dont je viens de signaler Tactualité.

Ainsi se trouve vérifié le passage suivant d'un Mémoire de M. le D' Félix Garrigou^ inséré au Bulletin de la Société géologique de France^ 2® série, t. XXIV, février 1867, sous le titre : Considérations générales sur V étude des eaux minérales.

(( ... Les eaux thermominérales, sans doute, ont métamorphisé beaucoup de roches, soit argileuses, soit calcaires, après leur dépôt sous forme de terrains stratifiés, ce qui permet d'expliquer l'absence de bouleversement, etc. »

Quand M. le D' Garrigou écrivait ces lignes , mon savant collègue, M. Daubrée, avait déjà fait ses belles études sur les transformations que subissent les roches ainsi que les matériaux de substructions antiques, sous l'influence de la pression souterraine de l'eau minérale de Plombières.

Variété de métamorphisme. — Terrains de tapp

des Pyrénées.

J'ai cité, dans mon Mémoire sur les travaux de Luchon [Annales des Mines^ 1842), un autre fait de métamorphisme, que j'ai retrouvé sur les points d'émergence des sources-buvettes de Mikhaël intérieure et extérieure et de Tobieff. Je veux parler du terrain dît tapp^ dans les Pyrénées, très -développé à Luchon, que l'on rencontre à Baréges, à Cauterets, aux Eaux-Chaudes, et que M. le D"^ Félix Garrigou a étudié à Ax.

Ce terrain résulte, à Luchon, de l'agrégation des terres meubles des pentes de Superbagnères (débris de micaschistes et de phyllades) par les eaux sulfureuses sodiques

GEIiÈSE DES EAUX MlfiÉaALES DU CAUCASE. \'J

elles-mêmes, qui ont réagi sur les éléments ferrugineux et terreux et ont donné naissance à la fois à deux ciments énergiques, le sulfure de fer et les hydrosllîcates multiples alcalins et terreux.

Le terrain de lapp est bien accusé aux points d'émergence de Mikhaël et de TobiefT (source des Buvettes), ainsi que sur deux autres points, dont Tun est dans la tranchée Mikhaël et l'autre dans celle de Tobîeff, alignés comme les buvettes, selon des axes de fracture E.-O. Il y est trèscompacte et a donné naissance à des brèches formées des menus débris des terrains meubles des pentes de la Machouka.

Baryte sulfatée et pyrite jaune dodécaédrique

de la galerie Mikhaël.

D'autre part, la galerie Mikhaël a recoupé une ligne de fracture dirigée E.-O., dont le remplissage accuse la présence de baryte sulfatée tabulaire. Cette même galerie a également recoupé de petits filons, veines, veinules et placages de pyrite jaune de fer. Les filons, dirigés N. 17 degrés à aS degrés O., sont croisés par les veines et les veinules. La pyrite des filons et des veines est compacte, fibreuse et subcristalline; celle des veinules et placages se présente à l'état de poussière dodécaédrique , à cristaux souvent aplatis, suivant le plan des placages, par suite de la pénétration par voie émanatoire.

Rapprochement hydrologique des deux chaînes des Pyrénées et du Caucase.

J'ai parlé, dans le cours de ce Mémoire, des Pyrénées, et j'ai fait, avec quelque réserve, pressentir l'action possible du mouvement le plus récent (éocène) de celte chaîne sur la genèse de certaines eaux minérales du Caucase.

l8 J. FRANÇOIS. GENÈSE DES EA^X MINÉRALES, ETC.

Ces deux chaînes ont d'ailleurs de remarquables analogies que je vais indiquer brièvement.

En premier lieu, elles sont, l'une et l'autre, intraniaritimes.

La direction moyenne des Pyrénées est O. 18°, 5 N.; celle du Caucase, O. 19 à 22 degrrs N. La position intermédiaire, par rapport aux deux chaînes, des massifs des Alpes, de la Grèce et de la zone volcanique de la Méditerranée ne parait pas être étrangère aux analogies remarquables que présentent, d'une part, les études sur les axes aquîfères faites par M. le D*^ Félix Garrigou sur les eaux minérales des Pyrénées et, d'autre part, celles qui précèdent sur la genèse des eaux minérales des groupes du Caucase.

Enfin, les Pyrénées présentent, comme le Caucase, les traces remarquables d'une grande action souterraine d'expansion latérale, transversale et extérieure à la chaîne, du genre de celle qui, ainsi que je Tai indiqué dans ce Mémoire, a produit la première cause génésique des eaux ihermominéralcs des groupes du Caucase.

Je veux parler des grandes émanations hydro thermales du groupe de Dax, dans les Landes [ancienne Aquitaine (aquas tenensY\, La roche émissaire de ce groupe est l'ophite qui, pour les Pyrénées, dans l'ordre de succession géologique des roches éruptives, paraît avoir certaine concordance avec la période du trachyte dans le Caucase.

Fait à Tiflis. le a5 février /7 mars 1875.

(Extrait des Annales de Chimie et de Physique, t. Yl, 5* série; 1875.)

's49S Parts. — Imprimerie de GAIITIIIER-VILLARS, qaal des Aoffiittliit, s».

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