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Fer métallique. . . .

Alnmine

(a) Dilcrmination faite «gllen

(*) Moyenne de d«ui d<termin (ej On y conslÉtc la présence di

e géologique de la

iC par l'tcide chlothyJrique.

Le poids spécifique a été déterminé avec soin. Dans Toutes les déterminations de poids spécifiques qui suivent, des fragments pesant de 3 à 12 grammes, ont été doucement

chauffés et jetés dans Teau distillée où ils sont restés 24 heures.

La température de Teau dans laquelle le second pesage a eu lieu était de i6.6<> cent. Nous n'avons pas employé la méthode du flacon, car on s'en sert surtout pour obtenir la densité de composés chimiquement homogènes. Quant à la détermination de densité de roches, de charbons, etc., dont le poids devient une considération importante par suite de leur transport pour les grandes industries, j'ai cru que le poids d'un volume donné pourrait être plus exactement déterminé en négligeant d'exclure l'air dont ces roches sont en partie remplies.

Nous croyons avoir montré que l'étage véritable des limonites et des autres minerais de fer n'est pas le calcaire, mais bien les phyllades qui se trouvent au dessous de lui.

Ces dépôts de limonite cependant et même d'autres minerais de fer , se trouvent aussi parfois dans le calcaire ; ils ne sont pas limites aux couches du Silurien inférieur, mais se trouvent également dans les calcaires déformations et d'âges bien différents. On rencontre souvent, dans les calcaires de la formation carbonifère, un dépôt de limonite ou d'oligiste audessous ou au-dessus d'une couche de calcaire. Les raisons chimiques de ce rapprochement très fréquent ont été discutées ailleurs. Mais, étant donnée ici la pénétration des eaux séléniniteuses à travers les couches de calcaire, il se produit d'autres phénomènes non moins frappants. Ces eaux qui doivent contenir de l'acide sulfurique libre, provenant de la décomposition des pyrites, ne tarderaient pas à creuser de grandes cavernes dans le calcaire, en même temps que leur hydroxyde de fer serait précipité; de sorte que dans les cas où le creusement des cavernes n'avancerait qu'au fur et à mesure de la précipitation, il en résulterait une substitution de matière plus ou moins complète, une couche de calcaire étant remplacée par une couche de fer oxyde-hydraté. Mais si la dissolution du calcaire par

— ii8 —

les eaux acides avait lieu assez vite pour que Toxyde de fer ne pût le remplacer, il en résulterait des cavernes ; ou Tinfiltration des eaux, en des points spéciaux, donneraient naissance à des stalactites quand les cavernes auraient atteint certaines dimensions.

Le résultat de la pénétration d'eaux ferrugineuses dans des cavernes déjà formées, serait une production sur les parois de stalactites d^oxyde de fer. Il y a plusieurs exemples de ce mode de production de minerais de fer en Pennsylvanie. Il ne faut pas le confondre avec les réactions chimiques en vertu desquelles les couches de calcaire sont rarement dépourvues de dépôts de minerais de fer sur leurs bords. Dans ce cas, il s'agit simplement de révaporation de Teau dans laquelle les sels de fer sont dissous et qui, pénétrant le plafond, tombent goutte à goutte sur le sol des cavernes.

Mine de çmc de ^amford comté de Lancaster^ (Pennsylvanie) ^ située dans le township de East Hempfield à environ 8 kilomètres à VOuest de la ville de Lancaster. .

La Mine de Bamford a été exploitée pour Toxyde de zinc blanc il y a vingt ou trente ans.

Un affleurement près de l'usine, montre un calcaire incliné N. 20" E. — 32©. Ce calcaire richement imprégné de blende avec des parties plus ou moins argentifères de galène, a environ 4 mètres d'épaisseur.

Il y a deux puits (portant les N*» i et 2) sur deux couches différentes. Le premier est près de la fonderie et du chemin de fer. Le n** 2 est à environ 1 5 mètres plus loin.

A la surface, rinclinaison paraissait être ± N. E. mais elle changea à environ 4 mètres au dessous de la surface et sembla devenir ± S.-O.

Un puits a été ouvert dans TafiBeurement de la couche N» 2 au Nord-Est des deux précédents, et on a trouvé beaucoup de calamine (peut-être 5o ou 60 tonnes anglaises).

Ci-joint nous donnons une analyse de la Blende par M. Spilsbury. La Blende que Ton rencontre ici est d'une couleur d'or brillante, on lui donne le nom de résine de Blende. Elle est très pure — la seule impureté que j'y aie tfouvée est une légère trace de fer et de Cadmium, et une petite proportion de plomb qui y ^st mêlée mécaniquement. La moyenne dfe quatorze analyses qui ont été faites de ces Blendes à diverses époques donne.

Zinc 65.87 P' V»

Soufre 32.28 »

Fer 8 i »

Plomb 34 »

Cadmium 07 »

99-37 P- Vo Le pour cent de Blende dans le filon varie beaucoup, mais la moyenne d'une année d'exploitation donne environ 1 7 à 1 8 pour cent.

GRÈS MÉSOZOIQUE OU NOUVEAU ÇRÈS ROUGE.

Cette formation s'étend tout le long de la frontière N. O. du pays, en une large nappe qui s'étale vers le N. E. ou vers le comté de Berks. Il est évident qu'elle a recouvert autrefois une grande partie de la surface dont elle a été aujourd'hui, enlevée par dénudations. Il faut noter dans ce massif du grès triasique, le grand calcaire, en forme de bassin irrégulier à bords sinueux, qui se trouve à moitié de distance environ entre les limites Est et Ouest, du comté de Lapcaster. La principale ville de cet ilôt est Ephraia; il n'est rattaché à la grande masse calcaire de Lancaster que par un isthme étroit, donnant issue à l'étroit courant d'eau qui s'échappe du bassin orographique formé par ce calcaire.

Les parties marginales de ce bassin sont composées des mêmes phyllades qui jouent un rôle si important dans la série du calcaire ; mais elles sont ici brisées en petits fragments anguleux que les paysans quelquefois appellent improprement gravier, bien qu'ils différent du gravier par ce caractère très important, qu'ils ne sont pas arrondis. Ces lits de schistes morcelés ne différent lithologiquement, par aucun caractère des lits analogues qui se rencontrent dans la série du calcaire, aussi est ce plutôt une affaire topographique que lithologique de tracer la limite de ces formations.

Avec beaucoup de pratique, l'œil s'accoutume à distinguer les collines composées de cette manière des collines de schistes. Très souvent cette forme de la colline est le seul caractère sur lequel on puisse se baser pour reconnaître la stratigraphie: la roche fondamentale étant recouverte par des masses d'argile et des formations superficielles.

Ces couches avec les schistes et les chloritoschistes situés

quelquefois par dessous, semblent être ici, comme dans la formation silurienne, un gisement important de minerais de fer. Aussi a-t-ion fait beaucoup d'efforts parfois couronnés de succès, pour établir, des exploitations de minerai de fer dans le grès rouge.

Ces couches ici comme dans leur position normale, contiennent des pyrites à divers états de décomposition. La fréquence des filons de dolérite fait que les oxydes auxquels la pyrite donne naissance, deviennent fréquemment magnétiques ; mais dans les limites du comté de Lancaster, ces oxydes jusqu'à présent n'ont pas été découverts en quantités exploitables. La célèbre mine de Cornwall, est un exemple de l'effet que la proximité immédiate des filons éruptifs peut produire sur les minerais de fer de cette formation ou des formations de phyllades et de schistes, immédiatement inférieures. Il e«t possible que ce dépôt se continue plus loin dans les collines du township Elisabeth, au Sud de la limite du comté de Lancaster. .Ces schistes remaniés qui constituent la bordure du massif de grès rouge, ne paraissent pas exister au bord de la rivière, mais ils sont faiblement représentés près de White Oaky P.O., qui n'est pas loin de la direction de ces assises au-delà de Bainbridge.

Nous avons déjà suggéré, que les irrégularités du grès rouge au bord Sud, pouvaient être dues à des différences dans la puissance de Pérosion. S'il en était ainsi, il serait facile de rapporter à l'absence de fragments brisés de schistes, la proximité de la route suivie par les eaux d'un grand fîeuve^ comme la Susquehanna, et aussi à l'inflexion brusquedu massif mésozoïque vers le Sud, qui est ainsi rapproché de la rivière. En tous cas, on trouve que cette fragmentation caractérise une très grand epartie (mais non la totalité), du prolongement Sud- Est du grès triaslque, vers les frontières du comté de Berks.

Ainsi qu'on l'a dit ailleurs ', le grès rouge qui donne son

nom à cet ensemble de couches variées , qu'on a appelé Mésozoïque ou bien Trai-Rhétique-Jura, s'étend du Massachusetts jusqu'à la Caroline du nord, en trois zones principales distinctes. La première bande est celle à laquelle Dana et d'autres savants ont donné le nom de vallée du Connecticut, et qui est remarquable pour sa richesse en vestiges de Sauriens. Cette bande se termine au bord du canal de « Long Island. » Il y a plus de loo kilomètres d'intervalle entre cette bande et celle qui commence à New Jersey.

Mais chose étrange, toutes les inclinaisons de ses couches sont S. et S. O.; tandis que toutes les inclinaisons qui ont été relevées dans la bande qui traverse New Jersey, Pennsylvanie , Maryland, et la partie septentrionale de Virginie sont N. et N. O. Cette disposition est identique à celle d'un vaste pli anticlinal dont la partie occidentale dans la New England, et la partie orientale dans les Middre States, auraient été enlevées. Ce qui rend cette hypothèse encore plus vraisemblable , c'est qu'une troisième bande, située au sud et. à peu près dans la direction de l'axe supposé, présente deux faisceaux de couches opposées à l'inclinaison, et accusant manifestement leur disposition bombée.

La partie de cette zone médiane de grès triasique que nous allons étudier, s'étend des environs de Philadelphie vers le S. O., où des roches siluriennes inférieures se trouvent en contact avec lesroches Mésozoïqucs, jusqu'à la South Mountain qui représente une langue étroite de roches anciennes pénétrant entre deux formations plus récentes.

Comme les autres formations, Taffleurement des couches Mésozoïques éprouve dans la vallée de la Susquehanna une déviation vers l'est qui transforme l'inclinaison moyenne des couches N. 25 O., en N. lo O. ou même N.

Les couches Mésozoïques remplissent tout l'intervalle compris entre l'angle avancé de la South Mountain près de la

Susquehanna et le commencement des élévations éozoïques sur cette ligne, près de la ville de Reading. La limite occidentale traverse la frontière de Maryland près de Fairfield, passe ensuite au N. O. de Arendtsville à Whitestown, longe la South Mountain jusqu'au voisinage de Dilsburg, où cette première partie se termine. Sa limite suit à peu près au-delà , la frontière du comté d'York , où elle constitue de petites collines, qui dominent les prairies du calcaire silurien; elle traverse ensuite le fleuve en entrant dans le comté de Lancaster et poursuit sa direction vers Test, par Hummelstown, Campbelltown et Cornwall (si important par ses riches mines de fer) ; elle quitte au-delà la région de notre carte.

Les limites orientales de ce massif en Pennsylvanie, se trouvent à 25 kilomètres à TEsf, elles descendent en ligne droite au N. E., longent le versant occidental deà « Pigeon Hills» où elles s'infléchissent un peu au Nord. Cette ligne se dirige ensuite vers le faîte de Chikis qui se trouve dans le comté d'York, traverse le petit hameau de Bainbridge^ puis se recourbe à l'Est où elle décrit des sinuosités irrégulières comme celles du bassin d'Ephrata. Une inflexion brusque l'amène au-delà, près l'extrémité Est de « Welsh Mountain », traverse au Sud la rivière Schuylkill, et arrive aux confins de notre district à Valley Forge.

G)mme il sera expliqué plus tard, les limites de la formation Mésozoïque en Pennsylvanie représentent respectivement, les termes supérieurs et inférieurs de cette série, par suite de rinclinaison monoclinale de tout le massif mésozoïque: dans les deux cas, la formation se termine par des poudingues calcaires. Rogers s'était déjàdemandé où il fallait chercher dans cette série le représentant du marbre de Potomac. Les roches du haut et du bas se ressemblent en effet en ce que toutes les deux consistent en une masse rouge et grise de calcaire,

dans laquelle sont renfermés des galets arrondis d'un autre calcairv (ordinairement du calcaire bleu du Silurien inférieur). Mais ni l'un ni Tautre de ces deux poudinguesne conserve ses caractères sur de grandes distances; ils passent à des roches de texture et de qualité différentes, et il n'y a que quelques endroits où la roche puisse être exploitée comme pierre à bâtir ou d'ornementation. Les carrières les plus importantes, et qui ont valu son nom à cette espèce de marbre sont sur les rives du Potomac; d'où le nom de Marbre de Potomac. Outre les carrières au Sud de la ligne Manson et Dickson (limite méridionale de Pennsylvanie), il y a un affleurement de cette roche plus ou moins exploitable au pied delà South Moutain près de Dillsburg; un lambeau de calcaire se montre dans la même zone, qui ressemble au calcaire bleu Silurien Inférieur d'une manière donnante. Après avoir été polie, la roche présente à la scie une surface bigarrée de galets de toutes grandeurs.

L'autre poudingue (celui du bord oriental), semble être également applicable aux usages industriels; mais à la connaissance de l'auteur, il n'a jamais été employé ainsi.

Il serait hors de propos de donner ici les nombreuses coupes détaillées relevées dans la région mésozoïque ; nous , tacherons de résumer succinctement les principaux résultats. La première coupe publiée dans notre rapport allait de Dillsburg à la limite du grès rouge près d'York. Un petit plissement se remarque au commencement de cette coupe, au pied de la South Mountain; le calcaire de Potomac incline S. lo® E. — 40*, puis au bout de 122 mètres, les couches argileuses, le grès etc., inclinent O. 8' N. — 22®. Un kilomètre plus loin en suivant celte coupe (S. 37» 40' E), un poudingue de calcaire gris s'incline S. lo'E. — 28». 1624 mètres plus loin se trouve un poudingue semblable; si on suppose, que ce dernier calcaire, comme c'est probable, partage l'inclinaison des couches au dessus de lui, nous devrions reconnaître ici une cuvette calcaire.

dont la distance entre les deux bords est 2.4 kilomètres.

Pour la troisième fois, en poursuivant la direction de cette coupe, on observe encore une inclinaison de S. lo* E. — 3o®; mais il y a ici un important gisement de roches ignées dont rinjection dans les argiles était opérée avant la désagrégation du grès mésozoïque. Du reste cette inclinaison des couches mésozoïques au S. E. est exceptionnelle.

Un plan de clivage à inclinaison E., se modifiant vers S. 40 j E, sur la longueur de 1 1.2 kilomètres,nous suggère comme explication possible des phénomènes observés,rapplication d'une pression venant de TEst. L'elfet produit étant semblable à celui qu'on obtient en pressant fortement Tune contre Tautre les tranches des cartes. La pression exercée sur les couches flexibles entre des couches résistantes, les force à se recourber.

Naturellement cet effet serait identique si la pression était exercée horizontalement, ou si il était dû à un affaissement du fond de la cuvettc,produit par la pesanteur de toutes ces roches contre les parois latérales éozoïques, comme les Pigeons Hills' et les Collines de Codorus à F Est, et la South Mountain à rOuest. L'action de la pesanteur produirait les mêmes effets que si les deux côtés opposés se rapprochaient, à cela près que le mode de fracture des roches aux bords de la formation ne serait pas le même dans les deux cas.

C'est à dire que si la pression était due, à un alfaissement du massif de grès rouge, leurs tranches se seraient nécessairement contractées, amenant ainsi des étirements et des lacunes sur les bords où les roches perdaient en épaisseur. Au contraire, si les mâchoires d'un étau de ce genre se rapprochaient, les bords seraient écrasés et forcés sur les parties voisines de la formation -, au lieu de lacunes on aurait un écrasement plus fort.

Dans l'un comme dans l'autre cas, les dépôts d'argiles seraient assez fréquents.

Il est à remarquer que la concentration des roches ignées aux bords du grès rouge pourrait bien être une suite des actions que nous supposons ici.

Notre coupe vue d'ensemble, présente des affleurements Mésozoïques sur une étendue de 28 kilomètres, entrecoupés par de fortes masses ignées, et affectés à l'extrémité Ouest, de deux plissements. La moyenne de l'inclinaison ne dépasse pas2 5o.

Une coupe subsidiaire prise au Sud, et longue de 3.6 kilomètres, ne change aucunement les conclusions qu'on tire de celle-ci. Dans les deux cas, les plissements indiqués par les inclinaisons vers le S. E, ne sont fortement accusées qu'à rOuest des filons de roches éruptives.

Une autre coupe, d'une longueur de 1 1 kilomètres, de Cashtown à Gettysburg, ne change rien à ce qui précède. Il n'y a presque pas de modifications à l'inclinaison dominante N.O.

Enfin une coupe de 1 3 kilomètres, de Gettysburg à Littlestown, se conforme à tout ce qui a été dit.

De la position du Grès rouge Américain.

Des tableaux comparatifs des formations de l'époque hiésozoïque en Amérique et en Europe n'ont pas encore été proposés. Nous donnons ici un essai de comparaison des couches en Angleterre et en Allemagne (*), avec une liste des matières minérales observées dans le N. "E. des Etats-Unis.

(i) Cotta • Géologie des Gegenwart. »

Section de York à Dillsburg. Rapport C i875; Second Geological Survey ofPenntylvania.

Angleterre.

Oolithe inférieur Lias

, Marne supérieure

Grès

Marne inférieure

Allemagne.

Terrain jurassique (charbon bitumineux et calcaire. Grès au-dessous).

Reuper. (Grès, Marne et Gypse)

Amérique du Nord.

Grès de Newent

Conglomérat de Hatfield

Lettenkohie avec grès et schiste argileux

Muschelkalk supérieur

Gypse. Anhydrite et sel gemme

Conglomérat calcaire supérieur.

Grès rouges et grès vert& micacés.

Minerais de fer (cuivreux).

Grès vert et gris.

Argile.

Grès bleuâtre.

Grès rouge.

Minerais de fer.

Grès rouge.

Schistes et argile rouge.

Schistes verts.

Grès gris et vert. Roche argileuse bleue.

Grès rouge grossier avec Cailloux de quartz.

Charbon et schistes charb.

Horizon cuprifère inférieur.

Schiste jaune-verdâtre.

Sch iste rouge à lamelles fint g.

Schiste rouge.

Grès rouge.

Schiste vert.

Grès rouge argileux.

Schiste.

Grès gris massif* Grès rouge entre les couches de schiste* Schiste rouge.

Schiste gris brunâtre.

Conglomérat cale, inférieur.

Note. — Nous ne présentons pas la colonne de droite ou américaine, comme arrangée parallèlement aux deux autres; elle contient simplement une liste des variétés de roches rencontrées du N. O. au S. E. en suivant la ligne la plus étendue du Mésozoïquc, dans le comté d'Adams, Pennsylvanie.

Le faisceau inférieur (le plus méridional), des couches

Muschelkalk inférieur

(Calcaire ondulé)

Rôth

Gypse et sel gemme

Bunter Sandstein

Calcaire magnésien et Zechstein supérieur schiste marneux Calcaire fétide. Dolomite

Gypse et sel gemme

Gypse marneux

Nouveau grès rouge inférieur

Zechstein inférieur et

Kupferschiefer Rothliegendes supérieur (Conglomérat et grès) Rothliegendes inférieur Grès Argile schisteuse et argil-

lities

mésozoïques dont la largeur est de 3,2 kilomètres, est composée suivant Rogers de quartz grossier d'un gris rougeâtre avec des couches 'accidentelles de grès congloméré. Il est à découvert au dessous de Yardleyville. Les matériaux dont ces couches sont formées, sont en général du quartz et du feldspath , mêlés de hornblende avec une petite quantité de mica, les poches de la roche sont remplies d'une grande quantité de peroxide de fer jaune hydraté.

Au-dessus de cette bande mésozoïque est un autre faisceau aussi d'environ 3,2 .kilom. de large, dont la roche dominante est un grès rosé à gros grains, composé de table quartzeux transparent, tacheté de feldspath à kaolin, avec ça et là des cailloux plats et des éclats de schistes rouges compactes ou de grès rouges argilacés. Cette bande fournit à l'industrie les meilleurs matériaux à bâtir de la formation tout entière.

En admettant l'inclinaison moyenne donnée par le Professeur Rogers de 18° à 20®, et la largeur de 48.3 kilom., ainsi que la disposition monoclinale de ces couches, nous trouvons pour cette formation de roches Mésozoïques inférieures, l'énorme épaisseur perpendiculaire de i5,7 kilom. Epaisseur égale à environ la moitié de toutes les formations prises ensemble, à l'exception de la plus basse qui est inconnue : c'est-à-dire supérieure de 335 mètres à l'épaisseur de toutes les strates de la Pennsylvanie (telles qu'elles ont été estimées par Dana), à l'exception du Triasique,' qui comme il le remarque c( peut ajouter quelques milliers de pieds en plus. »

Un des traits caractéristiques de ces couches singulières est leur couleur rouge, indiquée suffisamment par leur nom populaire « Nouveau Rouge » (pris dans leur ensemble), et Bundsandstein quand on ne l'applique qu'à une partie. Il est difficile de déterminer avec une probabilité raisonnable d'où est venue cette masse de fer, et quel rôle elle a joué dans l'histoire des dépôts auxquels elle est associée. On a imaginé

pour expliquer cette 'couleur rouge, différentes théories ingénieuses, qui ont plus ou moins de vraisemblance. Tout le monde cependant , doit convenir que la cause immédiate de la couleur, est la présence dans ces roches d'une grande quantité d^oxyde de fer plus ou moins hydraté. Nous n'avons pas besoin de nous occuper ici de la question de savoir d'où provient tout le fer qui a coloré ces énormes masses de roches répandues sur tout le globe. Quelques-uns ont supposé que son origine est cosmique, c'est-à-dire qu'un immense météore, ou plusieurs millions de petits, sont entrés dans l'atmosphère de la terre, s'y sont brûlés et ont couvert ces mers d'une pluie de poussière rouge.

Il est beaucoup plus intéressant de savoir combien il existe de fer dans un volume donné de ces roches, car la réponse à cette question peut avoir une portée considérable sur la théorie de l'origine des minerais de fer mésozoïques.

Il a été souvent remarqué (et cette considération n'a pas besoin d'être démontrée ici) que toutes les couches du Grès Rouge, ne sont pas rouges. Au contraire, peut-être une moitié de toute la série du grès américain, présente à l'œil cette couleur gris de plomb qui est caractéristique des roches longtemps lessivées par la pluie et qui ont été ainsi privées de leur fer. Le reste, (principalement des grès) montre, comme il a été dit cidessus, toutes les nuances du rouge^ depuis le rouge brun sombre si familier aux yeux à New- York et à Philadelphie, dans les façades de beaucoup de maisons particulières, jusqu'au grès légèrement teinté de rose, et par cette raison rappelant davantage les grès Tertiaires. Un bel échantillon (n<* i Z04 Catalogue Report of 1875) de la variété la plus commune a été réduit en poudre et examiné par Fauteur après avoir été soigneusement mélangé.

— i3o — La densité de la roche a été trouvée de 2.6 1 5

Grammes.

i Un gramme contient : fer métallique 0.027598

w sesquioxyde de fer 0.04

Un centimètre cube de la roche pèse 2.G 1 5 Contient : sesquioxyde de fer o. 1 046

Chaque mètre cube de la roche contient 104.6 kilos de sesquioxyde de fer. Donc pour chaque kilomètre de long, 20 mètres d'inclinaison et un mètre d'épaisseur, il y a 2,092,000 kilos, équivalant à 2092 tonnes métriques. Il est évident que si tout ce fer a été concentré par l'érosion et le lavage, toutes les mines de fer qui bordent le Grès Rouge peuvent être attribuées à cette cause. Il est bien entendu que cela ne prouve pas Torigine de toutes ces mines ; mais pourtant c'est un point dont il faut tenir compte.

Le Grès Rouge de l'Amérique Orientale n'occupe pas généralement la place qu'il devrait occuper au-dessus des couches Carbonifères et Permiennes. Il constitue une bande qui coupe obliquement les limites des couches beaucoup plus anciennes que celles qui le précèdent dans la série normale. On ne rencontre presque jamais sousces couches rouges aucun élément de formation plus élevé que le Silurien moyen, tandis qu'il repose le plussouventsur des roches Huronienneset autres roches Archéennes. Une partie de ces roches sont riches en fer et peuvent être à bon droit considérées comme les sources du métal dans la série Mésozoïque. Une panîe d'entre elles sont dépourvues de fer, mais jusqu'à présent on n'a pu constater son absence dans celles sur lesquelles repose le grès Rouge.

Minerais Mésoio'''ques^ comté d'Adams.

L'existence du cuivre dans les schistes et les grès de répôque Mésozoïque est connue depuis longtemps, et beaucoup d'industries qui emploient le cuivre tirent leur matière première de cette source. Toute la bande de minerais de fer micacé et spéculaire qui s'étend le long de la frontière Nord- Ouest du Grès Rouge est saturée de sels de cuivre, et on trouve souvent des couches cuprifères parmi les roches des parties centrales du bassin.

Un des dépôts récemment découverts se trouve à environ 8 kilom. à TEst de la ville de Gettysburg, au hameau de Bonnaughton.

A environ 3oo mètres de la route, dans un champ, est une excavation où on remarque beaucoup d'échantillons de malachite répandus sur la surface du terrain. Là les roches ont été très dérangées et brisées. Le plus homogène de ces affleurements se compose de grès rouge , dur et compacte, en grands blocs, mais en blocs cependant entrecoupés par d'innombrables plans de clivage.

L'inclinaison générale est environ auN. O. — 3o«. Les couches cuprifères ont environ 3o centimètres d'épaisseur, mais l'argile et les roches qui sont au-dessus et au-dessous sont aussi très imprégnées de cuivre. Quelques-unes des roches qui les accompagnent sont calcaires, et chargées de petits prismes de quartz parfaitement transparent. On trouve dans certains grès la trace de cubes de pyrite plus ou moins hydroxvdés.

La direction de ces veines cuprifères semble se poursuivre au moins sur i6 kilom. de chaque côté.

La portion qu'on pourrait appeler une veine de minerai

de cuivre, suivant Tcxpression admise, a environ 3o centim. d'épaisseur. Cest-à-dire que la matière argileuse désagrégée qui compose ces 3o cm. d'épaisseur est assez verte pour mériter d'être appelée minerai.

Ce filon a été choisi, et nous avons fait trois dosages du cuivre qu'il contenait.

Voici quel est le résultat de nos dosages :

Résidu siliceux insoluble 79-73

Sesquioxyde de fer présent (plus de 5 o/o) indéterminé. Cuivre par Télectrolyse 2.65 Moyenne

; Par la méthode de Rose 2.55 \

Cu.^ Par la méthode de Pfaf 2.40 > 2.53

( Par la méthode de Luckow 2.65 j

Une autre mine a été ouverte à environ 2.2 kilom. N N. E. de Fairfield.

Au point où était autrefois l'ouverture d'une mine de fer magnétique exploitée il y a quarante ans pour le hautfourneau Maria, on a creusé un puits.

A environ deux mètres du fond de ce puits, dans une galerie s'étendant à environ 8 mètres ± S. 20® E. le grès dur et cassant incline N. 20"* O. — 22*». L'assise exploitée a été atteinte à environ i mètre au-dessous du fond du puits actuel. Le dépôt des phyllades cuprifères a environ 1/2 mètre d'épaisseur au fond du puiis.

Ce gite se trouve plus au moins entre les assises, mais il y a des filons de minerai qui les relient ensemble. On voit maintenant très peu de magnétite au fond.

A environ 4 mètres au-dessus du fond du puits, une autre galerie court au S. O. ± 6 mètres en pente. L'entrée est du côté Ouest du puits. Il y a une courte pente d'environ 6 mètres sur le côté Est du puits, et vis-à-vis l'ouverture supé-

rieure. Cette dernière est reliée à un canal d'aérage. Dans la galerie supérieure il y a une quantité de fer magnétique en masses floconneuses.

A environ 1*3 mètres N. O. de ce puits en est un autre de i3 mètres de profondeur, dans lequel on traverse le fer magnétique, mais on n'y atiçint pas le cuivre.

A 3oo mètres environ au N. O. de cette mine, est une carrière de calcaire congloméré recouvert de phyllades schisteuses. Les couches sont presque horizontales *, il n'y a qu'une légère indication d'inclinaison O. N. O.

Ce dépôt paraît semblable à celui que nous avons décrit en commençant, et les échantillons sont principalement des masses impures d'argiles schisteuses, revêtues à l'extérieur de malachite, et plus ou moins imprégnées de sels de cuivre.

Il y a sans doute une relation entre la présence du cuivre dans les argiles schisteuses Mésozoïques, et les dépôts de cuivre des séries Huronicnnes voisines de la South Mountain, quoiqu'il n'y ait pas maintenant de concordance dans la direction des deux affleurements. Ce dépôt cuivreux parait faire partie des couches supérieures ou les plus récentes de la série Mésozoïque, tant à cause de sa position apparente^ se trouvant au côté Nord Ouest d'un bassin où les inclinaisons sont en général au Nord-Ouest, qu'en raison de sa proximité du calcaire congloméré supérieur a Marbre du Potomac ? » , représenté dans une carrière qui n'est qu'à 3oo ou 400 mètres de distance, et dont les couches sont presque horizontales.

Une autre mine se trouve au bord de la route qui forme la frontière entre les townships de Hamiltonban et de Liberty, et à environ 2.2 kilomètres S. O. de Fairfield.

La roche ressemble à un grès vert, argileux. L'inclinaison est obscure, quelques indications donnent environ E. — ±. 48o(?). Comme dans la dernière mine, la présence du cuivre est indiquée par des taches vertes suivant les plans de clivage de

stratification des roches. Elle n'est pas exploitée quant à présent.

Entre cet affleurement et la ville de Fairfield qui se trouve à environ 2.2 kilomètres au Nord-Est,il y a plusieurs carrières de calcaire ouvertes dans le même conglomérat, mentionné précédemment. Une de ces carrières à peu de distance S. O. de Fairfield montre un conglomérat de calcaire bleu dont Tinclinaison semble E. 20» S. — 62".

Une carrière sur Tembranchement Est delà route, montre une inclinaison de N. 20® O. — 80". Ces inclinaisons sont compatibles avec ce qui a été remarqué ailleurs sur la structure des couches Mésozoïques, sur les bordures tant N. 0. que S. E. du massif. Cette structure est caractérisée par une série d'inclinaisons plus rapprochées de la ligne verticale que celles qui sont dans le corps de la formation ; et de quelque manière qu'on les explique, ce sont d'excellents guides pour reconnaître ces couches qui forment son horizon supérieur ou inférieur.

Ces deux gisements de minerai de cuivre se trouvent presque sur une ligne E. 3o' N. et à une distance de 4.6 kilomètres Tun de l'autre. Cette ligne esta peu près parallèle à la direction moyenne de la South iMountain qui en est rapprochée ; et en est probablement au même horizon des argiles schisteuses mésozoïques.

De l'affleurement inférieur de minerai de cuivre de la contrée de Musselman, la route monte rapidement au S. O. à environ 800 mètres, sur le col qui paraît relier la protubérance à son extrémité, avec la chaîne principale de la South Mountain à l'Ouest.

Région voisine de Dillsburg.

Les minerais magnétiques et spéculairesqui se rencontrent dans les limites du massif de grès Mésozoïque, et dont le petit groupe de mines autour de Dillsburg forme à la fois un exemple frappant et une fraction importante, différent sous plus d'un rapport des affleurements de ces oxydes dans d'autres formations.

Il semblent appartenir à la série Mésozoïque, et non à une autre ; d'abord , parce qu'une même variété de minerai micacé éminemment caractéristique de ces dépôts se retrouve dans tontes les localités de mines de fer de cette formation; depuis les plaques massives qui remplissent plus ou moins régulièrement les interstices entre les roches arénacées argileuses, les trapps, les schistes, jusqu'aux paillettes dispersées légèrement répandues sur les surfaces des jointures et les crevasses des couches sédimentaires. De plus on ne trouve nulle autre part, une semblable série.

Le prof. Rogers dans son rapport Final (vol. II, part. II, p. 763), récapitule les veines métallifères du grès Mésozoïque,en remarquant qu'elles ne sont pas associées à des filons de roches trapéennes,mais qu'elles sont des émanations métallifères indépendantes. En énumérant les différentes espèces de minerais, il est assez singulier qu'il ne parle pas de ceux dont il est question en ce moment, quoique plusieurs d'entre eux aient été exploités depuis longtemps dans le voisinage de Dillsburg. Les minerais de Cornwall, dans la mine Jones, ont été rattachés à de plus anciennes formations.

Les minerais de Dillsburg sont des blocs plus ou moins résistants de minerai spéculaire et micacé, empâtés dans

Targile. Leur aspect général est d'un vert sale et sombre, avec des lignes de minerai pulvérulent noir et brillant. Ils sont déposés très irrégulièrement, mais presque tous sans exception peut-être, se trouvent dans les joints de roches de cette série Mésozoïquc.

Une section idéale au Nord de la mine de Grove le démontrera. La région est très couverte de roches désagrégées, argileuses ou arenacées et on trouve très peu de surfaces à découvert dans le voisinage de Dillsburg.

Les roches trappéennes sont celles qui ont le mieux ' résisté aux intempéries atmosphériques, et règle générale dans cette région leur inclinaison correspond à celle des couches entre lesquelles elles ont coulé. Après la roche trappéenne celles qui résistent le mieux à l'action désintégrante de Teau et de l'atmosphère, sont les roches métamorphisées et endurcies de vases et de grès argileux, qui souvent forment le toit ou le mur, ou parfois les deux salbandes de ces veines.

L'histoire du dépôt du minerai dans cette partie de la de région Dillsburg semble pouvoir se résumer ainsi : i® Dépôt de matière ferrugineuse le long des plans de couches du grès rouge, d'une manière irrégulière ; 2" Présence d'une grande faille (et probablement de plusieurs) suivant un plan de clivage ou une jointure, dirigéeNord-Ouest et Sud-Est et]a inclinaison peu accentuée ; 3® Changement de roches schisteuses en roches cristallines métamorphisées ressemblant aux Trapps, et transformation d'oxyde de fer plus ou moins hydraté en minerais magnétiques et spéculaires.

La couleur verdâtre de ces minerais tendres, quand elle ne vient pas de l'oxydation de cuivre, est due au mélange des argiles schisteuses inférieures des chloritoschistes et phyllades avec le minerai de fer, et indique sans doute qu'au moins une partie de ce minerai provient de leur existence dans les plus anciennes argiles schisteuses. Mais même s'ils proviennent

entièrement de cette source, ils ont du être régénérés dans le conrsde leur transfert aux couches du Grès Rouge. .Cela paraît hors de doute.

Les observations de presque tous les géologues qui çnt étudié le grand dépôt de minerai de fer de Cornwall, s'accordent à attribuer sa conservation à plusieures masses de roches trapéennes dures qui ont résisté à Térosion, et sans lesquelles les minerais tendres non protégés de cette manière auraient sans doute été détruits. On ne sait pas bien clairement, la quantité de particules magnétiques de ces minerais qui proviennent des roches trapéennes elles-mêmes. Il est probable qu'une grande partie dérive de cette source ; mais quoiqu'il en soit, il n'en est pas moins très significatif que les deux murs de roches trappéennes qui se trouvent près de ces mines, renferment ou recouvrent le plus grand nombre des dépôts productifs.

Un problème intéressant qui se rapporte non-seulement aux minerais de la région de Dillsburg, mais encore à la structure du massif lui-même se pose ici. On a observé trois affleurements parallèles de minerai, a la distance de quelques centaines de mètres Tun de l'autre, et la théorie généralement acceptée, est que ces affleurements correspondant à la direction des couches de grès elles-mêmes, étaient la surface exposée d'une veine principale, qui avait été trois fois amenée à la surface par des failles de peu d'importance, mais parallèles. Il est aisé de voir que si on pouvait prouver l'existence de ces failles au bord de ce bassin mésozoïque, on aurait une explication simple et naturelle de la grande étendue de ces couches triasiques, par la simple répétition de cassures semblables à l'intérieur du bassin. Ces failles auraient ramené plusieurs fois les mêmes couches, dont l'extension aurait été ainsi étendue. 11 va sans dire que si le travail de mine avait été poussé assez loin pour suivre une de ces couches au-dessous des autres, la question aurait été résolue négativement, mais cela n'a pas été fait.

Nous avons fait une observation utile pour la solution de cette question. Nous avons trouve un grand filon de Dolérite de quatre ou cinq mètres d'épaisseur, qui comme plusieurs autres filons de cette région, suivait un plan de clivage à travers les plans de couches ; si Ton vient à comparer les profondeurs auxquelles ce filon est rencontré, par les trous de sonde en diflérentes parties de la concession des mines de Dillsburg, on reconnaît le fait que sa surface supérieure suit une surface mathématiquement plane, (voir CC. p. 32o.)

Ce fait si concluant pour la structure et Talluredu filon, nous force de rejeter Thypothèse de fissures amenant successivement à la surface la même veine de minerai; à moins qu'on ne suppose que les dislocations n'aient eu lieu avant l'injection de la roche en fusion. Dans ce cas, il faudrait de plus supposer comme résultat de la dislocation, que deux plans de clivage indépendants, exactement de même inclinaison ont été rapprochés, de manière à ce que leurs deux lignes d'intersection s'accordent exactement sur les parois opposées de la fissure.

Nous avons cité j 3 exemples de localités où on trouve le minerai micacé, dans les différentes roches Mésozoïques du comté d'York et où le fer oligiste se trouve en plus ou moins grande quantité. On peut citer presque à l'infini des exemples de fer micacé dans ces roches^ et dans les roches analogues de Grès Mésozoîque.

C'est un fait important cependant que presque toutes, sinon toutes ces localités, sont situées du côté occidental de la Susquehanna, vers la ligne du Maryland.

Les lo;:alités où l'on a plus ou moins observé du minerai micacé, sont choisies au hasard sur une étendue de 32 kilomètres carrés. Quelques-uns des plans suivant lesquels ce minerai a été observé avaient une disposition normale à la stratification du Grès Mésozoîque de la Pennsylvanie moyenne ; d'autres

veines de minerai avaient une direction tout à fait opposée et présentaient différents degrés d'inclinaison. Cest-à-dire qu'une certaine partie de ce minerai était déposée le long des plans de couches, et suivant différents plans de clivage.

Il y a donc eu une grande dissémination de matière ferrugineuse (quoique dans quelques localités elle ait été trouvée en quantité suffisante pour être exploitée avec profit), et quand on trouve un dépôt épais quelque part on a des chances d'en trouver d'autres dans son voisinage. Il nous semble donc qu'il n'est pas nécessaire de chercher à expliquer la présence de deux v£ines de minerai micacé, situées Tune près de l'autre, par répétition due à des failles.

La quantité de minerai micacé accumulée dans un dépôt dépend de causes entièrement inconnues. On le trouve en quantités très variables, depuis la masse solide de minerai noir brillant, de neuf à douze pieds d'épaisseur. Jusqu'à la faible lueur des écailles cristallines qui ne peuvent s'observer que sous la lentille d'une forte loupe. Il semble que de quelque manière que le minerai micacé ait commencé à paraître, il est postérieur à l'époque Mésozoïque. En effet nous avons brisé et examiné un grand nombre de spécimens de grès, couverts plus ou moins complètement de minerai micacé, et dansaucun cas nous n'avons trouvé de minerai dans l'intérieur de l'échantillon solide. Dans quelques cas^ il est vrai, on a trouvé des paillettes du minerai parallèles à celles de l'extérieur, mais cela provenait invariablement de ce que le mode de division de la roche faisait ressortir ce dépôt dans un plan de couche ou de clivage obscur.

Bibliographie récente.

Dans un mémoire lu par M. O. J. Heinrich devant TAmerican Institute of Mining Engineers en février 1878, et intitulé « The Mesozoïc Formation in Virginia », l'auteur répartit les divisions de la formation en quatre bandes.

L'étude lucide et soignée des roches qui caractérisent CCS bandes, conduit M. Heinrich à classer les roches de la manière suivante : !<• con^omérats; 2» grès; (a) Pséphîtes siliceuses et feldspathiques, et (b) Psammites, matière argileuse avec du sable fin siliceux et quelques grains plus gros de quartz; 3" ardoises et argiles schisteuses ; 4» calcaires ; 5» charbon, (a) bitumineux, (b) carbonite, (c) coke naturel, (d) semianthracite, 6" roches ignées; 7» minéraux accessoires.

A Taide de forages avec un foret à facettes, il divise les veines percées en sept groupes. Ses recherches le conduisent à conclure que les plus larges filons de roche trappéenne suivaient plus fréquemment les plans de stratification que les plans de clivage.

Une longue section le long du fleuve James , de Richmond à Scottsville, a montré un synclinal à M. Heinrich, entre les bandes mésozoïques occidentales et occidentales moyennes , et un anticlinal probable entre elles et les bandes orientales, où les roches semblent plonger sous des formations plus récentes vers la mer.

Le Professeur Fontaine (») a proposé un groupement des affleurements du Mésozofque antérieurement mentionnés et a fait remarquer un dépôt qui joue un rôle important dans le N. O. Ce ne sont ni des conglomérats ni des cailloux ; dans

(1) Notes on the Geology of Virginia by W. M. Fontaine, Am. Journal of Science and Art. January iSTq.

cette catégorie est classé le « Potomac Marble » qui se compose en entier de fragments de calcaire. Cependant, dans la bande de Pittsylvania; ces pierres sont le résultat de la désagrégation des roches granitiques et azoïques, qui sont dans le voisinage.

Dans ce Mémoire , des points très intéressants sont la description des bandes du Nord-Ouest et sous la chaîne de . Catoctin; sa critique de la détermination de VEquisetum Rogersii par Schimper; son assimilation des fougères à celles * des couches « Rhétiques », ou leurs conteniporaines -, son assertion que le drift argileux à fragments Azoïques passe, sous le crétacé en Maryland; et ses conclusions sur la grande action érosive d'un glacier avant ou pendant la déposition de ce drift.

Dans Texamen des roches éruptives M. Russell soulève un point intéressant relativement à la forme en croissant des affleurements de roches trappéennes dans le Trias de la Nouvelle Angleterre et de New Jersey. Dans la première région les cornes du croissant sont tournées vers TEst, et le côté convexe vers POuest, tandis que dans la série du New Jersey Tordre est renversé.