INTRODUCTION

Dans les pages qui suivent, Tauteur se propose de donner un aperçu du travail qu'il a poursuivi pendant plus de sept années pour le second levé géologique de la Pennsylvanie. Les cartes qui accompagnent ce mémoire sont, avec quelques modifications que l'auteur a crues nécessaires, celles qui ont paru sous les lettres c, cCj et cccj dans les publications de ce service. L'auteur a commencé son travail dans le comté d'York en l'année 1874, et dans les années suivantes, a poussé ses études dans les comtés d'Adams, partie de ceux de Franklin et de Cumberland, de Lancaster et enfin de Chester. Le rapport sur ce dernier comté n'a pas encore été publié, quoique la carte géologique qui l'accompagne soit terminée ; mais les notes qui ont servi à la préparation de ce rapport ont été nécessairement utilisées dans les pages qui suivent par la raison que ces nouvelles recherches ont changé ou modifié jusqu'à un certain point les premières opinions conçues par l'auteur, de sorte que des hypothèses qui paraissaient soutenables et probables après la fin de la première ou de la seconde année de travail, ont dû être complètement abandonnées lors du raccordement avec les géologues qui poursuivaient leurs études du N.-E. au coin S.-E. du pays, près de Philadelphie.

C'est un fait singulier , mais qui sera généralement admis par les géologues Américains, que précisément ces régions sur lesquelles ils vivent en plus grand nombre, et où existe la plus ancienne civilisation des Etats-Unis, sont celles où les opinions présentent le plus de divergence à propos du véritable horizon géologique. La raison en est sans doute que (comme il sera précisé plus loin) le côté oriental du continent de TAmérique du Nord a été le théâtre d'une action dynamique et d'un changement métamorphique bien plus étendus ; et en outre que la dégradation et l'érosion ont été si profondes qu'elles rendent souvent impossible d'obtenir des données sur la structure juste aux endroits qui décideraient des plus importantes questions.

Deux de ces régions controversées ont été étudiées par l'auteur, soit à l'instance de particuliers, soit pour le gouvernement pendant les dix dernières années ; ce sont l'estuaire de grès mésozoïque et d'argile schisteuse, et la région de Philadelphie où se trouve le micaschiste et le gneiss. Cette dernière correspond à la bande de New- York et de Baltimore, quelques géologues pensent que c'est la même que celle du groupe de Québec du service géologique du Canada.

Ces roches ont été le champ de bataille des meilleurs géologues Américains pendant près de quarante ans où depuis l'organisation du service de la première carte géologique jusqu'à ce jour, presque tous les géologues depuis Emmons, Mather et les trères Rogers jusqu'aux publications plus récentes de Dana^ Hitchcock et Hunt: chaque année paraissant ajouter de nouveaux partisans et de nouveaux soutiens à chacun des côtés opposés de la question.

Cette série de roches est-elle plus ancienne ou plus récente que le grès de Potsdam" ? ou en d'autres termes " Est-elle Huronienne ou Cambrienne, eozoïque ou paléozoïque ?

Cette discussion s'est introduite dans tous les services

géologiques des Etats de TEst, et est aussi éloignée que jamais d'une solution universellement acceptée. L'écrivain se gardera bien de dogmatiser à cet égard, mais il s'efforcera d'insister plus fortement sur les observations et aussi peu que possible sur la manière dont il les interprète, ce qu'il ne peut pas cependant négliger.

Je n'ai pu toutefois arriver aux mêmes conclusions, que celles qui ont été formulées par divers géologues distingués sur ces formations primitives.

L'objet du présent ouvrage est la description d'une partie de r Etat de la Pennsylvanie, de son extrême coin S.- E., qui est borné par l'Etat de la Delaware et TEtat du Maryland au sud-est et au sud ; par la partie inférieure de la South Mountain du sud à Touest ; et au nord par la bande de roches mésozoïques, qui continuent en une ligne sans interruption, de la New Jersey, dans la Virginie.

Il y a certainement quatre systèmes géologiques distincts dans cet espace, appartenant à ce lue les anciens géologues auraient appelé TAzoïque, le I^rimaire, le Secondaire et le Tertiaire : Ce dernier cependant n'étant représenté que par de petits lambeaux isolés de marne et de lignite qui, avec le drift glacial, sont si insignifiants qu'il est à peine possible de les indiquer sur une carte, à une aussi petite échelle que celle qui accompagne ces pages. Ces petits dépôts n'ont aucune importance commerciale ou structurale. Leur seul intérêt vient de la lumière qu'ils jettent sur les changements que les couches, déjà dénudées des siècles passés, ont subi à une époque comparativement récente.

Les sujets qui présentent de l'intérêt sont les roches qui forment les trois premières des quatre divisions ci-dessus

énumérées. Pas une d'elles qui ne soit encore sujette à discussion et dont la place exacte, dans Téchelle générale des formations, ne soit douteuse.

La raison en est le petit nombre ou Tabsence entière de fossiles, qui du reste caractérise les quatre divisions de cette région ; cependant deux de ces bandes rocheuses, c'est-à-dire le Quartzite de Potsdani et le grès Mésozoïque, ont fourni des preuves de vie organique. Le premier, un simple Scolithus Itnearis^ qui ne suffit pas par lui-même pour établir l'horizon exact et le dernier quelques dents et quelques poissons qui ont porté le professeur E. D. G)pe, à conclure que les couches dans lesquelles ils se trouvaient sont réellement triasiques. Dans la région occupée par ces roches se trouve une coupe naturelle remarquable, formée par le plus grand fleuve qui coule a travers la Pennsylvanie — la Susquehanna. Ce cours d'eau traverse toutes les formations de ce pays depuis le poudingue de la base de nos couches carbonifères (ou n* 12 de l'ancien système d'énumération du professeur Rogers), jusqu'à travers les gneiss au-dessous du Grès de Potsdam, ou (n* i de ce géologue), et de la source de son affluent occidental jusqu'au point où elle sort de Pennsylvanie, son cours est en général perpendiculaire à la direction des roches. Elle offre ainsi les plus grandes facilités pour étudier la structure, puisqu'elle coupe de telle &çon, la rangée de collines, à travers lesquelles elle a tracé son lit, que l'on voit les courbes de stratification en nature aussi bien que 'si elles étaient dessinées sur du papier.

Mais malheureusement une grande partie de son cours traverse des terrains plats de prairies, dont les bords d'argile et de sable ne s'élèvent, dans les grandes eaux, que très peu au-dessus de son niveau et dans ces endroits le délabrement des roches est profond et complet, et l'on ne peut observer l'intervalle. Cependant, ce que l'on connaît de la superposition

des formations inférieures en Pennsylvanie, a été en grande partie dérivé de Tétude des couches, le long des bords de la rivière, par les géologues du premier et du second services géologiques.

On verra plus loin que même lorsque les affleurements de roches sont continus, ils ne suffisent pas toujours dans cette région, à résoudre avec certitude des problèmes de structure. Cette même rangée de collines qui s'étend pendant des kilomètres, le long des bords de la rivière, au-dessous de la ville de Colombia, représentait aux yeux du chef distingué du service géologique, le Professeur H. D. Rogers, un état de choses bien différent de celui que Tauteur a été forcé de reconnaître. La divergence d'opinion vient ici de la différence des inclinaisons que les deux observateurs ont admis comme plans de formation des couches. Le Professeur Rogers admettait que quelques plans obscurs, rares et de faible inclinaison, étaient ceux de formation des couches, et en conclut que l'épaisseur totale de ces couches était comparativement faible; Tauteur s'est vu obligé de reconnaître des plans de stratification nombreux et très sensibles dont les inclinaisons se faisaient sous de forts angles, il a ainsi été forcé d'accroître énormément l'épaisseur de ces couches.

Aperçu de la distribution des principales formations géologiques dans les États-Unis.

Un simple coup d'oeil sur la carte géologique des Etats- Unis, montre que ce pays est composé de la côte de TAtlantique jusqu'à la Géorgie, et de la côte du Pacifique jusqu'au golfe de Californie, comme sur les deux tiers de la frontière septentrionale canadienne, par du granité et des couches schisto-cristallines. En un mot, par ce que M. Hitchcock a appelé la série Eozoïque. Dans cette description sommaire si on laisse de côté la Floride, TAlabama inférieure et la Californie, les deux premières à titre provisoire, la dernière parce que ses plaines sont crétacées et tertiaires ; le continent américain eozoïque aurait à peu près la même forme sinon la même étendue que maintenant.

En se limitant à Test et au nord, on rcconnait comme formation essentielle, une bande étendue de roches Eozoïques; elle atteint environ cent cinquante kilomètres de largeur dans TEtaî de Maine, se rétrécit au sud-ouest de telle façon qu'à l'embouchure de l'Hudson elle n'a plus que soixante-cinq kilomètres de large ; elle s'élargit ensuite en traversant la New Jersey, la Pennsylvanie, le Maryland, la ^'irginie, les Carolines du nord et du sud, et elle atteint son maximum d'environ deux cent quarante kilomètres, en Géorgie, et finalement plonge sous le crétacé et les alluvions d'Alabama et les eaux du Golfe du Mexique. Sur cette longue étendue de deux mille deux cent cinquante kilomètres, les parties orientales et centrales de la bande sont cachées occasionnellement par de petits lambeaux de roches crétacées ou siluriennes inférieures ;

les premières forment une bande étroite à Touest, Long Island, qui traverse obliquement le New Jersey, coupe les coins de la Delaware au sud de la Pennsylvanie et disparait dans le Maryland.

Cette même formation crétacée contourne l'extrémité sud-ouest de TEozoïque, dans la Géorgie et TAlabama. Il y a en outre, de petits lambeaux de roches siluriennes sur la bordure orientale de rEozoïque, dans les Carolines du nord et du sud.

La limite occidentale de ce terrain primitif est une masse ininterrompue de roches siluriennes, d'une largeur comparativement uniforme, d'environ trente kilomètres. Cette bande s'élargit un peu dans le Tennessee et l'Alabama \ mais elle atteint son maximum de largeur, au nord, dans le Maine, le Newhampshire, Vermont, le nord de New York, et la partie du Canada oriental qui avoisine cet Etat, elle est représentée par de larges et nombreux massifs séparés l'un de l'autre par des bandes étroites d'Eozoïque. Cette bande de Silurien qui n'excède pas la largeur de trente kilomètres, s'élargit beaucoup et d'une manière brusque en Pennsylvanie, cependant l'élargissement ne continue pas plus loin vers le sud, son bord occidental n'étant représenté que par un filet qui s'approche graduellement de la limite orientale et s'y perd presque en Virginie. Là aussi, le contact de rEozoïque et du Silurien est caché comme près de la limite orientale de la bande Eozoïque. Il y a ici une bande étroite de grès Mésozoïques et de schistes qui cache la limite des deux plus anciennes formations dans une partie de la Pennsylvanie et du New Jersey, mais elle va en diminuant rapidement et permet de voir vers le sud la ligne de contact.

Cette bande mesozoïque divise le massif ancien en deux parties ; à quelques kilomètres au S. de la Susquehanna, le massif occidental formé de roches eozoïques porte en Penn-

sylvanie le nom de South Mountain, et le massif oriental sera appelé sériç de Philadelphie.

Les calcaires de York et de Chester sont si étroits qu'ils ne sont même pas marqués sur la carte des Etats-Unis de Hitchcock. Ils forment avec les précédents les trois systèmes cités plus haut, comme devant constituer notre sujet d'études.

Le Professeur H. D. Rogers, dans son rapport final expose les mêmes vues. Nous croyons devoir citer les passages de ce mémoire fondamental :

« L'inspection d'une bonne carte géologique des Etats- Unis montrera que la Pennsylvanie ne contient que les plus anciens systèmes de couches de cette partie du continent. Elle ne comprend aucune couche du Tertiaire, ou Kainozoïque ; aucune du Crétacé ou Greensand ; ni aucune en rapport avec les périodes un peu plus anciennes de Toolitique. . . »

« Aucune masse de roches volcaniques de quelque espèce que ce soit n'apparait dans les limites du pays. Les seules matières d'origine interne^ sont quelques filons de roches éruptives et d'innombrables venues de granité ; le tout dans le dsitrict du sud-est, etc.. »

« Les roches gneissoïdes ou de micaschiste du pays contiennent presque toutes les variétés les plus connues de gneiss feldspathique , amphibolique et micacé et du mica schiste. Etroitement liées avec celles-ci mais appartenant à un système de couches bien différent, sont les vastes formations de phyllades talqucux , riches en mica , phyllades argileux , durs, phyllades chloritiques, qui se rapportent réellement au système paloeozoïque, mais qui sont tellement métamorphosées par la diffusion de l'action ignée, qu'on ne peut pas facilement les distinguer de la classe des roches ignées sans une étude d'ensemble, etc.... »

Il précise les trois districts du gneiss, (p. 66).

Selon lui le premier (ou le district du midi), s'étend de

Trenton (sur la Delaware), à la Susquehanna et au sud de la limite méridionale de la Pennsylvanie, et se trouve entièrement au sud de la vallée de Chester, sauf à l'extrémité orientale où une masse de gneiss l'entoure vers le nord et s'étend vers Test, à Trenton. Celui-ci, le plus grand des trois districts, se continue au delà du Brandywine, vers Touest, par d'étroites langues successives (*).

Près de l'extrémité septentrionale de l'Etat de Delaware, il émet vers le sud-ouest, un prolongement qui s'élargit vers la Susquehanna. La largeur la plus grande de cette zone se trouve entre Paoli et la ville de Chester.

La deuxième zone se trouve au nord de la vallée de Chester et s'étend de Valley Forge jusqu'au confluent occidental de rOctoraro, dans le comté de Lancaster, et s'étend vers le nord du pied de la North Valley Hill jusqu'au bord inférieur du district de grès rouge, et le pied méridional des Welsh Mountains, dans le comté de Chester....

Voilà, comment Rogers distingue les formations et entre quelles limites étroites il en renferme la diversité. Nous devons toutefois rappeler ici qu'à l'époque où il poursuivait ses recherches, l'étude était bien autrement difficile qu'elle ne l'est aujourd'hui, et les géologues du second service géologique de la Pennsylvanie, qui ont étudié le même terrain, ne peuvent qu'admirer l'exactitude et le soin dont il donne les preuves dans ce rapport final.

La partie de la Pennsylvanie qui fait l'objet de ce mémoire présente à peu près la forme d'un parallélogramme dont les grands côtés auraient cent soixante-un kilomètres et les petits soixante-cinq kilomètres. Tout l'espace a donc environ •dix mille quatre cent soixante-cinq kilomètres carrés.

La limite méridionale est la ligne de Mason et Dixon

(0 Voyez la citation plus étendue dans le dernier chapitre.

qui séparait avant la dernière guerre, les Etats à esclaves de ceux où Tesclavagc n'était pas admis. La limite occidentale est formée par la large chaîne de montagnes peu élevées, connues sous le nom de la chaîne de la South Moutain et de « Blue Ridge, » dans les Etats du sud, qu'elle traverse. Il y a solution de continuité au sud de la Susquehanna, comme il a été dit précédemment, mais après un intervalle d'environ quatre-vingt-quinze kilomètres, la chaîne reprend au nord-est dans les comtés de Berks et de Lebanon.

Le bord septentrional est la bande de grès Mesozoïques, et le bord oriental doit être le fleuve de Dclaware; quoique cette ligne comprenne le petit comté de Delaware qui n'a pas fait l'objet spécial des études de l'auteur •, ce comté est si peu étendu et ses roches sont si intimement associées avec celles des parties voisines du comté de Chester, que ce qui est vrai pour l'un s'applique également à l'autre.

Quant à la description physiographique du pays compris entre la South Mountain et l'Océan Atlantique, elle est facile à faire.

La largeur de l'Etat de New Jersey, entre la rivière de Delaware, près de Philadelphie et l'Océan Atlantique est d'environ quatre-vingt-seize kilomètres. Dans toute la distance, le terrain est plat et bas, couvert de sable désagrégé, le sol comme nous l'avons dit, y est formé par des roches crétacées sur une distance de trente kilomètres, à Test dé la Delaware.

La rivière sépare cette formation des mica schistes et des

gneiss de la série de Philadelphie (mentionnée ci-dessus par

Rogers), et qui s'étendent en une suite de collines arrondies et

fertiles, de hauteur modérée, formant la ligne de partage des

' eaux entre la Delaware et la rivière de Schuylkill.

Le point le plus élevé de cette chaîne basse (que suit le chemin de fer de Pennsylvanie pendant environ vingt-un kilomètres) a presque quatre-vingt-seize mètres d'élévation au

dessus du niveau de la mer. Au nord de cette ligne sont les collines abruptes, mais pas très élevées, de grès mésozoïque que traverse le Schulkyill, au célèbre camp de la révolution, nommé Valley Forge. Entrelacés avec ces collines Triasiques- Jurassiques, sont des éperons de roches Eozoïques, sur l'âge desquelles les opinions sont quelque peu divergentes, comme on le verra d^yis les pages qui suivent. Il n'est guère douteux, cependant, que des porphyres feldspathiques d'âge Eozoïque plus ou moins couverts par le quartzite caractéristique de répoque du Potsdam, n'affleurent dans cette région. Le vrai noyau de cette chaîne basse est composé de roches beaucoup plus anciennes — probablement Laurentiennes.

Dans sa continuation au sud-ouest, ce groupe de roches forme un trait topographique assez remarquable pour avoir reçu le nom de « Welsh Mountains » dans la partie où il traverse la limite des comtés de Lancaster et de Chester. Grâce à la protection contre les dénudatîons, fournie par un revêtement de quarzite, il a été moins usé ici que dans les autres parties où ce revêtement fait défaut. Mais même là, la hauteur et la proéminence du sommet ne méritent pas le nom de « Montagne. » C'est plutôt une bande de roches élevées, dont la structure est celle d'un pli anticlinal qui semble s'aplatir au sud-ouest, et en un point (Quarryville, comté de Lancaster) s'approche à la faible distance de quelques mètres de la masse cal:aire de Lancaster et de la vallée de Chester. Le Quartzite de Potsdam qui le surmonte est plus largement représenté près de la limite du comté sus-mentionné, et sa présence produit les sommets élevés appelés la a Welsh Mountain » mais il a été enlevé par érosion, aussi bien à l'est qu'à l'ouest. Cette série de roches à l'ouest de Quarryville est entièrement dépourvue du revêtement de grès de Potsdam, elle se dilate en un anticlinal sur une très grande étendue, de chaque côté de la a Tocquan Creek » et surmonte la Susquehanna d'innom-

brables collines que Ton nomme les « Martie Hills, » puis gagnant de plus en plus en étendue superficielle, traverse le comté dTork et TEtat de Maryland.

Plus à Touest, le terrain n'est pas très mouvementé, les roches cristallines étant remplacées par le calcaire de York et de Lancaster, qui à son tour cède la place à un afiReurement très local de Quartzite de Potsdam qui traversç la rivière de Susquehanna, près Marietta, mais ne s'étend qu'à quelques kilomètres à Test et à Touest. Il semble que l'anticlinal qu'il représente a plongé sous le calcaire dans la direction de ses couches. Il est complètement entouré par cette formation plus récente, qui à son tour, est ensuite remplacée vers le nord-ouest, par les grès Triasiques, plongeant presque invariablement au nord-ouest et formant une série de collines peu élevées entre le calcaire et la South Mountain. Elles sont occasionnellement interrompues par de grandes masses de Dolérite et de Diabase qui ont été épanchées parfois en épaisses nappes, tandis que dans d'autres endroits, elles remplissent les fissures, une faible partie de leur tranche étant seule apparente.

Ces couches Mesozoïques s'appuient contre les roches de la South Mountain, et c'est là que nous trouvons pour la première fois, une élévation digne du nom de montagne quand on voyage à l'ouest des rivages de l'Océan Atlantique.

La terminaison septentrionale de cette chaîne est rétrécie ; au sud-ouest elle se déploie rapidement et atteint à peu de distance, une largeur de treize kilomètres, et renferme sept ou huit crêtes d'une hauteur de six cents à six cent vingt-cinq mètres au-dessus du niveau de la mer. La structure de cette chaîne de montagnes est très intéressante et il en sera question dans les pages qui suivent.

L'espace entier dont nous nous occupons ici peut être divisé en un certain nombre de régions qui sont approximativement les mêmes que dans les districts géologiques dont il a

été question, mais leurs caractères orographiques dépendent nécessairement de la composition des roches que renferment ces districts. I-^ division devient ainsi plutôt lithologique que géologique.

D'abord au sud, nous avons une bande de terrain ondulé avec un soffertile, d'un rouge sombre, couvert de paillettes de mica qui s'élargissent vers la frontière de l'Etat de Delaware jusqu'à ce que ce minéral se développe en plaques de plusieurs décimètres carrés ; et il a été exploité avec succès. Cette bande occupe tout le territoire au sud des calcaires des comtés de Chester, du Lancaster et d'York, mais vers l'ouest, la prédominance diminue et l'aspect topographique change graduellement, des collines basses, arrondies, passent à de larges crêtes ou plateaux qui s'étendent pendant plusieurs kilomètres, et ne s'abaissent que lorsque de petits cours d'eau se sont creusé un lit dans leurs flancs.

Au nord et à l'ouest de ce pays ondulé, semé de plateaux, se trouve la principale masse calcaire dont il est souvent parlé comme de la Vallée calcaire, parceque sa surface est naturellement presque toujours plus basse que celle des autres roches. Mais cette désignation n'est pas entièrement exacte quand on l'applique à toutes les parties de la large masse calcaire de Lancaster, pour deux raisons. !• parce qu'il comprend des proéminences qui sont presque aussi hautes que celles des roches voisines et 2* parce que ces dernières font quelquefois (quoique rarement) complètement défaut à la ligne de contact. Néanmoins, les mots « bassins, ' vallée, dépression, » sont si souvent employés quand on parle de ces calcaires, que le manque d'exactitude dans l'interprétation est consacré par l'usage.

Si l'on regarde ces districts de calcaire d'une des hauteurs des formations voisines, ils présensent à l'œil l'apparence de larges plaines basses, diversifiées çà et là par de

courtes chaînes de collines parallèles à la direction générale de la formation, et coupées par des ruisseaux et des rivières. Presque toutes les forêts, autrefois abondantes dans ce district, ont été défrichées, pour faire place aux fermes, et à de belles cultures.

Le sol est très riche et se vend plus cher qu'aucun autre pour les exploitations agricoles. Toutes les plantations de tabac profitables y sont situées.

Au nord de ces champs calcaires, dans tout le comté de Chester et une partie de ceux de Lancaster et d'York, se trouve une bande étroite et escarpée de collines de quartzite, facilement reconnaissable à la distance de plusieurs kilomètres par la blancheur du sable qui couvre sa surface. Telle est la a North Valley Hill » du comté de Chester, les pentes occidentales de la « Welsh Mountain » dans le comté de Lancaster, et le « Chikis quartzite » de Lancaster et d'York. Il n'est développé nulle part en longueur, et moins encore en largeur.

Au nord et à Touest de la région des collines escarpées et étroites du comté de Chester, il y a entre le quartzite et les collines mésozoïques, une région formée de roches feldspathiques et amphiboliques qui ressemblent à des gneiss. Cette région sera décrite avec plus de soin plus loin, il suffit de dire ici que le pays où ces roches affleurent est une région ondulée et fertile, semblable à celle qui été d'abord décrite, mais partout parsemée de masses de quartz de toutes grosseurs, depuis le sable le plus fin jusqu'à des blocs de cinquante centimètres cubes. Les collines quoique nombreuses, ne sont pas si hautes dans cette région que celles du Quartzite.

Enfin à Textrême limite extérieure de tous ces districts naturels, arrivent le grès rouge et l'argile schisteuse de la période Triasique. Ces couches forment aussi des crêtes élevées d'environ cent mètres au-dessus du fond des vallées qui ont été creusées dans les couches par les cours d'eau. Cette

bande a une largeur moyenne de vingt-huit kilomètres et est généralement plus élevée à son bord extérieur qu'à son bord intérieur. Spécialement à Tcndroit où le Schuylkill serpente à travers une succession d'étroites échancruros, les collines sont hautes et escarpées, couvertes d'une misérable végétation de pins et de chênes rabougris. Sur des kilomètres carrés, on ne trouve, sur ces sommets, ni habitations, ni terres cultivées, pas même de broussailles qui pourraient rémunérer le charbonnier ; cette industrie est cependant la seule qui ait été pratiquée ici, dans le but de fournir le combustible aux nombreuses forges de fer au charbon de bois, des comtés de Berks et de Lancastcr.

Peut-être ne serait-il pas mal de rattacher à cette description, la région montagneuse de la South Mountain, ou au moins, la partie qui se trouve dans les limites du comté d'Adams. Cette région présente une succession de crêtes moins élevées^ qui se suivent sans interruption, et produisent, sur la carte, quelque chose d'analogue ù la configuration d'une . grande masse d'eau agitée par deux séries de vagues qui se croiseraient obliquement. L'élévation de ces vagues rocheuses est très considérable, et la direction de certaines de ces crêtes tout à fait en ligne droite.

Sur soixante-quatre kilomètres de longueur et treize kilomètres de largeur, on trouve à peine une apparence de culture, si ce n'est çà et là, le long d'une étroite vallée où une masse peu épaisse de calcaire a été enfermée.

Les pentes nord-ouest des crêtes sont ordinairement très escarpées -, les crêtes elles-mêmes s'élèvent à environ trois centcinquante mètres au-dessus des vallées. La végétation forestière y est luxuriante, et des ruisseaux d'eau pure et limpide y abondent. C'est de cette région que l'on tire la plus grande partie du bois employé à la fabrication du charbon nécessaire aux forges peu nombreuses, qui restent encore.

le sud-est. Toutes les coupes dans la partie sud-est de la Pennsylvanie montrent les plis renversés^ c'est-à-dire, que les inclinaisons des deux ailes de Tanticlinal et du synclinal sont les mêmes , quoique généralement Tangle de ces inclinaisons varie. Pour plus de clarté dans la description, admettons que la direction de toutes les roches soit du nord-est au sud-ouest. Chaque pli anticlinal a donc son aile, côté ou pente, F un nord-ouest et Tautre sud-est. Dans la région qui nous occupe, la direction de l'inclinaison des deux ailes, est la même (c'est-à-dire sud-est), mais la pente de cette inclinaison est diflerente, l'angle d'inclinaison, à l'horizon du côté nord-ouest, est presque toujours plus grand que celui du côté sud-est.

Dans la coupe à travers la South Mountain ci-jointe, se trouve un exemple de cette structure. La direction dans laquelle l'observateur regarde, est supposée être celle du nord-est et par conséquent, la direction sur le papier, à gauche, sera nord-ouest, et à droite, sud-est. Rogers a été le premier à appeler l'attention sur ce fait, que la pente du côté nord-ouest des anticlinaux était, à peu d'exceptions près, plus rapide que du côté sud-est.

La conclusion naturelle et en quelque sorte inévitable est, qu'après un certain plissement, une pression du sud-est au nord-ouest, devait avoir pour résultat nécessaire de renverser les crêtes des plis, en exagérant leur inclinaison dans cette direction, exactement comme cela arriverait si une force semblable était appliquée à une masse de pâte ou d'argile plissée de la même manière. Rogers n'a pas cherché à spécifier la nature de cette force et il ne serait pas utile d'essayer de le faire ici ( i ) ; la pression exercée par la

(1) L'opinion bien connue de ce géologue rapporte la production des ondulations de tremblement de terre, à celles d'un roagma inférieur qui seraient transmises dans la croûte plastique qui le surmonte; elle ne touche pas le point en question.

contraction de Tenveloppc extérieure d'un globe qui se refroidit est insuffisante pour en donner une explication, parce qu'il n'y a pas de raison pour que les crêtes des ondulations soient toujours inclinées dans une même direction.

On peut cependant supposer que le plus grand tassement de Tun des côtés pourrait avoir déterminé le mode d'action de la pression qui produisit cet eliet ; et que les crêtes des vagues aniiclinales furent probablement poussées vers la région qui s'enfonçait. S'il en est ainsi, il ne sera pas diflicile de comprendre le phénomène que Ton observe ici de l'existence de bandes de roches scdimentaiï'es non métamorphosées au nord-ouest, et surtout si les dépôts de l'étroit estuaire mésozoïque prouvent que le nord-ouest était plus fréquemment soumis à l'invasion de l'eau — (c'est-à-dire était plus bas) — que le sud-est. En fait, cet estuaire, suivant l'opinion généralement acceptée, était une mer intérieure.

Quant à retendue de la décomposition qui s'est opérée, le témoignage de tous les géologues qui ont examiné les frontières orientales des Middle States de TAtlantique, est unanime/'^).

Le D"^ Hunt a reconnu la même action en New-York, tandis que dans là Caroline du Nord nous avons remarqué la plus complète décomposition sur une profondeur de vingt cinq mètres •, en quelques cas, les parties constituantes des roches, ou le résidu de silicate d'alumine occupant les mêmes

(i)c L'étude lithologique dans ces régions (c'est-à-dire la Caroline du Nord, le Tennessee) est rendue difficile par le fait qu'elles sont couvertes souvent à une profondeur de cent pieds et plus par les produits en place de leur propre décomposition ; les bases de proioxide ayant été enlevées par la solution du feldspath et de l'amphibole et toute la roche à l'exception des couches de quartz, réduite à une masse argileuse, montre encore cependant les plans inclinés de stratification. Les observations de C. R. White dans le Nord-Ouest montrent que cette décomposition des gneiss Eozolques était antérieure à la période crétacée, tandis que dans le Missouri, suivant les études de R. Pumpelly, confirmées par mes propres observations, les porphyres quartzifères, avec lesquels les minerais de fer se trouvent, étaient ainsi décomposés avant le dépôt des gréscambriens. > Voyez J. S. Hunt. Proc. Boston society forNat. History Oct. ;5, i873.

positions, que celles des feuilles de mica et les cristaux de feldspath, forment pour ainsi dire dts fossiles minéraux. Mais la dégradation de la surface au dessous du 40* degré de latitude ne semble pas avoir été aidée par la force mécanique, autant qu'au-dessus de ce parallèle ; soit parce qu'aucune action n'a été éprouvée au-dessous de ce parallèle, soit au moins parce que les preuves de cette action rabotante et triturante des masses rocheuses les unes sur les autres sont en plus petit nombre, et les résultats comparativement insignifiants. Mais audessus de cette latitude, les roches striées, les moraines, les argiles glaciales et tous les autres témoignages de masses de glaces préexistantes sont assez fréquents, et on peut voir aisément quel effet elles ont dû avoir, en moulant une surface qui devait avoir été déjà profondément attaquée, par l'action chimique des eaux de dissolution. Dolomieu nomme cette action la a maladie du granit. »

En fait, tout ce que nous connaissons des phénomènes dont nous sommes témoins aujourd'hui, s'accorde avec rhypothèse d'une pression agissant suivant une ligne Sud-Est à Nord-Ouest et aucun fait à notre connaissance ne contredit cette théorie. Cela semble amplement prouvé par les plissements, les directions des couches, l'orientation générale des failles, des filons de trapp que l'on retrouve suivant une ligne S. S. O. à N. N. E. Cette direction s'accorde plus approximativement avec la direction moyenne des couches dans les parties Nord et Sud de la Pennsylvanie et près de la Delaware.

Peu d'éléments sont plus constants dans la géologie sur une grande partie d'un continent que cette direction des roches dans l'Amérique du Nord à travers les quadrants Nord-Est^et Sud-Ouest de la boussole. Nous l'avons observée depuis le Maine jusqu'à la Géorgie et dans tous les Etats où se trouvent de grands affleurements aussi loinà l'Ouest quel'Utah.

Il arrive fréquemment qu'on découvre une fracture transverse à cette direction ; mais de semblables fractures ne sont pas aussi souvent les canaux des matières cruptives que les causes de grands traits distinctifs de la topographie du pays. Il s'en trouve probablement une, dans le canal de la Susquehanna elle-même qui, malgré les barrières ordinaires qui déterminent la direction des cours d'eau, a tracé son lit, comme on Ta dit plus haut, à travers les roches les plus dures des périodes Dévonienne, Silurienne et Cambrienne. 11 est impossible de concevoir un pareil cours à moins qu'une cassure ne se soit produite à l'origine pour le permettre *, il y a des preuves qui semblent montrer non-seulement qu'il y avait une semblable faille ouverte par des forces dynamiques antérieurement à toutes les actions fluviatiles ou glaciales dont nous voyons les traces, mais encore que la production de cette faille a été suivie d'une poussée (pression latérale) de la rive droite vers le Nord-Ouest pendant une distance de deux à trois kilomètres, avant que la région deVînt le fond de la mer ' Mésozoïque et que les grés de cette époque fussent déposés. Les preuves du mouvement sont : i° Le manque de concordanceentre les limites des phyllades avec damouriie et du calcaire de Lancaster sur les deux côtés du fleuve. Dans beaucoup de cas ce calcaire se trouve en langues étroites entourées de phyllades, et isolées de lambeaux calcaires analogues que l'on reconnaît sur la rive opposée du fleuve à quelques kilomètres au Sud-Est (par exemple le calcaire de Cabin-Branch Run sur Ja rive droite avec celui qui atteint la rivière à l'embouchure du Conestoga sur la rive gauche; le calcaire en aval de Wrightsville, avec l'affleurement à Washington etc.) On pourrait voir dans le quartzite de Potsdam, qui traverse la rivière au dessus de Columbia, un indice qu'une telle poussée ne s'est pas produite ; cette formation présente en eflet des contours très réguliers, mais le large développement du quartzite sur la rive droite

et son étroit affleurement sur la rive gauche, rendent possible un mouvement très considérable sans une dislocation positive. La rive gauche de la rivière au dessus de ce quartzite offre une large plaine basse, dépourvue d'affleurements de roches en place, et suffisamment obstruée de débris pour cacher toutes les roches broyées et déplacées à la suite de cette action dynamique. 2° Un phénomène moins convainquant, mais qui cepen- * dant ne doit pas être passé sous silence, est le changement dans ladirection des couches, au moment où elles traversent la Susquehanna et leurs plus petits angles avec les parallèles de latitude, à Test de cette rivière. Il est vrai qu'il n'y a pas de dislocation assez considérable pour séparer entièrement les contours des larges formations qui constituent les montagnes ; mais Teffet d'une force comprimante, dans la direction générale du cours de la rivière, apparaît suffisamment.

Une autre faille de même espèce mais qui probablement a eu une moins grande influence, coupe la South Mountain entre Chambersburg et Cashtown ; elle est décrite dans le rapport de Tauteur pour 1876 (ce). Le résultat ici a été de rejeter à l'Ouest la partie nord de la montagne dans la vallée de Cumbcrland. Dans aucun de ces cas cependant le mouvement fsi on l'admet) n'est considéré comme ayant eu de l'inftuenc: sur les contours de la série Mesozoïque et par conséquent est supposé antérieur au dépôt de ces couches.

Ce double changement dans la direction des roches qui affleurent en Pennsylvanie est, on peut le dire, remarquable sur toute l'étendue de cet Etat, et à un moindre degré au-delà des frontières.

Un coup d'œil sur la carte orographique (voir la planche) fera saisir ce trait de l'orographie. Quant à la cause primitive de la direction prise par ces chaînes de c oUines, soit qu'on adopte les opinions de Humboldt, von Buch et Elie de Beaumont sur l'influence du soulèvement et du plissement des

couches, ou les théories plus modernes de Constant Prévost, Lyell, Hall et Lesley sur la plus grande influence des accumulations de sédin^ent, suivant des lignes fixes; la force mécanique nécessaire pour produire Tun ou Tautre effet, ne peut être refusée à la région. Si Ton désire des preuves du plissement des couches, elles abondent dans toutes les coupes, on en trouve jusque dans les moindres élévations, telles que la crête anticlinale de Chikis. D'un autre côté, conformément à la théorie qui restreint la formation des montagnes à l'accumulation du sédiment, des couches minces ici sont à la distance de quelques centaines de kilomètres à Touest, d'une énorme épaisseur. L'épaisseur du calcaire, d'après des mesures prises avec le plus grand soin par l'auteur en 1876 est de 640°. L'épaisseur des phyllades, avec damourite et des chlorito schistes qui l'accompagnent , est beaucoup plus grande ainsi qu'on le verra dans la coupe.

Les accumulations de sédiments, ceux qui ont été entièrement métamorphisés, comme ceux qui sont restés tels qu'ils étaient originairement, représentent différents âges et tiilfércntes formations du même âge. Nous les décrirons brièvement. Notre description est le résultat de nos recherches personnelles, si plusieurs géologues distingués ne partagaient pas toutefois notre opinion sur le classement de portions spéciales de territoire dans la plupart des divisions nommées ici, tous admettraient probablement que des représentants de ces divisions existent dans la région que nous examinons, mais sur des étendues plus restreintes.

Lq Laurent îetiQst^sdon toutes probabilités, représenté par des syenites, des porphyres et des granités, dans la partie nord de Chester, où le développement des couches de graphite est considérable." Il y a aussi des gneiss amphiboliques et des roches amphiboliques même, qui là et dans la partie méridionale du pays, ont beaucoup d'analogie avec le Laurenticn typique

des Adirondacks, quant à la structure et aux minerais qu'ils contiennent. Il n'est pas possible cependant d'affirmer pour ce motif, une différence d'âge entre deux séries si étroitement alliées que le Laurentien supérieur et les couches inférieures de la série des Green Mountains, ou couches huroniennes, comme Mac Farlane Ta le premier reconnu en 1862.

Le développement considérable des roches amphiboliques et pyroxéniques (amphotéroli tiques), dans certaines parties de la région, rendrait probable, comme Ta supposé Hunt (*) que les roches qui se trouvent au sud de la bande Mésozoïque, dans le comté de Chester, au moins en certains endroits, sont des représentants de Page Laurentien.

(i) Voyez Geognosy of the Appalachians, i mémoire présenté à l'Am. As. for the advanccmcni of science i87i.

Description des Formations.

LAURRNTIEN.

Nous commencerons en donnant la description que le Docteur Hunt a donnée du caractère général lithologique des deux plus anciennes séries cristallines connues jusqu'à présent dans la géologie de l'Amérique. Ses vues sont d'autant plus importantes qu'il a beaucoup contribué à l'établissement de ces groupes et que plus que tout autre peut-être il les a fait connaître dans les différentes parties des Etats-Unis.

n \. La série cTAdirondack ou Laurent ide que constituent les roches nommées Laurentiennes, peut être définie comme formée principalement de gneiss granitique ferme, souvent à grains très grossiers et généralement de couleur rouge ou grisâtre. »

» Ces gneiss sont fréquemment amphiboliques, mais ne contiennent que rarement ou jamais beaucoup de mica, et les schistes micacés (souvent accompagnés de staurotide, de grenats, d'andalousite et de cyanite) si caractéristiques de la série des White Mountains, ne se trouvent pas parnni les roches Laurentiennes. Il n'y a pas parmi ces roches d'argilites que l'on rencontre dans les deux autres séries. Les quartzites et les roches pyroxéniques et amphiboliques associés à de grandes formations de calcaire cristallin, à du graphite et à d'immenses couches de minerai de fer magnétique, donnent un caractère particulier à une partie du système Laurentien. »

» II. — Série des Green Mountains : Les roches quartzeuses fcldspathiques de cette série sont en grande partie représentées par du pétrosilex ou Eurite, quoiqu'elles prennent souvent la forme de véritables gneiss. Les variétés porphyritiques rougeatres, à gros grains, souvent communes, manquent dans les Green Mountains où le gneiss est généralement d'une nuance verdâtre, pâle et grisâtre. Des dioritcs massives stratifiées et des roches épidotiques et chloritiques plus ou moins schisteuses, des stéatites, des serpentines de couleur sombre, des dolomites ferrifères Caractérisent aussi la série des gneiss et sont intimement associés avec des couches de minerais de fer, généralement de Thematite schisteuse et quelquefois du fer magnétique. Du chrome, du titanium, du nickel, du cuivre, de Tantimoine et de For, se rencontrent fréquemment dans cette série. Les gneiss passent souvent aux quartzites schisteux micacés, et les argilites qui abondent fort souvent prennent un caractère onctueux mou, qui leur a valu le nom d'ardoises talqueuses^ ou nacrées, quoique l'analyse montre qu'elles ne sont pas magnésiennes, mais qu'elles se composent d'un minéral hydro-micacé allié à la paragonite. »

Les roches amphiboliques ou syeni tiques dont il a été parlé plus haut comme appartenant au Laurentien, forment dans l'aire que nous examinons, des crêtes comparativement étroites , enchevêtrées comme les doigts étendus d'une main avec ceux de l'autre main; elles disparaissent dans l'extrême Est et Nord, au point où le Mesozoïque et l'Eozoïque se rencontrent dans le Chester avec le quartzite primordial. L'existence simuhanée dans ce comté de Chester de deux séries de roches comparables, Tune représentant Tcxtrême état basique des roches plutoniennes , l'autre Textrême état acide de ces roches, rend au premier abord improbable qu'elles puissent avoir été contemporaines. Delessc

dans son « Mémoire sur la constitution minéralogique et chimique des roches des Vo'^ges, ( i ) dit : « Comme résumé de ce que je viens d^exposer il me semble qu'il y a lieu d'établir, pour les terrains non stratifiés, le principe suivant : Le plus généralement les roches du même âge ont même composition chimique et minéralogique^ et réciproquement des roches ayant même composition chimique et formées de minéraux identiques, associés de la même manière, sont du même âge. »

Nous pensons que la différence de caractères chimiques de ces roches suffit à prouver qu'elles ne se sont pas formées en même temps, mais qu'elles sont nécessairement de formation successive. De plus, la superposition considérée comme immédiate, de ces deux séries de roches Laurentiennes acides et basiques, rend très improbable d'après nous, qu'elles étaient à la même époque dans une condition plastique, considérée comme le résultat d'une fusion ignée. Dans ce cas en effet, chacune d'elles aurait pris le caractère de l'autre, sur une zone mixte, ou de passage, d'une épaisseur considérable, dont on n'a reconnu que de bien faibles traces, si même on a pu en observer. Sous ce rapport les belles expériences de M. Daubrée qui se trouvent dans les Comptes-Rendus de l'Académie des Sciences, séance du i5 Novembre iSSy, dans les Annales des Mines, 6« livraison, 1857, sont instructives : a La méthode expérimentale consistait à exposer dans des vases clos, et par des moyens qu'il serait trop long d'indiquer ici, Teau et les réactifs à une température d'au-moins 400 degrés , pendant environ uti mois... »

De la décomposition du verre par l'eau à Plombières, se formaient une substance blanchâtre et d'innombrables cristaux très petits de Diopside.

(1) Bulletin de la Société géologique de France. Séance du i7 Mai 184?. Tome IV, série a, p. 786.

De l'obsidienne, une transformation en feldspath était effectuée par voie de Peau suréchauflee. Mais après avoir démontré que l'eau suréchauflee pouvait produire des cristaux diflerents, selon la composition , soit de la substance sur laquelle elle agit, soit des substances qu'elle renfermait, dissoutes, il ajoute :

« Avec les fragments d'Obsidienne sur lesquels j'ai opéré, » se trouvaient des morceaux de feldspath vitreux, détachés » du trachyte du Drachenfels, et de Toligoclase de Suède. » Ces deux derniers minéraux n'ont subi aucune altération » appréciable.

« Nous voyons ici une sorte de confirmation de l'expé- » rience précédente, sur la stabilité des silicates, qui ont » originairement cristallisé dans des conditions peut-être » assez voisines de celles où ils se trouvaient de nouveau » placés. »

» Il en est à peu près de même des feuilles très minces n de mica potassique de Sibérie ; elles ont à peine perdu x> de leur transparence. »

» Des cristaux de pyroxène n'ont pas non plus changé » d'aspect, si ce n'est que comme les morceaux de feldspath et >i d'Obsidienne, ils ont été si complètement enveloppés de » cristaux de quartz, qu'il faut les briser pour en reconnaître » la nature. »

Puis (p. 2, Ext. Ann. des M.):

» Nous avons reconnu que le feldspath, soumis à 400' )) à l'action de l'eau alcaline, ne subit aucune altération, et » il n'y a pas à s'étonner puisqu'il sfe trouve alors dans les x> conditions mêmes où il prend naissance.

Son observation sur le cuivre et l'argent du lac Supérieur, offre une analogie avec la question que nous développons, s'il n'y avait pas à distinguer toutefois entre cristallisation et précipitation.

» Si le cuivre et Targent natife, renfermés abondamment » dans des roches amygdaloïdes du lac Supérieur, se 'sont » déposés dans ces roches, en contact Tun avec Tautre, sous » forme d'alliage, c'est que ces deux métaux se précipitaient à » une température inférieure, et peut-être de beaucoup, à celle » à laquelle ils sont susceptibles de fondre ou de s'allier. »

Puis (p. 36) :

» Les laves les plus chaudes et les plus chargées de » vapeurs aqueuses, non plus que les basaltes et les trachytes, » ne modifient pas les roches, sur des épaisseurs notables, tant )> qu'elles agissent sous la pression atmosphérique. »

Cette dernière observation a une grande importance relativement au phénomène sur lequel notre attention est précisément dirigée, c'est-à-dire l'explication du contact de roches de caractères chimiques opposés. Quelque difficile qu'il soit de se représenter la désagrégation simultanée mais diverse de deux masses, dans une condition qui permettrait un changement moléculaire, sans influence réciproque sensible de l'une sur l'autre, notons que cette difficulté diminue quand on admet qu'une de ces masses était formée depuis longtemps. En effet les cristaux qui la composent n'étaient pas aussi susceptibles de changement, même dans des conditions qui permettraient la cristallisation dans la masse adjacente.

Il y a donc deux raisons de croire que les massifs entrelacés de porphyre grossier et de syenite, ou de gneiss amphibolique, n'étaient pas contemporains , et aucune raison pour rejeter la proposition inverse.

C'est-à-dire que ces expériences de M. Daubrée rendent extrêmement probable qu'une roche composée de cristaux d'un amphotérolite et d'un géolite (Diopside et feldspath dans l'expérience en question, mais probablement aussi d'un amphibole et d'un feldspath) peut, après sa cristallisation complète, et après avoir pris sa forme définitive, résister à

Faction de la chaleur et de la vapeur. Cette roche a pu dans la condition plastique de fusion ignée-aqueuse, conserver un recouvrement rocheux , plus acide, où se seraient isolés des cristaux de feldspath et de quartz. Pourtant Tévidence lithologique est grandement en faveur que ces deux classes sont réellement « Laurentides » comme on le verra, en comparant leur description avec la définition du Docteur Hunt, qui précède.

Le plus grand nombre des roches qui sont répandues sur la partie nord du comté de Chester, où les roches éozoïques affleurent, comme l'indique la carte coloriée qui accompagne ce travail, sont syenitiques ou porphyriques et souvent à grands cristaux.

Ces roches à gros cristaux de feldspath d'une nuance légèrement rouge ou pale contiennent des masses de quartz disséminées, depuis la grosseur d'un pois jusqu'àtelle d'une noix. Ce quartz est souvent bleuâtre ou légèrement rosé et dans beaucoup de cas où la décomposition a profondément attaqué la roche, il est répandu librement sur le sol d'argile blanche qui reste, ou a été remanié de manière à former le grès primordial qui recouvre la surface. En l'absence d'autre preuve nous pouvons donc considérer ces deux roches comme représentant deux portions du Laurentien. Dans la partie méridionale du comté et spécialement en Delaware la même chose est vraie. On y trouve des roches Syenitiques ou amphiboliques alliées aux porphyres feldspathiques. Dans Tune et Tautre région ces derniers sont surmontés par des roches formées de semblables matériaux mais qui diffèrent cependant par le mode de leur composition. Ces roches ressemblent d'une façon frappante à de vrais porphyres -, mais elles sont serrées plus irrégulièrement et donnent presque invariablement naissance à de grands dépôts de kaolin à travers lesquels le quartz est librement distribué. Ces dépôts ont été supposés

appartenir à une période plus récente.

Le long de ces roches au Nord de la vallée de Chester sont des schistes et des gneiss dont les derniers contiennent généralement une grande proportion d^amphibole. On les aperçoit tout près de la région syenitique et porphyritique qui vient d^être décrite et à quelque distance au Sud de la limite méridionale du Mesozoîque , qui semble sur la plus grande partie de sa longueur toucher les roches les plus anciennes ou Laurentiennes. On ne pourrait prétendre cependant distinguer exactement ces deux formations sur la carte qui accompagne ce mémoire en raison de la très petite échelle de cette dernière et du manque de données suffisantes pour tracer leur ligne de jonction supposée. On remarquera cependant sur la carte que le seul empiétement considérable de schistes à l'est de la surface occupée par le calcaire de Lancaster, représente Tun des divers anticlinaux « mourants » de Laurentien, couverts en partie par le quartzite primai ou de Potsdam. Cet anticlinal plonge sous le calcaire et il est bientôt perdu dans une direction Sud-Ouest parmi les plis' mal définis ou déformés, de ce terrain. Mais au Sud de celui-ci et juste au Nord de la vallée calcaire de Chester, se trouve un autre anticlinal, affectant les couches à une grande profondeur et peut-être identique avec Tanticlinal Tocquan , dont on parle dans la coupe de la Susquehanna comme le trait caractéristique de la géologie de toute la région.

Cependant on ne trouve pas dans ce dernier anticlinal de roches Laurentiennes aussi loin à TOuest ; la voûte de roches que Ton suit à travers la limite du comté est formée de phyllades et de roches congénères semblant déjà caractériser la formation suivante de Tâge Archéen.

Une des preuves de Torigine Lauren tienne des portions orientales de cette région que nous venons de décrire, est l'existence de plusieurs horizons bien définis de graphite que

Ton reconnaît en si grande quantité dans les plus anciennes roches connues.

Un de ces districts a été exploité et on en a reciré une quantité considérable de graphite à peu de distance du village de Windsor. La décomposition des roches que Ton y rencontre et la proximité des blocs de quartzite qui les bordent montrent que jamais aucun amas considérable de roches huroniennes n'y a été déposé, ou qu^elles ont été enlevées par les agents atmosphériques. La série Laurentienne a dû subir une décomposition profonde avant la formation du plus ancien groupe deChamplain. (Cest à-dire le quartzite de Potsdam ou Primai suivant la classification de Rogers.)

HURONIEN.

Sans chercher à décrire ici en détail Tordre dans lequel se présente la superposition du Huronien sur le Laurentien, étude pour laquelle la région est mal adaptée, nous considérerons ici ces roches géographiquement, en suivant une ligne Est-Ouest, et en nous occupant d'abord des groupes qui sont encore Tobjet de recherches scientifiques et au sujet desquels il existe aussi des divergences d'opinion.

Région orientale

Au nord de la vallée de Chester les townships suivants (en marchant de TEst à TOuest) ne montrent pas de formations plus anciennes que le grès primai (ou le quarzite), si Ton en excepte quelques roches que Ton pourrait rapporter au Lau-

rcntien. Ces roches sont principalement des gneiss amphiboliques et des roches feldspathiques contenant plus ou moins de quartz et par conséquent différentes Tune de l'autre quant au degré de décomposition à laquelle elles ont été soumises: Charlestown, Pikeland (Est et Ouest), Vincent Ouest, Nantmeal (Est et Ouest), Wallace, et Honey-Brook et les parties orientales d'Uwchlan (supérieur et inférieur.)

Dans tous ces townships, les roches manquent comparativement de mica. On peut en dire autant d'une bande étroite qui s'étend du territoire de Honey-Brook en descendant jusqu'à TaiBuent occidental de la rivière de Brandywine.

D'un autre côté, à l'Ouest du village de Windsor dans l'Uwchlan supérieur, et à Lionville dans l'Uwchlan inférieur, la richesse en mica des roches augmente, et des gneiss micacés contenant aussi fréquemment de l'amphibole, des schistes chloritiques et à damourite se rencontrent fréquemment avec le pseudo-porphyre déjà décrit dans les townships à l'Est et à l'Ouest du Brandywine, West Gain, Valley et Sadsbury. Ils se continuent dans les comtés de Lancaster et d'York dans toute notre région au Sud de la vallée de Chester. Toutes ces roches (avec un petit nombre d'exceptions dont il va être parlé) participent au caractère qui vient d'être décrit •, mais les schistes à damourite les chloritoschistes et en général les roches à grains fins cristallins sont beaucoup plus répandus au Nord d'une ligne qui relie le coin supérieur de la serpentine dans le township de Willistown, avec le calcaire de Dœ-Run et de là dans une direction plus méridionale, à l'extrémité orientale de la serpentine dans le township d'Elk. Cependant aucune ligne de démarcation stricte n'est possible, tout ce qu'on peut dire, c'est qu'au Sud de cette ligne la quantité de mica augmente et qu'il est plus généralement allié à la Muscovite au Sud, qu'au Nord de cette ligne.

Les exceptions mentionnées sont deux ou trois petites

langues de gneiss syenitique et atnphibolique, qui entrent dans la partie méridionale du comté de Chester, du comté de Delà ware dans T Etat du même nom, dans une direction presque parallèle à celle de la vallée de Chester elle-même. Une de ces langues étroites traverse le tovvnship de TEasttown, on peut en observer d'autres près de la ville de West-Chester ainsi que le long de toute la frontière Sud- Est du comté de Chester.

Ces phyllades et schistes huroniens présentent des serpentines, près de leur limite S.-E. On trouve très fréquemment des grenats empâtés dans les schistes. Du corindon (dans le township de Newlin), de la magnésite, du minerai de fer chromé et en général tous les minéraux alliés à la serpentine (comme à la mine de « Wood » dans le comté de Lancaster) s'y trouvent mêlés. Les ardoises tendres mais solides de Peach Bottom, ne forment qu'un accident de ces schistes, changés par quelque cause locale en masses qui montrent la plus grande ténacité et de plus grands plans de clivage. La mine de nickel (( Gap » dans le comté de Lancaster est aussi une dépendance de ces couches, aussi bien qu'un grand nombre de mines defer, (non pas cependant il faut le dire celles qui sont exploitées sur la plus grande échelle).

Il y a des espaces irréguliers dans ces schistes où le caractère chloritique est tellement prononcé, que Ton espérait d'abord les définir comme des horizons séparés du reste, mais il arrive toujours si on les suit une certaine distance, qu'ils se contractent en largeur et finalement disparaissent sans aucun rapport visible avec la direction des couches. Cependant d'une façon générale la zone dans laquelle se trouvent ces chlorites est bien marquée et c'est précisément celle dans laquelle on trouve la serpentine et les ardoises. En réalité la tentative qui a été faite, puis abandonnée, de marquer sur la carte géologique les aires de ces chloritoschistes n'a abouti qu'à délimiter un

nombre de régions restreintes, très analogues en apparence "et en forme, à celles qui représentent actuellement sur la carte les affleurements de serpentine ; elles se trouvaient dans la même zone que celles-ci.

Les deux faits sont significatifs et en parfaite harmonie avec la dernière opinion de Delesse ( 1 859 et plus tard) que ces diverses roches magnésiennes, chloritoschistes, stéatites et serpentines peuvent être le résultat de la cristallisation de semblables magmas, c'est-à-dire d'argiles magnésiennes.

Cette opinion sur Torigine des serpentines est virtuellement la même que celle formulée par Schecrer.

Il iaut avouer que beaucoup des échantillons de schistes à damourite, qui ont été attribués ici au système Huronien, ressemblent d'une manière frappante à d'autres schistes, qui sont aussi clairement de la période silurienne, mais ce fait même s'il était admis ne suffirait pas à prouver que les uns et les autres sont du même âge, malgré la formule de Delesse ci-dessus citée.

Il est bon de rappeler que moins les roches possèdent de caractère tranché, plus elles se répètent dans des étages différents.

Ces mica-schistes, schistes à damourite, gneiss chloritiques et micacés, représentent la plus méridionale et la plus orientale des trois bandes du Huronien de ce district; elle contient presque tous les minéraux accessoires qui ont servi à les distinguer ailleurs, et s'étend du comté de Chester en une bande large, ininterrompue^ à travers le Lancaster méridional et la partie méridionale du comté d'York jusque dans le Maryland.

Les mica-schistes de cette bande varient, quant à la dimension des cristaux de mica qui les constituent et à la chlorite qu'ils contiennent.

On a dit ailleurs, en traitant une autre partie du sujet, que

la dimension des plaques de mica augmente très sensiblement à mesure qu'on s'avance au Sud dans tout le district dont il est ici question. Les roches dont est composée la South Valley Hill sont en général crypto-cristallines ou tout au plus grenues, rarement ou jamais cristallisées en individus distincts. La fracture de ces roches est brillante ou scintillante sur de larges faces, sans présenter à Toeil Tapparence d'une masse hétérogène. Il est vrai qu'à des intervalles irréguliers (comme juste au Sud de Downington) la chlorite qui entre dans la composition de la roche lui transmet une partie de son caractère particulier, (c'est-à-dire quant à la couleur, à Téclat, au toucher, etc.) mais elle reste toujours une roche indécise dont le caractère n'est pas complètement établi par le métamorphisme.

Dans certaines parties on ne peut les distinguer des schistes argileux, ni en d'autres parties des gneiss moins quartzeux et plus micacés.

Indépendamment de ces changements que Ton jieut supposer dépendre de l'amplitude de l'influence métamorphique à laquelle les couches ont été soumises, il faut noter l'abondance variable de la chlorite qui peut être de même attribuée à la différence de composition chimique et spécialement à la quantité de magnésie. D'innombrables modifications sont dues aux différentes actions de ces deux facteurs, qui ont agi souvent, bien qu'à des degrés différents, sur des couches identiques, et y ont donné naissance à de nombreuses variétés qu'il est impossible de classer. A proprement parler les mica-schistes, (les schistes à damourite qu'on peut y rattacher ici), et les chlorites, devraient être considérés ensemble, pour simplifier la description ; aucune tentative pour les séparer n'ayant encore réussi. Nous les étudierons toutefois successivement.

Sous un seul rapport, et à un point de vue bien subordonné et accessoire, les mica-schistes, les schistes à damourite, et les

chloritoschistes se distinguent par leur aspect et par les roches qui les environnent, des schistes Aurorals. Ils s'en distinguent par la fréquence du quartz, tant en veines qu'en fragments brisés provenant des veines originaires'et que Ton y rencontre toujours.

Mais ici même il y a lieu de distinguer, car de ces trois variétés lithologiques, les chloritoschistes sont les roches traversées par le plus grand nombre de grandes et de petites veines de quartz. Quant aux deux autres, si nous pouvons nous en rapporter à notre expérience sans pouvoir citer aucune observation exacte, les mica-schistes viennent ensuite et les schistes à damourite sont les derniers.

Ce quartz est généralement de l'espèce connue sous le nom de quartz laiteux et il est très rarement transparent oa limpide. Ce caractère laiteux est une des nombreuses raisons qui peuvent être invoquées en faveur de son origine aqueuse ; l'interprétation de la géologie de toute la région est de plus opposée à l'application de toute méthode connue de séparation de quantités si énormes de quartz, d'une masse, à l'état de fusion ignée.

Les dimensions de ces veines de quartz qui coupent les couches de chloritoschistes et de mica-schistes, en filons qui ont quelquefois plusieurs mètres de largeur, semblent dépendre de celles des fissures par lesquelles l'eau chargée de la silice s'est infiltrée. Bien qu'il n'y ait pas de relation évidente entre la formation du quartz et l'âge des roches encaissantes, il peut y avoir eu production plus facile des fissures dans les roches de cette époque et leur formation peut avoir eu pour conséquence la production de veines de quartz aqueux; des fissures analogues peuvent avoir eu plus tard, pour résultat, pendant l'âge Mesozoïque, de déterminer l'arrivée de filons de Dolérite massive.

Nous citerons plus loin un autre exemple de la présence

du quartz dans ces couches, par suite d^une action postérieure à leur formation, quand il s^agira des chlorites et ici du moins, il vient fortement confirmer notre opinion relative a son origine récente. Nous verrons des schistes chloritiques mous, imprégnés de silice en telle quantité, qu'ils sont devenus une des roches les plus dures, tout en conservant leur couleur verte et leur fiâsilité.

Après ce qui précède il ne sera pas nécessaire d'insister sur les rapides changements dés roches chloritiques suivant leur direction, ni sur Tinégale répartition du quartz laiteax parmi elles. Ce sont deux traits caractéristiques que cette subdivision ' de la série Huronienne montre d'une manière plus frappante qu'aucune autre ^ maison ne peut pas dire qu'ils lui soient particuliers. Les couches ont été broyées et déformées spécialement dans le sud-est, et beaucoup d'exemples d'éboulements et de courbure des têtes de couches suivant les vallées, donnent de fausses inclinaisons.

En certains endroits, comme dans la localité mentionnée dans la coupe principale près de Williamson's Point, l'imprégnation des paillettes de chlorite avec de la silice a été si forte que la roche frappée avec un morceau d'acier a donné du feu.

Nous avons longtemps cherché à séparer les roches chloritiques des autres divisions de l'Huronien; mais nous avons été forcéde reconnaître, que même à la distance d'un kilomètre les roches avaient déjà changé complètement de caractère et qu'il était oiseux de chercher à tracer une limite entre les chloritoschistes et les mica -schistes.

De même, lorsqu'on trouve à ce niveau comme c'est souvent le cas, des roches très cristallines, où la magnésie fait défaut et où la potasse est plus abondante, le type des schistes à damourite de la série Aurorale se trouve naturellement réalisé.

Région de la South Mountain,

Un autre massif de cet âge affleure'dans la South Mountain et ici on peut observer quelques autres éléments de rétage Huronien.

Le versant oriental de la South Mountain est composé de chloritoschistes^ qui à une courte distance vers Touest, sont interstratifiés avec une roche que nous appelons « Orthofelsite » et finalement, sont remplacés par elle. Cette dernière était appelée Orthophyre par Hunt et roche de jaspe par Rogers. Elle affecte la plus grande diversité de forme et de couleur; mais elle se compose d'une pâte très fine d'orthoseet de quartz dans laquelle ou observe les restes plus ou moins décomposés de grands cristaux d'orthose. Cette roche est très fréquemment d'une très grande dureté et d'une très belle structyre qui répondent suffisamment au nom qui lui a été donné par Rogers.

Quelquefois elle est décomposée en une argile blanche arénacée très finement lamellée y et dans ce cas elle donne au sol une couleur blanche qui contraste d'une manière frappante avec le terrain environnant ; associées à ces orthofelsites en zones de largeurs variées, sont des roches de couleur sombre et généralement assez décomposées, chargées en grande abondance d'épidote. Les mines de cuivre qui se trouvent exclusivement dans les parties orientales de la South Mountain, renferment fréquemment des dépôts de cuivre natif dans les plans de contact entre les orthofelsites et ces roches épidotiques. A leur voisinage, se trouvent des blocs de Diabase de

dimensions plus ou moins grandes, mais ces liions de diabase ne peuvent se trouver en place. Cest un fait intéressant que cette région d'orthofelsite, avec les diabases, les roches épidotiques et les schistes épidotiques et chloritiques qui lui sont associés, dont répaisseur perpendiculaire est d'environ un kilomètre sur la ligne qui joint le hameau de Cashtown à celui de Greenwood, disparaisse entièrement sur les bords du fleuve Potomac à environ G5 kilomètres au sud.

En suivant cet ensemble on finit par arriver sur un autre groupe intérieur en apparence, qui se compose de quariziteset d'un schiste contenant des masses cristallines de quartz rose, bleu et couleur d'améthyste.

L'inclinaison dominante des roches dans la South Mountain est au sud-est ; mais le résultat de nombreuses coupes transversales indique clairement que cette inclinaison représente un anticlinal renversé. La prépondérance générale du groupe d'orthofelsite à l'Est, et du schiste chargé de quartz et de quarzite à l'Ouest, n'est modifiée que par la rencontre d'un banc mince et peu étendu de calcaire dans le voisinage de Caledonia Spring, Pine Grove etc.

Le quartzite ou grès Primai, ne se rencontre nulle part en place, excepté sur le versant occidental de la South Mountain, mais là il prend quelquefois un énorme développement (voyez Report for 1876 2^ Gcol. Survey of Pennsylvania Vol. CC). Il contient de grandes quantités de Scolithus linearis et irrégulièrement recouvre les couches les plus anciennes dont se compose la Montagne. Sur la pente orientale il n'est représenté que par des blocs détachés et des fragments, et on ne le trouve que très rarement dans la partie moyenne de la grande chaîne.

Telles sont les principales variétés de roches Huronienncs que contient le district en question ; on verra qu'elles se rencontrent pour la plupart en deux bandes dont la plus

orientale'couvre les parties inférieures des comtés de Chester, de Lancaster et d'York, et la plus occidentale constitue les couches de la South Mountain moins le quartzite rencontré sur sa pente occidentale, le calcaire de la partie moyenne, et peut-être les dîabases et roches épjdotiques dont il n'est guère possible aujourd'hui d'indiquer Tâge véritable. Ces dernières peuvent avoir eu une origine postérieure aux vraies couches Huroniennes qu'elles représentent , mais il n'y a maintenant aucun moyen d'en fixer l'époque avec précision.

L'hypothèse qui rapporte à une origine éruptive l'énorme masse de la moitié orientale de la South Mountain a été combattue par l'auteur (i).

En fait, quoique de vastes étendues de la South Mountain soient couvertes de fragments détachés et de galets de ces diabases et de ces roches épidotifères, on n'en a jamais trouvé en place excédant l'épaisseur habituelle des roches plutoniques remaniées dans d'autres couches ou en filons.

Partout où les roches affleurent on trouve que ces blocs épidotifères et ces diabases sont en très petite proportion relativement aux chloritoschistes et aux orthofelsites dans lesquels ils se rencontrent.

Région des Pigeon Hills.

On peut observer entre le comté d'York et celui d'Adams un autre petit affleurement de ces roches Huroniennes qui malgré son peu d'étendue offre de l'intérêt. La présence d'un anticlinal qui amène ici à la surface les schistes Huroniens, a déterminé

(i) Voyez « Reply to the papcr on the relations of thc rocks of the South Mountain to those of the Michigan Peninsula. * Proc. Am. Inst. Mining Engineers. (Séance à Baltimore).

ia forme irrégulière de la partie méridionale du calcaire d'York où se trouvent les « Pigeon Hills » tandis que le calcaire les entoure en partie tous deux au nord et au sud.

La surface du sol ici est aussi parsemée de blocs détachés de quartzite.

Limites du groupe chloritique.

Le groupe chloritique ou des chloritoschistes est à maints égards, semblable au groupe intermédiaire, de calcaire et de quartzite, dont il est séparé par une épaisseur peu considérable de quartzites.

Il contient une quantité notable de silicate de magnésie, sous forme de chlorite, qui donne aux roches la couleur verdâtrc terne caractéristique de ce minéral. Nous ne voulons pas dire que la présence ou Tabsence de chlorite dans les schistes et phyllades nacrés détermine elle-même la position de la roche et détermine sa classification entre ces deux groupes. Au contraire, ily a beaucoup d'exemples de l'existence de matières chloritiques dans les schistes argileux que Ton trouve intercalés dans le calcaire lui-même, et assurément beaucoup d'horizons du groupe que nous considérons sont dépourvus de matières chloritiques.

En général cependant les schistes situés au-dessous du quartzite de Chikis sont beaucoup plus chloritiques que les schistes situés au-dessus, et s'en distinguent facilement, même à distance, quand il sont en grandes masses.

La région approximativement triangulaire limitée par le calcaire entre la Turkey Hill Station Ch. d. F. d. Col. à P. D. et l'embouchure de la Conestoga, ne paraît pas être formée tout entière par ces roches chloritiques. On observe

dans l'angle sud de ce triangle, sur un peu plus d'un kllom., des mica-schistes et des gneiss.

La masse relativement restreinte, des chlorito- schistes occupe sa véritable position, par rapport à Tanticlinal large et complexe, des roches Eozoïques, qui va être décrit -, mais le contact des phyllades avec le quarzite qui devrait immédiatement les recouvrir vers le N. O. semble être masqué parla grande étendue de calcaire séparant Turkey Hill de Chikis. Ici le soulèvement d'un grand anticlinal, auquel est dû Taspect de Chikis, n'a pas été assez considérable pour faire affleurer cette série, mais seulement pour faire apparaître les couches situées au-dessus de l'horizon du quartzite avec les nacnte qui les recouvrent.

Il ne sera pas hors de propos de présenter brièvement ici quelques réflexions sur ces couches dont la structure a des relations importantes avec toutes les autres formations.

Si les couches de cette région étaient disposées dans leur ordre régulier et sans discordance, nous ne trouverions pas le calcaire appliqué tantôt contre la série inférieure des chloritoschistes, et ailleurs contre le quartzite. Or, c'est ce que l'on voit dans les relations que le calcaire présente, avec les roches de Chikis, et d'autre part avec les chloritoschistes de Turkey Hill. Ici, à partir de cette rivière, il y a de fortes preuves de la discordance du calcaire et des formations sousjacentes. Ces preuves ne seront pas sensiblement affaiblies par la fréquence de l'apparente concordance d'inclinaison entre ce calcaire et les couches sur lesquelles il repose, quelles qu'elles soient ; car il y a un ensemble de phénomènes locaux qui, bien qu'inexpliqués et imparfaitement compris, peuvent être dûs à des pressions subies par le calcaire, et qui auraient déterminé de fausses stratifications postérieurement à l'époque où l'ensemble de la formation a pris la place qu'il occupe aujourd'hui. Mais, dans un phénomène aussi considérable que

le contact de formation différentes, de tels accidents sont éliminés et une seule explication est possible.

Encore, si ces contacts étaient confinés à la section de la Susquehanna, Fauteur hésiterait-il beaucoup à les annoncer ; mais, en réalité, ce sont les observations des townships de rintérieur qui ont fourni les preuves les plus convaincantes à Tappui de cette opinion.

Ainsi, à 64 kilomètres seulement au N. E. de Tembouchure de la Conestoga, le calcaire est en contact avec la série Eozoïque proprement dite, dont il est séparé, sur la Susquehanna, par toute l'épaisseur des chloritoschistes de Turkey Hill; et sur le bord Est de Turkey Hill, on peut suivre le contact du calcaire et des roches sous-jacentes depuis l'affleurement des chloritoschistes supérieurs jusqu'au gneiss de Safe Harbour, c'est-à-dire sur un espace de plus de 1 2 1 9 mètres.

Ainsi, en ces points, distants de quelques kilomètres Tun de l'autre, on trouve le même calcaire, en contact avec ces formations séparées, et à tous les horizons, sur une distance perpendiculaire de 1 828 mètres.

On suppose que ce massif de chloritoschistes est la continuation N. O. d'un grand dépôt (peut-être continu), dont on décrira prochainement la partie Sud-Est, comprenant les ardoises de Peach Bottom : le large anticlinal de Tocquan se montre entre ces deux affleurements de schistes chloritiques. La masse chloritique superposée aurait été dénudée pendant les nombreux changements qui se 6ont produits depuis que l'époque où les mica-schistes se déposaient.

Le massif le plus rapproché de chloritoschistes se trouve au Sud et à l'Est de Fishing Creeky dans le tonswship de Drumore. Nous l'avons trouvé dans tout le terrain, compris entre Fishing Creek et Peters Creek, peut êtremême davantage.

La région ainsi indiquée provisoirement comme formée par ces couches contient les célèbres carrières d'ardoises de

Peach Bottom. La présence de ces ardoises ici et leur absence dans d'autres localités où les chloritoschistes abondent nécessitent naturellement une explication ; il faut que la production de ces ardoises tienne à des conditions spéciales.

En ce qui concerne ces ardoises de Peach Bottom, nous pensons comme nous l'exposerons plus loin, qu'elles représentent simplement une zone des chloritoschistes , zone peu différente sous le rapport de la composition chimique, de la composition moyenne des chloritoschistes. Leur structure se serait altérée et il se serait formé une roche noire-bleue à grains fins, peut-être sous Tinfluence locale d'un filon de dolérite qui traverse environ 3o kilomètres des couches Eozoïques, sans présenter de relations, ni avec l'inclinaison, ni avec le clivage, ni avec d'autres accidents, génétiques ou exagénétiques jusqu'à présent connus, de ces couches éozoïques. La terminaison supérieure de ce massif ardoisier au moins, paraît être à peu près au point où ce filon traverse leur direction ; et la ligne du filon, de ce point à la rivière, est parallèle à celle des ardoises. L'épaisseur totale de la zone ardoisière n'est pas considérable, et entre les minces veines de roche exploitée on trouve beaucoup de couches analogues aux chloritoschistes au milieu desquels on les rencontre en concordance.

La Serpentine qui se rencontre dans la bande sud-est du Huronien paraît sous beaucoup de formes diverses très rarement cristallisées. En règle générale c'est une roche arénacée, impure, d'un vert sombre, creusée de cavités et de sillons souvent remplis de magnétite et chargée de grandes quantités de minerai de fer chromé. Sa présence est toujours indiquée par de longues lignes de hauteurs arides sur lesquelles aucun arbre et à peine aucune herbe ne croissent. Quelquefois, comme dans les petits a£3eurements de serpentine du comté de Chester, la roche a été isolée en de nombreuses buttes abruptes.

Les impuretés de la roche et la facilité avec laquelle

certaines parties se décomposent font qu'on la trouve souvent en masses criblées de trous, de sorte quMl est assez souvent difficile d'en vérifier la vraie nature.

Cette bande de serpentine a été exploitée depuis longtemps pour son minerai de fer chromé^ employé à la fabrication du bi-chromate de potasse, etc. En même temps, la magnésie a été utilisée. Entre autres mines que la recherche de ces minéraux a fait exploiter, la plus grande et la plus riche est « Wood's Mine w dans un coude de la rivière d'Octoraro près la jonction de la limite des comtés de Chester et de Lancaster avec la limite du Maryland. La large excavation faite ici dans la serpentine et constamment exploitée sur plusieurs niveaux a amené au jour des dépôts minéraux d'un grand intérêt. Dans leur nombre sont ceux de Deweylite ou Gymnite (H Mg Fes Si O) de Zaratite (Ni C O3 + 2 H, Ni O, + 4 H, O) de Brucite, d'Aragonite, de Magnésite et de Chromite.

Tous ces minéraux ont été trouvés dans cette mine très beaux et d'une grande pureté ; on trouve à peu de distance de cet endroit de beaux échantillons d'Ophiolite ou Verde antique.

La condition de la roche est habituellement telle, qu'il est impossible de reconnaître parmi les nombreux plans qui la traversent quels sont les plans découches. Elle a l'apparence d'avoir été broyée et brisée, et les séparations sont si irrégulières qu'elles ressemblent à des fractures plutôt qu'à un clivage. On l'emploie sur une grande échelle pour les constructions, usage auquel est admirablement appropriée la portion plus compacte des environs de West Chester ; ces pierres sont d'une couleur verte brillante et durcissent rapidement lorsqu'elles sont exposées; à l'air.

On a répété fréquemment dans les pages qui précèdent, que la Serpentine et les chloritoschistes semblent être simplement le résultat de la quantité plus ou moins grande de la magnésie

dans les mêmes couches. Mais il y a certaines apparences qui^ on peut le supposer, mettent sur la voie d'une autre explication ; ces apparences étant d'après nous trompeuses, il est nécessaire de les énoncer. Parmi les quelques endroits où la serpentine est suffisamment exposée pour permettre de juger de sa structure^ la carrière de Brinton près West Chester est un des plus favorables. Les parois de cette carrière avaient, lorsqu'on les a examinées la dernière fois, environ douze mètres de taille.

Du grand nombre de plans que le mode de cassures de la roche expose à la vue, deux semblent posséder plus que les autres les caractères de plans de couches, ou plans de sédimentation. Un de ceux-ci s'incline N. 40** O.— 45*^ et l'autre

Le premier de ces plans s'accorde bien en direction avec la direction générale des roches au voisinage ^ tandis que l'autre supposerait une direction presque à angle droit avec celle-ci et différente de celles des roches qui ont été partout ailleurs observées.

On peut donc regarder N. 40** O, comme la direction exacte de l'inclinaison, d'autant plus que les ouvriers dans la carrière cherchant les meilleurs moyens d'extraire les plus grands blocs de pierre à bâtir, ont basé leurs calculs sur cette donnée. Les inclinaisons des mica-schistes et des gneiss les plus rapprochés sont environ S. E. et leurs pentes douces ; mais cette inclinaison N.O. se maintient suivant l'allongement de l'affleurement de la serpentine que l'on peut suivre par places isolées pendant plusieurs kilomètres, dans une direction E. N. E.

On doit donc admettre, ou que la serpentine repose en discordance sur le bord de la formation gneissique, ou qu'elle y est régulièrement intercalée, et a subi les mêmes plissements que ces roches gneissiques. L'anticlinal reconnu ici, n'est pour nous

qu'une courbure locale qui n'affecte pas les couches à une

grande profondeur; en effet immédiatement au Nord-Ouest de la carrière, le gneiss reprend son inclinaison peu élevée vers le S. E.

La seconde de ces hypothèses nous semble emprunter une force additionnelle dans les phénomènes observés dans les grands affleurements de serpentine de la partie nord du township de Willistown, qui, quoique n'étant pas dans un horizon identique à celui des serpentines inférieures, est dans la même zone générale de roches magnésiennes et n'en est pas séparé par une très grande épaisseur de schistes interposés. La direction et l'inclinaison de ces couches coïncident avec celles des roches auxquelles elles sont associées.

De sorte qu'en résumé, il n'y a rien d'incompatible avec la théorie déjà émise, que les serpentines ne sont que des modifications des phyllades et des chloritoschistes ; cette théorie a l'avantage d'expliquer le plus grand nombre des faits.

L'apparence du massif des serpentines inférieures dans les comtés de Chester et de Lancaster. peut aussi avoir donné lieu à la croyance que son grand axe correspondait avec la direction de ces couches et traversait ainsi la bande des schistes. Ce serait une erreur. L'affleurement que nous voyons est simplement la fin N. E. d'un grand massif de cette roche, dont l'extension à l'est et à l'ouest ne correspond ici qu'à la largeur de la zone magnésienne.

Les gneiss et syenites Laurentiens du Maryland butent contre la serpentine au-delà de la limite de la Pennsylvanie ; Cette roche forme une bande que l'on peut suivre à travers la Susquehanna jusque dans le Maryland où (à quelques kilomètres du fleuve) est située sa carrière d'Ophiolite susmentionnée.

Caractères lithologiques des couches Huroniennes.

11 résulte des descriptions détaillées qui précèdent que les couches Huroniennes sont ordinairement à l'état de micaschistes, et que les chlorito schistes, les serpentines et les ardoises de la bande sud-est avec les minéraux qui les accompagnent, les conglomérats schisteux Torthofelsite et les roches épidotiques de la série du norJ-ouest n'en sont que des modifieations diverses, des éléments accessoires. Les raisons qui nous font rapporter toutes ces roches à cette période, ne sont pas msiplement basées sur les analogies que les minéraux qui y sont contenus, offrent avec ceux qui ailleurs appartiennent à des couches incontestablement Huroniennes. Il y a d'autres preuves. D'abord ces formations ne peuvent être les représentants des phyllades et argiles schisteuses qui recouvrent le calcaire de Lancaster, parceque en ce qui concerne la bande du Sud-Est, Tanticlinal de Tocquan Creek ne s'explique que si ces roches, occupent la place la plus inférieure de la série. Cet anticlinal nous explique la structure géologique de cette contrée, car on constate en le suivant au N. E. qu'il est en partie recouvert par le quartzite "primai", avant de disparaître et de montrer les couches anticlinales inférieures de gneiss Laurentien, dans le comté de Chester.

Cela établit le fait que cette voûte est composée de matériaux plus récents que le Laurentien et plus anciens que les représentants du Silurien.

La coupe transversale de cet anticlinal ne jette pas moins de lumière sur la structure. La coupe de la Susquehanna prouve que dans un espace de 1 6 kilomètres correspondant à une énorme épaisseur de roches, on ne trouve aucun représen-

tant du quanzite habituel ou des calcaires, et cette épaisseur elle-même empêche de supposer que les couches pourraient appartenir à une division supérieure de la série du Silurien inférieur. D'un autre côté le ridcment du quartzitedé Potsdam en trois ondulations successives de plus en plus élevées vers le Nord-Ouest et renfermant entre elles le calcaire de York, prouve que les schistes cristallins au S.-E font partie d'une série différente. Ils ne peuvent pas être les représentants du Primai ni de TAuroral.

Notons la présence du calcaire dans ces couches Huroniennes car sans lui, leur ressemblance sous le rapport de leurs éléments lithologiques, serait incomplète.

Calcaire Huronien,

Il paraît y avoir des exemples isolés de calcaires intercalés dans les gneiss et les mica-schistes, un de ces exemples se rencontre dans le township de Honey-Brook , comté de Chester, et un autre se trouve sur la Brandywine à une courte distance de Chad's Ford. Dans ce dernier cas il est possible en réalité, que le gîte de calcaire appartienne au Laurentien, dont une des bandes étroites passe ici dans Taire du Huronien. Les roches associées sont des gneiss amphiboliques, qui inclinent à découvert sur un grand espace, S 3o" E-45®, et contiennent entre leurs couches un lit de calcaire épais de sept à huit décimètres. Il est bien évident que ce lit n'a aucune relation stratigraphique avec les calcaires de la Vallée de Chester.

On peut citer quantité d'autres exemples de calcaires intercalés parmi les chloritoschistes et les mica-schistes de Shrewsbury dans le comté d'York, où l'on rencontre à la fois des lits interstratifiés et des veines de carbonate de chaux, dans

les roches cristallines. Mais le plus grand affleurement de calcaire paraissant n'avoir aucune relation avec l'Auroral, se trouve dans le comté de Chester, au voisinage de Doe Run, et s'étend de là au N-E jusque dans les environs de West Chester.

La présence de cette bande de calcaire a été d'abord très difficile à expliquer. Il est vrai qu'elle avait plutôt le caractère des calcaires saccharoïdes, légèrement colorés que celui de la roche bleue du Chester et du Lancaster; mais il était difficile d'expliquer sa présence en la rattachant au calcaire de Chester, parce que le quartzite que tout le monde s'accorde à placer au dessous du calcaire se trouve ici évidemment au dessus. On s'étendra plus longuement ci-après sur ce calcaire de Doe Run.

Phyllades Hiironienncs.

Il a été dit que les roches des deux côtés de l'étroite vallée de calcaire ont un caractère différent. Au Nord, ce sont exclusivement des quartzites de Valley Forge à Pomeroy, tandis qu'au Sud, ce sont desphyllades à damourite, des chlorito schistes et occasionnellement des mica-schistes de Eagle Station à Quarryville. Les inclinaisons des deux côtés sont généralement élevées, celles de South Valley Hill presque verticales jusqu'à une distance considérable du bord du calcaire, quoique montrant fréquemment des preuves de plis, même à une courte distance de ce dernier. Ainsi en suivant le Buck Run, des environs de Pomeroy à sa jonction avec Doe Run, on observe les inclinaisons suivantes pendant les trois premiers kilomètres, la roche étant du schiste chlori tique et devenant plus micacée et moins chloritique vers le S. E. Ces inclinai»*

sons sont : S. 3o» E-yS", S 3o« E-73% S 20« E-yo». Ici un schiste arénacé avec peu de chlorite incline S 35« E-5o«. Toute la distance jusqu'au banc de calcaire de Doe Run est d'environ 6-4 kilomètres.

Il y a une lacune sur cette ligne, mais il est cependant probable que cette inclinaison abrupte se continue jusqu'au bord du calcaire. Celui-ci montre de grandes variations de position, et est suivi au sud par un quartzite incliné S. 2o« E, mais à inclinaison plus faible que les roches qui interviennent entre ce point et la vallée. Il semble donc recouvrir le calcaire, et après quelques plis insignifiants être recouvert à son tour par le banc de calcaire du sud, qui occupe par rapport à lui une position semblable à celle du calcaire de la Vallée de Chester relativement au quartzite primai.

On en conclut donc que le calcaire de Doe Run et la bande étroite qui s'étend à Test de sa partie septentrionale, représentent un horizon différent et plus bas que celui du calcaire de Chester et de Lancaster. En un mot que c'est un calcaire Huronien.

L'importance de cette partie de notre district est maintenant manifeste.

Roches épidotiques

Les couches de la chaîne de la South Mountain offrent des différences comme on devait s'y attendre avec celles des vallées d'York et de Lancaster ; attendu que l'existence des chaînes de montagnes donne à supposer une série de conditions différentes agissant sur les anciens sédiments.

En l'absence d'une preuve visible de l'existence de filons, il est plus naturel de supposer que les changements qui ont