RÉSUMÉ

La longue série d'observalions el de faits exposés dans les pages précédentes s'offre à nous avec un remanpiabie encliainenient, montrant sous des dehors variés les conséquences universelles et toujours identiques au fond, d'une action très-simple d'altération el de métamorpliisnie, ayant alTecté les dépôts, généralement superficiels, exposés à rinfillralion des eaux météoriques.

Les stratigraplies ont jusqu'ici accordé peu d'attention au rôle des infiltrations dans le métamorphisme des roches; c'est là une circonstance fâcheuse el d'autant plus regrettable que les géologues, n'ayant pu reconnaître la véritable nature des modifications si profondes qui se sont opérées dans les dépôts atteints |)ar les infiltrations, ont très-souvent considéré comme des formations spéciales les zones superficielles altérées el modifiées; il en esl résulté que la science se trouve actuellement encombrée d'opinions inexactes et d'interprétations fausses sur la signification, l'origine et l'âge d'une (juanlilé de dépôts appartenant aux formations les plus diverses. Beaucoup de couches, supposées distinctes, seront à éliminer de la série straligrapbique, n'étant autre chose que des zones d'altération, anciennes ou récentes, d'autres dépôts connus sous des noms différents.

Ce n'est pas tout : De nombreuses théories ont été émises, dans le but d'expliquer les phénomènes d'apparences complexes accompagnant Taltération des dépôts; des hypothèses de toute nature onl vu le jour el ont formé l'objet de longues discussions, encore |)endanles. Parmi ces théories, dont la plupart invoquent le concours de forces locales, accidentelles el extraordinaires, pour n'expliquer le plus souvent qu'une partie des faits observés,

no LES PHÉNOMEINES D'ALTERATION

il en est qui, présentées avec talent, défendues avec habileté, ont reçu la sanction de hautes autorités scientifiques.

II en est résulté que ces hypothèses sont actuellement si profondément enracinées, qu'elles ont force de loi. Sans se donner la peine de les soumettre à une analyse consciencieuse et détaillée, on est accoutumé à faire intervenir ces hypothèses sans hésitation, dans les cas si nombreux où Tobservatcur se trouve en présence d'actions de métamorphisme continu et actuel dû tout simplement à l'infiltration des eaux météoriques.

C'est ainsi qu'à tout moment nous voyons invoquer, dans des cas semblables, l'action corrosive de sources, de torrents ou de ruissellements temporaires d'eaux acidulées d'origine interne, de mers aux flots acides, d'éjaculations geyseriennes; l'apparition d'eaux thermales chargées de gaz ou de matières spéciales; le dégagement d'acides carbonique, chlorhydrique ou même sulfurique, etc.

Cet état de choses constituerait un regrettable obstacle aux progrès de la géologie si, heureusement, la thèse de l'altération des dépôts par infiltration des eaux météoriques ne se présentait avec un ensemble de faits si convaincants et avec un caractère si frappant d'universalité que les préjugés et la routine ne pourront longtemps lui tenir tête et l'empêcher d'éclairer d'un jour tout nouveau le vaste horizon qu'elle dévoile aux observateurs.

C'est surtout à l'évidence des faits que nous faisons appel pour la défense des idées qui se trouvent présentées dans ce travail. Plus on réunira d'observations impartiales et consciencieuses, plus on pourra se convaincre de l'importance du phénomène que nous venons de mettre en lumière et plus on constatera la simplification considérable qu'il est appelé à apporter dans les recherches géologiques.

De l'ensemble des recherches exposées dans ce travail, il résulte clairement que les eaux d'infiltration d'origine météorique constituent un agent puissant d'alléralion et de mélamorpliisnie, agissant sur toutes les roches — quelles i\ue soient leur nature, leur composition ou leur âge — et s'attaquant suilout aux dépôts superficiels de l'écorce terrestre.

Sous des dehors d'une diversité extrême, ces phénomènes d'altération cachent une simplicité de causes et une unité d'action des plus remarquables.

DES DÉPOTS SUPERFICIELS, etc. 471

Ils sont plus ou moins accentués suivant les conditions climatériques générales ou topograpliiqucs particulières, causes de variations du phénomène d'infiltration. Ils présentent quelques cliangemenis suivant la nature, la composition, l'état physique et la perméabililé de la rociio, suivant son exposition plus ou moins directe ou plus ou moins prolongée à l'action des agents météoriques. Ils dépendent enfin du plus ou moins d'eflicacité des différentes causes protectrices signalées au cours de ce travail.

La question d'intensité réservée, ces phénomènes d'altération se montrent aussi universels dans leurs effets (ju'ils le sont dans leur cause; de plus, ils se sont opérés aussi bien pendant des périodes continentales anciennes que depuis l'émergence des terres et des continents actuels.

Lorsqu'on analyse le processus de ces phénomènes d'altération, on voit qu'il consiste surtout en actions dissolvantes et oxydantes produites par les gaz (jui se trouvent à l'étal libre dans les eaux d'infiltration, d'origine atmosphérique.

A la suite de ces actions si énergiques et si profondes — non par ellesmêmes, mais grâce au temps, ce multiplicateur d'une puissance infinie — les roches se dissolvent, perdent une partie de leurs éléments constitutifs ou bien subissent une série de phénomènes de décomposition et de réactions chimiques, dissociant leurs éléments, dissolvant et entraînant les uns, isolant, oxydant, combinant ou transformant les autres et donnant généralement lieu à la production de résidus friables, meubles ou argile^ix, souvent devenus entièrement méconnaissables. Dans certains cas, des minéraux nouveaux apparaissent par combinaison chimique d'éléments mis en liberté, ou bien encore il se produit des phénomènes de cimentation, de concrélionnemenl et de modification moléculaire.

C'est surtout dans les roches calcariféres, très-abondamment répandues à la surface du globe, que les phénomènes d'altération sont le mieux caractérisés el c'est dans ces dépôts que les modifications, toujours très-profondes, ont le plus souvent donné lieu à des erreurs d'interprétation fâcheuses au point de vue stratigraphique el géogénique.

Il est bien établi que la disparition des fossiles, l'élimination du carbonate de chaux, la production de résidus argileux, l'oxydation des sels ferreux et

i72 LES PHENOMENES D'ALTERATION

la coloration jaune, brune ou rougeâlre des dépôts accompagnent conslamnient rallcralion des roches calcarifères par voie d'infdlralion des eaux atmosphériques.

La réunion de ces caractères, surtout dans les dépôts superficiels, est donc l'indice ordinaire de l'action de ces phénomènes d'altération. Bien que ces derniers se présentent sous des aspects variés et dans des conditions diverses, ils se retrouvent, avec un caractère fondamental toujours identique, nonseulement dans l'immense série des dépôts calcarifères, mais encore dans les roches de toute nature exposées, dans leurs alïlein'ements, aux phénomènes d'infiltration.

Beaucoup de ces résidus d'altération, formant des zones locales, ou parfois Irès-développées, ont été pris par les géologues comme représentant des dépôts distincts. C'est ce qui s'est souvent présenté pour les roches purement calcaires, comme la craie, et pour les dépôts meubles, facilement perméables.

Dans ce dernier cas, les résidus décalcifiés et oxydés deviennent très-différents du dépôt primitif et la ligne de séparation présente fréquemment des apparences simulant très-curieusement des phénomènes d'érosion et de ravinement. On y a presque toujours été trompé et les conclusions tirées de ces observations ont été bien souvent préjudiciables aux recherches géologiques, par suite des dinicultés et des contradictions inévitables amenées dans les résultats stratigraphiques et géogéniques.

Il importe donc beaucoup que les straligraphes étudient sérieusement ces phénomènes d'altération et leurs conséquences si importantes. Ils ne doivent plus s'exposera confondre, comme on l'a souvent fait jusqu'ici, des zones superficielles d'altération, sans aucune signification géologique, avec des formations distinctes, spéciales au point de vue sédimenlaire.

La question de l'origine, parfois embarrassante à expliquer, de certains dépôts anciens, oxydés ou ferrugineux, sans calcaire ni fossiles, se trouve vivement éclairée par fétude des phénomènes de métamorphisme par voie hydro-chimique ou d'infiltration. Ces dépôts, aujourd'hui enclavés au sein de la série sédimentaire, étaient autrefois émergés et ils doivent incontestablement représenter, tantôt d'anciennes zones superficielles d'altération, restées in situ ou bien remaniées, tantôt les produits secondaires d'aggluti-

DES DÉPOTS SUPERFICIELS, etc. 173

nation ou de concrélionnement d'un phénomène d'altération identique à celui qui s'opère encore de nos jours.

La simple logique, d'accord avec les faits, nous force d'ailleurs à reconnaître que, pendant les périodes continentales anciennes de l'histoire de la terre, les mêmes pliénomènes d'altération des dépôts superficiels ont dû se produire. Leur énergie devait même être plus grande et leur action plus générale, puisque les conditions climatériques, partout à la surface terrestre, se rapprochaient davantage de celles caractérisant aujourd'hui nos régions tropicales, où les phénomènes d'altération sont si constants et si bien caractérisés.

Peu de ces surfaces continentales anciennes nous sont connues; la plupart d'entre elles ont d'ailleurs été arasées par des phénomènes subséquents de sédimentation marine. Toutefois, la recherche et l'étude des dépôts altérés anciens doivent être recommandées, car les observations que l'on pourra recueillir jetteront sans nul doute de vives lumières dans les recherches géologiques et simplifieront beaucoup de problèmes géogéniques. Elles permettront, concurremment avec l'étude des dépôts altérés de la surface actuelle, l'élimination, dans la série slratigraphique, d'une foule de termes impropres et de couches dites « sans fossiles », faisant double emploi avec les dépôts de la série normale, parmi lesquels ces dernières se trouvent confondues.

On trouvera dans l'altération et dans le métamorphisme des roches par infiltration des eaux météoriques la solution d'un grand nombre de questions encore non résolues jusqu'ici en géologie.

Grâce à l'élude de ces phénomènes, les difficultés et les obstacles qui s'élevaient contre les interprétations précédemment données s'évanouissent à jamais avec celles-ci; grâce à elle aussi, la stratigraphie se débarrasse d'une foule de termes qui l'obscurcissaient et l'empêchaient d'apparaître sous son véritable aspect. Il y a plus : aux actions locales, accidentelles, extraordinaires et généralement d'origine inlerne, qui étaient si souvent invoquées, succède une action simple, naturelle et irrésistible dans sa puissante lenteur, universelle à la surface du globe depuis son origine, variant dans son intensité, mais jamais dans sa cause ni dans l'essence de ses manifestations variées.

{74, LES PHENOMENES D'ALTERATION, etc.

Plus on scrute la nature, plus on se pénètre de la simplicité pleine de grandeur des lois qui la régissent; et chaque fois que Ton est parvenu à y découvrir, comme dans Félude que nous terminons ici, non pas des causes extraordinaires, mystérieuses et compliquées, mais une loi bien définie, rationnelle et aisément vérifiable, on peut espérer avoir exactement interprété les faits observés.

Tout en ayant essayé d'attirer Taltention de nos confrères sur les phénomènes si intéressants dont Tétude a fait l'objet de ce travail, nous regrettons de n'avoir pu rendre ces recherches aussi complètes que nous l'eussions désiré et de n'avoir pu fournir à cette belle cause un plus habile défenseur. Heureusement poui* nous, c'est surtout à l'évidence des faits que cette thèse fait appel pour apparaître dans sa saisissante simplicité et dans la pleine lumière de ses résultats, si importants pour l'étude de la géologie.

NOTA. — Dans toules les figures de cette planche les zones intactes et les zones altérées d'un même dépôt sont indiquées par la même lettre, le signe ' indiquant invariablement la zone altérée.

Figure I. — Coupe transversale de ta vallée de ta Senne à liruxeltes, montrant tes causes protectrices ayant einpéclié l'atlération des dépôts de la rive gauclie. (Voir pp. 50, 84, 88 cl 144.)

Dépots normaux. Dépôts altérés.

A' Sables et grès ferrugineux (infiltrés).

B' Sables fins micacés (sables chamois) (idem).

r, Argile glauconifère. C Argile glauconifère inlillréc.

D Sables fossilifères de Wemmel. D' Sables quarizeux jaunâtres, sans fossiles.

E Sables et grès calcarifères laekeniens. E' Sables quarizeux vcrli!, sans fossiles.

„ ^ ,, , (calcarifères) , ,,. r. - . , ,. .. ■.

F Sables et grès ... } bruxelliens. F Sables quarizeux verdatres, sans lossiles.

( siliceux )

G Sables, grès et psammites paniseliens.

H Sables et argiles ypresiens.

.r Ergeron ou limon quaternaire calcarifère. .t' Limon brun ou terre à briques.

5 Alluvions anciennes et modernes.

A, B, C, D représentent le wcmmelien (éocènc supérieur), E et F représentent respectivement le laekenien

et le bruxellioM (éocéue nioyeni et G et il le paniselien et l'ypresien (éocène inférieur).

Figure 2. — Coupe pa.s,sant par tes fossés de six des forts détachés d'Anvers, montrant la disposition des zones superficielles tVcdtération (sables jaunes et sables verts) des dépôts pliocènes (dressée d'après M. Dcjardin). (Voir jip. 40 et 101.)

A Sables quaternaires campiniens, surmontés de terre végétale.

B. B' Sables moyens et sables supérieurs d'Anvers (scaldisien de Dumont).

C, G' Sables inférieurs d'Anvers, à Panopées et ù Pétoncles (diestien partim Dumont'.

Le o crag jaune » et les « sables verts diestiens » des auteurs sont respectivement constitués par les zones superficielles d'altération B' et C.

Figure 3. — Coupe relevée dans tes sables laekeniens d Bruxelles, montrant la continuité des bancs de grès dans tes poches d'atléralion, sous forme de guirlandes sableuses. (Voir pp. 70 et 91.)

A Sable blanc calcarifère laekenien. A' Le même, changé en sable quartzeux vert, sans fossiles.

B Bancs de grès tendres, à ciment calcaire. B' Les mêmes, changés en sables meubles, oxydés, brunâtres.

FiGunE 4. — Coupe montranl les traces d'agrandissements successifs des poches d'altération dans les sables laekeniens, ainsi que la continuité du gravier siliceux, base du système. (Voir p. 70 et 72.)

X Dernier banc, très-dur, formant le sommet des sables et grès bruxellicns. A, B Sables et grès calcarifères laekeniens. A', B' Résidus des mêmes, oxydés et décalcifiés.

C Gravier fossilifère, base du laekenien. C Gravier siliceux traversant les poches.

X Zones d'oxydation et de concrélionnemeut montrant les agrandissements successifs des poches.

FiGunE 5. — Coupe montranl les allures de la zone superficielle d'altération dans le calcaire grossier de Paris (d'après Bclgrand). (Voir p. 70 et 104.)

A Calcaire grossier moyen, traversé par quelques bancs durs B à ciment calcaire. A' Zone superficielle altérée, changée en argile sableuse rouge, oxydée et décalcifiée.

(Les bancs durs B sont dissous au contact de la zone d'altération.) C Dépôt quaternaire ou moderne.

Figure G. — Coupe relevée au Wijngaerdherg, à Bruxelles, montrant l'allure du contact des deux zones du limon quaternaire, ainsi que l'inlercalaliou d'une zone restée normale entre deux couches altérées (communiquée par M. Rutol). (Voir pp. 83 et 147.)

A Limon calcarifère ou ergeron.

A' Limon brun ou terre à briques.

B Diluvium quaternaire, avec sédiments éocènes remaniés : quaternaire ancien.

C Sables blancs calcarifères laekeniens, avec grès à ciment calcaire.

C' Résidu quarlzeux verdâtre, sans fossiles, avec zones meubles brunâtres oxydées.

Figure 7. — Coupe des dépôts pliocèncs des cales sèches à Ativers, montrant l'indépendance des divisions stratigraphiques d'avec le caractère de la coloration. (Voir pp. 9fi et 9"J.)

A Étage des .sables moyens d'Anvers à Isocardia cor.

B Couche avec galets et éléments remaniés, base des sables à Trophon auiiquum.

C Zone non infiltrée, ni rubéfiée, des sables supérieurs à Trophon aniiqunm.

C, D, E' Zone supérieure, altérée et rubéfiée, des sables supérieurs, avec banc coquillier.

F. G Dépôts quaternaires et modernes.

Les parties non altérées et restées grises A, B, C constituaient l'ancien crag ijns, tandis que les

zones altérées C, D', D' représentent le crag jaune des auteurs.

Figure 8. — Coupe des terrains rencontrés par les puits et par la galerie de prise d'eau de la commune de Morlannclz , montrant les traces de phénomènes d'altération effectués sur une surface émergée ancienne (coiniininiquce par MM. Cornet et Briart). (Voir p. 100.)

A et B Dépôts quaternaires et modonics; limons, etc.

C Sable bruxellien altéré, remanié et représentant sans doute le diluvium ancien.

D, D' Sable bruxellien, presque partout altéré (oxydé et décalcifié) passant à :

E, E' Sable marneux imperméable, d'un blanc grisâtre, avec grès calcaires, resté presque partout intact.

F, F' Argilitc de Morlanwelz, jaune ou brune et décalcifiée en F'; d'un gris bleu foncé et fossilifère en F.

G, G' Sable fin, contenant les mêmes fossiles que F, altéré sur 60 mètres environ à partir des points d'aftfeurement.

Figure 9. — Covpe du dihivium des carrières d'Ivry, nioiitranl le rùle des sables gras dans la non-rubéfaclion des couches soiis-jacentes du diluviiim quaternaire. (Voir p. ISO.)

A, A' Lits ilo galets, graviers et sables grossiers; gris et calcaires en A; rouges, argileux et d(*calcifiL^s en A'.

B, B' Sables fins alternant avec les précédents; gris et calcarifères en B; rouges, argileux et décalcifiés en B'. C Sables gras imperméables, ayant empêché l'altération du diluviuni sous-jacenl.

D Couche marneuse perméable et en partie désagrégée et fissurée. E, F Limon quaternaire et sol végétal.

FiGiRE 10. — Coupe du diluviuni quaternaire, à Paris, montrant les allures et la disposition de la zone superficielle altérée ou « diluviitm rouge » en contact avec le « diluviuni gris » (d'après IM. Belgiantl). (Voir p. Ii)2.)

A Mélange d'éléments .siliceux avec galets calcaires et sédiments calcarifères grisfilros idiluvium gris). A' Éléments siliceux noyés dans une argile rouge, privé de calcaire, résultant de l'altération de la zone calcaire A (diluvium rouge).

r, y, z Lits continus de galets de silex, montrant l'absence de remaniement au sein des poches de diluvium rouge A'.

AVANT-PROPOS

Pages.

CHAPITRE PREMIER. — Considérations pnÉLiMiNAinES sun le rôle des agents météo-

niQUEs DANS l'altération des roches 7

Désagrégation mécanique des roclies superficielles sous l'action de l'air et de l'eau.

— Action des infiltrations pluviales. — L'oxygène et l'acide carbonique des eaux d'infiltration; leur rôle et leurs effets. — La dissolution du calcaire et l'o.xydation des sels ferreux. — Universalité du phénomène dans l'espace et dans le temps.

CHAPITRE SECOJN'D. — Etude des phénomènes d'altération produits par l'infiltration des eaux météoriques dans les diverses roches de l'écorce terrestre . . 15