SUR LA TEMPÉRATURE DE L'IK TÉRIEUR I>U GLOBE

Nous avons deux moyens d'arriver à la solution du problème posé par Fourier. La question se résume à savoir si la terre est uniquement exposée à l'action périodique d'un foyer extérieur. S'il en était ainsi , la valeur de la température moyenne serait la même pour tous les points d'une même verticale, à toutes profondeurs accessibles; cette température tiendrait d'ailleurs le milieu entre toutes les températures qu'on observerait à la surface, au point où la Verticale aboutit. L^expérîence démontre que les températures en tous lieux sont constantes à chaque profondeur un peu considérable, mais qu'elles augmentent à mesure que Fon descend. Cette expérience peut se faire en examinant la température des mines profondes, en étudiant celle de& sources thermales et en cherchant celle des eaux provenant de divers sondages.

LBS PUITS FORÉS. 30

§ 1. — Ten^ratoie des mines.

l* Mines de Giromagny.

Gensanne, directeur des mines de Giromagny, à trois lieues de Béfort , a trouvé que le thermomètre dans ces mines marque les degrés suivants :

A loi métrés 12* .^ centigrades.

Saussure rapporte, dans son Vogage, § 1088, des observations anatpgues faites dans un puits situé près de Bex (canton de Vaud) : «Ce puits, dit^il, n'a aucune galerie latérale percée jusqu'au jour. 11 n'y a donc aucun courant, et l'air extérieur ne peut influer sur la température du fond de ce puits qu'au travers du long et étroit canal par lequel on y descend. D'ailleurs on n'y travaille plus ; on y va très-rareinent; l'ouvrier qui en a la garde m'as- 3ura que pei^sonne n'y était descendu dicpuis trois mois entiers. Je pouvais donc me flatter d'observer là, avec beaucoup de précision , la température du corps de la montagne à cette grande profondeur, t

Il y avait au fond du puits 3 mètres environ d'eau salée venant de deux petites sources.

A 108 mètres, la température de Pair dans irae galerie, aussi bien que celle de Teau stagnante qui s'y trouvait, était lA'.à centigr.

A 183 mètres, dans un boyau de galerie, Pair et Feauét^ent à..... 15 .6

A 220 mètres, Teau salée au fbnd du puits donnait 17 .4

2* if t nés de Freyberg.

Freyberg est situé par 51* de latitude nord, et à 400 mètres au-dessus du ni\ eau de la mer. La température moyenne de l'année n'y dépasse pas 8* ou 9* centigrades.

M. de Huînboldt a fait en 1791 , conjointement avec M. Friesleben, une longue série d'observations sur Ja température des mines de Freyberg. Il a trouvé au Kûhschacht et à Seogen Gottes Herzorg Ângustus, à 120 et 150 mètres de profondeur, l'air des mines à 13* et 14*.8^ quand l'air extérieur était, en janvier, + 5* et

Les observations de M. Daubuisson que nous allons rapporter, sont extraites d'un ancien volume du Jowmal des Mines; elles ont été faites à la fin de l'hiver de 1802 ; là terre était alors couverte de neige depuis plusieurs mois , et les jours mêmes des expériences, le thermomètre marquait 3* ou 4* au-dessous de zéro ; quelques jours auparavant, il était descendu à — 18%

Les minerais d'argent sont le principal objet d'exploitation dans les mines de Freyberg ; on en retire aussi d'assez grandes quantités de plomb, t Je dois remarquer, dit M. Daubuisson, que, dans ces mines, on ne connaît ni fermentation ni mouvement intestin dans les substances minérales qui puisse y occasionner quelque élévation particulière de température : de tous côtés, je M*y ai vu que des masses inertes et froides. »

Mtne de Beschertglûek. — Le thermomètre était en plein air, auprès de la mine, à. — 4* .0 oenti^.

A rentrée du puite par lequel Tair sortait de de la mine, à : -h 10 .0

A 120 mètres dâ profondeur, sur un parcours d'une longueur de 1200 mètres, dans la galerie d'écoulement, la température y était à. + 10\0 centigr.

A 160 mètres de profondeur, dans une galerie TOlslne du puits, Teau était à ^« . + 11 .2

A 220 mètres de profondeur, dans une galerie où il y avait un petit courant d*aîr, le tliermbmètre marquait + H «2

Pjongé dans un courant d'eau gros comme le bras f qui sortait de la roche et entrait dans la même galerie, il est monté à + 12 .5

A 260 mètres de profondeur, dans une galerie où le courant d'air n'était nullement sensible, j'ai trouvé + 16 .0

Une source qui Jaillissait avec force du rocher dans cette môme galerie, était à + 13 .8

A 300 mètres de profondeur, au fond de la mine, le thermomètre marquait dans l'air. .... + 15 .6

l^es eaux qui se rassemblaient à cette mèlne '

profondeur étaient. + 15 .6

Mine de HimmelfahrU ^ Le thermomètre en plein air était à. — 6.0

A 100 mètres de profondeur, dans la galerie d*écoulement. + 10 .0

A 172 mètres de profondeur, dans une galerie où il n'y avait pas de travailleurs, l'air était à. -f- 12 .5

A 22/ii mètres de profondeur, l'air était à. . . . + 15 »0

Les eaux qui sortaient de la roche au même endroit marquaient + 14 .4

A 250 mètres de profondeur, au fond de la mine, dans un ouvrage à gradins où il y av&it quatre ou cinq ouvriers, la température de l'air étaitégaleà. + 15 .0

Celle de quelques eaux stagnantes au môme endroitétait....... + 14 .7

Kùhchacht. — La mine de ce nom est la plus profonde des mines de Freyberg ; elle a 412 mètres de profondeur verticale; en sorte que les travaux inférieurs sont exactement au niveau de la mer. « Il y a environ dix-huit

mois, dit M. Daubuisscm» dans la note qui aiccon^pagne ses observations, que les machines hydrauliques destinées à Pépuisement des eaux ayant été arrêtées, ces eaux s'élevèrent dans la myie, et Tinondèrent jusqu'à la galerie d'écoulement qui est à 69 mètres au-dessous de la superficie du terrain. Depuis , les machines ayant été remises en jeu, Ton a épuisé une partie des eaux : cependant ■celies qui restent encore ont une profondeur de 117 mètres; ainsi, leur surface est de 295 mètres au-dessous du jour. Comme ces eaux ne communiquent avec Tair extérieur que par un puits qui est presque entièrement fermé , qu'elles sont dans le fond de la mine depuis un an et demi, que l'espace qu'elles occupent peut être considéré comme une fente de 120 mètres de profondeur, de 600 mètres de long et d'un mètre de large, il était à présumer que leur température devait être entièrement celle de la roche adjacente, ou celle de la terre dans cette contrée et à cette profondeur. »

Le thermomètre, dehors et en plein air, marquait — 2*.5 centigr.

A rentrée du puits par où Pair sort de la mine. 4- 10 .0

A 215 mètres de profondeur, Pair était à. . . . + 12 .5

A 271 mètres de profondeur, au-dessus de la surface de Teau stagnante, le thermomètre dans Tair marquait. +15.0

A la même profondeur, dans Peau on avait. . + 16 .3

Junghohebirke. — « Cette mine est exploitée jusqu'à une profondeur de 350 mètres : elle n'a qu'un seul puits, de sorte que la circulation de l'air s'y faisant assez difficilement, la température y paraît un peu plus élevée que

LES PUITS FORÉS. Hi

dans les mines qui sont bien aérées. H y a environ un mois que les eaux de flitration s'y étaient élevées à 60 mètres de hauteur ; on est occupé à les puiser, et maintenant leur niveau a baissé de 3 à 4 mètres. »

Hors de la mine , le thermomètre était à. • . . 0\0 ceatigr.

A 78 mètres de profondeur, dans la galerie d*écoulement , Tair était à + 10 .0

Les eaux qui coulaient dans cette galerie, étaient en assez grande quantité; elles venaient des filtrations qui y pénètrent sur une longueur de 800 mètres; leur température était. .. + 9 .A

A 117 mètres de profondeur, un peu d'eau stagnante, dans la galerie qui est au-dessous de celle d'écoulement, était à + 11 .2

Des eaux qui , au même endroit , filtraient à travers le ^alte, marquaient. + 10 .0

A 156 mètres de profondeur, Pair dans la galerieétaità •. + 13 .8

A 195 mitres de profondeur, l'air dans une galerie était à + 15 .0

Un peu d'eau stagnante» qui était à côté, marquait + i3 .8

A 312 mètres de profondeur, dans une galerie élevée de 3 à A mètres au dessus du niveau des eaux, et placée à 80 mètres au-dessous de l'endroit où se trouvaient les travailleurs , la température de l'airétoità + il .2

De l'eau stagnante sur le sol de la même galerie marquait aussi -f* 17 .2

A 315 mètres de profondeur, l'eau qui inondait les travaux était à + 17 .2

M. Daubuisson rapporte qu'il a comparé , dans cette même mine, les températures de deux galeries toutes pareilles et situées au même niveau. Une vingtaine de mineurs travaillaient continuellement dans la première ; dans Tautre, il n*y en avait aucun : cependant les eaux VI.— ni. 21

m LES PUITS FORÉS.

qui provenaient des deux galeries étaient à la même température, à un demi-degré près.

Depuis la publication des expériences de M. Daubuisson , te directeur général des mines de Saxe a fait placer des thermomètres, à poste fixe, dans la mine de Beschertgluck et dans celte d'Alte HofTnung Gottes, à deux lieues au nord de Freyberg. Les thermomètres étaient dans des niches pratiquées à cet effet dans la roche et derrière des vitres. Observés trois fois par jour, durant Tespace de deux ans, ils ont toujours marqué le même degré sans la moindre variation.

A Beschertgluck , le thermomètre, placé à 180 mètres de profondeur,, a toujours indiqué 11*.2, et celui situé à la profondeur de 260 mètres s'est constamment maintenu à 15*. A Alte Hoffhung Gottes , on a trouvé

à 73 mètres de profondeur 9* .8

Ces mines sont dans les montagnes de gneiss qui ne renferment ni beaucoup de pyrites, ni d'autres substances susceptibles, par leur action chimitpie, d'élever la température.

3"" Mines de plomb de Poullaouen et de Huelgoai.

Poullaouen. — Je commence par indiquer la position du lieu.

La mine de Poullaouen est située à 48* iT 49" de latitude, et à 5* 55' 57" de longitude à Touest de Paris; son orifice (celui du puits Saint-Georges) est à 106

mètres au-dessus du niveau de la mer,. Elle est à 4 myriamètres de la côte septentrionale de la Bretagne, et à 6 de la côte méridionale, ainsi que de la côte occidentale. La contrée où elle se trouve fait partie de la langue de terre qui , sous la forme d'un loit dont le faîte est d'environ 260 mètres plus élevé que la mer, s'avance dans rOcéan et constitue le sol de la Bretagne. Celui du pays qui entoure la mine, à près d'un myriamètre de distance, est à environ 150 mètres au-dessus du niveau de la mer: ce pays est coupé et sillonné en tous sens par des vallées: une d'elles , en se renflant, présente commie un bassin , presque circulaire, d'environ 1,000 mètres de diamètre ; et c'est sous le. sol de ce bassin (qui est à 106 mètres d'élévation) que se trouvent les exploitations de Poullaouen.

D'après la loi que suit la chaleur de l'équateur au pôle, la température moyenne de la surface de la ferre, à Poullaouen, doit être de 12^.4. L'élévation du sol exige près d'un degré de diminution, ainsi on peut estimer à 11*. 5 centig. la température moyenne.

Les observations de M. Daubuisson ont été faites le 5 septembre 1806. Pendant tout le jour, le ciel fut beau, et ne présenta que peu de nuages. La température prise à l'ombre, dans le milieu de la journée, était de + ^9*«

En rapportant la suite des observations de M. Daubuisson , j'indiquerai la position des points où elleà ont été faites, ainsi que les circonstances qui m'ont paru pouvoir influer sur la température. A côté de chaque expression thermométrique, je donnerai la profondeur, au-dessous de la superficie du sol, du point auquel elle se rapporte:

Tempérai. Profond.

!• Dans la première galerie, appelée niveau de 50 pieds ^ près du puits par lequel on descend, dans un lieu où il n'y avait qu'un faible courant d'air, un peu d'eau qui était sur le sol a indiqué 13M le-

2* A la galerie de Saint-Georges, sous l'intersection de trois branches du filon, dans une espèce de cul-de-sac fort éioigûé des lieux qu'occupaient les mineurs, où il n'y avait aucun courant d'air, mais où il tombait du faite une grande quantité d'eau de fiitration, cette eau a donné. * il .9 31^

3* Les ^ux de fiitration qui sont tombées dans cette galerie (Saint-Georges) ont indiqué, à )eur arrivée au puits par lequel on les élève. 12 .1 3^

li* Trente-six mètres plus bas, au niveau de la Boullaye, vers l'extrémité d'une longue galerie où il n'y a ni courant d'air ni travailleurs, sous de très-fortes gouttières, et dans l'eau, on a trouvé 11.9 75-

5* Tout au fond du puits Saint-Gorges, dans le puisard où se rassemblent les eaux qui ont pénétré dans les parties inférieures de la mine situées tout autour, l'eau a indiqué 14 .2 142:

6" Et l'air au-dessus de cette eau 15 .0 141

7* Au puisard que présente le fond du puits de Sainte-Barbe {lequel est à l'autre extrémité de la mine), l'eau a marqué... ^ 13.5 15^

8* Et l'air, au-dessus de l'eau 14.4 160

9** Les eaux des anciennes excavations qui viennent à ce puits ont marqué 13.3 #

N. B, Ces eaux provenant des fiitration^ qui ont principalement lieu dans les parties supérieures des anciens travaux, sont froides; et comme elles forment la majeure partie de celles qui entrent dans le puisard de Sainte- Barbe, elles y sont cause du peu de chaleur que présentent celles qui s'y trouvent

4 0^ Dans une excavation peu éloignée du fond du puits de Sainte- Barbe (appelée galerie du Four)f dont les parois sont presque partout ta-

Tem|>értt. Profond, pissées de pyrites rayonnées, en partie effleura, le thermomètre, laissé pendant plus d'un quart d'heure, dans un petit ci*eux fait au milieu de la pyrite, et qui renfermait beaucoup

de sulfate blanc , a marqué 1/i* .6 i/iO*

il* Plongé ensuite dans un petit trou, d'où il sortait une source assez forte, le thermomètre a également indiqué • ili .6 140

1* Les observations 2, 3, ft prouvent incontestablement que la chaleur de la roche , dans les parties supérieures de la nyne, est de 12*; les eaux qui filtraient à travers la roche, en avaient bien certainement pris la température , et on voit que cette température ne diffère pas sensiblement de celle indiquée par la théorie. Si la première observation a donné une chaleur un peu plus considérable , c'est qu'elle a été faite dans un lieu où il passait continuellement de Pair venant du dehors, et par conséquent chaud (les expériences ayant été faites à la fin de Tété. )

2* Les observations 5 et 6 font encore voir que la température des parties inférieures de la mine est plus conddérable que celle des parties supérieures. Si , dans les profondeurs , Tair paraît plus chaud que Teau, c'est vraisemblablenient encore parce qu'il a conservé une partie delà chaleur qu'il avait en entrant dans la mine. J'ai déjà donné la raison qui fait que, dans les observations 1, 8, 9, l'infiltration d'eaux froides amène une température moindre que ne comporte la profondeur.

3* Les expériences 10 et H montrent qu'il est des circonstances où la présence des pyrites ne produit pas de chaleur : la température qu'elles indiquent ne saurait

326 LPS ?UITS FORÉS.

dépendre de cette cause; au puits Saînt-Cîeorges, il n*y a point de pyrite, et la température est la même.

Ainsi, abstraction faite de toute cause extraordinaire, les observations de M. Daubuîsson paraissent indiquer qu'à 150 mètres de profondeur, la température, est à Poullaouen, de 2 ou S* plus considérable qu'à la surface du sol.

HuelgocU. — La mine de Huelgoat est à 48* iT 17'^ de latitude» et à 6* V li&' de longitude occidentale : son orifice (celui du puits. d'extraction) se trouve à 173 mètres aur-dessus du niveau de la mer. Elle est sur un large coteau qui sépare deux vallons, dont la profondeur est de 80 à 90 mètres.

D'après ce que nous avons dit sur la latitude et l'élévation , on peut conclure que la température moyenne , à Huelgoat, est de H*.

La roche est, ainsi qu'à Poullaouen, un schiste argileux; mais elle contient de plus quelques couches de schiste alumineux.

Voici les observations faites par M. Daubuisson, le 5 septembre (le même jour que celle3 de Poullaouen ) :

Tempértt Frofimd.

i* Dans une galerie qui est à une quinzaine de mètres au-dessous de celle par laquelle les ouvriers entrent ordinairement dans la mine, qui n'a d'autre orifice que celui par lequel on y pénètre; galerie dans laquelle personne n'entre depuis plusieurs années, et* où il n'y a aucun courant d'air, le thermomètre, placé à son extrémité septentrionale, a marqué, au bout de 20 minutes 11* J) #

Après avoir descendu le puits dit des mineurs^ et avoir parcouru quelques dizaines de mètres

LES PUITS FOIRES. 3i7

Tempértt Profond.

sur la galerie qui est au pied, M. Daubuisson est entré dans un autre puits qui aboutit à une galerie absolument sans communicatioaavec le reste de la mine, et dans laquelle il n'y a par conséquent aucun courant d'air.

2* Le thermomètre plongé dans un peu d*eau stagnante, qui était sur le sol, s'est élevé à. . . 12* .2 70*

3* M. Daubuisson étant remonté à la première galerie, et sous une forte goutti^re, dans Teau, et en un endroit traversé par un courant d'air, le thermomètre a marqué * 13 .7 60

M. Daubuisson s'est ensuite dirigé vers le sud où étaient les exploitations.

A* A la deuxième galerie, à peu de distance du puits d'extraction , dans un lieu où Ton passait oootindellement, et où il y avait un courant d'air assez fort, un peu d'eau stagnante a indiqué. 15.0 80 ' 5* A la cinquième galerie, le thermomètre, plongé dans une caisse d'eau qui était près du grand puits, s'est élevé à 17 .0 lûO

6* A l'extrémité de la galerie où les travaux étaient le plus avancés vers le midi , on voyait Jaillir du rocher, une grande quantité d'eau légèrement vitriolique; le thermomètre, tenu pendant un quart d'heure au milieu du Jet, a continuellement marqué 19 .7 230

70 Tenu à côté, dans l'air, il a également donné , 19 .7 230

8* U en a été de même, à environ soixante pas vers le puits, lorsqu'on l'a mis ai^i milieu du ruisseau formé par la source dont nous venons de parler 19 .7 2G0

Le fond de la mine était noyé ; les eaux s'y élevaient à une hauteur d'environ 16 mètres. M. Daubuisson est descendu par un petit puits pratiqué & peu de distance du grand. Jusqu'au niveau du lac souterrain.

9* Le thermomètre tenu pendant un quart d'heure sur une planche qui flottait sur l'eau , a marqué • 18 .8 238

10* Plongé dans l'eau, U a également indiqué. 18 .8 238

Températ PretMid.

Toutes les eaux qui coulaient daùs eette par« tie méridionale de la mine^ se rendaient dans le lac souterrain , où elles étaient puisées par les pompes.

il* La température des eaux que ces pompes versaient dans la galerie n* 7, était de 19*. 6 180*

En suivant cette galerie, elles se rendaient à un autre puits placé dans la partie septentrionale de la mine.

12* Elles s'y mêlaient avec une petite quantité d*eau dont la température était de 15 .0 120

13* Et lorsque toutes ensemble elles étaient versées par les pompes dans la galerie d*écoulement, elles portaient le thermomètre à. . : . • . . 18 . #

Nous avons ici deux classes d^ observations à distinguer, celles (n** 1, 2, 3 et 12) faites dans la partie septentrionale de la mine, et celles faites dans la partie méridîonale*

Les premières paraissent indiquer la température naturelle du terrain. Celle n* 1, faite à 20 ou 30 mètres au-dessous de la superficie du sol (dans cette partie de la mine) , doit être regardée comme donnant le vrai degré de chaleur de la surface du terrain de la contrée : on ne voit aucune cause qui ait pu altérer la température naturellement propre à cet endroit, qui est fort éloigné de tous les travaux ; certainement elle y reste la même durant toutes les saisons de Tannée ; et son expression est exactement celle indiquée par la théorie. Les observations n** 2 et 3 fopt encore voir que cette température va en augmentant à mesure qu'on s'enfonce. Le courant d'air qui règne dans la première galerie ( celle des charioteurs) rend raison du petit excès de chaleur qu'on y remarque proportionnellement à la profondeur.

Quant aux températures observées dans la partie méri-

Digitiz^d by VjOOQ IC

LBS PUITS FOHÉS. 329

dionale de la mine , elles ont étë visiblement influencées par une cause étrangère, par l'arrivée des eaux vitrioliques, que nous avons dit venir du midi. En fonçant un nouveau puits, à 100 mètres de la partie méridionale des exploitations actuelles^ on a traversé des couches d'un schiste alumineuï, lequel , dès sa sortie du souterrain , a déjà un goût styptique très-fort Avec le secours de la loupe, on y remarque une multitude de points pyriteux qui, par leur décomposition et leur action sur le schiste^ ont vraisemblablement produit un dégagement de calorique*, lequel aura échauffé les eaux qui traversent ces couches. Celles-ci rfétant qu'à une petite profondeur , se sont trouvées , par quelques fissures , en communication avec l'atmosphère; et les décompositions et dégagements auront ainsi pu s'effectuer dans l'intérieur de la terre.

Quoi qu'il en ôoit, il paraît positif que c'est entraversant ces couches que les eaux auront pu acquérir une chaleur de 20* , qui est supérieure à celle que comporte la profondeur â laquelle elles se trouvent.

ft* Utnes de Cornouailles.

Les observations de température que je vais rapporter pour les mines de Cornouailles m'ont été transmisés en manuscrit par M. Clément, à qui elles avaient été adressées par M. R. W. Fox.

Wheal Abraham mine (mine de cuivre et d'étain), — Les observations ont été faites par le capitaine Th. Lean, en juin 1815.

Profondeifn. TempéritoMi.

0 mètres, température de Pair lô*" ;o centigr.

5 — air 18.3

36 — air 18 .0