DISPOSITION GÉOLOGIQUE DES TERRAINS DU LAC SUPÉRIEUR

La carte d'ensemble du lac Supérieur, publiée en 1850, par MM. Poster et Whitney, et les cartes de détails ont été dressées à la suite des explorations iaites pendant trois années consécutives, 1847, 1848, 1849.

On doit être étonné qu*un aussi court espace de temps ait suffi aux géologaes, chargés par le gouvernement de cette mission importante, pour poser exactement les limites des terrains et pour faire connaître assez exactement les zones dans lesquelles se trouvent les gisements de cuivre.

Il faut en effet se rendre compte des difG cultes presque insurmontables qu'on rencontre à chaque instant dans un pays entièrement couvert de forêts vierges, dans lequel la température s'abaisse parfois pendant l'hiver jusqu'à la congélation du mercure.

Les parties voisines des côtes et des établissements de mines peuvent être explorées avec une facilité comparativement assez grande; mais dans l'intcrienr du pays, loin des habitations, il n'est possible d'entreprendre que des excursions très-courtes, et toujours pénibles.

En outre, les terrains sont recouverts presque partout par une épaisseur assez grande de terre végétale, et par des alluvions dont la puissance dépasse fréquemment vingt mètres. — La nature des roches n'est en évidence que sur les sommets des montagnes, ou sur les bords de certaines rivières qui coulent dans des vallées profondes.

Ces circonstances se retrouvent sans doute dans la plupart des -pays, en Europe comme en Amérique, mais au lac Supérieur elles sont rendues bien plus embarrassantes par les difficultés de la vie matérielle dans des forêts inhabitées.

Les trob parties les mieux connues sont : la Pointe de Keweenaw, la contrée d'Ontonagon et llle-Royale ; dans les deux premières, les mines sont explorées très-activement, quelques-unes donnent des bénéfices considérables; rHe-Royale a maintenant presque entièrement perdu l'importance que

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les relations des aadens vojagenrs lui avaient doiméû dans le cammencemeikt des fistr^mea; de toi» ks travani: oaverUil y a cinq oa six aimées, il ne reste plus qm deax mines en activité.

Il en résulte que c'est à la Pointe de Keweenaw et dans la contrée d'Ontonagon, que les excursions peuvent être fSeiites le plus facilement et avec le plus de fruit.

Pour exposer aussi clairement que possible la disposition des terrains, je décrirai d'abord les différentes parties du pays, je reviendrai ensuite sur la composition des roches principales et sur les alluvions, qui formeraient elles seules un vaste sujet d%tudes intéressantes.

§ L — Disposition générale des terrains,

La carte d'ensemble de MM. Poster et Whîtney s'étend vers le Sud jusqu'aux bords du lac Michigan, vers l'Est, au delà du saut Sainte-Marie; vers le Nord, elle indique la composition des terrains qui forment la côte anglaise; à rOuest, elle s'arrête aux limites de l'État de Wîsconsin. La zone qui sépare les deux lacs. Supérieur et Michigan, présente la partie supérieure des terrains qui existaient sur toute la superficie, occupée maintenant par le grand lac, avant les soulèvements et les bouleversements, qui ont produit le relief actuel de la contrée.

Elle est formée en partie de calcaire magnésien, appartenant à l'époque silurienne inférieure, reposant sur des grès blancs et rouges. Sur la rive méridionale du lac Supérieur, le grès apparaît seul, en couches sensiUement horizontales, et présente en plusieurs points des escarpements très-élev&, avec des alternances de couches de couleurs différentes. Le point le plus remarquable est situé près de Grand-Island; son aspect pittoresque lui valut le nom de pictitred rocks, déjà célèbre en Amérique.

Le granité et les roches métamorphiques forment la plus grande partie de la côte orientale, et deux massifs considérables, l'un au Nord du lac, trèsvoisin du rivage, l'autre au Sud de la Pointe de Keweenaw, depuis la Chocolaté river jusque dans le Wisconsin.

Ghanite et roches métâmohphiques. — Le granité et les terrains métamorphiques situés à l'Est, dans le Canada, sont jusqu'à présent très-peu connus; il en est de même du massif du Nord, dont la partie voisine du lac est seule tracée. Quant au massif du Sud, il a été parcouru dans la plus grande partie de son étendue, et ses limites sont exactement marquées sur la carte.

Sa direction générale est N 70« E, — sensiblement parallèle aux chaînes de montagnes de l 'Ile-Royale, et à la direction du massif granitique du Nord, n présente une série de montagnes arrondies, élevées de 300 à 400" an-

dessus du nireftn du ke, ek séparées p«r des vallées pcs pdrafoDdes. fl est recouvert en grande partie par des Tocfaes que les géologues anéricai» eonsidàreni couune métamorpliiqv», par des gomsy des mieasdÈiistes, des qnartôtosy da jaspe et des roches amphiboMqiies;

Des masses eonsidéraUes de fer oxjdé sont enclayées dans ces terrains, et pmdaBeni se confîniier jusqu'au contact du granifle* Elles sont exploitées depuis plusieurs années avec une certaine activité, et qodques ibvmeaux ont été eonstmits à peu de distance des rivières nommées Ghœi^te-RiTer et Carp-River.

Le massif granitique est entouré par des grè^ qui sont relevés de tous cdtés jusqu'à une etftaine distance, bien que sous un angie assez Hdble, et qui paraissent avoir été brisés et soulevés par le granité.

Au Nord de rUe-Rojale, dans le Canada, le granité forme des montagnes élevées de 500 et 900^ an-dessus du niveau du kc, et a produit dans les terraiiis soulevés des dislocations beanMoup jdus fortes que celles observées au Sud.

Trapp, coNGLoaiâBAzs ET GEÂs. •*- L'Ile-Roi^'ale est formée de irapp, de conglomérat et de grès, disposés en bancs puissants et en coucIms rigoureusement parallèles, dirigés de N 65^ E à S 65* 0, et plol^eant vers le Sud sous un angle très-£eûble, de 8 à 10» avec rhoariaontale.

La côte américaine, eomprenant : la Pointe de Keweenaw^, la région voisine du lac du Portage, et la contrée d'Ontonagon, renfmne des traj^, des QOQglomérats et des grès, également en bancs et en couches parallèles entre eux, plongeant vers le Nord et vers le Nord-Ouest sous un angle variable de 25 à 5a*.

Entre le trapp, qui se présente en montagnes assez élevées, depuis l'extrémité de la Pointe de Keweoxaw jusque dans l'État de Wisconsin, et le grand massif granitique du Sud se trouve une vaste fc^rmation de grès, arrivant vers l'Est jusqu'aux bords du lac, terminée à l'Ouest par le trapp^ Dans cette partie, le grès est presque partout en couches sensiblement horizontales, mais se relève avec une inclinaison variable au contact du trapp, du granité et des roches métamorphiques. Des lambeaux de cakaîre magnésien ont été constatés à l'Ouest de la baie de Keweenaw : leur présence démontre l'identité des grès de la Pointe de Keweenaw avec ceux de la rive méridionale.

Les aUuvions, comprenant : des galets et graviers, des argiles et des sables, couvrent la plus grande partie de la contrée; elles contiennent des blocs erratiques qui assignent à leur formation une ^)oque peu reculée»

Enfin à l'Est, l'Ile Michipicoten est presque entièrement composée de trapp, analogue à celui de la Pointe de Keweoiaw, et dans lequd on a constaté la présence du cuivre natif et des minerais du enivre en filons»

Je vais maintenant considérer avec plus de détails les parties les mieux explorées et les pins importantes par Ténor me richesse en enivre qc'ell(^ contiennent; la Pointe de Keweenaw^ la contrée d'Ontonagon et TIle-Royale.

Pl. Xn. — Pointe de Keweenaw, — On nomme Pointe de Keweenaw la langue de terre qui s'avance vers le milieu de la côte méridionale dû lac, on formant nne courbe dont la convexité est tournée vers le Nord. Elle est presque séparée de la terre ferme par le lac Portage, dont la position, entre le fond de la baie de Ke^^eenaw et la côte au Nord indique une cassure transversale de tous les terrains. La constitution géologique est du reste la même des deux côtés de ce lac étroit, et les différences que présentent entre elles la Pointe de Keweenaw' et la contrée d'Ontonagon ne paraissent avoir aucune relation avec cette séparation purement géographique.

La nature des terrains qui composent la Pointe de Keweenaw, vers son extrémité orientale, peut être observée plus nettement que dans les autres parties de la contrée, par suite de l'absence presque complète des alluvions, absence qui peut être attribuée à une dénudation partielle.

Deux chaînes de montagnes, parallèles et peu distantes, toutes deux composées de trapp plus ou moins cristallin, marquent Taxe centrai de la Pointe. La plus importante au point de vue géologique, les Bohemian fitoufttoûu, s*étend sans interruption depuis l'extrémité orientale jusqu'au lac Portage, et de là vers l'Ouest, jusque bien au delà de l'Ontonagon. C'est suivant sa direction qu'a dû se faire le soulèvement de tous les terrains.

L'autre, située au Nord de la première, court parallèlement à la côte, de l'extrémité de la Pointe à la mine Albion ; ce n'est qu'une bande particulière de la formation trappéenne, et l'intérêt qu'elle présente est purement local. Elle est, à la Pointe de Keweenaw seulement, l'horizon le plus remarquable pour les exploitants; n^connue peu métallifère, elle sépare les deux zones de trapp dans lesquelles les filons sont riches en cuivre.

Au Sud des Bohemian mountains, le grès s'appuie sur le trapp et plonge vers le Sud sous un angle assez fort, mais qui devient de plus en plus faible, à mesure que la distance au trapp est plus grande.

Au Nord, on rencontre d'abord des bandes de trapp plongeant vers le Nord et vers le Nord-Ouest, ensuite des couches et des bancs de conglomérât, de trapp, de grès, et enfin des grès pareils à ceux du Nord, et présentant, comme eux, une inclinaison décroissante quand on les observe en des points plus éloignés de l'axe du soulèvement.

Bohemian Mountains. — La chaîne de montagnes principales est composée de trapp cristallin, poiphyrique et syénitique, disposé par bandes mal défl* nies et qui paraissent parallèles à la direction générale de tons les terrains. Gomme cette disposition est moins marquée que dans les autres parties de

]a formation, on désigne souvent la roche sous le nom de trapp non stratifié {unbedded trop).

Le versant méridional plonge vers le Sud et vers le Sud-Est, sous un angle assez variable, mais compris en général entre 35 et 55®; le versant septentrional présente Tinclinaison inverse vers le Nord et le Nord-Ouest, sous un angle de 30 à 35®. Plus à l'Ouest l'inclinaison est plus grande; et dans la région d'Ontonagon elle atteint 55®.

Les points les plus élevés des Bohemian Mountains ne dépassent pas 290 mètres au-dessus du niveau du lac, mais leà vallées transversales sont peu pro-

fondes, et cette chaîne forme la ligne de partage des eaux, depuis le lac la Belle jusqu'au lac Portage.

Vers le Sud, le trapp est séparé du grès par une couche de chloritei de 50 mètres de puissancei ; la chlorite est trës-iissurée, en partie altérée, et contient du feld-spath, du fer oxydulé, de l'amphibole hornblende : dans certaines parties elle passe au trapp amygdaloîde, et contient des veines irrégulières, dans lesquelles plusieurs compagnies ont fait des travaux d'exploration peu productifs.

A l'Est le trapp cristallin ne s'avance pas jusqu'à l'extrémité de la pointe; il est remplacé par le trapp compacte, du milieu duquel s'élève le Mont- Houghton, entièrement composé de jaspe, roche qui se prolonge jusqu'au rivage de la baie de la Bôte-Grise.

Zone métallifère du Sud. — Au Nord des Bohemian Mountains la surface da sol présente une vallée longitudinale très-irrégulière, en grande partie couverte par des alluvions : la vallée est très-large près de ClilT-Mine, trèsétroite an contraire vers l'extrémité orientale de la pointe. Dans tous les endroits où il a été possible d'observer la roche, on a trouvé le trapp, compacte, grenu ou amygdaloîde, formant des bancs puissants, séparés souvent par des lits de grès ou de conglomérat. On n'a du reste bien exploré que la partie située au Nord des rivières, Eagle-River, Little-Montreal-River; les mines de cuivre natif, exploitées au pied de la seconde chaîne de montagnes, ont valu à cette bande de trapp le nom de zone métallifère du Sud. Son étendue en largeur est d'environ 2,500 mètres, et lui assigne une puissance de 4,200 à 1,300 mètres.

Gheenstone. — La vallée située au Nord des Bohemian-Mountains est limitée par des escarpements assez élevés de trapp à texture cristalline, nommé greenstone. Ce nom est assez impropre, puisque toutes les variétés de trapp sont colorées en vert plus ou moins foncé; je le conserverai cependant pour éviter toute confusion entre cette roche et le trapp cristallin et porphyriqne du Sud.

Le Greenstone forme une chaîne de montagnes élevées de 180 à 200 mètres

au-<lessus du ïiiveaû da lac, composées de bancs puissants parallèles entre eux, et à ceux de la zone métallifère du Sud. La direction est à peu près E.-0. auprès de Copper-Harbor; elle tourne un peu vers le Sud à Textrémité de la pointe de Keweenaw, et vers TOuest elle devient progressivement N.-E. à S.-O. — Les plateaux étroits et accidentés qui en marquent le sommet, ne sont interrompus que par la vallée profonde, dans laquelle la rivière Eagle- River coule au Nord pour se jeter dans le lac.

La vallée d'Eagle-River, aussi bien que Tinflexion des bandes de tons les terrains, indiquent une cassure transversale moins prononcée que celles du Portage-Lake.

L'inclinaison des bancs de greenstone est vers le Nord et le Nord-Est, de 25 à SO'*, et la ligne de pente est sensiblement normale au rivage.

Au Sud le greenstone est séparé du trappamygdaloîde, sur lequel il repose, par un lit de conglomérat et par une bande feldspathique contenant du cuivre natif : au Nord il est recouvert par des bancs parallèles de trapp compacte, amygdalolde et grenu, qui composent la zone métallifère du Nord.

La distance horizontale entre le lit de conglomérat et le trapp compacte est assez variable, de 400 mètres à 700 mètres, en sort^ qu'il est difficile de distinguer quelle est la. puissance réelle du greenstone; on peut l'évaluer approximativement à 300 mètres.

Zone métallifère du Norit. — Les ûlons explorés à la pointe de Keweenaw traversent Ja roche à texture cristalline dont il vient d'être question, mais ne contiennent pas assez de cuivre pour être exploités; ils deviennent plus riches dans la bande de trapp qui recouvre le greenstone, composée, comme celle du Sud, des variétés, compacte, amygdaloïde, grenue, formant de5 bancs puissants, séparés souvent par des lits de grès et de conglomérat.

A la partie orientale de la pointe de Keweenaw, la zone métallifère du Nord est bien à découvert; elle présente des collines ondulées, généralement parallèles au rivage, et dont la hauteur est toujours moindre que celle des montagnes de greenstone; leur pente vers le lac est à peu près celle des bandes du terrain, 25 à 30* ; leur inclinaison vcts le Sud est au contraire plus forte, et presque perpendiculaire à la pente vers le Nord.

A l'Ouest, le trapp est en partie recouvert par des alluvions, mais il est facile de se convaincre que la disposition est la même qu'à l'Est. •

L'étendue horizontale du trapp au Nord du greenstone est comprise entre 1 ,700 mètres et 2,400 mètres, et par conséquent la somme des puissances des différents bancs est de i,400 mètres à 1,200 mètres.

AiTBBNANCEs. — Au Nord de cette seconde zone métallifère se présentent des couches alternantes de conglomérat, de grès et de trapp compacte ou amygdaloïde. Toutes les couches sont parallèles aux bancs de trapp et pion-

gent vers le Nord, et ensuite vers le Nord-Oaest sous le même angle de 25 à 30».

MH. Poster et Whitney, dans le rapport qu'ils ont adressé au gouYemement des États-Unis, sur la géologie du lac Supérieur, annoncent avoir observé que le grès et le conglomérat sont fortement altérés au contact du trapp, mais seulement lorsque cette roche repose sur eux.

La même altération n'est pas apparente aux points où le conglomérat et le grès reposent sur le trapp ^ ; de là ces géologues tirent la conclusion qoe le trapp est arrivé en fusion sur les roches sédimentaires, tandis qne celles-ci ne se sont déposées sur le trapp qu'après son refroidissement complet.

Conglomérat. — Aux alternances dont je viens de parler, succèdent vers le Nord des bancs très-épais de conglomérat rougeâtre, contenant plusieurs couches de grès. Cette roche est encore bien parallèle au trapp et présente la même inclinaison, de 25 à 30* vers le Nord et vers le Nord-Ouest; son épaisseur est considérable, car en évaluant son étendue horizontale, perpendiculairement à la direction, on ne trouve pas moins de i,800 à 2,000 mètres de conglomérat, ce qui porte à 1,000 mètres, et même jusqu'à i,100 mètres, la puissance de cette formation.

ÀHTGDALOÎDE. — La grande zone de conglomérat est recouverte par des bancs assez puissants de trapp amygdaloîde, séparés par des lits très-minees de grès, et conservant le plus complet parallélisme avec les formations inférieures : elle s'élève très-peu au-dessus du niveau du lac et forme des écueils trèsdangereux sur le rivage, depuis Agate-H. jusqu'à Cat-Harbor. La puissance de cette bande amygdaloîde n'atteint pas 250 mètres et son étendue horizontale ne peut être bien constatée qu'entre Copper-Harbor et Agate-Harbor; elle ne dépasse pas 450 mètres.

Conglomérat, grès. — » Une seconde zone de conglomérat est superposée au trapp amygdaloîde, mais ne paraît sur le bord du lac que depuis 1 extrémité de la pointe jusqu'à la baie de Agate. — Elle s'élève seulement de quelques mètres au-dessus du niveau de l'eau, en formant une falaise irrégulière et dépourvue de toute végétation. — Les ports de Copper-Harbor, Âgate-H., grand Marais-H., Eagle-H., Cat-H., sont en partie dans le conglomérat, en partie dans la bande de trapp amygdaloîde.

A l^Oilest de Cat-Harbor les alluvions couvrent le rivage et la plus grande partie de la contrée, et ne permettent pas de reconnaître la succession des terrains aussi nettement que vers l'Est. Au Nord de la grande zone métallifère on ne distingue plus qu'une faible épaisseur de conglomérat, mais des

1. Cependant, dans la contrée d'Ontonagon, on observe le jaspe au-dessns do trapp.

collines de grès rouge, de grès feldspathique rougeâtre et de grès blancs. — Les couches de grès sont parallèles aux bandes du trapp^ rinclinaison est toujours vers le Nord-Ouest, mais l'angle diminue progressivement Auprès du lac Portage, le rivage est éloigné du trapp de plus de 4,000™, et le grès parait plonger sous un angle de 20 à 22* seulement. La décroissance de Fangle d'inclinaison est du reste bien plus prononcée au Sud-Ouest du Portage, et jusque dans la contrée d'Ontonagon.

Région du lac Portage. — Entre la mine Albion et le lac Portage, la grande formation du trapp ne présente pas tout à fait la même disposition que dans la partie orientale de la Pointe de Keweenaw. — La bande de green- .stone cesse d'être distincte, et par suite les deux zones métallifères sont réunies en une seule^ limitée vers le Sud-Ouest par les montagnes de trapp cristallin el porpbyrique, et vers le Nord-Ouest par les conglomérats. Les bancs de trapp, amygdaloîde et compacte, sont encore séparés par des lits très-minces de con* glomérat ou de grès ; ils sont dirigés Nord-Est à Sud-Ouest, et plongent vers le Nord-Est sous un angle de 30 à 35«.

La région du Portage présente une différence bien plus grande pour la disposition des gisements de cuivre natif : dans toute la contrée ob les montagnes de greenstone sont apparentes, le cuivre se trouve dans des filons coupant presque à angle droit tous les terrains ; vers le lac Portage, les gisements de cuivre sont intercalés entre les bancs de trapp, et plusieurs couches amygdaloldes sont pénétrées de cuivre.

Grès du Sud. — Au Sud des Bohemian-Mountains tout le pays est composé de grès, depuis la baie de la Bête-Grise jusqu'à l'Ouest de l'Ontonagon. Dans la partie qui appartient à la pointe de Keweenaw, limitée au lac Portage, le grès est dirigé parallèlement au trapp et plongé vers le Sud-Est, au contact de cette roche, *sous un angle de 30 à 50*^. Son inclinaison diminue vers le Sud, et sur les bords de la baie de Keweenaw les couches sont horizontales, oa même présentent en plusieurs endroits une légère inclinaison vers le Nord.

L'apparence du grès est à peu près la même dans le voisinage et à une grande distance du trapp: il est rouge ou seulement peu coloré, et les cou* ches ne présentent pas des différences aussi tranchées dans leur couleur que sur la côte méridionale du lac Supérieur, aux Pictured-Rocks. Auprès du trapp, on a constaté la présence des conglomérats, mais ils sont loin de présenter, à la surface du soi,* le même développement qu'au Nord.

Coupes du terrain. — La succession des terrains est représentée par les coupes tracées PI. XIII, fig, 2 et 3. La première passe par la mine de Qiff, dans la direction N. 35^ 0. à S. 35<* E. ; la seconde a été relevée sur les plans de la mine de Gopperfalls, et ne comprend que les terrains situés au Nord da

Greenstone ; pour la seconde conpe passant par le ûlon de Copperfalls, les épaisseurs horizontales des bancs et des couches de trapp^ de conglomérat et de grès, sont les suivantes :

Greenstone 500",00

Trapp compacte, grenu, amygdaloîde 2,100",00

Conglomérat 3",50

Amygdaloîde ^ . . 26",50

Conglomérat et grès 32"*,60

Trapp en grande partie amygdaloîde 132"',00

Conglomérât et grès iS^^^OO

Amygdaloîde 10",50

Grès 8»,25

Amygdaloîde 1 10" ,00

Conglomérat et grès 133" ,00

Amygdaloîde. 58«,00

Grande zone de conglomérat et grès 1,660'",00

Amygdaloîde jusqu'au lac.

Centrée d^OrUonagùn. — Au Sud-Ouest du lac Portage et jusque bien au delà de la rivière Ontonagon, la disposition générale des terrains est en grande partie la même qu'à la Pointe de Keweenaw. Le trapp forme des chaînes de montagnes assez élevées, présentant le double pendage vers le Nord-Ouest et vers le Sud-Est, sur lesquelles s'appuient des conglomérats et des grès. Les alluvions couvrent presque toute la contrée, ne laissant à découvert que les sommets des montagnes, et empêchent de reconnaître les limites exactes des différentes formations.

Thapp. — Les montagnes les plus élevées sont encore formées de trapp porphyrique ou syénitique, et sont la continuation de la chaîne des Bohemianloantains; elles marquent la direction un peu sinueuse, suivant laquelle a en lien le soulèvement. Auprès du lac Portage, cette direction est N.55^E. à S.35"0., et plus loin, vers l'Ontonagon, elle est notablement différente, N.65^E. à S.0a«O. Au Sud, le trapp cristallin et porphyrique passe presque immédiatement sous les conglomérats et sous les grès ; au Nord, il est recouvert par des bancs successifs de trapp, compacte, grenu, amygdaloîde, épidotique, séparés les uns des autres par des lits très-minces ou par des couches de conglomérats et de grès.

Ces bancs sont parallèles au trapp porphyrique, et plongent vers le N.-O., soQsnn angle un peu variable, de 55 à 65<*; leur inclinaison est par conséquent bien plus forte que celle observée à la pointe de Keweenaw.

La partie voisine du lac Portage est assez peu connue, et n'a pas donné lien jusqu'ici à des travaux de mines permanents; le trapp est principalement compacte, et ne présente pas une grande épaisseur; il n'a guère plus

de 5 kilomètres vers le Nord, et 2 kilomètres seulement, auprès du sentier qui conduit de Misery-River à l'ancienne Mission catholique, établie jadis au fond de la baie de Keweenaw. La puissance de la zone de trapp augmente graduellement vers le S.-O., et près de la rivière d'Ontonagon, la distance horizontale qui sépare les grès du Nord et du Sud varie de 6 à 8 kilomètres.

La partie la mieux explorée, celle à laquelle on donne plus spécialement le nom de région métallifère d'Ontonagon, s'étend depuis la mine d'Algonquin jusqu'à la mine de Trap-Rock. Dans cette partie, .le trapp forme plusieurs séries de montagnes elliptiques, très-allongées, terminées par des plateaux étendus, élevés de 20 à 30 mètres au-dessus des vallées voisines et de ^80 à 280 mètres au-dessus du niveau du lac. Ces montagnes peuvent être rapportées à trois chaînes parallèles, dont la disposition est indiquée dans la coupe représentée dans la fig. 4, PL XIIL La direction de la coupe est du N.-O. au S.-E; elle passe par la mine de Minnesota, la plus importante de toutes celles qui sont exploitées dans cette partie du lac Supérieur.

La chaîne du Sud est la |^us élevée, plusieurs sommets atteignent 250 et 280 mètres au-dessus du lac. Elle est composée de trapp cristallin, légèrement porphyrique, de trapp compacte qui se remarque principalement vers le versant méridional, et môme de trapp amygdaloîde sur le versant opposé. La roche est disposée par bancs épais, dont le pendage est inverse sur les deux versants; au Sud ils sont recouverts par les conglomérats et les grès, dont les couches parallèles, mais un peu brisées, plongent de 50^ vers le Sud. De l'autre côté, la roche amygdaloîde parait former toute la vallée de Minnesota, couverte par des alluvions argileuses; la disposition et l'inclinaisoQ des bancs ne peuvent être bien observées que dans les travaux faits au pied de la seconde chaîne de trapp compacte.

La séparation des deux variétés de trapp est marquée par deux couches de grès et de conglomérat, dfs 10 et 5 mètres de puissance, plongeant vers le N.-O., sous un angle de 55° ; les bancs de trapp des deux côtés ont la même inclinaison.

Entre le conglomérat et le trapp compacte se trouve un filon extrêmement riche en cuivre et en argent natifs, et présentant plusieurs veines détachées dans le trapp compacte; elles courent en direction parallèlement au terrain en coupant les bancs sous un angle assez aigu. Ces veines sent riches en cuivre natif, mais ne contiennent pas d'ai^ent; je reviendrai avec plus de détails sur leur disposition dans le chapitre suivant.

Sur le versant septentrional de la chaîne du Sud, on exploite des gisements analogues, caractérisés comme les précédents par de grandes masses d'épidote, intercalées entre les bancs de trapp et pénétrant jusqu'à une certaine

AU LAC SUPiRIBUR. 295

distance dans ]*amygdalo!de. On a reconnu de même en plusieurs points la présence de couches de grès et de conglomérat, marquant la séparation des bancs de trapp de nature différente, compacte et amygdaloïde; les couches et leshancs plongent tous vers le N.-O., sous un angle peu différent de 55<^.

La chaîne médiane de trapp compacte est moins élevée que celle du Sud ; ses plateaux ne dépassent pas 200 mètres de hauteur au-dessus du lao* Au Nord, elle présente encore une couche mince de grès, à laquelle succèdent des hancs de trapp compacte et amydaloîde^ recouverts dans la vallée par une grande épaisseur d'alluvions argileuses, et formant la troisième chaîne, nommée chaîne du Nord.

Peu d'explorations ont été faites de ce côté, mais elles sufûsent pour montrer que Tallure du trapp est la môme que vers le Sud, c'est-à-dire qu'il présente des bancs puissants, parallèles entre eux, plongeant au N.-O. sous un angle de 50**, et séparés parfois par des couches de grès ou de conglomérats.

La limite du trapp vers le Nord est marquée par des couches de jaspe, de grès et de conglomérats, sur lesquelles s'appuient les grès qui paraissent s'étendre sous les alluvions jusqu'aux bords du lac.

Les montagnes de trapp ne sont pas continues, mais sont composées de chaînons allongés, séparées par des vallées transversales, les upes très-larges et profondes, les autres fort étroites et assez élevées. La chaîne du Sud est cependant, presque partout, la ligne de partage des eaux, et les vallées dans lesquelles les rivières peuvent les traverser pour couler au Nord vers le lac, résultent évidemment de cassures de tous les terrains. La plus remarquable est la vallée de* l'Ontonagon, rivière dont la branche occidentale coule au pied du versant méridional du trapp depuis le lac Agogebic.

L'alignement des chaînons appartenant à la même chaîne n'est pas toujours régulier ; les discordances s'observent principalement aux vallées analogues à celles de l'Ontonagon, indiquant la position des failles principales, qui doivent s'étendre normalement à la direction des bancs de trapp; elles sont en relation évidente avec les changements et les inflexions que présente cette direction.

Ces failles n'ont pas encore été bien étudiées, mais leur importance est trop grande pour que l'attention des directeurs des mines ne soit pas bientôt appelée sur elles.

Dans les travaux entrepris dans la contrée d'Ontonagon, les gisements situés dans la chaîne médiane, dans la môme position que ceux de Minnesota, le cuivre est bien plus abondant, et présente des masses bien plus considérables que dans les gisements du Sud. Partout où l'alignement des chaînons a été dérangé pur des failles, il est maintenant difficile de reconnaître la situation

exacte des travaux commencés, tandis que Tétude complète des systèmes de failles et des dérangements qu'elles ont produits, indiquerait si on est placé sur le prolongement de la chaîne médiane ou sur un chaînon détaché da système méridional. On obtiendrait par là une indication précieuse au commencement des travaux d'exploration, celle de la richesse possible du gisement.

PoHcnpiNE-MouNTAiNs. -^ A TOuest de la contrée d'Ontonagon le trapp prend une direction très-voisine de E.-O., et se montre à la surface sur une immense étendue ; au Sud il s'étend jusqu'au granité, par lequel il a été visiblement soulevé; au Nord, il se présente jusqu'auprès du rivage en une branche assez irrégulière, dont Tensemble a la forme d'un croissant. Ce sont les Porcupine-Mountains, dans lesquelles on a fait plusieurs recherches de mines, qui n'ont pas donné de bons résultats. Ces montagnes sont élevées de 250 à 300 mètres au-dessus du niveau du lac, et sont entourées par les conglomérats et par les grès, brisés et soulevés.

Elles sont composées de deux roches bien différentes : le jaspe vers le Sud, le trapp compacte et cristallin vers le Nord.

L'aspect de la contrée, la disposition des bancs et des couches de jaspe, de trapp, de conglomérat, de grès, les alternances du trapp et des roches sédimentaires, offrent l'analogie la plus grande avec tous les faits observés à l'extrémité orientale de la pointe de Keweenaw.

Le trapp se prolonge certainement à une grande distance vers l'Ouest dans l'État de Wisconsin et les excursions faites par de hardis aventuriers ont fait connaître l'existence de gisements de cuivre natif bien au delà des limites do Michigan. Ce ne sera, du reste, que dans un avenir assez éloigné que les exploitants se porteront vers l'Ouest, car les conditions d'approvisionnements et de transports seront plus défavorables qu'à la pointe de Keweenaw et dans les régions du Portage et del'Ontonagon.

CoNGLOMénàTs ET GRÈS. — Les Conglomérats se présentent en bancs assez paissants des deux côtés du trapp; mais leur épaisseur n'est pas comparable à la grande zone observée près de Âgate-H. et de Copper-Harbor. Il ne faut cependant pas en conclure que réellement il y ait moins de conglomérat dans la région d'Ontonagon qu'à la pointe de Keweenaw; les alluvions couvrent les terrains sur une étendue trop grande pour qu'il soit possible de rien affirmer à cet égard.

Les conglomérats n'ont pas encore été signalés entre le lac Portage et la mine Algonquin : entre cette mine et celle de Douglas-Houghton, les bancs de conglomérats sont aussi puissants à l'Est et à l'Ouest : dans cette partie, le trapp est dirigé N. 25^E. et S. 25<^0., et l'axe de soulèvement est à peu près au milieu de la zone de trapp.

Plus à rOuest^ la direction du trapp est presque parallèle à la côte; la chaîne des montag:nes à double pendage est plus rapprochée de la limite méridionale du trapp, les conglomérats se présentent en bancs plus puissants Ters le Nord que vers le Sud.

J'indiquerai plus loin que cette disposition des couches sédimentaires peut être expliquée par l'obliquité de la cassure, produite par le soulèvement dans les terrains de trapp, de conglomérat et de grès.

Les grès présentent dans la région d'Ontonagon un immense développement, et forment des deux côtés du trapp deux bandes, dont la largeur dépasse en plusieurs points 25 et même 30 kilomètres. Celle du Nord arrive jusqu'aux bords du lac; celle du Sod est limitée par les roches métamorphiques, par le granité et par le trapp.

Les grès du Nord sont recouverts en grande partie par les allnvions, et leur disposition n'est en évidence qu'en un certain nombre de points; ib •ont en général colorés en rouge par de l'oxyde de fer, mais plusieurs couches sont presque blanches, et les alternances reproduisent, sur une échelle moindre, l'efiét curieux des Pictured-Rocks. Au contact du trapp et du con- ^omérat les grès plongent vers le N.-O. sous un angle assez variable, mais toujours à peu près égal à l'angle d'inclinaison des bandes de trapp. Près du rivage, leur pendage est au contraire très-faible de 4 à 10*, et on peut admettre que les couches de grès sont d'autant moins inclinées qu'on les observe à une plus grande distance de la zone de trapp.

Auprès des Porcupine-Mountains, le grès est brisé et se relève de tous côtés, sur le jaspe au Sud, sur le trapp à l'Ouest, au Nord et à l'Est.

Les grès du Sud présentent une disposition analogue : leurs couches sont inclinées au contact du trapp et du conglomérat, deviennent sensiblement horizontales à une certaine distance, et se relèvent de nouveau, en présentant l'inclinaison inverse, auprès des roches métamorphiques, du granité et du trapp, qui les limitent vers le Sud.

A l'Ouest, le grès se termine en pointe sur le trapp ; ses brisures et ses inclinaisons démontrent qu'il a été soulevé de deux côtés.

En plusieurs endroits, le grès forme des montagnes isolées, et les couches disloquées plongent vers tons les points de l'horizon, apparence qu'on peut expliquer par un soulèvement local, dont l'intensité n'a pas été assez grande pour faire arriver le trapp jusqu'au jour.

L'explication est rendue plausible par l'existence de montagnes isolées de trapp, dont les bancs plongent de la môme manière vers tous les points de l'horizon, et sur lesquelles les couches de grès se relèvent de tous côtés. Le point le plus remarquable est la Sihoer Afoimlotn, indiquée sur la carte de [. Poster et Whitnev.

Galcaibe hagnésien; — Pendant les excursions nombreuses que Texécation de la carte géologique a rendues nécessaires, on a constaté Texistence de plusieurs lambeaux de calcaire magnésien reposant sur le grès horizontal K Ils sont brisés et disloqués, mais présentent l'analogie la plus grande arec les calcaires qui s'étendent à l'Ouest du Saut-Sainte-Marie, sur la bande de terrain qui sépare le lac Supérieur du lac Michigan.

L'existence du calcaire magnésien au Sud du trapp, est un fait de la plas grande importance, car elle prouve en môme temps l'identité des grès qui existent au Nord et au Sud du trapp avec ceux qui forment la côte méridionale du Sud, et la violence du bouleversement qui a été causé par le soulèvement des trapps, des conglomérats et des grès.

Elle démontre également que le soulèvement n'a pu avoir lieu que postérieurement au dépôt des calcaires, c'est-à-dire après l'époque silurienne inférieure.

Pl. XÏI. — J/e-iîoyate. — ^L'Ile-Royale est située en face de la pointe de Keweenaw, à une distance assez faible pour qu'on puisse l'apercevoir, par les beaux temps, des montagnes de Gopper-Falls. Elle est allongée dans la direction N. 65** E. à S. 65<* 0.; sa longueur dépasse 75 kilomètres, tandis que sa plus grande largeur n'atteint pas 14,000 mètres.

Au Nord-Est, elle présente des baies très-profondes, séparées par des montagnes parallèles, que leur forme a fait comparer aux doigts de la main.

Dans les baies, l'eau est très-profonde, principalement vers la côte du Sud, et les navires peuvent y chercher un refuge contre les tempêtes. Le plus important des ports de cette partie de l'île est Rock-Harbor; sur ses bords, la compagnie Siskawit M. -G. a commencé des travaux dans un filon de cuivre, qui paraît jusqu'à présent d'une richesse contestable 2.

La côte septentrionale est peu accidentée, et présente dans toute son étendue des falaises élevées et des écueils dangereux. — Au Sud-Ouest, le rivage présente plusieurs baies bien abritées; celle de Washington-Harbor pourrait être transformée en un port magnifique si cette partie de l'Ile était habitée.

Sur la côte méridionale, l'immense baie de Siskawit, dans le grès et le conglomérat, pourrait recevoir des flottes entières. •

L'Ile-Royale est presque entièrement composée de trapp, et ne présente des conglomérats et des grès que vers son extrémité méridionale.

1. Un de ces lambeaux se trouve à une vingtaine de kilomètres à l'Ouest du fond de baie de Keweenaw.

2. La mine de Siskawit et celle voisine de Ohio and traprock ne fournissent pas plus de 40 tonnes de cuivre par an.

La surface du sol est très-accidentée, tout en offrant une disposition générale assez simple et facile à saisir; les différentes vaiiétés de trapp, compacte, grenUy amygdaloide, en bancs assez puissants, séparés par des couches de grès et de conglomérats, forment des montagnes rigoureusement parallèles * à la direction générale de l'Ile, élevées de 150 à 200 mètres auKlessus du niveau du lac.

Vers le Nord, leurs Ûancs sont escarpés ; vers le Sud, au contraire, leurs pentes sont très-douces, et varient, comme Tinclinaison des bancs, de 10 à 12»versleS.-E.

Les conglomérats s'appuient sur le trapp^ et leurs couches plongent aussi vers le S.-E. sous un angle de 10 à 12«; ils sont recouverts par les grès, dont rinclinaison est la même.

En rapprochant cette disposition de celle de la pointe de Keweenaw, il est impossible de ne pas reconnaître l'identité des deux terrains ; au Sud, on distingue bien la ligne des Bofaemian-Mountains, suivant laquelle a eu lieu le soulèvement; à l'Ile-Royale on pourrait admettre, en raison de la faible inclinaison des couches, que le soulèvement a été produit par le granité, qui apparaît en montagnes élevées sur la côte du Canada.

§ IL — Description des roches.

Dans le paragraphe précédent, j'ai passé rapidement sur les caractères de$ roches différentes, afin de ne pas compliquer l'exposé de la disposition des terrains : il importe de revenir sur ces détails intéressants avant de commencer la description des giseme^nts de cuivre.

Je ne veux parler que des roches qui se trouvent dans la région d'Ontonagon et à la pointe de Keweenaw, les deux parties les plus intéressantes en raison de la richesse des mines de cuivre et du développement qu'ont pris les travaux pendant ces dernières années.

TaAFP. — Le trapp forme des bancs très-différents les uns des autres par leur aspect et par leur structure. La roche parait être un mélange plus ou moins intime d'amphibole hornblende et de feldspath labrador : ces minéraux sont parfois en cristaux distincts, parfois en grains imperceptibles.

La chlorite et le fer oxydulé entrent presque toujours en notable proportion dans la composition du trapp, et dans les cavités on trouve assez fréquemment des cristaux très-beaux de prehnite, d'analcime et d'épidote.

La chlorite est souvent en proportion tellement forte, que le trapp parait être un mélange de feldspath et de chlorite, renfermant très-peu d'amphibole.

Le fer oxydulé est presque toujours en petits cristaux discernables, quelquefois cependant on ne peut le distinguer à la vue simple; mais sa présence

est toujours accusée par l'action énergique produite sur l'aiguille aimantée : tantôt Taiguille de la boussole est déviée de plusieurs degrés de la position normale, tantôt elle oscille rapidement de part et d'autre d^une position d'équilibre.

Cette action sur la boussole est extrêmement embarrassante, soit pour lever les plans dans les mines, soit pour se diriger dans les forêts. Elle varie d'un banc de trapp à l'autre, et l'étude de ces variations, comparées à la richesse des filons exploités, pourrait donner des résultats intéressants ; l'électricité a joué certainement un grand rôle dans le dépôt du cuivre à l'état natif, et la conductibilité du trapp doit être en relation avec l'action que cette roche exerce encore maintenant sur la boussole.

L'épidote verte plus ou moins mélangée de quartz et de calcaire, se présente en masses considérables entre les bancs de trapp et pénètre à une assez grande distance dans la roche amygdaloîde ; ce fait n'a pas encore été observé à la pointe de Keweenaw, mais il est fréquent dans la région du lac Portage et dans la contrée d'Ontonagon.

Les cristaux définis d'épidote, de prehnite, d'analcime, etc., sont en relation avec les filons qui traversent le trapp; ils ont été rencontrés plus fréquemment à la pointe de Keweenaw que partout ailleurs, probablement parce que dans cette partie le terrain a été beaucoup plus fissuré dans le soulèvement.

La structure des bancs de trapp présente de nombreuses variétés. — Certains bancs sont compactes, très-durs et très-chargés d'amphibole; d'antres ont une texture grenue et contiennent beaucoup de feldspath, visible en cristaux blancs et roses ; ils sont aussi durs que les premiers et ne sont pas considérés comme exerçant une bonne influence sur la richesse des filons. Cette opinion est peut-être mal fondée, et provient seulement de l'insuccès d'un petit nombre de tentatives faites dans cette roche. J'indiquerai dans le chapitre suivant que les filons sont extrêmement nombreux, mais que très-peu d'entre eux sont riches en cuivre ; on ne doit donc pas poser une règle générale au sujet du trapp à texture grenue, avant que l'influence de cette roche n'ait été constatée dans plusieurs filons productifs.

La variété de trapp la plus remarquable est celle qu'on nomme l'amygda- Ipïde-; elle «est éminemment métallifère, c'est-à-dire qu'elle encaisse les parties les plus riches des filons productifs explorés jusqu'à présent. Elle est en général de couleur très-foncée, agit fortement sur l'aiguille aimantée, et présente de nombreuses cavités arrondies, communiquant entre elles par des fissures presque imperceptibles, remplies postérieurement par des minéraux divers.

C'est une roche huileuse et finement fissurée, disposée en bancs plus irré-

galiers que ceux des autres variétés de trapp, comparable pour sa texture à une scorie pâteuse refroidie rapidement. Les minéraux qui remplissent les caTités sont : le quartz hyalin, Tagate, le feldspath, le calcaire blanc spathique, la chlorite fibreuse et rayonnée, Tépidote, la prehnite, l'analcime et mémo le cuivre natif.

Chaque banc d'amygdaloîde a ses minéraux particuliers : à la pointe de Keweenaw, au Nord et au Sud du Greenstone, les noyaux sont principalement formés de chlorite, de quartz et de feldspath ; au milieu de la zone métallifère du Nord, un banc d'amygdaloïde a été pénétré par les matières des filons voisins, les noyaux sont composés de quartz, de calcaire, de chlorite et de cuivre natif. — On l'exploite à Gopperfalls, et sa teneur en cuivre est assez élevée pour qu'on puisse espérer des résultats avantageux.

Auprès du Portage et dans la contrée d'Ontonagon, la roche amygdaloîde est de même pénétrée par l'épidote, le calcaire, le quartz, la chlorite ; le enivre natif ne se présente que dans le voisinage immédiat des filons. Dans les noyaux contenant du cuivre on peut remarquer que le métal forme souvent une pelUcule très-mince, enveloppant la chlorite et le calcaire.

L'agate n'est pas seulement en noyaux dans l'amygdalolde, elle se présente souvent en veinules ou en nids, qui rappellent d'une manière frappante, bien que sur une moindre échelle, les célèbres gisements d'Oberstein. La bande amygdaloîde, voisine du rivage à Agate-Harbor, est celle qui parait contenir les plus belles agates ; la baie doit son nom à cette circonstance observée par les premiers explorateurs.

Le greenstone est un trapp à texture cristalline, contenant beaucoup d'am« phibofe et de chlorite ; la couleur de la roche est plus ou moins foncéci suivant la proportion assez variable du feldspath.

Le trapp porphyrique des Bohemian-Mountains présente des cristaux bien nets de feldspath dans une pâte de couleur très-foncée, cristalline et renfer^ mant beaucoup d'amphibole. La roche devient syénitique quand les cristaux de feldspath sont très-nombreux et rapprochés.

Le jaspe parait être un grès feldspathique soumis postérieurement à l'action d'une haute température ; il accompagne les trapps porphyriques, aU Vont-Houghton et dans les Porcupine-Mountains; il est superposé au trapp dans la contrée d'Ontonagon.

Conglomérats. — Les conglomérats contiennent des galets arrondis dtf tonte grosseur, de trapp compacte, amygdaloîde, cristallin, porphyrique et de jaspe, c'esi-à-dire de toutes les roches dures autres que le granité existant dans la contrée ; ils sont empâtés dans un ciment compacte qui paraît êtrd composé des mômes matières. Les grès subordonnés dont les couches sont

comprises dans la formation des conglomérats, sont formés de grains de quartz et de feldspath, dans un ciment ferrugineux.

En observant attentivement les galets arrondis des conglomérats, on distingue des fissures très-fines, remplies par du calcaire spathique, qui paraissent se continuer dans la pâte; elles indiquent un phénomène postérieur à la formation de ces terrains sédimentaires, probablement contemporain du remplissage des ûlons.

Grès. — Les grès couvrent la plus grande partie de la contrée et forment presque toute la côte, depuis le saut Sainte-Marie jusqu'au massif granitique, et depuis le lac Portage jusqu'au fond du lac. Un immense lambeau se présente encore entre le trapp et le granité, de la baie de la Bête-Grise jusqu'à la Black-River. La disposition des couchés et leur apparence ne laissent pas le moindre doute sur l'identité des grès dans les différentes parties ; il s'est primitivement déposé en couches horizontales sur toute la contrée, au-dessus des roches qui ont maintenant la texture de conglomérat et de trapp.

Les couches de grès sont colorées en rouge plus ou moins foncé, les plus rapprochées du conglomérat sont très-chargées d'oxjde de fer; les èonches supérieures sont peu colorées, et la pftte devient calcaire pour celles immédiatement inférieures au calcaire magnésien.

Les grains sont presque toujours de quartz et de feldspath ; la pftte est fer* rugineuse et ressemble à de la boue de consistance argileuse, telle qne pourrait la donner la désagrégation et la décomposition partielle des roches amphiboliques. Les couches peu colorées et blanches ont une consistance assez faible, ne contiennent que très-peu ou même pas de ciment, excepté dans les parties supérieures de la formation dans lesquelles la pâte est calcaire*

Aucun fossile n'a encore été signalé dans les conglomérats et dans les grès^ et leur âge ne peut être déterminé que par leur position au-dessous des calcaires magnésiens qui appartiennent à ^époque silurienne inférieure.

Fentes des teriuins. — A la pointe de Keweenaw, depuis l'extrémité orientale jusqu'à la mine Albion, près de. laquelle le greenstone cesse d'être apparent, les terrains de trapp, de conglomérat et de grès présentent de nombreuses fentes presque verticales toujours sensiblement normales à la direction des couches; elles sont plus nombreuses et plus marquées dans le trapp que dans les terrains sédimentaires; on peut les observer principalement dans le greenstone, sur le versant méridional qui présente la tranche du terrain bien à découvert. Auprès des coudes que forme la direction^ les fentes sont tellement rapprochées que la roche trappéenne parait avoir une structure colonnaire analogue à celle des basaltes.

Dans les grès, les fentes ne sont pas aussi rigoureusement normales à H stratification, et conservent leur parallélisme sur une assez.grande étendue :

dans le conglomérat on distingue plutôt de grandes fractures que des fentes Téritables.

Dans les régions du Portage et d'Ontonagon, le trapp n'est pas aussi fissuré que dans la partie orientale de la Pointe ; il paraît y avoir eu écartement des bancs successifs les uns des autres, en même temps que de grandes brisures indiquées par les vallées transversales. Les grès présentent encore des systèmes de fentes parallèles^ presque verticales, mais assez écartées les unes des antres.

Gâlcaiiib magnésien. — Le calcaire magnésien se trouve seulement en quel* qaes points à TOuest de la baie de Keweenaw, reposant sur des grès blancs ; il n'a d'importance qu'au point de vue géologique, comme témoin de l'identité des grès de la contrée métallifère, avec ceux sur lesquels reposent les calcaires magnésiens, situés à l'Ouest du saut Sainte-Marie#

Dans ces calcaires on a trouvé des fossiles (presque tous des moules in-teneurs) dans lesquels M. James Hall a reconnu les espèces suivantes qui appartiennent à la période silurienne inférieure.

Maelurea, Gastèropode Murchisonia ou Loxomena, Ambonychia orbicuîata et amygdaUna^ Modiolopsis truncatus, Edmondia subtruncata, mbangvlcUa et verh tncosa, LepUma $encea^ OrthiSj Crinoides glypiocrinus.

Résumé. — Avant de parler des alluvions qui couvrent sur une grande épaisseur la majeure partie de la contrée, il me semble utile de résumer en peu de mots la constitution géologique des bords du lac Supérieur.

On rencontre au lac Supérieur des roches de trois natures J)ien dlilérentes :

1^ Des roches déposées primitivement sous les eaux en couches horizontales^ le calcaire magnésien, les grès et les conglomérats;

2*> Des trapps, dont l'origine ignée est encore douteuse ;

3^ Des granités et des roches métamorphiques, dont l'apparition a certai'** nement suivi le dépôt des autres terrains.

Le granité et les roches métamorphiques paraissent constituer les monta-' gnes de toute la partie orientale du lac ; vers le Nord, ils forment à une faible distance du rivage une chaîne très-élevée, dont la direction est sensiblement parallèle à celle de TIle-Royale, N. 65*» E. à S. 65" 0. Les trapps et les grès disloqués et r^levés sur cette chaîne ne laissent pas le moindre doute qtie le granité ait été la roche soulevante, au moins dans cette partie du lac.

Sur la rive méridionale le granité, recouvert en partie par les micaschistes, le jaspe des roches amphiboliques, apparaît auprès du rivage, au Sud de la baie de Keweenaw, et s'avance jusque dans l'État de Wisconsin, dans la direction S. 70® 0. Là encore les terrains ont été brisés et soulevés par cette roche, car on trouve au Nord comme au Sud les grès en couches horizontales à une

certaine distance du granité^ disloqués et relevés au contact de cette chaîne de montagnes.

Il est fort difficile, dans Tétai actuel des explorations faites dans cette partie de la contrée, d'émettre une opinion sur la nature première des roches amphiboliqnes en contact avec le granité, et désignées par les géologues américains comme métamorphiques.

Je me borne à signaler cette question intéressante qui s'écarte du but de mon mémoire, Tétude des gisements de cuivre.

Le trapp, sous différentes variétés, compacte, grenue, amygdaloide, cristalline, porphyrique, se présente en bancs puissants, parallèles entre eux, parallèles également aux couches des conglomérats et des grès, et séparés assez fréquemment les uns des autres par des lits de ces deux roches sédimentaires*

n apparaît tout le long de la côte du Canada, à TEst et an Nord ; à Tlle- Royale et sur la côte américaine, depuis l'extrémité de la pointe de Keweenaw jusque bien loin vers l'Ouest, dans le Wisconsin.

Au Nord, le trapp est disloqué et relevé au contact dû granité; à l'He- Royale les bancs sont inclinés vers le Sud de 10 à 42», en plongeant sous les eaux du lac, recouverts en partie par les conglomérats et par les grès.

A la pointe de Keweenaw, la disposition du trapp est un peu complexe, et la direction n'est pas aussi régulière qu'à l'Ile-Royale. La direction des bancs présente plusieurs inflexions auxquelles semblent correspondre des cassures transversales de tous les terrains, et varie depuis E.-0. jusqu'à N. 10* E. àS. lO'O.

Dans toute son étendue, le trapp est divisé en deux parties par une chaîne de montagnes qui est en général plus rapprochée de la limite méridionale dé la zone : le versant septentrional présente pour tous les bancs l'inclinaison vers le Nord, sous un angle variable de 25 à 55°; sur le versant opposé le petidage est vers le Sud, sous un angle compris entre 30 et 60<>. Cette disposition prouve que les bancs de trapp ont été brisés suivant la direction de cette chaîne de montagnes, par une roche qui les a relevés en ne venant pas jus* qu'à la surface. On peut conjecturer que cette roche soulevante est le granité, par analogie avec les positions respectives du trapp et du granité sur la rive septentrionale au Canada, et à l'Ouest à la limite du Minnesota. *

Les Porcupine-Mountains, à l'Ouest de TOntonagon, représentent nn soalavement partiel tout à fait analogue, la présence du jaspe au Sud de ces âiontagnes, comme au mont-Houghton, l'aspect porphyrique du trapp, sont Atttant d^indices qui confirment la proximité du granité.

La disposition des bancs de trapp, au Nord et à l'Est, sur les rives cana*

AU LAC SUPÉRIEUR. 3(fêl

diennes, au Sud^ à la pointe de Keweenaw, et sur tonte la côte américaine, démontre Tezistence de cette roche sons la plus grande partie du lac.

Les conglomérats présentent en plusieurs parties de la contrée une puissance considérable, notamment à la pointe de Keweenaw, depuis l'Ile Manitou jasque vers Eagle-Biver, et à TIle-Royale vers son extrémité méridionale : ils sont moins en évidence vers TOuest, dans les régions du Portage et de l'Ontonagon.

Leurs couches inférieures, accompagnées de grès rouges, offrent des alternances curieuses avec les bancs supérieurs du trapp; elles ont été bien observées à la mine de Copperfalls, dont les galeries d'écoulement ont traversé presque tous ces terrains.

Les lits de conglomérats et de grès qui séparent les bancs de trapp, les alternances que présente la partie supérieure de la formation trappéenne, et principalement l'immense étendue et la régularité de ces alternances, semblent indiquer que les trapps ont été produits en même ternes que la formation sôdimentaire et non pas postérieurement aux dépôts des couches.

Les grès recouvrent partout les conglomérats et sont en stratification parfaitement concordante avec eux, ils s'étendent depuis le saut Sainte-Marie jusque dans l'État de Wisconsin, en trois bandes distinctes, appartenant à la même formation, brisée et soulevée par le massif granitique du Sud et par les trapps de la pointe de Keweenaw. Ils se prolongent certainement sous les eaux du lac, car ils apparaissent à l'Ile-Royale dans la position symétrique de celle qu'ils occupent sur la côte méridioiifede.

La bande de grès située le plus au Sud, présente sur le rivage du lac des escarpements qui permettent d'étudier la partie moyenne de la formation, marquée par des alternances de couches de couleur rouge et de couches faiblement colorées ; de ee côté, la partie inférieure de la formation est cachée par les eaux du lac; la partie supérieure est composée de grès presque blancs, dont la pâte est calcaire.

Au contact du granité et des. roches amphiboliques, les couches de grès sont relevées et plongent vers le Sud.

La seconde bande de grès, comprise entre le granité et le trapp, est relevée au contact des deux roches et présente la forme d'un immense fond de bateau.

Les couches de grès sont horizontales dans toute la partie moyenne de la bande; vers le Sud, au contact du granité, elles plongent vers le Nord; au Nord, au contact du trapp, elles plongent vers le Sud.

H serait d^in grand intérêt de pouvoir étudier en détail la disposition des grès auprès du trapp ; sur presque toute la ligne de séparation, qui s'étend de la j)ointe de Keweenaw à la Black-River, le grès repose presque immédiatement

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sur le trapp et ne laisse apercevoir les conglomérats que sor one £aible épaisseur, et seulement dans certaines parties. Il est certain cependant que les conglomérats doivent avoir de ce côté le même développement que vers le Nord^ puisque vers les mines Algonquin et Douglas Houghton ils sont bien i^métriques des deux côtés du tri^p«

Entre ces deux mines^ les montagnes de tripp possédant le double pendage» celles qui marquent Taxe du soulèvement^ sont placées au milieu de la zone de trapp^ tandis que partout ailleurs elles sont plus rapprochées de la limite méridionale. Ces dispositions portent à penser que la cassure des terrains s'est faite obliquement^ et non pas totgours perpendiculairement aux couches; l'angle de brisure a dû être plus faible à la pointe de Keweenaw que dans la contrée d'Ontonagon; il a dû être très-voisin de 90^ entre les mines précédemment citées.

Cette hypothèse explique assez bien comment les grès dn Sud peuvent empiéter sur le trapp, et ne laissent pas apercevoir les tranches successives du trapp, des conglomérats et des grès, aussi bien que vers le Nord.

Dans cette zone de grès et vers la limite méridionale on a constaté plusieurs Uots, les uns de trapp, les autres de grès, présentant les bancs et les couches inclinés vers tons les points de Thorizon. Ils indiquent une série de soulèvements isolés, encore imparfaitement étudiés^ pour lesquels la roche soulevante n'a pas traversé le trapp, et même n'a pas forcé le trapp à traverser les grès*

Vers rOuest de la baie de Keweenaw on a rencontré quelques lambeaux de calcaire magnésien, identique avec celui qui se présente entre les deux lacs Supérieur et Michigan.

Ils indiquent que le calcaire s'étendait bien loin an Sud, et qu'il a été biisé et enlevé par les soulèvements qui ont donné à la contrée son relief actuel.

La bande de grès du Nord forme tont le rivage, depuis Eagle-River jnsqu'au fond du lac ; les couches sont relevées vers le Sud, parallèlement aux bancs de trapp, et leur angle d'inclinaison diminue progressivement vers le Nord. Ils sont recouverts en grande partie par les sables et argiles, mais on peut les observer en différents points et constater leur identité avec ceux qui existent plus au Sud. Les grès de TIle-Royale, plongeant sur le Sud, reposant sur les conglomérats, sont bien évidemment la co atinuation de ceux observés à la pointa de Keweenaw.

Le calcaire magnésien, caractérisé par des fossiles qui tous appartiennent à l'époque silurienne inférieure, forme une zone assez étendue à l'Ouest da Saut Sainte-Marie ; il se présente encore en lambeaux isolés à l'Ouest de la héke de Keweenaw. Partout il est supérieur aux grès et repose sur eni en stratification concordante*

OftiGiMB DO TRAi»p. — La Véritable origine du trapp me 'paraît encore assez obscure : les géologues américains le considèrent comme une roche volcanique, venue au jour dans un état de fluidité parfaite, mais cette bypotliése n'explique pas d'une manière satisfaisante la disposition et surtoiit l'immense étendue des bancs de trapp, toujours et partout rigoureusement parallèles aat lits et aux couches des conglomérats et des grès.

La disposition de toutes les roches serait plus facile à expliquer en admettant que ces trapps sont des chistes ferrugineux niétàmorpHiques.

Je ne -peut cependant aborder maintenant la discussion de cette ijypothèse : je dois attendre qu'un second voyage an lac Supérieur m'ait mis en position d'étudier plus en détail les caractères minéralogiques et la disposition de tous

les terrains.

Quelle que soit, du reste, l'origine du trapp, il est évident qu'il s'edt produit en bancs horizontaux, avant et pendant la formation des congloniératd, dur lesquels se sont déposés les grès, et plus tard le calcaire magnésien*

L'ensemble de ces roches^ tmpp, conglomérat^ grès et calcaire, arecoiivert on immense bassin, dont une partie saulemeni est occupée par le lao Supérieur*

Le granité a brisé, soulevé et même traversé tous led terrains, et pendant les bouleversements produits par son apparition au jour, le calcaire a été presque complètement enlevé.

La direction des deux chaînes granitiques du Nord et dtt Sud, telle des bancs et des couches de l'Ue-Royale, la direction qu'on peut attribuer à la zone de trapp de la pointe de Keweenaw en négligeant ses sinuosités; tont E. 25» N. à 0. 25'> S.

On doit admettre, d'après les fossiles du calcaire magnésieii) que les terrains observés au lac Supérieur appartiennent à l'étagd silurien inférieur. Le soulèvement a dû se faire à la fin de la période pendant laquelle le calcaire se déposait sous les eaux.

§ IIL -*- Allumons.

On rencontre dans tout le Nord de l'Amérique, les rochers polis^ striés et sillonnés dans une direction déterminée, les dépôts de sables et argiles, graviers, galets et blocs de toutes dimensions, transportés du Nord vers le Sud, dont l'explication a produit de si nombreuses discussions entre les plus éminents géologues.

En Amérique et dans le Nord de l'Europe, les faits observés sont presque identiques; les tnatériànt transportés paraissent avoir suivi la tnême direc^ tion ; elle est du Nord au Sud dans son ensemble, mais présente plusieurs

déviations locales^ suivant les obstacles qae les hautes montagnes ont opposée au mouvement.

Au lac Supérieur, les phénomènes erratiques sont évidemment postérieur^ aux gisements de cuivre natif, n'ont avec eux aucune relation, mais leur étude est trop intéressante pour que je ne m'y arrête pas quelques instants. J'exposerai seulement les faits observés dans la contrée, sans entrer dans la discussion des hypothèses qui pourraient être faites pour les expliquer.

RixÂes poUeSy striées et sillonnées. — Les sillons tracés sur les roches en évidence, dont la forme est arrondie du côté du Nord, se rapportent certainement au commencement de la période erratique, car en plusieurs points on rencontre les stries sous les alluvionsles plus anciennes; ils sont principalement en évidence à l'Ile-Royale et à l'extrémité orientale de la pointe de Keweenav, par suite de l'absence des alluvions.

A rile-Royale, les promontoires qui s'avancent vers le Nord-Est sont tous arrondis et striés des deux côtés; toute la côte exposée au Nord présente également des stries, et les roches sont partout arrondies et polies. — L'extrémité occidentale de l'ile ne présente aucune indication de cette nature, mais on les retrouve, peut-être moins développées, sur toute la côte méridionale. Le conglomérat lui-même est sillonné comme le trapp, mais les stries sont moins distinctes ; on doit l'attribuer à ce que le conglomérat est une roche moins dure, sur laquelle les agents atmosphériques ont produit plus facilement la décomposition de la surface.

La direction des stries parait être dans toute l'étendue de TIle-Royale N. 50« E. à S. 50° 0., et par conséquent assez peu différente de Torientatioa des terrains ^

A la pointe de Keweenaw, les alluvions n'ont pas été constatées dans tonte la partie orientale, mais les roches polies et striées sont très-apparentes dans toute la zone de trapp : lenr direction générale est N. 20« E. On ne les distingue pas sur les conglomérats et sur les grès parla raison que j'ai indiquée tout à l'heure, par suite de la décomposition lente de la surface par Ie:i agents atmosphériques. A l'Ouest, dans les contrées du Portage et d'Ontonagon, les stries sont presque partout cachées par les alluvions.

Dans le massif granitique de Carp-River, les bords du lac, et toutes les pentes des montagnes exposées au Nord présentent des stries dirigées dans leur ensemble du N.-E. au S.-O. Les directions observées sont assez différentes, depuis N.-S. jusqu'à N.-65° E., depuis celle qui paraît être la direction

1. En plusieurs points de Tlle-Royalei on remarque des stries irrégulières, à une faible distance au-dessus et au-dessous du niveau du lac : elles sont évidemment trèsmodernes et produites par les glaces qui se forment actuellement pendant Thiver.

normale erratique jusqu'à celle de la chaîne des montagnes granitiques.

Les explorations faites dans cette région ne sont pas assez nombreuses pour qu'on puisse établir la relation qui doit exister entre la direction des stries et la hauteur et la forme des montagnes, sur lesquelles elles sont observées.

Galets, argUeSy sables et graviers, blocs erratiques. — Les dépôts que j'ai désignés jusqu'à présent sous le nom d'alluvions, comprennent des matériaux très-diyers, qui présentent assez fréquemment une apparence de stratification horizontale. Ces alluvions sont très-déveîoppées, sur la côte méridionale dn lac, depuis le Saut Sainte-Marie jusque vers laChocolate-River ; sur toutes les bandes de grès au Nord et au Sud du trapp ; elles remplissent le fond des vallées du trapp dans toute la contrée d'Ontonagon, à l'Ouest elles ont été signalées bien au delà de fofid du lac. Au Sud elles s'étendent jusqu'aux vastes prairies du Wisconsin et de l 'Illinois.

Blocs erratiques. — Les blocs erratiques, de toutes les dimensions, tous arrondis et composés de roches dures, granité, hornblende, trapp, et même de enivre natif et de fragments de filons, les uns bien polis, les autres striés, ont été reconnus dans les sables, danis les argiles, dans les graviers, dans les dépôts de galets. On les retrouve encore isolés sur plusieurs montagnes élevées, à des hauteurs de 300 mètres et plus au-dessus du niveau actuel du lac.

Les blocs ont par conséquent été déposés pendant toute la période erratique; ils ont été transportés du Nord vers le Sud, car, en chaque point oh ils «ont constatés, ils sont composés de roches n'existant que vers le Nord. Ceux de l'Ile-Ro3'ale, de la pointe de Keweenaw et de la contrée d'Ontonagon, proviennent des roches de la côte septentrionale du lac; les blocs du Sud et du Sud-Ouest, qui forment une longue traînée dans les États de "Wisconsin et d'Illinois, proviennent du massif granitique et métamorphique, qui s'étend an Sud de la région métallifère.

La meilleure preuve à donner du transport du Nord au Sud est l'existence des blocs de minerais de fer au Sud de la contrée de Carp-River, tandis que, pins au Nord, aucun bloc de cette nature n'a été signalé.

Alldvions. — En étudiant la disposition des alluvions on peut reconnaître nne succession probable, dans le dépôt des galets, des argiles, des sables et des graviers.

Les galets mélangés de sables et d'argile paraissent la base de la formation ; ils ne sont en évidence que sur les bords du lac dans les deux zones du grès, auprès des Pictured-Rocks et dn Portage. Ils ne sont pas à une grande hauteur au-dessus du niveau du lac : les matériaux qui les composent semblent provenir des montagnes voisines et n'avoir pas été transportés à de gfandes distances.

310 TOTAGE

{^es argiles assez régulièrement stratifiées, mais renfermant encone dos galets et des blocs de grandes dimensions reposent sur le dépôt précédent, on snr les roches elles-mêmes, quand ce dépôt manque. Elles ont été constatées à U base des alluvions près du Saut Sainte-Marie, et surtout dans la contrée d'Ontonagon. Elans cette partie du lac, elles remplissent les vallées de la zone de trapp ^t paraissent provenir de la décomposition de la roche tny[>péenne. Elles se présentent encore, mais plus mélangées de sables qnartzeux, au Nord de oette zone, dans les vallées qui répondent aux conglomérats et aux grès feldspathi(m^s. Les argiles accompagnées de sables et graviers sont très-abondantes dans la bande 4^ grès au Sud du trapp. Il est impossible de connaître l'épaisseur réelle des argiles; elle ne parait pas dépasser 15 à 20 mètres.

(«es sa))le$ et les graviers^ acconipag^és de galets, tantôt colorés en rouge, tantôt presque blancs, se présentent au-dessus des argiles à Textrémité de la rivière du Saut, au Grand-Sable ; dans toutes les autres parties du lac, il est difficile de distinguer si les sables sont plus récents que les argiles, ou si les deux dépôts sont contemporains. Ils existent sur une épaisseur de 20 i 3Q n^^tres sur les trois zones dont j'ai parlé au commencement de ce chapitre, formant des pentes douces vers le lac, présentant des terrasses dans lesquelles on peut yoir la preuve d'élévations successives des terrains, ou remplissant les vallées étroites limitées par des montagnes de grès.

n est important de remarquer que sur la rive méridionale, & TEst du Saut Sainte-Marie, et sur la zone de grès qui s'étend an Nord du trapp, les sables sont en général presque blancs, et que leur coloration est en relation évidente avec celle des couches de grès sur lesquelles ils reposent.

On peut étudier ces changements de couleur en allant de la ville d'Ontonagon à la mine de Toltec, située à plus de 25 kilomètres vers le Sud : on voit les alluvions de graviers et de sables se colorer de plus en plus et devenir plus argileuses à mesure qu'on s'approche des congloniérats et du trapp.

Cette observation porte h, faire considérer les sables et graviers comme provenant de la désagrégation locale, au moins en grande partie, des roches environnantes, et par conséquent à faire admettre que les deux dép6ts de sables et d'argile sont à peu près contemporains, produits par la môme cause, et n'ont pas été transportés à de grandes distances.

Les couches irrégulières de graviers et de galets recouvrent les sables en un petit pombre de points; ils ne sout bien développés que sur la rive méridionale du lac, au Grand-Sable et sur la côte occidentale de la rivière do Saut* Leur épaisseur pe dépasse pas 4 à 5 mètres, et leur disposition en conclues piiil stratiDées parait indiquer une période moins tranquille que celle des ai^es ^ de^ solfia.

Tbbbasses. — Les terrasses du lac Supérieur sont bien caractérisées en

différents points^ au Grand-Sable et sur la côte méridionale, à TEst et au Nord, sur la rive canadienne. Leur aspect et leurs dimensions ne sont pas les mêmes au Nord et au Sud, et chaque terrasse a sa disposition particulière. Elles présentent toutes une succession de talus à pentes assez douces, en retraite les uns sur les autres, se prolongeant à une distance de plusieurs kilomètres, en se rapprochant progressivement.

U est permis de considérer chacune de ces terrasses comme indiquant le niyeau du lac à une époque récente; mais alors il faut admettre que le terrain a été diversement élevé aux différents points du lac à des époques successives. Si l'élévation avait été générale, on retrouverait dans toutes les terrasses la correspondance des hauteurs et la continuité qui leur manquent.

Les variations irrégulières et momentanées du niveau de Teau, qu'on observe maintenant encore sur les côtes des grands lacs, peuvent être expliquées par des mouvements du sol, qui s'abaisse et se relève successivement. Dans cette hypothèse, on peut voir dans les variations actuelles la continuation, sur une échelle moindre, du phénomène qui a produit les terrasses. On peut {^ussi conjecturer que Tabsence des alluvions & l'extrémité de la pointe de Keweenaw et à TIle-Royale peut provenir de la dénudation produite par un abaissement momentané au-dessous di) niveau du lac. On peut même indiquer à la pointe de Keweenaw le lac Portage comme axe de rotation.

Alldvions MODRaifBS. — n ne faut pas confondre avec les alluvions anciennes les dépôts de sables que les rivières apportent sur les bords du lac, et qui forment à leurs embouchures des barres plus ou moins développées. On peut les étudier à Eagle-River, et surtout à Ontonagon; dans cette localité la côte est très-basse et formée des sables et graviers sur lesquels se déposent, jusqu'à une grande distance du rivage, les boues rougefttres entraînées par la rivière.

La discussion des hypothèses qu'on peut faire pour expliquer les stries, les blocs erratiques et les alluvions anciennes, m'entraînerait au delà des limites de mon travail. Cette question est d'ailleurs trop imporiante pour que j'ose 'aborder après un seul voyage, dans lequel mon attention s'est portée principalement sur les gisements de cuivre. J'espère la traiter dans un second mémoire après avoir visité de nouveau ces contrées lointaines. Je chercherai en même temps à constater d'une manière plus précise les relations qui existent entra le trapp et les conglomérats ; car ces relations peuvent seules faire connaître si le trapp du lac Supérieur est réellement arrivé en parfaite fusion, ou s'il doit être considéré comme une roche métamorphique, représentant les granwackes d'Europe.