STRUCTURE DES ROCHES

Le mot structure a donc^ en minéralogie et en pétrographie^ une acception différente; ce désaccord n'est qu'apparent; il est en relation atec la grandeur des objets examinés dans on cas et dans l'autre. Si Ton étudie le globe dans son ensemble , le root structure s'applique à des objets d'une tout autre dimension que celle des cristaux ou des roches ( Toir pages i 38 et 347).

«e# vo^^.-^ Structure massive, ^ C'est celle d'une roche qui n'offre pas de plans de séparation et dont les couchée poesèdent une grande épaisseur.

Pseiido^ fragmentaire y bréchoîde, pmidingiforme , etc. — Ces désignations doirent être affectées aux roches qui , quoique formées par voie de précipitation chimique^ sont dirisées^ par de nombreuses fissures , en fragments qui )eur donnent une fausse apparence de roche détritique. Je citerai^ comme exemple, le forest-marble de la Franche-Comté; ce terrain y est constitué par un calcaire compacte se délitant en fragments angoteux qui le font ressembler à une brèche.

Structure schisteuse. — Il en sera question dans le paragraphe suivant.

Stmctttre brouillée, articulée, entrelacée, — Cette structure se manifeste lorsque la roche est composée de parties qui s'enchevêtrent les unes dans les autres et semblent liées par une matière colorée, disposée en veines ou en réseaux; ces parties , dit Brougniart , peuvent être anguleuses, comme dans Topfaicalce, on ovoïdes, comme dans le marbre de Campan.

Structtire grumeleuse. — C'est celle de certains calcaires qui oflï^ni des parties de forme irrégulière et plus dores que Fensemble de la roche où elles apparaissent, pour ainsi dire, comuïe des grumeaux.

5iS PRODROME DE GÉOLOGIE.

Structure concrétionnée, fnamelonnée, etc. — Une roche esl dite concrétionnée, lorsqu'elle s'est formée, par voie d'action moléculaire, dans la masse d'une autre roche ou dans des cavités existant au milieu de celle-ci. Cette action moléculaire dont j'ai parlé, soit à la fin du chapitre précédent, soit en décrivant le mode de formation du tuf, des stalactites , des oolites des concrétions du limon, des chailles, etc., peut être contemporaine de la roche encaissante ou postérieure à son dépôt. La structure concrétionnée correspond souvent à une texture cristalline.

La surface des concrétions est tantôt lisse, tantôt parsemée de proéminences arrondies et juxtaposées les unes contre les autres ; dans ce dernier cas , la structure est plus spécialement désignée sous le nom de structure mamelonnée.

Structure sphéroîdale. — Les concrétions prennent quelque fois la forme de boules ou de rognons plus ou moins arrondis, sans texture cristalline ; ces boules se placent, avec une régularité remarquable, sur un même niveau; en se rapprochant les unes des autres, elles constituent des couches proprement dites, où la structure sphéroïdale se manifeste lorsqu'elles sont soumises à l'action des agents atmosphériques. Ces rognons ovoïdes ou sphériques s'observent notamment dans les marnes du lias. A ce genre de structure appartiennent les chailles.

Stylolites.— Quelques calcaires, notamment ceux de la grande oolite et du cornbrash des environs de Besançon offrent certains accidents qui peuvent être considérés, soit comme des cas particuliers de structure, soit comme des ludus. Les stylolites (<rruXo;, colonne; X(ôoç, pierre) proviennent d'une cause encore inexpliquée; ce sont des prismes plus ou moins irréguliers, d'un centimètre environ de largeur, quelquefois striés ou rayés dans le sens de la longueur. Leur longueur ou, si l'on

6CHIST0SITÉ. 513

veut^ leur hauteur varie de quelques millimètres à quinze centimètres. Le système qu'ils constituent en se juxtaposant les uns contre les autres est coupé ^ en bas et en haut ^ par un plan qui coïncide parfois avec celui de la stratification , mais qui souvent en est distinct. Les prismes, en venant se terminer au même niveau , dessinent une sorte de mosaïque ou des lignes en zigzag disparaissant insensiblement dans la masse de la roche à laquelle ils appartiennent.

«cklitMlic» ex»«rleiieei «e mi. «orfty, Tjmdan, iNi«¥r«€» ete. —

n y a une schistosité produite à la suite d'un amincissement excessif des couches dont se compose une masse sédimentaire. Mais , d'après les expériences de M. Tyndall et de M. Daubrée , la schistosité reconnaît , dans un grand nombre de cas y une autre raison d'être. Elle peut se manifester lorsqu'une roche, encore non solidifiée , est soumise à une pression avec laminage. Ici , je ne puis mieux faire que d'emprunter à un travail de M. Daubrée tes détails qui suivent.

a Du temps de Hutton , on n'avait pas encore remarqué que la structure feuilletée , si fréquente dans les massifs entiers de roches, résulte d'une action postérieure à leur formation. La différence que nous reconnaissons aujourd'hui entre la structure feuilletée et la stratification, a cependant été déjà décrite, au commencement de ce siècle, par divers auteurs. En 1B35, M. le professeur Sedgwick a confirmé et généralisé le fait, en montrant que , dans le pays de Galles, les feuillets sont le plus ordinairement obliques à la stratification. — Cependant il y a des contrées où la disposition transversale est exceptionnelle, et où les feuillets sont en général parallèles à la stratification, o La structure feuilletée est surtout développée dans les schistes argileux ou phyllades , mais elle n'en est pas l'apa^

514 PRODROKB DE GÉOLOGIE.

nage exclusif et se poursuit dans des roches de nature différente^ telles que les quartzites^ les grès, les calcaires^ surtout lorsque ceux-ci sont impurs. Souvent le joint ne se montre pas plus dans la roche que le clivage ne s'aperçoit dans les cristaux avant qu'on Tait fait naître parle choc; il est en quelque sorte latent^ ainâ qu'on le reconnaît dans les carrières d'ardoise. Un autre fait très renoarquable a été signalé par M. Sedgwick, c'est la constance surprenante avec laquelle les feuillets se poursuivent sur de grandes étendues, et même au n^ilien des oontoumemente les plus prononcés des oouches auxquelles ils appartiennent. Cette observation a é^ parfaitement confirmée dans les Alpes, les Andes, les monts Apalâches , etc.

D Là structure schisteuse anormale, on, en d'autres termes, la structure feuilletée , qui ne provient pas de la stratification par dépôt, quoique très fréquente dans les terrains anciens, ne s'y tronve pas toujours et ne leur est pas exclusivement propre. D'une part, on ne rencontre pas de véritabtes phyllades dans les couches siluriennes de la Suède, de la Russie oa des Etats*Unis, qui ont conservé leur horizontalité première; d'autre part, des schistes propres à être exploita oomroe ardoises sont connus dans des terrains plus récents qui ont été disloqués, comme dans le terrain crétacé des Pyrénées et de la Terre-de*Peu , et dans le terrain nummulitique de la Soiase, aux environs de Glaris. Ainsi Forigine de la structure feuilletée paraît se lier essentiellement à l'existence de dislocations.

» La cause du développement de la structure feuilletée des phyllades a été attribuée à des actions cristallines, pcriaires on électriques. Ces vagues hypothèses ne pouvaient ^ère s'appuyer q»ie sur ce résultat, annoncé par M. Robert Pdx, que l'argile humide , en présence de courants électriques, peut

scHiSTOsrrÉ. Si 5

d«veuir sensiblement feuilletée W. Ces causes ^ ()u'on pourfait qoaliâer d^occultes, ont cependant été adoptées par des savants émînenta^ ear le fait remarquable qui était le plus particulier renient propre à guider vers une saine explication n'a été décmiTert qu'asses récemment par M. Baur. Ce géologue a le premier montré , en 1846^ que le clivage a pris naissance Ion du contournement des couches, et qu'il parait résulter d^une pression , normalement à laquelle il s'est développé. Ce n'est qu'un an plus tard que M. Sbarpe^ a qui l'on a souvent accordé la priorité, est arrivé à la même conclusion, par d'autres observations très précises relatives à la déformation qu^ont subie les fossiles,

« La première tentative pour imiter mécaniquement ce pbé** nomène a été eiécutée par M. Sorby , auquel on est redevable d'autres recherches ingénieuses; en laminant de l'argile dans laquelle il avait disséminé des paillettes d'oxyde de fer, il a vu qu'elles s'alignent perpendiculairement à la pression, M. Joha Tyndall est allé plus loin : il a produit une structure feuitleléa» tout-à-fait semblable à celle de l'ardoise , dans difierentes sub« stances plastiques^ comme la terre de pipe et la cire> en lea comprimant et les soumettant à une espèce de laminage (4856), C'est sans doute par là que cet habile physicien a été conduit plua tard à s'occuper de la structure et du mouvement des glaciers.

» Des eupériences que j'ai entreprises avant d'avoir oonnai»^ sanœ de celles de M. Tyndall, mais que j'ai faites par d'antres procédés et sur une plus grande échelle, confirment œtte opi«-

(1) O'fPfiii Ifs eYpérieucas de U. Fox et 4e M. Huni, une «ction ^lecliiqiiB lon^mps soutenue est capable de donner une structure feuilletée à des matières argileuses. Les plans des lames se forment à angle droit avec la direction des fMiSf . éjeetrii}«69.

516 PRODROMB DE GÉOLOGIE.

nion que la structure schisteuse parait être un effet de près* sions et glissements subis par les couches sous Taction de forces énergiques. Pour que Targile puisse acquérir une structure schisteuse très prononcée^ deux conditions sont indispensables : i"* Il faut que la substance puisse éprouver des glissements et s'étendre par un commencement de laminage; alors les feuillets se développent parallèlement au glissement^ c'està-dire normalement à la pression. Si le corps ne peut pas céder et se déformer dans le sens perpendiculaire à la pression , il acquiert une forte consistance^ mais sans montrer aucun indice de feuillets^ ni même de clivage. ^ La masse que l'on comprime doit être douée d'un degré particulier de plasticité. Trop sèche ^ elle se brise; trop molle ^ elle se lamine sans que les feuillets puissent s'isoler. Des échantillons de la même argile ^ mais à des états de dessication différents y soumis simultanément à la compression^ fournissent des couches superposées^ les unes à structure schisteuse^ les autres à cassure irrégulière^ dont le contraste est très significatif.

» Un phénomène accompagne presque toujours la structure schisteuse dans les roches cristallines^ c'est le parallélisme remarquable que présente une partie de leurs éléments cristallisés. Ceux qui ont la forme de paillettes^ quelle qu'en soit lanahire^ mica^ chlorite; talc^ graphite ou feroligiste^ sont disposés à plats, suivant les plans des feuillets. L'alignement des paillettes n'est pas^ comme on l'a dit^ la cause de la préexistence des feuillets : il n'en est que la conséquence.'Je m^appuîe pour cela sur quatre motifs principaux * 1^ La structure feuilletée s'est 'quelquefois manifestée dans la nature, et Je l'ai produite parfaitement dans mes expériences , en l'absence de toute espèce de paillette. 2** Des cristaux qui sont loin d'avoir la forme de lamelles^ comme le grenat, le fer oxydulé^ pré-

CLIYAGE DBS ROCHES. Si 7

sentent cependant un alignement très régulier. 3^ Dans les expériences semblables à celles de M. Sorby^ les paillettes ont bien une tendance à venir se ranger graduellement dans le sens du mouvement déterminé parla pression; cependant leur alignement est très imparfait^ et celles des paillettes qui ne parviennent pas à se ranger dans le plan général paraissent contrarier la formation des feuillets. 4» Si^ avant de soumettre Targile au laminage^ on Timprègne avec de Teau à 100 degrés^ qui a été saturée d'acide borique^ puis si on la lamine sur une plaque de fonte échauffée par un foyer^ de façon à éviter que Tacide borique se précipite avant la formation des feuillets^ les paillettes d'acide borique qui prennent naissance entre les feuillets par le refroidissement ultérieur du liquide présentent un alignement infiniment plus régulier que dans Texpérience de M. Sorby^ et tout-à-fait comparable à celui de certains schistes micacés. »

cttvatc de» rvchc». — Le mot clivage , pris dans une acception générale^ a^ dans l'étude des roches, le même sens qu'en mi^ néralogie. Il désigne l'ensemble des ligues suivant lesquelles une roche est fracturée ou tend à se fracturer^ dès qu'elle est soumise à l'inQuence des agents atmosphériques. Mais ces 1 ignés ne sont pas toutes du même ordre ; elles varient sous le rapport de leur origine^ de leur étendue^ de leur direction et de leur nombre. Je vais rechercher quelles sont celles qui doivent être réunies sous le nom de clivage.

Nous pouvons nous dispenser d'affecter le nom de clivage aux lignes qui ont déjà une désignation spéciale^ c'est-à-dire : i^ aux lignes déterminées par les plans de stratification ; 9? à celles qui résultent de la schistosité ou foliation des roches et qui forment ce que l'on appelle parfois le clivage schisteux.

Quant aux lignes de fissures qui impriment à certaines masses un aspect pseudo-fragmentaire, elles ne sont guère susceptible» de recevoir une désignation particulière, elles n'ont aucim caractère commun et résultent de causes difficiles à apprécier.

Le clifage est la propriété qu'ont les roches de se diviser, en fragments polyédriques, par des fissures d'une grande étendue^ dirigées suivant des surfaces planes et plus ou moins transversales par rapport au sens de la stratification. Ce qui démontre que la stratification, la schistosité et le clivage proprement dît sont des choses distinctes, c'est qu'ils peuvent souvent coeicister dans une même masse, ainsi qu'on le constate notamment pour les phyllades.

La structure prismatique, qui est si commune dans les ba^ salles et qui se retrouve dans d'autres roches émptives , est le résultat d'un clivage. Celte structure s'observe plus rarement dans les roches sédimentaires. Quelquefois, elle se manifeste dans le voisinage d'une roche éruptive ; elle résulte alors d'une action métamorphique. D'autres fois, elle provient d'un mouvement de retrait produit dans les mêmes circonslaoces qui amènent la fissuration d'une masse argileuse soumise à une action desséchante; le retrait est alors la conséquence de b disparition de l'eaa.

Mais f dans la plupart des cas, le clivage des roches sédimentaires est la conséquence d'un retrait s'eflëctuant à la suite d'une action moléculaire. Les lignes dessinées par ce clivage sont celles que l'on désigne de préférence sous le nom de joints. Elles donnent origine à des plans de séparation qoe les carriers mettent à profit. Ces plans de séparation sont plus unis., plus réguliers que les plans de stratification. Les faces des joints peuvent être presque en contact, ou laisser entre eUes des vides que vient combler la subelance amenée par ks infiUratîoas.

STRATIPICiTlOM. 519

ff La diTîsioD en masses cubiques, dit Daubuisson, est produite par des fissures dans deux sens perpendiculaires entre eux , et perpendiculaires en même temps aux fissures de la stratification. Elle se remarque principalement dans les grès; elle y donne lieu a des masses rectangulaires de toutes les dimensions. J'en ai vu , dans les belles vallées de Pirna et de Scban* dau, en Saxe, qui avaient jusqu'à quarante mètres de côté. Saussure a observé cette même division dans un grand nombre de grès des Alpes; auprès du Chapiu^ dans la Tarentaise^ il en a vu qui étaient si régulièrement divisées qu'on les employait comme pierres de taille dans la construction des chalets voisins; elles étaient d'une forme très régulière^ et la nature avait fait tous les frais de la taille. Les bouilles et quelques autres roches qui tendent naturellement a se diviser en firagments cubicpies ^ présentent en petit un fait du même genre- Le retrait doit produire , dans une masse qui réprouve , des fentes ou fissures; et, par suite de la teoacité de la Aaatière, ces fissure^; uue fois commencées , doivent se propager en ligne droite jusqu'à une certaine distance : d'après cela , et en considérant que la contraction tend à raccourcir les trois dimensions^ on concevra comment elle doit produire une division qui approche plus du cube que de toute autre figure* » (Oaubuisson, Traité de Géognosk.)

La cristallisation doit exercer une certaine infiuence sur l'aspect des blocs produits par le clivage^ car, dans les calcaires, on voit ces blocs atEecter la forme de rhomboèdres, c'est-à-dire celle des cristaux de carbonate de chaux. Cette forme rhomboédrique est d'autant plus parfaite que le calcaire est plus pur de tout mélange.

iMit UrtiilalHi pMMlttv* é«i wcfcgi — J'ai dit.

590 PRODROME DE GÉOLOGIS.

page 208^ en quoi consiste la stratification et ce qu'il faut entendre par couches , bancs , lits ou strates ; qu'il me suffise de rappeler que le principal caractère d'un dépôt sédimentaire est de présenter des parties planes superposées les unes aux autres, primitiYement horizontales et séparées par des plans de stratification.

Les sédiments , en se déposant au fond des eaux , tendent à s'y répartir d'une manière uniforme, et à constituer des masses terminées par une surface de niveau. Si une première couche ne réussit pas à efiiacer complètement les inégalités du sol qui lui sert de substi*atum, elle les amoindrit, et les couches suivantes les font totalement disparaître. La figure 13 représente le passage des couches d'inégale épaisseur à celles qui sont parfaitement régulières et horizontales.

Lorsque j'étudierai les mouvements de l'écorce terrestre, je rappellerai comment, tôt ou tard, ces mouvements font perdre aux strates leur horizontaUté initiale. Actuellement, je les supposerai dans leur situation primitivement horizontale, et je rechercherai comment leur allure, leur puissance et leur composition se modifient, soit dans le sens vertical, soit dans le sens horizontal.

l^ttteMiiiee «M eenclics; IbéIcm ém tiratlflcaaoB. — Les COOChes

varient beaucoup sous le rapport de leur puissance. Quelquefois , elles ont à peine quelques millimètres d'épaisseur, et la roche qu'elles constituent est dite schistcUde. Ce mode de stratification reconnaît plusieurs causes. Il provient quelquefois de l'abondance du mica, à l'état d'élément détritique. D'autres fois, il indique que les moments de suspension dans l'action sédimentaire se sont répétés à des intervalles réguliers et très rapprochés. IL doit en être ainsi à l'embouchure de tous les

PARALLÉLISMB DES PL4NS Bfi STRATIFICATION.

OMivesi el surtout de ceux fial^ comme le Nil, sont sojetBà des erûee aBOiieiles.

FiG. 23.

Langue le» oouelies^ tout es conservant leuv régularité,, ont une épaisse»r de quelques centimètres , elles sont dites en dalUs ou tabulaires : telles sont celles qui eonstitoent la dalle Btcrée du Jura. Des €s«ches calcaire» de ce genre donnent des plaque» qm , dans quelques pwys^ et notamment dans la Bourgogne, sont appelées laoes et servent à couvrir les roaigons.

Enfin, il est des strates qui ont jusqu'à plusieurs mètres de puissance; Quelquefois même, les deux plans qui limitent une couche sont séparés par un intervalle assez grand pour que, dans quelques coupes, ils se dérobent à Tobservation. Il faut alors, pour reconnaître le sens de la stratification, mettre à profit les différences de composition ou de couleur, différences qui se produisent ordinairement dans des directions parallèles aux strates. On se sert encore des fossiles qui^ lorsqu'ils sont nombreux, forment des zones également parallèles aux strates. C'est encore dans le sens de la stratification que les cailloux roulés de forme ellipsoïdale dirigent leur grand axe.

«e tirauDcMtoa. — La stratification est dite régulière lorsque chaque couche offt*e partout la même

fin PRODROME DE GÉOLOGIE.

épaisseur^ de sorte que les plans qui la limitent sont parallèles. Dans le cas contraire^ elle est dite irrégtdière. La stratification est confuse y lorsque les plans séparant les strates observées sur le même point se dirigent dans tous les sens^ s'interrompent sans cause appréciable et se confondent^ soit avec les joints de clivage, soit avec d'autres plans de séparation , de manière à rendre indécis le géologue qui^ parmi les diverses fissures divisant une roche^ recherche celles qu'il doit rattacher spécialement à la stratification. Une stratification confuse est l'indice de l'irrégularité portée dans l'action sédimentaire par suite des remous et des mouvements des eaux.

Le parallélisme des plans de stratification appartenant à une même couche n'est réel que lorsqu'on observe cette couche sur une faible partie de son étendue. Quand on peut la suivre à une grande distance^ on la voit s'amincir^ se terminer en

1 ' 1 ' 1 ' I ' I ' i ' I ' i ' I ' I ' 1 : 1 : 1 : » : l 'orvi

7^.M'.'.'.'.'.'.'.'.'i'.'.'i'>'>'iM

FiG. 24.

biseau et cesser de se placer entre deux autres couches qu'elle séparait d'abord. Il se produit ainsi^ à de grandes distances^ le même effet que l'on observe^ pour la* stratification irrégulière^ sur des points très voisins. Dans la figure U , deux couches a et 0^ en contact sur un points sont séparées ailleurs par la couche b. L'observateur placé au point où les couches a et c se touchent^ sera donc exposé à se tromper sur la composition du terrain qu'il a devant lui.