CHAPITRE V

GRÈS LUTÉTIENS.

Le Lutétien est complètement dépomru de grès à Tintérieur du Bassin de Paris, n en contient plusieurs niveaux dans les collines tertiaires du département du Nord, à Cassel par exemple. Mais entre la Flandre et le centre du Bassin de Paris, on a signalé à maintes reprises des roches siliceuses remaniées, désignées sous les noms de « Silex » et de « Grès à Nummulites ».

Dans beaucoup de sablières de Tarrondissement d'Avesnes, autour dé Trêlon» de Solre-le-Château, etc., il y a, à la base du limon et à la partie supérieure des sables landéniens, des cailloux de silex remplis de Nummulites

Fîg. 8. — Gisem«it de silex à Nummtdlites, près de Baironfosse (Coupe de M. J. Gossdet).

a. Lîmon lupérieiir om. &o. — 6. Lîmoa inférieur jaune dair 3 mètres. — e. Sable aigîleax panaché avec nodubreux silex brisés, «silex» à Nummulites et ^lets de quarts. — i. Grès vert landénien. -^ «. Argile à silex.

lœvigata. Ils sont cassés, usés, mais peu roulés. Leur abondance est telle qu*ou ne peut douter qu'ils n aient constitué dans le pays une couche régulière qui a été démantelée et en grande partie enlevée (^).

En quelques localités au nord du département de TAisne (fig. 8), les silex à Nummulites constituent un amas de plus de i mètre d'épaisseur; ils représentent une couche importante, démantelée il est vrai, mais restée en place. Des silex à N. leBvigata isolés et remaniés sont connus en Picardie.

Ces roches représentent des témoins de gisements lutétiens complètement détruits qui reliaient à lorigine le Lutétien du Nord et celui du centre du Bassin parisien. De ces dépôts, Térosion n'a respecté que les parties les plus

<*) GossBLBT, L'Ardenne, p. 83i.

GRKS DU TERTIAIRB PAMSIEH. 6

III»»11IS»IB IIATIOVâLI.

dures, de nature gréseuse, et les calcaires silicifiés. On les rencontre aujourd'hui à Tétat d'éléments de forme générale anguleuse , dispersés sur une vaste surface , autrefois couverte d'une nappe continue de sédiments tertiaires.

Les « silex » et « grès à Nummulites » représentent en réalité des sédiments lutétiens de composition très diverse , et profondément modifiés. Je décrirai successivement des grès de Cassel et quelques types de « grès » et « silex à Nununulites ».

Grès calcaires de Gassel (Ncrd).

(Musée Lille.)

Le Lutétien de Cassel renferme à plusieurs niveaux des grès qui ont toujours été confondus isivec des calcaires. J'ai étudié :

Des grès à Rostellaria ampla (7422); Des grès à Nummulites lœvigata (7419); Des grès à Cerithium giganteum (741 i)-

Caractères lithologiques. — Ces différentes roches sont teintées en gris et faiblement piquetées de glaucome. On distingue à l'œil nu, et surtout à la loupe, des grains de quartz disséminés dans un ciment calcaire. Le ciment donne assez de cohérence à la roche pour qu'une partie des minéraux soient tranchés par la cassure.

Étude micrographique. — Les trois roches appartiennent au même type de grès , composé de grains de quartz le plus souvent anguleux et à peu près calibrés, sauf dans les grès à Nummulites lœvigata, où ils ont un diamètre très variable. La série des minéraux détritiques se complète par quelques agrégats et les espèces suivantes : zircon, tourmaline, magnétite, moscovite, orthose, micracline etfeldspaths plagioclases , tous représentés par plusieurs individus.

La glaucome est firéquente à l'état de grains indépendants des organismes; plusieurs éléments sont clivés, très biréfringents et ne présentent qu'une seule orientation optique.

Toutes les préparations renferment des débris organiques; les restes de Nmnmulites sont abondants dans les grès à N. lœvigata.

Le ciment est formé de calcite grenue. Je le considère comme le ciment primordial recristallisé.

GRÈS LUTÉTIENS. 43

Les minéraux ne sont pas contigus; ils représentent à eux setds environ les deuxtiei*s de chaque échantillon; c est donc au grès qu'il convient de rattachcir les roches de Cassel.

Grès et sHex à Nummulites.

(Musée LiUe.)

Les différents échantillons étudiés se rapportent à deux catégories de roches bien distinctes. Les uns sont en majeure partie formés de grains de quartz d'origine détritique ; je les laisse groupés provisoirement sous le nom de grès. Les autres sont caractérisés par des minéraux dastiques très clairsemés, noyés dans un ciment prépondérant; je les appelle silex en me réservant de montrer plus loin que ce nom ne leur convient pas du tout.

A. Grès 1 NuiiMULrrES.

Tous les matériaux étudiés se rapportent à trois types de composition et de structure dont les meilleurs représentants sont :

1** Le grès dTvernaumont (Ardennes) [n? i i.io4]; a^ Le grès de Béthune (Pas-de-Calais) [n** 1 1.107]; 3® Le grès d'Aneux, près Cambrai (Nord) [n^ VG-i 161].

Orès-qiiartzdte quartzeux et opalitère d'Tvemaumont

(ArdMmes).

(PI. IX, fig. 17 et 18.)

Caractères lithologiques. — Roche gris jaunâtre très cristailine perforée par des racines. Elle montre à la loupe de nombreux grains de quartz plongés dans un cim^at finement cristaljiin. La cassure est généralement écailleuse, un peu lustrée par places.

Etade micrographique. — Grains de quartz de diamètre extrêmement variable, très anguleux ou parfaitement arrondis; volumineux agrégats. Les autres éléments clastiques sont rares; j*ai reconnu du zircon (dont un élément inclus dans le quartz) et plusieurs orthoses.

La majorité des grains ont g^rdé leurs contours primitifs; les autres ont

subi les modifications suivantes : le bord de nombreux éléments est orné de dentdures ou de franges très fines par suite d'un accroissement secondaire inégal et très irrégulier. La bordure des grains est très souvent nuageuse et comme fondue avec le ciment. Ces différentes modifications ne s'observent généralement que sur une partie de la périphérie des minéraux. Dans tous les cas « il se fait entre les individus ainsi transformés et le ciment une soudure des plus intimes qui assure à la roche une cohérence exceptionnelle.

Quelques éléments de quartz ont été rongés par des actions chimiques postérieures à leur introduction dans le dépôt. li s'est fait une résorption de silice, et Ton voit le ciment pénétrer dans les cavités qui échancrent les grains. (H. IX, fig. 17, aetfig. 18,6.)

La pénétration du ciment peut même se faire sous forme de golfes qui atteignent le centre des plus volumineux éléments, et donnent naissance dans certaines sections à des ilôts complètement isolés au milieu des grains. Quelques quartz doivent à ce phénomène de dissolution in situ une forme très déchiquetée qui contraste avec les contours arrondis des plus grands éléments.

Les organismes sont représentés par quelques débris de test silicifiés.

Le ciment examiné en lumière naturelle est teinté, suivant les points, en gris sale ou en gris très peu coloré. Les parties les plus grises ont un aspect dépoli très marqué; elles sont constituées par de l'opale non différenciée. Quand le gris s'atténue, on voit s'ajouter à l'opale des petits grains de quartz secondaire et im peu de calcédoine. Les plages faiblement colorées dominent de beaucoup; elles paraissent exclusivement composées de quartz microcristallin. Le ciment quartzeux est conuae saupoudré d'impuretés et souvent taché de limonite; les matières étrangères qui souillent la silice préexistaient dans le calcaire du ciment originel.

Les minéraux constituent environ les trois quarts du dépôt; la roche rentre donc dans la catégorie des grès. C'est un grès quartzeux et opalifère qui se distingue de nombreux dépôts similaires étudiés par la corrosion parfois profonde des grains de quartz.

Quartsdte-grès de Béthune (Pas-de-Calais).

(RVII. fig. i4.)

Caractères litholoyiques. — Roche très riche enNummulites lœvigata, de couleur grise ou gris brunâtre cpiand elle est imprégnée de limonite. A la loupe ,

GRES LUTETIENS. 45

on distingue des minéraux et un ciment dont la teinte est celle de la roche. Le ciment est amorphe en apparence, et d'aspect terne. La cassure est écailleuse ou lustrée.

Etude micrographique. — Quartz en grains anguleux presque calibrés, accon^agnés d'un petit nombre d'autres minéraux : tourmaline brune en frag* ments, moscovite, feldspaths plagioclases , glaaconie en grains vert jaunâtre représentée par quelques individus, et apatite.

Les organismes comptent quelques Nummulites par préparation. L'intérieur des coquilles est occupé par une mosaïque de quartz qui ne remplit qu une partie des loges; la coquille elle-même est toujours silicifiée; c'est du quartz microcristallin, plus finement cristallisé que celui des loges et très impur qui s'est substitué au test calcaire. Quelques petits Foraminifères silicifiés et de rares baguettes dHOursins complètent la série des débris organiques.

La très grande majorité des quartz présentent un accroissement secondaire souvent très développé, et rendu très visible grâce aux nombreuses impuretés qui incrustent la surface primitive de ces grains. L'enveloppe de quartz secondaire est presque toujours irrégulière et discontinue (a). Un élément montre, par exemple, en section le quartz secondaire, concentré à ses deux extrémités où il montre de larges calottes. La bordure des grains ainsi nourris est souvent capricieusement découpée. En de rares points, quelques grains se touchent, se moulent les uns sur les autres, sans laisser la plus petite place au ciment.

Le magma qui agglutine minéraux et oi^;anismes est exclusivement siliceux, essentiellement formé de quartz en très petits individus, confusément distribués. D y a une telle quantité d'impuretés incorporées au ciment qu'il est impossible de s'assurer que le quartz existe seid ou non.

Les grains de sable étaient plus serrés à l'origine dans cette roche que dans la précédente; ils étaient reliés par un ciment calcaire qui a été silicifié en même temps que tous les oi^;anismes. L'accroissement secondaire a modifié la forme primitive de presque tous les éléments. L'effacement des caractères détritiques sépare ce dépôt des grès typiques; il conduit à le ranger dans les quartzites, malgré la présence d'un ciment très développé. Ses contours clastiques ayant été respectés dans quelques grains , la roche est un quartzite^rês à ciment de quartz.

Quartzite-grès de la Chapelle d'Anaux, près Cambrai

(Nord).

Caractères lithologiques. — Roche teintée en jaune d'ocre, avec plages rosées, relativement grossière, très rugueuse au toucher et montrant de nombreux vides à Tœil nu. A la loupe, on reconnaH des grains de quartz juxtaposés ou séparés, et reliés par un ciment coloré par de l'oxyde de

fer.

Étude microyraphiqae. — Les grains de quartz à peu près calibrés laissent encore moins de place au ciment que dans les spécimens précédents. On retrouve le même type de tourmaline brune et de rdûcesfeldspaths. La g^auconie était abondante à Torigine; eUe forme des masses granuleuses en voie d altération; beaucoup de grains sont tellement décomposés que leurs propriétés optiques sont masquées par Toxyde de fer. La limonite très répandue dans la roche dérive^ de ce minéral.

B n existe aucun vestige organique dans les préparations étudiées.

Presque tous les grains de sable ont pris un accroissement secondaire, pendant la cristallisation du ciment. Les auréoles de quartz sont régulières ou non, et beaucoup plus apparentes que dans toutes les autres roches décrites. L'examen en lumière blanche, avec le condenseur fortement baissé, montre de nombreuses zones d'accroissement dans toutes les couronnes de quartz. A l'aide de forts grossissements, on reconnaît une première zone — la plus large de toutes — directement en contact avec les grains et qui se distingue par une apparence un peu fibreuse. Les zones externes toujours très serrées et souvent très nombreuses r^roduisent rigoureusement la forme du minéral, ou présentent un dessin très découpé et festonné. Ces zones enveloppent complètement les grains quand ils sont libres dans le ciment; elles s'interrompent quand ils sont en contact.

Lorsque trois grains se touchent , les zones concentriques sont visibles en grand nombre jusqu'au centre de l'espace intergranùlaire. La même observation peut être faite dans le cas de quatre grains en contact, laissant entre eux un vide de faible dimension. Quand les interstices qui séparent les minéraux sont développés au point de réserver au ciment des plages relativement grandes, la structure zonaire s^observe sans exception dans toute l'étendue

GRES LUÏETIENS. kl

des espaces envahis par le ciment, sauf dans les points où elle est masquée par la limonite. Les grains de sable qui circonscrivent ces grandes plages de ciment se touchent deux à deux ou non; dans tous les cas, des zones très fines et continues tapissent les vides. A Tintérieur de chacune de ces plages, il s'est développé des ce&tres de cristallisation d'autant plus nombreux que les vides étaient plus grands. Chaque centre présente une structure zonaire qui lui est propre. Ceux qui ont pris naissance à proximité des éléments de quartz ancien ont leurs zones externes qui se raccordent avec les zones les plus externes de ces éléments. Et ces cas de raccordement sont tellement nombreux, qu'il est de toute évidence que la cristallisation du quartz du ciment et des auréoles date de la même époque.

Cette structure zonaire ranarquablement développée dans le quartz secondaire du ciment et dans celui qui fait corps avec les grains de sable assigne une place tout à fait à part au grès en question. Les propriétés de la silice secondaire en lumière polarisée parallèle augmentent encore l'intérêt qui s'attache à cette roche. Entre les niçois croisés, les auréoles sont les plus nettes que j'aie observées :

1 ^ L'auréole zonée forme avec le noyau de quartz un seul individu optique. L'extinction des deux parties se fait rigoureusement en même temps, mais au voisinage des points d'extinction, l'enveloppe cesse d'être parfaitement homogène et semble un peu moirée.

2® La couronne de quartz secondaire n'est plus rigoureusement orientée conune le quartz ancien. L'apparence moirée s'accuse beaucoup; en même temps, on discerne un aspect vaguement fibreux et l'extinction qui n'est jamais rigoureusement simultanée pour toute l'auréole présente le phénomène de l'ombre roulante (voir p. 1 1 1 , fig. 21, 10).

3® Non seulement l'auréole n'est plus homogène, mais eUe se décompose en deux, trois segments ou plus. Un seul de ces segments est orienté comme le quartz ancien; il est très fréquent que l'orientation de tous soit absolument indépendante de celle du minéral qu'ils circonscrivent. L'aspect moiré et un peu chevelu est encore très visible. Il est à remarquer que dans ce cas comme dans tqus les autres, les zones concentriques sont parfaitement continues (voir p. 1 1 1 , fig. 2 1 , n", 1 1 ^ et 1 2 ).

b° Dans l'auréole dont l'individualité est très nette en lumière blanche, on voitappairaitre un ou plusieurs petits grains de quartz juxtaposés, c'est-à-dire qu'une partie de la couronne secondaire est susceptible de se résoudre en

petits éléments pareils à ceux du ciment; le reste de lauréole est orienté ou non comme le grain central.

S*' Les grandes plages du ciment dont j'ai signalé la structure zonaire ne se comportent pas d une façon moins singulière. Ces places sont constituées par une fine mosaïque de quartz , mais il n y a aucun rapport entre le dessin de la mosaïque et celui des zones qui s'ordonnent concentriquement autour des centres de cristallisation, en se raccordant extérieurement à celles des grains de sable. Telle plage caractérisée par quelques centres de cristallisation, entourés de zones très régulières, est occupée par une multitude de petits grains de quartz dont la distribution ne trahit nullement l'ordonnance des zones d'accroissement.

La structure très aberrante de ce « grès à Nummulites » nous révèle le fait nouveau d'ane auréole de quartz secondaire souvent indépendante, au point de vue optique, du grain de sable qui a joué le rôle de centre d'attraction; enfin elle fournit la preuve de la genèse simultanée du quartz du ciment et des auréoles secondaires.

Cette roche procède d'un grès à ciment calcaire comme les précédentes. C'est avec les quartzites-grès à ciment de quartz qu'elle a le plus d'aflSinités.

B. Silex à Nummulites.

(PL Vm, fig. i5, et pL IX, fig. 19.)

J'ai. étudié différents échantillons rapportés tes uns à des t silex »,les autres à des « grès » et qui se rattachent tous au même type de roches. Ce sont les :

« Silex » à Nummulites lœvigata de Béthune (Pas-de-Calais) ; « Silex» à Nummulites lœvigata de Féron (Nord) [V. G., 1 168J; • Silex » à Nummulites Icevigata de Cologne (Aisne); « Grès 9 à Nummulites lœvigata d'Ohain (Nord).

Caractères lithologiques, — Roches de couleur jaune (Féron) ou gris blanc (Cologne), très rugueuse au toucher. A la loupe, on distingue de rares quartz et un ciment dominant finement grenu ou d'apparence amorphe. Nombreux vides.

Étude micrographique. — Toutes ces roches ont un trait commun : les grains de quartz y sont en minorité par rapport au ciment. Quand ils réalisent leur

GRES LUTETIENS. 49

maximum do fréquence, ils représentent au plus un cinquième de la masse totale (Cologne). Ils sont parfois si clairsemés, qu en étudiant les préparations avec de faibles grossissements — 5o diamètres par exemple • — on n en voit pas un seul dans le champ.

Les caractères morph<dogiques des particides de quartz sont très variables. Dans un écbontilion donné :

a. Tous les grains ont conservé leurs contours primitifs (Béthune);

6. Une partie des grains sont pourvus d'auréoles secondaires (Ohain);

c. Tous présentent un accroissement secondaire cpii leur donne souvent une forme déchiquetée [Cologne et Féron] (H. VIII, fig. i5,a et H. IX, lig. 19, a).

Les minéraux détritiques qui accompagnent le quartz comprennent des feldspaths orthose et plagioclases , quelques tourmalines brunes et du zircon en grains* La glaucome existe dans plusieurs < silex ».

Dans ces différentes roches, il y avait de nombreux organismes calcaires, surtout des Foraminiferes à gros test, accompagnés ou non de Nummulites. Dans la majorité des cas, ces organismes sont quartzifiés. U y a dans toutes les préparations des vides qui marquent la place de coquilles enlevées par dissolution.

Une place prépondérante est réservée au ciment qui est toujours de nature siliceuse. B est constitué soit par du quartz microcristallin en éléments très petits (Cologne, Féron et Ohain), soit par un mélange de quartz en grains et d'opde indifférenciée (Béthune).

Toutes ces roches sont d'anciens calcaires grossiers quarlzifères. Elles ont été silicifiées, comme la craie a été silicifiée pour former les silex, mais là s'arrête leur analogie avec les silex. Les grains de quartz qui ne font jamais défaut et qui peuvent être nombreux, l'absence absolue d'organismes siliceux et partant l'origine de la silice, le ciment presque toujours cristallisé en quartz grenu, et les caractères lithologiques qui en sont la conséquence, tout cela éloigne beaucoup les < silex à Nummulites > des vrais silex. Ces roches ne peuvent rentrer ni dans les silex, ni dans les grès. Il est impossible de les nommer, même si l'on fait appel à toutes les ressources de la nomenclature actuelle.

Il y aura lieu de revenir sur cette question dans le chapitre réservé aux généralités et aux conclusions.

«RES DU TERTIAIBB PARISISlf. 7

IHPKiaLHIK ItATfOUALC.

RÉSUMÉ £T CONCLUSIONS

Le groupe des roches lutétiennes comporte une telle variété de types pour un petit nombre d^àdiantillons, qu'il est diflSicile de ré^imer en quelcjues mots les traits essentiels de leur composition et de leur structure. Tai reconnu :

Des grès calcaires dont les éléments sont agglutinés parle ciment primordial recristallisé;

Des grès^uartziies quartzeax et opalifères; .

Des quartzites ' grès à ciment de quartz appartenant à deux types différents;

Et des roches siliceuses qui ne sont ni des grès, ni des silex.

Les grès et quartzites possédaient, à Toiigine, un ciment cdcaire très développé; les roches siliceuses innommées sont des calcaires silicifiés.

Quant à la silice qui a si profondément modifié les roches lutétiennes, en prenant la place du calcaire, elle n'a jamais été fournie par le dépôt, et sa source doit être cherchée dans des sédiments qui ont été détruits par érosion et dissolution.

La notion la plus importante acquise au cours de cette étude est relative à la cristallisation du ciment et à la genèse des auréoles secondaires. Tai pu établir pour un quartzite-grès (Chapelle d'Aneux, près Cambrai) que le nourrissage des grains de quartz et le développement du quartz du ciment ne constituent pas deux phénomènes successifs, mais sont rigoureusement contemporains.

La corrosion des grains de quartz reste un des faits les plus curieux de rhistoire des grès du Tertiaire parisien et mérite à ce titre d'être soulignée.

GRES BARTONIENS. 51