CHAPITRE VI

GRÉS BARTONIENS.

Tous les niveaux marins distingués dans les sables de Beauchamp sont susceptibles de renfermer des grès; Ceux que j'ai étudiés appartiennent aux horisons d'Auvers, de Beaudiamp proprement dit et de Mortefontaine. La position exacte de quelques échantillons décrits n est pas connue.

Fig. 9. — Coupe de la saUière de la Batte SaintrCbiatophe (Fleurînes].

A. Calcairet et maraet de Saint-Oaen avec lîlex , 4 m. 5o. — B. SaÛcs •upérieura aux grès , o m. lo. — C. Bloc de grès en forme de lentille très mamelonnée à la base, cm. ko. — D. Sables de Beaucbamp non fossilifères.

Les grès subordonnés aux sables de Beauchamp forment des blocs et des bancs ienticidaires (fig. 9). Ils sont loin d'ofirir les qualités des grès de Fontainebleau pour le pavajg;e des routes; la plupart ont Tinconvénient de se désagréger et de se décomposer rapidement. L*étude du ciment des grès bartoniens nous expliquera ce défaut de cohérence.

Grès oalcalre à ooltthes d'Auvers (Seine-et-Oise).

(Coll. Mines.) (PlancbeIV,fîg. 8.)

Caractères lUhologiques. — Roche grise , à cassure irrégulière , très grenue. Nombreux débris organiques, le plus souvent groupés en lits parallèles. A la loupe les grains de quartz sont intacts sur la cassure , et séparés par des vides.

Etude micrographique. — Quartz en grains arrondis et anguleux de volume variable; cest l'unique minéral élastique. Il est accompagné de corps ooHthiques clairsemés, homogènes, sans trace de structure concentrique ou radiée.

Un seul individu fait exception, et montre des zones concentriques très fines à la périphérie qui permettent de le considérer comme une oolithe vraie. Des grains de quartz leur servent parfois de centre.

Foraminiféres nombreux, de grande taille à test épais. Nummulites entières et assez frécpientes en débris.

Les minéraux et organismes ne sont pas en contact direct. Chaque grain de sable est entouré d'une auréole de calcite en très petits éléments qui ne s'interrompt jamais (a). La jonction des enveloppes calcaires de grains voisins détermine des renflements, des bourrelets de cadcite; quelques petits interstices sont complètement oblitérés parle calcaire (6), mais en général les vides persistent , simplement rétrécis par le liséré qui en tapisse les parois.

La roche est donc un grès calcaire criblé de vides (c). Elle est caractérisée par une faible cohérence qui s'explique par l'état d'agrégation de ses éléments. A première vue eUe procède d'un sable siliceux consolidé par un ciment secondaire.

L'origine d'un pareil ciment est difficile à interpréter. H évoque l'idée d'un déppt calcaire qui incruste les parois des cavités à travers lesquelles des eaux calcaires auraient circulé; il a tous les caractères d'un ciment secondaire. Mais il y avait au moins un rudiment de ciment primordial, puisque les minéraux détritiques et les organismes ne se touchent pas. Or la transformation d'un ciment calcaire primordial en fines couronnes de calcite enveloppant les grains ne s'explique pas. Quand des grains de sable , plus ou moins serrés, sont répartis dans une boue calcaire qui fait l'office de ciment, les éléments calcaires gisent pêle-mêle sans laisser de vides réguliers. La distribution actuelle du ciment pourrait à la rigueur s'expliquer en admettant un réarrangement du calcaire primitif, une concentration — après dissolution sur place — autour des grains avec création de vides réguliers. Cet enchaînement de phénomènes n'est pas impossible; je ne puis l'étayer sur aucun fait d'observation.

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QtèB calcaire, ixmto d'Aey à Mcaïuc (Oise).

(Coll. Mines.) (Planche m, fig. 5.)

NiTeau indéterminé.

Caractères Uihologiqmes. — Grès giis chir, riche en débris fossiles. Cassure très grenue. A la loupe on reconnaît que les grains de quartz restent intacts sur la cassure. Ciment blanc cdcaire , d'aspect mat.

Etade mkrographique. — r* Grains de sabie anguleux et arrondis , non calibrés , souvent très riches en inclusions.

Rares débris de microclwe, de tourmaline et de zircon.

Les organismes sont représentés par des fragments de test de mollusques très clairsemés.

Ciment calcaire homogène, d'une grande finesse, teinté en gris sale formant une trame continue entre les minéraux et organismes non contigus et laissant (pielques petits vides.

La roche est un grès calcaire dont le ciment actuel parait être le ciment originel.

Orès calcaire à oolithes d'Auvers (Seina-et-Oiae).

(Coll. Mines.) (Planche UI, fig. 6.)

Caractères lithologiques. — Grès de couleur grise, à cassure grenue. Nombreux fossiles concentrés en zones stratifiées. A la loupe on distingue un ciment blanc mat qui donne assez de cohérence à la roche pour que tous les grains de quartz soient sectionnés par la cassure. Les zones fossilifères correspondent à des plans de division facile.

Etude micrographique. — Grains de quartz de forme générale anguleuse, de dimensions variées, générsdement très purs, juxtaposés ou presque en contact. Glauconie représentée par un seul élément; un fragment de silex.

Foraminifères assez fréquents: Nummulites, Miliolites, etc., et quelques débris d'Echinodermes.

Des corps oolithiques figurent en notable proportion ; presque tous sont homogènes et dépcmrvus de striu^ure (MHK^eatriqiM^.ou rs^diér [e); quelques individus ont une structure radiée visible dans une zone superficielle très mince. J'ai noté dans quelques éléments des inclusions de quartz et par exception des Foraminifères. L'exemple d'une oolithe brisée et incomplète confirme l'opinion que ces corps existaient à l'origine même du grès.

Ciment de cadcite grenue(6), largement cristallisée et dont les jdus gros éléments englobent plusieurs grains de cpiartz. C'est le cim^it primordial recristsdlisé.

Orès quartzeox de la butta Salnt-CauristopliB (Oiae).

(Coll. Mines.)

Caractères Utholoffiques. *— Grès coloré en gris très clair, formé de grains de quartz très limpide. Cassure grenue. L'état d'agrégation varie de la périphérie au centre de l'échantillon. A la surface le plus l^er finottement sépare les grains; le choc du marteau met tous les éléments en liberté. A la loupe on ne distingue que des vides sans trace de ciment.

Étade micrographique. — Grains de quartz anguleux ou arrondis et contigus; quelques agrégats. Les minéraux denses et les microorganismes font défaut.

i"* Le plus souvent les minéraux sont en contact et aucun ciment visible ne les relie;

2® Une mosaïque de quartz microcristallin comble les vides en partie ou en totalité;

3® Il y a par exception accroissement secondaire des grains de sable , comblement des vides et formation de petites plages de quartzite.

On rencontre dans cette roche des plages très importantes dont les éléments juxtaposés ne sont maintenus en place que par des plages voisines, pourvues d'un ciment plus ou moins complet ou passant au quartzite. Ce ciment est parfois réduit à un petit grain de quartz isolé.

L'intervention d'un ciment primordial ne parait nécessaire que pour une portion tellement infime du dépôt que la roche semble dériver d'un sable pur dont les éléments étaient primitivement juxtaposés. Comparée aux autres

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grès siliGèiix , ette aocsse un uppoit minimniii de silice « et oe cas est justement réalisé pour un ancien sable criblé de vides dans les<pids la silice pouvait se déposer sans dé[^cer de cadcaire.

Je classe le grès de la butte Saint-Christophe sous le nom de ^rès i/aartzeax, sans tenir compte des rares plages de quartzites qu'il renferme.

Orès-quartslto oristallisé à oolitheB du bols de Beau€liam.p

(Sebie-et-Qise).

(Coll. Mines.)

Caractères lithologiques. — Roche gris pâle, renfermant des Nummulites et de nombr^ix petits débris de Mollusques, distribués irrégidièrement ou groupés en lits qui déterminent des plans de division facile. Quelques fragments de silex visibles à Tceil nu. Cassure grenue un peu écailleuse. A la loupe ^ la plupart des minéraux paraissent brisés sur la cassure.

Etade micrographiqae. — Grains de quartz non calibrés, de forme 1res variable etcontigus, caractérisés par une extinction roidante très prononcée; plusieurs débris de toarmaline, très nures fragments de sileœ, un seul feldspath plagiùclase.

Chaque section renferme quelques Foraminifères à très gros test et des débris de Mollusques.

Le carbonate de chaux figure également à Tétat de grains arrondis ou ovoïdes composés de calcite extrêmement fine , dans lesquels on reconnaît des corps oolithiques. Deux de ces éléments comprennent une zone corticale épaisse, à structure radiée, entourant un noyau central calcaire indi£Pérencié. Ce sont en réalité des oolithes à structure radiée. La division en enveloppes concentriques est rarement visible, et die est toujours très vague. Dans quelques individus le noyau est un grain de sable. Tous ces corps paraissent contemporains de la sédimentation.

Le plus souvent, les grains de sable sont séparés par de larges rides, mais le nombre des éléments qui se moulent les uns sur les autres par suite dW accroissement secondaire est toujours considérable; les enveloppes de quartz seccmdaire sont généralement mal délimitées; leur laideur est telle qu il est érident qu'une partie des grains n étaient pas juxtaposés et qu'il y avait par places un ciment originel. L'accroissement des éléments les a parfois dotés

d un contour géométrique; il y a dans certaines plages on tendance très nette à la formation de cristaux.

Suivant les points, la roche est un quartzite ou un yrès; le caractère détritique parait dominer, d*où le nom de grêsH/nartziie proposé pour désigner cette variété de < grès ». Dans le but de mettre en évidence la forme cristalline de nombreux quartz, jlnscris cette roche sous le nom de grès^-quartzite cristallisé k oolitkes.

Quartzite-grès de Xortalontaiiia (Oise).

(Gdl. Mines.) '

Caractères lithologiques. — Roche de couleur noirâtre très lustrée. Cassure à peu près unie. A lœil nu, on ne voit sur la cassure que des grains de quartz brisés qui paraissent juxtaposés pour former un milieu continu. A la loupe, on distingue des sections de quartz très gras se détachant sur un fond gris noirâtre très mat qui est le ciment. L'aspect lustré est dû à la structure particulière de la roche , ainsi que je l'établirai plus loin.

Étude micrographique. — Grains de quartz anguleux et arrondis de diamètre à peu près constant; des inclusions groupées en traînées ou distribuées confusément abondent dans beaucoup d'éléments; on trouve côte à côte des individus remplis d'inclusions liquides à bulle mobile et des grains très riches en inclusions exclusivement solides. Quelques agrégats. Rares zircons, en éléments arrondis, tourmalines fragmentaires, quelquefois en petits prismes inclus dans le quartz.

Les grains de quartz se répartissent en trois catégories :

1® Un très petit nombre ont gardé leurs contours primitifs;

2^ D'autres, également peu nombreux, sont munis d'un liséré très étroit de quartz secondaire, tellement régulier que les éléments gardent tous les détails de leur forme première. En de rares points, l'accroissement secondaire a permis aux grains de se mouler les uns sur les autres; il en résulte quelques petites plages de quartzite;

3^ Enfin la très grande majorité des grains de quartz présentent les curieuses modifications de contours que j'ai signalées dans tous les grès lustrés landéniens. Ils ont tantôt un contour très finement dentelé, tantôt un bord nuageux avec passage graduel au ciment. Beaucoup d'éléments de cette

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catégorie doivent manifestement ce double caractère à un accroissement secondaire. Tous les grains ainsi modifiés dans leurs contours font corps avec le ciment; c'est cette propriété qm est le point de départ de la cassure lustrée.

Les minéraux très souvent contigus ne laissent qu'une place très restreinte au ciment; celui-ci se détache en lumière blanche avec une teinte jaune pâle. En lumière polarisée, et aux faibles grossissements il revêt l'apparence cryptocristalline qui est la règle dans les silex. La finesse des éléments est telle que leur détermination est très difficile. J'ai reconnu en toute certitude du quartz très dominant; la présence d'un peu de calcédoine est probable par places; la couleur et la réfiingence du ciment font supposer l'existence d'une fine trame d'opale, difficile à saisir.

La roche est un qaartzite-grès à ciment de quartz dominant. Le caractère des quartzites est fourni par des plages de grains moulés les uns sur les autres, et surtout par l'accroissement très irrégulier de la plupart des éléments. L'échantillon rentre par son ciment dans la catégorie des < grès ■ du bois de Beauchamp que je décrirai plus loin et qui dérivent d'un sable calcaire. La silicification du ciment étant achevée, il est impossible de faire la preuve directe que le dépôt actuel est issu d'un grès à ciment calcaire.

Quartzite-grës du bois de Beauchamp (Seine-et-Oise).

(CoU. Mines.) (PUnche V, fig. 9.}

Caractères lithologiques. — Roche grise à Cérithes, très cristalline; aspect saccharoide ou gras, suivant les points. Cassure très écaifleuse, traversant tous les grains de quartz.

Étude micrographique. — Grains de quartz anguleux ou arrondis, contigus, non calibrés. Les inclusions solides abondent au point de troubler la transparence de beaucoup d'éléments; eUes sont parfois alignées. Nombreuses aiguilles de rutile dans quelques quartz; rares tourmalines en cristaux brisés et roulés; plusieurs grains de zircon et de magnétite.

Les oi^anismes sont représentés par quelques débris de Mollusques et notamment par des sections de Cérithes ; les loges sont remplies de quartz secondaire, parfois largement cristallisé et formant des mosaïques très limpides en lumière polarisée; le test est partiellement silicifié.

GRÈsI'dU TERTTAinE PARISIEN. 8

IVfBIMSMS «AnOIAM.

Corps oolithiques indifférenciés très rares.

On reconnaît chez de nombreux éléments de quartz une auréole secondaire quelquefois très iai^e; il est probable que le n\éme accroissement existe dans tous les grains de quartz très pur où il est impossible de le mettre en évidence. Le développement de silice secondaire est assez marqué pour que les grains qui étaient originellement séparés s'appliquent les uns sur les autres et forment de nombreuses plages de quartzite sans trace de vides. D'autres plages au moins aussi nombreuses sont pourvues d'un ciment; la formation des éléments qui les constituent comporte également deux temps, mais l'accroissement du second temps est moins important et il peut même faire complètement défaut. Les vides dus à l'arrêt de développement du quartz sont remplis de trois façons différentes :

1^ Par du quartz confiisément cristallisé, en granules d'une extrême finesse, auxquels s'ajoute peut-être une faible proportion de calcédoine;

2® Par un mélange en toutes proportions de quartz microcristallin, de calcite (a) et de calcédoine douteuse;

3** Exceptionnellement par de la calcédoine seule en fibres allongées.

Quelques vides en forme de coins très exigus, compris entre des grains auréolés, ne renferment ni calcaire ni silice.

La forme déchiquetée de beaucoup de particules de calcite fait supposer qu'elles ne représentent que les restes d'une formation beaucoup plus étendue à l'origine. Dans une plage de composition très aberrante, le ciment l'emporte de beaucoup sur les minéraux; il est formé par un calcaire très fin, homogène qui ne laisse qu'une place insignifiante à la silice secondaire. D est évident que le ciment de quartz microcristallin, calcarifère ou non, a pris la place d*un ciment exclusivement calcaire. On peut d'ailleurs recueillir des preuves de la substitution de la silice au calcaire en une foule de points de la roche; des fragments de test de Mollusques et des corps oolithiques sont également en voie de silicification.

La roche était à l'origine un sable pourvu d'une trame calcaire. L'introduction de la silice dans ce milieu a déterminé un accroissement inégal des grains qui ont empiété peu à peu sur le ciment, jusqu'à le remplacer complètement en beaucoup de points. Lorsque les grains ont été frappés d'arrêt de développement, la silice a continué à se précipiter, mais sous une autre forme, en donnant naissance à du quartz inîcrocristallin partout où il restait des vestiges du ciment calcaire.

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Suivant les points, la roche est :

l)n quartziie typique;

Un qaarizite à cimentde quart:;

Un quartzite à ciment qaartzo-calcaire;

Un quartzite-grés avec ou sans ciment.

Ces différentes structures s'observent côte à côte dans la même préparation. Je désigne ce « grès » de Beauchamp sous le nom de quartzite-grès.

Quartzite à oolithes siliciflées du bois de Beauchamp

(Seine-et-Oise).

(Coll. Mines.) (Planche V, fig. lo.)

Caractères lithologiques. — Roche pétrie de Mollusques, grise, très cristalline, souvent saccharoîde. Cassure très régcdière par suite de Tabondance des organismes, grenue ou écailleuse, traversant tous les grains de quartz. L'échantillon passe vers la périphérie à un grès à grains dépolis, entiers sur la cassure, maintenus en place par un ciment non perceptible à 1 œil.

Étude micrographique. — Si on laisse de côté les nombreux débris organiques qui impriment au dépôt une physionomie particulière, on constate que la roche est formée de grains de quartz de toutes dimensions auxquels s'associent rarement les minéraux lourds comme le zircon, etc.

Des masses sphériques et ovoïdes quartzo-calcaires représentent d'anciennes oolithes plus ou moins silicifiées; la structure concentrique est exceptionnelle. Le quartz grenu (c) tient une grande place dans ces oolithes et forme à lui seul quelques individus. Les petites plages ou les particules de calcite , qu on rencontre encore de ci de là (d) , ont des contours rongés. L'un des corps oolithiques , en grande partie silicifié, a pour nucleus un grain de quartz clastique (6).

Les nombreux débris organiques observés. Gastéropodes, valves de Lamellibranches, plaques d'Om^ins et Nununulites sont tous en voie de silicification. Des Foraminifères sont complètement silicifiés, et leurs loges oblitérées par du quartz grenu. Les Gastéropodes sont remplis de quartz secondaire, quel* quefois très largement cristallisé en quartzite , et susceptible de présenter une extinction roulante des plus accusées.

Presque partout les anciens grains de sable sont associés en quartzite. L'auréole secondaire est nettement délimitée ; elle est parfois plus importante à elle seule que le noyau élastique quelle enveloppe. En quelques points, les grains sont séparés par un ciment silico-calcaire(a), reproduisant les particularités de structure et de composition décrites dans le précédent échantillon. Quand les minéraux noyés dans le ciment sont dépourvus daccroissemenl secondaire visible, il est possible qu'ils aient conservé une partie de leurs contours élastiques.

Le phénomène de substitution de la silice au calcaire s*affirme encore ici de la façon la plus claire; il n'est pas douteux que le ciment calcaire originel ait été remplacé , tantôt complètement par la silice qui a nourri les grains de quartz, tantôt incomplètement par le quartz grenu du ciment actuel.

Je range cette roche dans les quartzites, sans tenir compte de la persistance possible des contours primitifs chez plusieurs grains de quartz. C'est un quartzite à oolithes silicifées dont la plus grande partie réalise le type du cpiartzite normal, et qui se transforme par places en quartzite à ciment siliceux ou calcareo-siliceux. On trouve juxtaposées dans la même coupe des compositions et des structures très différentes, comme dans le quartzite^ès de la même localité.

Quartzite de Mortefontaine (Oise).

(n. VI, f.g. ta.)

J'ai recueilli cet échantillon sur la route de la Chapelle-en-Serval à Mortefontaine.

Caractères lithologiqaes. — Roche blanc grisâtre avec une apparence très cristalline. Cassure saccharoide et remarquablement écailleuse; toucher très rugueux; aucun vide visible à la loupe.

Etude micrographique. — Quartz en grains irréguliers dont un grand nombre sont remplis d'inclusions solides qui leur donnent un aspect laiteux en section mince. Éléments de tourmaline anguleux ou arrondis; petits cristaux de zircon et fines aiguilles de rutile à l'état d'inclusions dans le quartz.

Tous les grains de sable ont subi un accroissement secondaire très important; l'enveloppe de quartz secondaire, parfois très large, est peu visible autour

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des grains de quartz très pur, et très apparente dans ceux qui sont souillés par des inclusions; une très fine couronne d'impuretés les sépare souvent du noyau primitif (a).

n reste fréquenunent de très petits vides entre les grains auréolés. Par exception quelques-uns de ces vides sont occupés par du quartz microcristallin.

Le « grès > de Mortefontaine constitue le plus beau gisement de quartzite des environs de Paris.

RÉSUMÉ ET CONCLUSIONS

Les t grès » de l'assise de Beauchamp présentent les particularités suivantes :

1^ Fréquence des corps oolithiques;

2^ Rareté des minéraux lourds;

3® Extrême rareté ou absence des feldspaths;

^^ Absence presque absolue de fragments de silex ;

5® Absence de la glauconie;

6^ Présence de débris organiques dans beaucoup d*échantillons.

Les variations de composition et de structure du ciment permettent de distinguer de nombreux termes qui passent graduellement de Tun à Tautre. La plupart des échantillons sont exclusivement siliceux.

J'ai reconnu :

Des^r^5 calcaires à ciment originel non modifié ou transformé en calcite;

Des grès calcaires à ciment ^primordial, supposé concentré et réarrangé autour des minéraux (Anvers);

Des grès quartzeux dérivés d'un sable à grains contigus, très pauvre en ciment de quartz microcristallin;

Des grès-^aartzites à ciment de quartz très dominant, d'opale et de calcédoine très accessoires;

Des grès-qnartzites à oolithes calcaires, dépourvus de ciment;

Des quartzites-grès à ciment silico-calcaire , où l'accroissement secondaire des grains de quartz marche de pair avec la transformation partielle d'un ciment calcaire en quartz grenu ;

Des qaartziles à oolithes silicifiées dans lesquels une place importante est encore réservée au ciment;

Des quartziles à ciment de quartz ou à ciment quartzo-calcaire; Des qaartzites typiques.

Ces roches sont rarement homogènes. Dans les termes compris entre le grès quartzeux et le quartzîte typique, on trouve presque toujours côte à cote des compositions et des structures très variées. Tel échantillon que je désigne sous le nom de quartzite-grès est suivant les points : un quartzite sans ciment, un quartzite à ciment de quartz, un quartzite à ciment quartzo-calcaire, un quaitzite-grès à ciment quartzeux ou quartzo-calcaire.

Un seul des grès étudiés pouvait être dépourvu de ciment à lorigine ; la notion de ciment primordial s'impose pour tous les autres. En parcourant la série des grès-quartzites et des quartzites-grès, on acquiert la preuve que le ciment originel était calcaire, et Ton assiste à la substitution , en toutes proportions, de la silice au calcaire du ciment, substitution qui permet de passer par degrés insensibles du grès^quartzite au quartzite-grès. En résumé, la très grande majorité des « grès » bartoniens dérivent d un sable dont les éléments étaient noyés dans une boue calcaire. H se peut que Tunique échantillon de grès sans ciment ait été cdcaire dès le principe, et que la règle ne souffre aucune exception.

Le carbonate de chaux qui figure dans le ciment de la plupart des « grès •» bartoniens les rend impropres au pavage des ruies. Cordier avait déjà noté que les t grès à ciment calcaire ont Tinconvénient de se laisser attaquer et de se désagréger quand la boue des rues contient quelques principes acidulés » (*^.

'^^ CORDIBR, op. cit., p. a 18.