CASSURE DES GRES ET QUARTZITES

Les différents t3rpes de cassure.

La cassure des roches peut être envisagée à différents points de vue. Cest généralement une donnée très vague et, partant, souvent inutile dans le diagnostic des roches sédimentaires.

On définit aujourd'hui une cassure sans faire intervenir la composition du dépôt; et Ton dit quun calcaire, une marne, un grès ont une cassure grenue. Le même qualificatif, appliqué à des dépôts de composition et de structure très différentes, n'évoque aucune notion précise dans Tesprit. Telle cassure, grenue pour un observateur, ne Test pas pour un autre. B en sera ainsi tant que la cassure ne sera pas définie pour chaque groupe de roches, tant qu elle ne sera pas considérée en fonction de la composition des roches.

Je vais montrer qu'il est possible de donner à la définition de la cassure des • grès B une rigueur telle qu'elle est susceptible de fournir un caractère de premier ordre. La classification des cassures que je propose pour les grès a pour point de départ Faction du plan de rupture sur les grains de quartz. La façon dont se compose le plan sécant par rapport aux grains de quartz permet de distinguer cinq types de cassure; l'étude des quatre premiers fera l'objet d'un paragraphe spécial :

1^ La cassure est grenue quand le plan de séparation contourne les grains sans les trancher (fig. i6).

Dans certains grès ferrugineux dont la cimentation est très imparfaite, on peut s'assurer, à la loupe, que le plan de rupture est très irrégulier. Les

GRÈS DU TERTIAIRB PARISniC. l3

saillies correspondenl à des grains entiers, les petites dépressions aux vides laissés par des éléments détachés. Les grès à cassure grenue se signalent par un état d'agrégation faible ; le choc du marteau les. désagrège et met toujours des grains en liberté. Tous les grès ferrugineux formés de minéraux enrobés dans la limonite sont dans ce cas. L'aspect de la cassure dépend de. la grosseur des grains, d'où le nom de cassure grenue <jue je propose pour la désigner;

Fig. 16. — Grès ferrugineux à ciment incomplet. Tvpe de cassure grenue. P. P. plan de mpturc. Les grains de quartz mnt pointilU^s ; les vidos sont représentés en blanc.

2^ Si le plan de rupture respecte une partie des grains et sectionne les autres, la cassure est semi-grenue (fig. 17).

Fig. 17. — Grès calcaire. Type de cassure semi-grenue. P. P. plan de rupture. Les grains de quarts sont pointillés. Les éléments de calcîtc du ciment sont striés.

L'examen à la loupe montre côte à côte des sections d'éléments, d'aspect gras et vitreux, et des individus entiers à surface dépolie et terne. Considérée en grand, la cassure semi- grenue est beaucoup moins irrégulière que la première, mais elle n'est jamais plane. Quant à la force d'agrégation des éléments, elle est bien supérieure à celle des grès à cassure grenue;

3® La cassure est tranchante lorsque le plan de ruptiu'e coupe tous les minéraux (fig. 18):

Fi g. 18. — Grès à ciment de quartz microcristallin. Type de cassure tranchante. P. P. plan de raptare.

4® Dans les « grès » formés de grains de sable moulés les uns sur les autres, la cassure est toujours tranchante, mais elle est de plus nettement écailleuse.

Un choc violent est nécessaire pour casser la roche. Ce choc détermine un mouvement vibratoire très énergique qui donne naissance à ime infinité de petits éclats susceptibles de mesurer plusieurs mHlimètres. Les éclats ne sont pas entièrement séparés de la roche; ils lui restent attachés par une extrémité.

Fig. 19. — Quartzite typique. Cassure écailleuse, P. P. plan de raplure principal. •— p. p. plan sécant limitant Técaille E en profondeur et lame dW interposée.

Au moment où les écailles se détachent sous l'influence du choc, elles vibrent autour de leur point d'attache jouant le rôle de charnière, et se soulèvent momentanément. Ce mouvement permet à l'air de s'introduire entre les éclats et la roche- L'air, ainsi interposé entre les écailles et la roche» souligne les écailles, leur donne toujours une couleur claire et un aspect plus ou moins saccharoide. Tels sont les caractères de la cassure écailleuse (fig. 19 et pL X, fig. 32).

Interprétation de la cassure lustrée.

Certains grès tertiaires du Bassin de Paris offrent un éclat particidier, distingué depuis longtemps sous le nom di éclat lustré. L'explication de lapparence lustrée n a jamais été donnée; elle n'est pas liée comme je Tai supposé autrefois à l'existence d'un ciment de calcédoine. En réalité , elle est indépendante, dans une certaine mesure, de la nature du ciment. Elle est en rapport avec un cinquième type de cassure que j'appellerai cassure lustrée.

Fîg. ao. — Quartzite à ciment. Type de cassare lastrée. P. P. plan de rupture.

Deux conditions sont nécessaires pour que la cassure d'un « grès » soit lustrée :

i** Existence (Tan ciment siliceux, peu développé; la cassure cesse d'être lustrée lorsque la gangue est abondante ;

2^ Accroissement secondaire des grains de quartz donnant naissance à des auréoles très irrégulières, dentelées et nettement délimitées, ou déterminant la fusion du bord des grains de quartz avec le ciment (pi. Vil, fig. i 3, b, c et pi. IX, fig. 20, a, b).

Ces deux conditions sont réalisées dans les quartzites et les quartïites-grès, pauvres en ciment.

Dans les roches ainsi constituées, il existe une force d'adhérence exceptionnelle entre les minéraux et le ciment. U ensemble du dépôt se comporte comme un

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES GRÈS ET QUARTZITES. lOl

seul élément de quartz, que la cassure tranche suivant une surface très régulière, plane en grand.

D'où une incidence donnée fait miroiter tous les grains de quartz en même temps. Ces minéraux étant toujours petits et {presque contigus, Tœil est impuissant à les isoler sur le plan de rupture; ils donnent l'impression iune surface continue et uniformément luisante.

Dans un grès lustré, la cassure lustrée disparait dès que le ciment se déve* loppe notablement, ou lorsque le nombre de grains de quartz dépourvus d'accroissement secondaire se multiplie d'une façon sensible. On peut alors s assurer à la loupe que les sections des grains de quartz réfléchissent la lumière en tous sens.

Au fond Tédat lustré est lié à l'existence d'un ciment siliceux et à une structure donnée, ou si l'on veut à un mode particulier d'association des grains de quartz et du ciment siliceux.

La cassure des «grès» est fonction de leur composition et de leur structure.

Les caractères sur lesquels j'ai fondé la distinction des différents types de cassure sont la conséquence directe de la composition et de la structure des grès. La cassure lustrée et la cassure écailleuse prennent naissance dans des conditions étroitement définies; l'une et l'autre sont tellement caractéristiques de certaines structures données qu'on peut toujours a£Girmer que ces structures existent quand on reconnaît les cassures qui leur correspondent. Ainsi, une cassure écailleuse révèle l'existence de grains moulés les uns sur les autres, c'est-à-dire d'une association propre auquartzite typique.

Une cassure lustrée est toujours l'indice de grains de quartz capricieusement découpés à la surface, par suite d'un accroissement secondaire très irrégulier, et d'une soudure intime des minéraux au ciment.

Les autres types de cassure s'expliquent aisément d'après la composition et la structure des grès, mais ils ne sont pas liés à l'existence d'un ciment déterminé.

Dans les grès ferrugineux, par exemple, la cassure est grenue, semi-grenue ou tranchante.

E31e est grenue, quand le ciment ferrugineux est réduit à une gaine qui enveloppe tous les minéraux et laisse de grands intervalles vides entre les grains.

Elle est semi-grenue, lorsque, dans le même échantillon, le ciment de limonîte comble tous les vides de certaines plages et encroûte les minéraux d autres plages. Les parties pleines ont une cassure tranchante; celles qui sont criblées de vides présentent une cassure grenus. L'ensemble offre la cassure du type semi-grenu.

Enfin elle est tranchante, quand le ciment forme une trame pleine, sans trace de vides.

Le groupe des grès calcaires fournit également les trois séries de cassures observées dans les grès ferrugineux.

La cassure est grenue dans le « grès cristallisé » de Fontainebleau, où Ion voit tous les grains de sable parfaitement intacts sur les grandes surfaces miroitantes correspondant aux clivages de la calcite. Ce type de cassure est ici en rapport avec une cristallisation exceptionnellement large du ciment et l'existence de clivages, c'est-à-dire de plans de moindre résistance suivant lesquels la roche se divise de préférence.

On retrouve encore la même cassxu'e dans les grès dont les éléments sont entourés d'une auréole de calcite finement grenue, et séparée par de nombreux vides. Dans l'espèce, le ciment calcaire joue le même rôle que celui du grès ferrugineux à cassure grenue.

La cassure est semi-grenue dans des grès dont le ciment est composé de calcite renfermant à l'état d'inclusions de petits noyaux de calcaire ancien. La calcite n'est pas clivée. Tantôt elle est assez largement cristallisée pour que le même élément englobe un ou plusieurs minéraux; tantôt et le plus souvent le ciment est beaucoup plus grenu, et les grains de calcite sont trop petits pour qu'un seid élément enclave un ou plusieurs minéraux.

La cassiu*e est tranchante dans un grès dont le ciment se décompose en grains de calcite non clivée, et d'assez grande taille pour que plusiexu^ éléments de quartz soient enfermés dans un seul individu de calcite.

Il résulte des données précédentes que la même cassure, et notamment la cassure grenue, peut s'observer dans des grès calcaires de structure différente. L'étude d'un grand nombre de spécimens imposerait sans doute la même notion pour les cassures semi-grenues et tranchantes. Quant aux cassures écailleuses et lustrées elles resteront étroitement liées à xme structure et à une composition invariables.

La conclusion qui découle de ces considérations c'est que la cassure des grès est nettement fonction de leur composition et de leur structure. Les cas-

sares grenues, serm^grenues et tranchantes sont exclusivement cmditùmnèes par la structure. Le facteur composition intervient toujours avec la structure , dans la production des cassures écailleuses et lustrées.

La cassure des grès fournit une mesure de leur ténacité.

Je rappelle que la classification des cassures cpie j'ai proposé d'appliquer au grès est fondée sur Taction du plan de rupture sur les grains de quartz. Cette classification présente l'avantage de constituer une échelle des ténacités de ces roches.

La cassure grenue caractérise les grès dont la force d'agrégation des éléments est minimum. Les cassures semi-grenues et tranchantes sont relatives à des états d'agrégation de plus en plus solides. Le maximum d'adhérence des éléments correspond à la cassure lustrée.

Les détails dans lesquels je suis entré en étudiant la cassure considérée dans ses rapports avec la structure des « grès » me di^ensent de consacrer de longs développements à ce sujet. Les grès et quartzites fournissent de nombreux matériaux d'empierrement. Il me parait acquis que l'examen attentif de Ic^ur cassure permet de prévoir la résistance qu'ils opposeront à la rupture ou à l'écrasement par le choc.