LES MINÉRAUX DES GRES ET QUARTZITES
Origine première des matériaux détritiques.
L'origine des minéraux qui constituent lès grès tertiaires du Basfiia de Paris a appelé mon attention dès 1891 (^^. J'ai reconnu dans les sables glauconieux landéniens qui ont donné naissance aux grès désignés sous le nom de tutTeau les espèces suivantes classées par ordre de fréquence : .
Quartz;
Zircon;
Rutile;
Tourmaline;
Orthose;
Feldspath plagioclase;
Magnétite;
Disthène;
Mica;
Anatase;
Brookite;
Grenat;
Corindon;
Staurotide,
Et deux minéraux indéterminés.
Soit un total de seize espèces minérales, non compris les éléments secondaires tels que glauconie et limonite.
^*) L. Cateux, Composition minéraiogique des sables giauconienx landéniens du Nord de la France (Ann. Soc. gcol. Nord, t. XIX, p. 265).
La proportion des minéraux denses est exceptionnellement élevée. L emploi des liqueurs lourdes m'a permis de formuler cette conclusion que
Chaque mètre cube de sables glauconieux des environs de Lille renferme jusqu'à 18 kilogrammes de minéraux de densité supérieure à 3.
L'abondance du disthène, la présence du grenat, de la staurotide, etc., m'ont permis d'affirmer en 1891 que «les roches de la série cristallophyllienne^ micaschistes, etc., ont été la source première d'une partie des composants de nos saMes éocènes inférieurs )>.
L'étude des grès de Fontaind^lêau, faite par M. Termier en 1896, aboutit à une conclusion analogue. Les grains de quartz de ces grès sont riches en inclusions cristallines, très pauvres en inclusions liquides et gazeuses; ils semblent provenir, selon M. Termier, de la destruction de micaschistes plutôt que de la corrosion de roches grimitiques.
J'ai relevé, dans le présent travail, un certain nombre de faits qui désignent les schistes cristallins cionune une source im]>ortante de minéraux pour les grès du Tertiaire parisien; telle est la présence àjd grains de quartz bourrés d'mcfaisions d'aiguilles de rutile, de petites baguettes de tourmaline, de petits cristaux ou grains de zircon, et d'aiguilles de sillimanite, etc. Les terrains cristdilophylliens ont certainement fourni la majeure partie des minéraux de nos « grès » tertiaires.
Les nombreux grains de quartz remplis d'indusions liquides avec ou sans bulle de gaz qu'on rencontre dans quelques igrès dérivent des roches érap^ tives. .1
Les grains composés ou agrégats de quartz qui figurent dans beaucoup de grès et dont l'existence est presque constante dans les. grès stampiens ont été empruntés à dés quartzites. Ces roches ont fourni des matériaux aux sables de tous les étages; les sables de Fontainebleau, puis les sables làndéniens, en contiennent parfois de nombreux fn^ments. Il est probable que le Cambrien de l'Ardenne en est la principale source.
Les silex de la craie interviennent également dans la composition des sables et grès; ils sont fréquents dans le Spamacien, rares en moyenne dans le Landénien et disparaissent complètement dans le Stampien.
Accroissement secondaire des grains de quarts. Ses différentes manières d'être.
(Fig. ai.)
Le développement du quartz secondaire autour des minéraux affecte de nombreuses manières d'être qu'il est intéressant de grouper :
1. L'auréole secondaire, d'épaisseur très irrégulière, respecte la forme initiale des grains. Les minéraux ont gardé leur apparence dastique, en dépit de leur accroissement secondaire;
2. La couronne de quartz récent, d'épaisseur inégale, donne aux grains une forme nouvelle à contours réguliers;
3. Le quartz qui a subi un accroissement secondaire possède des contours très irréguliers, accidentés de dentelures et de franges très nombreuses;
4. L'auréole secondaire, de forme qudiconque, est plus importante à elle seule que le noyau central; •
5. Dans tous les exemples précédents, le minéral est nettement séparé du ciment. On rencontre fréquemment des grains à bordure indécise, nuageuse qui passent au ciment pour ainsi dire insensiblement; i] semble qu'il y ait eu cristallisation simultanée du quartz de ra\u*éole secondaire et de la silice du ciment. Cette catégorie de grains ne se rencontre que dans les plages de quartzite à ciment (pi. IX, fig. 20, a, b);
6. Le développement de quartz secondaire permet aux éléments de se mouler les uns sur les autres (pi. VI, fig. 11 et 12). Une condition est nécessaire pour que le nourrissage des quartz aboutisse à la genèse du quartzite typique : il faut que l'écartement des grains de sable soit faible;
7. L^accroissement secondaire complète les grains de quartz et leur assure une forme cristaUine — quand la place réservée au quartz secondaire est suffisante (pi. II, fig. 3);
8. Le développement de la silice secondaire est tardif et l'accroissement du minéral se fait en deux temps. H s'encroûte d'abord de limonite et se nourrit ensuite de quartz (pi. VI, fig. 11);
9. La couronne secondaire est presque toujours homogène. H est exceptionnel qu'elle ofifre une structure zonaire caractérisée par un grand nombre de zones d'accroissement;
10. Dans tous les cas précédents, le quartz secondaire est rigoureusement orienté comme le quartz ancien. Le contraire s'observe dans une seule roche (quartzite^ès de la Chapelle d'Aneux, près Cambrai, Nord);
Fig. 3 1.
1. Gram de quarts entouré d*une auréole qui coosenre la fivme luidaie du mioéraL — 3. Auréole d^épaiaaeur inégulière doDuant au minéral une forme nouvelle. — 3. Type d*auréole très irrégulière à contours dentelés. — 4. Envelo(^ de quarts secondaire plus importante que le noyau ancien. — 6. Grains de sable séparés à rorigine et dont les auiéoles secondaires sont moulées les unes sur les autres. — 7. Grains de quarts servant de noyaux à des cristaux jdus ou moins complets. — 8. Élément entouré d*une couronne ferrugineuse et d*une auréole de quartz. — 9. Auréde secondaire se décomposant en aones d'aocroissement très nombreuses. — 10. Grain de quarts entouré d*une auréole non orientée comme le quartz ancien. — 11. Auréole dont une partie n*est pas orientée comme le noyau ancien. — 12. Type d*auréole composée, dont une partie des éléments ne sont pas orientés coomie le quartz ancien. — 13. Accroissement secondaire autour d'un agrégat. Les éléments de Tagrégat et de Tauréole qui ont même orientation sont réunis par des hachures de même direction. Le trait plein marque le contour primitif de Tagrégat. — 14. Orthose entourée d'une liséré d*oxyde de fer et d*une auréole de quartz.
Nota. — Le quartz ancien est ponctué ; les auréoles secondaires sont figurées en blanc. Les hachures des numéros 10, 11 eitia représentent les parties des auréoles non orientées comme le quartz ancien.
1 1 . Le liséré de quartz secondaire , qui parait simple en lumière blanche , se décompose en lumière polarisée en plusieurs segments d'orientation différente dont un seul est orienté comme le noyau de quartz ancien. Il arrive même que
Textinction de tous les segments soit absolument indépendante de celle du grain de sable qu'ils circonscrivent;
12. L auréole qui présente une individualité très nette en lumière blanche est formée, pour une partie, de petits grains de cpiartz juxtaposés comme ceux du ciment. Le reste de la couronne est orienté conune le grain central.
Ces deux dernières manières d'être ne sont réalisées que dans un seul échantillon (quartzite-grès de la Chapelle d'Aneux, près Cambrai, Nord);
13. L'accroissement secondaire est susceptible de se produire autour d'agrégats de petits grains de quartz. La couronne n est pas douée d'une seule orientation optique, mais présente en chaque point l'orientation du grain de , l'agrégat avec lequel elle est en contact (quartzite de Saint-Denis d'Authon, ' Eure-et-Loir) ;
14. J'ai constaté l'existence d'un liséré de quartz secondaire autour des feldspaths orthose d'un « grès ». Le quartz s'éteint en même temps que l'orthose qu'il enveloppe et présente avec elle l'éclairement maximum, d'où l'orientation optique de la silice doit varier aux différents points de la couronne (quartzite de Saint-Denis d'Authon, Eure-et-Loir);
15. D est de règle que l'enveloppe de quartz secondaire présente le phénomène de l'extinction roulante, quand le grain de sable possède une extinction onduleuse;
16. J'ai signalé la présence, dans deux spécimens de « grès >, de grains de quartz entièrement secondaires, de la dimension des individus élastiques auréolés et qui s'associent avec eux pour former des plages de quartzite. L'une de ces roches montre que chaque quartz secondaire con^espond à l'un des vides qui séparaient les grains de sable (quartzite-rgrès de Proix, Aisne, p. i5 et quartzite de Beuzeville, Seine-Inférieure, p. 27).
