DES GRÈS ET QUARTZITES

A côté des grès caractérisés par un ciment homogène et constitués par une seule substance, il en existe dont le ciment se réduit en un mélange de quartz, de calcédoine et d'opale, et d'autres qui montrent dans Tétendue d'une section mince des plages juxtaposées ou enchevêtrées, possédant chacune un ciment différent.

Dans une même préparation, la silice enveloppe les grains de sable dune auréole de quartz secondaire , forme des mosaïques de quartz microcristallin dans certains vides , comble les autres par de fopale ou de la calcédoine. Ces différentes manières d'être correspondent-elles à des étapes différentes et successives dans le dépôt du minéral, ou sont-elles engendrées simultanément? Quand on voit des grains de quartz, entourés d'une auréole secondaire, noyés dans un ciment de quartz finement grenu, on est tenté d'expliquer de la façon suivante cette dualité de caractères du quartz secondaire : La solution siliceuse, qui ,a nourri les grains et donné un ciment à la roche , a d'abord alimenté les grains de quartz, puis sa composition ayant changé, elle a abandonné dans une seconde période le quartz microcristallin qui forme le ciment. Les changements d'état de la silice seraient la conséquence de variations de composition de la solution siliceuse.

C'est l'explication qui a été adoptée par M. Termier dans son étude du grès de Fontainebleau. Pour que les grains d'un sable se développent au point de se mouler les uns sur les autres t il faut, suivant toute vraisemblance, que

le caractère pierreux le plus décidé, une consistance semblable à celle du silex, et presque à celle de l*agate; cet enduit vitreux n'est pas bien longtemps à se démontrer sur les endroits quHl revêt. Je i*ai vu établi au bout d un an sur les surfaces de certains blocs entamés ï année précédente; on découvre et on distingue les nuanqes et la progression de cette nouvelle formation; et, ce qui est bien remarquable , cette substance vitrée ne parait et ne se trouve que sur les faces entamées des blocs , encore engagés par leur base dans la minière sableuse qui doit être regardée comme leur matrice et le vrai lieu de leur génération; elle n'existe et ne se forme point sur les fragments isolés et entièréinent séiparés des blocs dont ils faisaient partie* t

Ce phénomène est, pour de Lassone, le résultat d'mi « suintement qui est sensible jet que Ton remarque» et iile fait rentrer dans une sorte de t végétation pierreuse». Il considère Thumidité des grès « qui s*y est insinuée uniformément par toutes les porosités » « comme le véhicule subtil du gluten lapidifique, ou comme ce gluten lui-même capable de transsuder» (p. 216-2 17].

la composition des eaux qui circulent soit assez constante. Un changement important de composition peut amener la production momentanée de calcédoine ou le comblement brutal des interstices par du quartz confus(^) ».

Javoue qu'il ne m'est jamais venu à l'esprit d'autre opinion avant d'entreprendre l'étude systématique des grès tertiaires. J'ai toujours considéré les différents types de silice développés côte à côte, ou confusément associés, comme des produits d'une consolidation en plusieurs temps, réglée par des variations de composition de la solution siliceuse. Je me suis proposé d'introduire des faits d'observation dans la question, mais très peu d'échantillons permettent d'aborder le problème dans des conditions satisfaisantes.

B résulte d'une série d'observations dont je vais rappeler les plus importantes, que la silice qui se dépose au même moment en différents points de la roche peut réaliser toutes les manières d'être signalées : auréoles de quartz y quartz grenu, calcédoine et opale y et que les variations (fétat de la silice peuvent être tout à fait indépendantes de changements de composition de la solution siliceuse.

1® Le cas le plus simple est relatif à une roche dont les grains de quartz sont pourvus d'une large auréole secondaire et qui possède un ciment de quartz microcristsdlin (quartzite-grès de la chapelle d'Aneux, près Cambrai, Nord). Tout le quartz secondaire de la roche, celui des auréoles comme celui du ciment, présente une structure zonaire très remarquable, caractérisée par de nombreuses lignes d'accroissement. On peut suivre ainsi pas à pas le développement du quartz secondaire. La considération des zones d'accroissement prouve que les éléments du ciment se sont développés en même temps que les grains de sable. Quand le vide laissé par des individus juxtaposés est très petit; l'accroissement exogène des minéraux suffit pour le combler; lorsqu'il est important, on voit apparaître un ou plusieurs centres de cristaUisation à l'intérieur des intervalles; les zones successives qui les enveloppent finissent par se rencontrer et se fondre avec celles qui appartiennent à tous les quartz qui circonscrivent le vide. Toutes les zones d'accroissement, qu'elles fassent partie de l'auréole des grains de sable ou du quartz grenu du ciment, sont le produit d'une seule et même période de cristallisation, et non d'une cristallisation en deux temps. Il est clair qu'on ne peut invoquer des variations de composition de la solution siliceuse pour expliquer la formation simultanée des deux types de quartz.

P. Tkrmier, op. cit., p. 3M-348.

3** Un second exemple est fourni par plusieurs « grès » renfermant soit des galets de silex, soit des galets de phtauite. Taî montré que la présence de ces galets a exercé une grande influence sur la cristallisation de la silice.

Rappelons en quelques mots les modalités de la silice dans ces grès. On trouve, par exemple, un ciment d'opale indifférenciée au contact du silex. Par places, le ciment d'opale se charge de quartz grenu et passe à un ciment de quartz microcristallin. L'accroissement secondaire des grains de sable est exceptionnel dans les deux cas.

Un troisième type montre les grains de sable entourés d une auréole et séparés par de petits vides partiellement remplis par du quartz grenu.

Une dernière manière d'être est réalisée par un quartzite typique.

Toutes ces variations de structure et de composition et le passage d'un type à l'autre par degrés s'observent sur un espace de i centimètre carré. Dès qu'on s'éloigne un peu du silex, la roche est un quartzite à caractères fixes.

Ces modifications se retrouvent invariablement autour des silex et des phtanites, et elles n'existent qu'autour de ces corps étrangers; elles se font à coup sûr sous l'empire des galets de phtanite et de silex.

Faut-il admettre que la solution siliceuse garde une composition constante partout où la roche est à l'état de quartzite typique, et que cette composition est sujette à de nombreuses variations dans la zone influencée par les silex et les phtanites.»^ Cette hypothèse est inacceptable. Il convient de ne pas perdre de vue que les compositions et structures difi'érentes, toujours localisées dans la région influencée par les galets, passent insensiblement de l'une à l'autre. La seule explication compatible avec le passage graduel d'un ciment à un autre , c'est que les variations de composition et de structure ne sont pas liées à des changements de composition de la solution siliceuse. Les diOerentes manières d'être de la silice réalisées sur un espace extrêmement restreint n'indiquent pas une série de phases de dépôt. Un ciment donné n'est pas le produit d'une composition spéciale de la solution.

La même solution a produit au même moment tous les types de silice. Cette condusion s'était dégagée pour ainsi dire d'elle-même de l'analyse du premier cas envisagé.

Il reste à chercher sous quelle influence la solution a mis en liberté des silices très différentes en des points très rapprochés.

État de la question de l'origine des grès du Tertiaire parisien.

Les faits signalés dans le cours de ce travail ont profondément modifié le problème de l'origine des grès du Tertiaire parisien. Telle qu'elle se posait , sous imfluence des anciennes idées, cette question pouvait être formulée de la manière suivante :

Etant donné un sable, traversé par des eaux chargées de silice, quelles sont les conditions qui règlent la précipitation de la silice dans les vides qui séparent les minéraux, pour donner naissance à un grès?

J'ai montré que tous les « grès » étudiés dérivent de sables calcarileres — àrexception peut-être de deux spécimens — et que la silice secondaire qui en a fait des dépôts très variés a pris la place du calcaire. Entre les grès à cim^Qt calcaire intact et les grès à ciment siliceux et quartzites, il existe de nombreux termes de transition qui mettent admirablement en lumière le phénomène d'épigénie. D'où le problème de l'origine des « grès » du Tertiaire parisien prend cette forme nouvelle:

Étant donné un sable dont les éléments minéraux sont plongés dans une gangue calcaire, à quelles conditions doit satisfaire une solution siliceuse qui traverse la masse sableuse, pour que la silice déplace le carbonate de chaux?

Dans la première conception de la question > il y a simplement précipitation de silice dans des vides préexistants; dans la seconde, il y a substitution de la silice à du calcaire, cette dernière substance intervenant sans doute dans l'élimination de la silice de la solution.

Non seulement le sujet est entièrement renouvelé, mais il rentre dans im problème beaucoup plus vaste , d'une importance capitale pour les formations sédimentaires et qui attend toujours une solution : La genèse des « grès » n'est plus qu'un cas particulier du phénomène de la silicification des calcaires. La formation des «grès», comme celle des silex, des phtanites, des jaspes, de la meulière, etc., nous met en présence d'une seule et même question : Précipitation de la silice d'une solution sous Vinfiuence du carbonate de chaux.

En ce qui concerne les grès du Tertiaire du Bassin de Paris, nous avons vu que la majorité des échantillons ne comportent qu'une seule variété de silice secondaire , et qu'un nombre plus restreint montrent côte à côte tous les types de silice, constituant des plages distinctes ou intimement mélangées en toutes

proportions. U y a donc deux questions bien distinctes à résoudre : la première visant le cas général, la seconde des cas particuliers :

P Dans quelles conditions se précipite la silice d!ane solution, sous Vinfiaence du carbonate de chaux ?

2^ Comment la même solution siliceuse peut-elle donner tous les types de silice, au même moment, en dijférents points du dépôt ou dans la même plage ?

Après avoir posé ces problèmes, j'ai le vif regret de ne pouvoir en donner la solution. Ils soulèvent la question de Torigine du quartz par voie aqueuse et, dans ce domaine, minéralogistes et chimistes ont tout à apprendre. Les innombrables transformations subies par les roches sédimentaires, soUs rinfluence de la silice organique et minérale, resteront des mystères pour le géologue, jusqu'au jour où le quartz aura été reproduit artificiellement par voie aqueuse.