CHAPITRE IL

GRÈS SPARNAGIENS.

Les sables dits de Targile plastique sont fréquemment transformés en grès. Je ne décrirai sous le nom de grès spamaciens que les échantillons appartenant à des gisements dont Tàge spamacien est certain. Quant aux spécimens dont la position stratigraphique n'est pas rigoureusement établie, je les rattacherai au Landénien.

Grès ferrugineux de Bouglval (Seine-et-Oise).

(Coll. Mines.)

Caractères lithologiques. — Grès de couleur ocreuse dont les grains se détachent par un léger frottement des doigts; cassure grenue. A la loupe, nombreux vides entre les grains.

Etude micrographique. — Quartz en grains anguleux, de forme générale arrondie ou nettement arrondis; très rares fragments de silex; plusieurs débris de quartzite; quelques orthoses dont les clivages sont soidignés par de la limonite. Ces différents minéraux sont loin d'être calibrés. Bs sont revêtus et cimentés par une fine gaine de limonite qui ne s'interrompt pas au contact des grains. Ceux-ci laissent entre eux de nombreux vides.

La roche est un grès ferrugineux. Si les minéraux ne sont pas en contact dans la grande majorité des cas, il faut admettre qu'Us étaient reliés à l'origine par une matière qui les maintenait séparés. Ce grès ferrugineux dérive d'un sable dont les grains étaient noyés dans une gangue de nature indéterminée, pour le moment.

Grès pyrlteux d'Iasy (Seine).

Caractères lithologiques. — La roche forme des plaques et des rognons mesurant jusqu'à o m. 3o de longueur, disséminés dans les « sables d'Auteuil »

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de ia grande carrière de Vaugirard à Issy. Ces corps, débarrassés du sable qui les incruste, par une longue exposition à la pluie, montrent une surface très irrégidière et parfois de nombreux fossiles pyritisés^*'. Beaucoup de plaques et de rognons sont traversés par des filets charbonneux, très abondants dans quelques échantillons. La présence de débris végétaux se traduit souvent à la surface des rognons par des proéminences en forme de bâtonnets pyriteux, simples ou ramifiés, dont plusieurs sont fistuleux. Ces bâtonnets dégagés

Fig. I . — Grès à ciment de pyrite de fer, de l*argile plastique d*Issy.

Photographie d^un*^ [Jaque mince. Gross. = 60 diamètres. Lumière naturelle. — Les minéraux élastiques se détachent en blanc; le ciment de pyrite est noir.

par Térosion pluviale atteignent au plus 2 centimètres de longueur; ils sont couchés sur les nodules ou dressés de manière à lui donner un aspect hérissé. Ils produisent par places un véritable feutrage qui constitue à lui seul la plus grande partie de la roche.

Les échantillons de pyrite s'altèrent très rapidement quand ils sont débarrassés de la masse de sable qui lés enveloppe. Es s'hydratent, s'oxydent et abandonnent notamment une variété de sulfate de fer hydraté, la mélantérite (FeS0*,7HK)) sm* laquelle M. Lacroix a déjà appelé l'attention.

^*' L. Ca YEUX, Existence d'une faune saumàtre dans les sables de Targile plastique d'Issy (Seine). C. R. Ac. Se, t. CXL, p. 1728-1739 ( 1905).

Etude micrographique. — Les nodules sont en réalité des rognons de grès , très riches en éléments de quartz. Les matériaux détritiques ont ici une physionomie exceptionnelle. Ce sont des grains de petite taille , toujours anguleux, figurant plutôt des esquille3 , des éclats de quartz que des grains roulés (fig. i). Aucune trace d'usure n est visible. Le minéral est souvent d une pureté idéde. Les grains de diamètre et de forme très variables sont plongés dans un ciment de marcassile qui constitue à peu près la moitié de la roche et donne naissance à une trame massive, homogène et continue. L'importance des espèces qui séparent les grains de sable est telle qu'il faut admettre l'existence d'une gangue pour les fixer en place à l'origine même du dépôt. La substitution de la pyrite au cdcaire des coquilles, observée sur une grande échelle, permet de supposer que le ciment pyriteux est secondaire , et que le premier ciment était au moins partiellement calcaire. Les nombreux débris végétaux pyritisés qui font corps avec la roche, en perdant leur individualité dès qu'ils pénètrent à l'intérieur des nodules , me paraissent signifier que des débris végétaux s'ajoutaient au calcaire pour constituer la première gangue. Le ciment actuel résulterait ainsi d'une substitution de la marcassite à du calcaire et à des matières organiques.

Quartzite-grès de Molinchard (Aisne).

(Coll. Mines.)

M. Gosselet(^) place la roche de Molinchard à la limite des sables de Bracheux et de l'argile plastique. La présence de Cyrena cuneiformis en très grande quantité dans ce grès justifie son attribution au Spamacien.

Caractères lithologiques. — Roche blanc grisâtre, grenue, d'apparence très cristalline, à grains de quartz très brillants, facile à désagréger sur les bords et très cohérente à l'intérieur. Cassure grenue à la périphérie, moins inégale au centre. On reconnaît à la loupe que tous les grains de quartz sont tranchés par la cassure, et qu'il y a des rides non envahis par le ciment.

Etude micrographique. — Quartz en grains très réguliers, remplis d'inclusions presque toutes solides, qui lui donnent un aspect sale; le rutile y figure parfois en très fines aiguilles. La série des minéraux élastiques est complétée

^^) J. GossELBT, Observations sur la position du grès de Bellen , du grès de Molinchard , etc. Ann, Soc, GéoL Nord, t. XIX, 1891, p. 108.)

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par de rares feidspaths orthose et microcUne et par des fragments de silex peu nombreux. Un cristal de zircon est inclus dans le quartz.

La majcMrité des éléments de quartz sont revêtus d'une auréole de quartz secondaire orientée conmie le quartz ancien. Le contour primitif des grains est déterminé soit par une ligne d'impuretés qui le soidigne, soit par les nombreuses inclusions qui ne pénètrent jamais dans les auréoles. La silice secondaire ne s'est développée qu'autour des grains de sable.

Partout où le quartz secondaire existe, les minéraux sont moulés les uns sur les autres et les vides ont disparu ; la structure est celle d'un quartzite. Dans quelques plages les grains de sable sont pourvus d'une auréole incomplète; ils ont gardé leurs contours primitifs sur le bord des interstices. La structure est donc mixte avec prédonunance très marquée du type quartzite. La roche est un qaartzite-^rès.

Quartzite de Saint-Denis-d'Authon (Eure-et-Loir).

(Coll. Mines.) (PiancheVI, fig. 11.)

Caractères lithologiques. — Roche très grossière, ferrugineuse, brun rougeàtre, parsemée de grandes taches blanches le plus souvent circulaires. Cassure grenue, principalement sur le bord des échantillons; éclat gras très prononcé. A la périphérie des spécimens, caractérisée par un état d'agrégation imparfait, on distingue à la loupe des vides et souvent des rudiments de facettes cristallines cannelées ou non; ces vides disparaissent graduellement vers l'intérieur et la roche devient de plus en plus cohérente. L'enduit ferrugineux qui colore la roche en brun rougeàtre doit être très faible, car d ne masque pas les propriétés du quartz.

Etude micrographique. — Quartz en grains de dimensions à peu près constantes, de forme anguleuse avec des arêtes émoussées ou arrondies. Au quartz très prédominant s'ajoutent des agrégats composés d'innombrables particides très petites, ou formés par un petit nombre d'éléments, des feidspaths assez iréquents, représentés par des grains d'orfio^^ détritique en voie d'altération, et enfm Yhémaiite rouge représentée par quelques grains.

Tous les minéraux sont revêtus d'une fine pellicide de limonite qui en fait ressortir les contours (6). Il est de règle qu'ils ne soient pas juxtaposés et qu'ils

laissent entre eux de larges intervalles occupés par du quartz secondaire. Ce quartz forme autour des éléments détritiques sans exception une large auréole orientée optiquement comme le minéral qu'elle enveloppe (c), et reproduisant très souvent la forme du grain primitif dont elle est séparée par une gaine ferrugineuse. Ce quartz secondaire est parfois tellement abondant qu'il forme à lui seul les trois quarts de certains grains. Différents cas sont à distinguer :

1*^ Le noyau de quartz ancien est simple. L'enveloppe secondaire forme avec lui un seul individu cristdOlin.

2° Le grain ancien est un agrégat. L'auréole secondaire offre elle-même une structure d'agrégat. En chaque point, le quartz qui la forme est orienté comme le granule de quartz sur lequel il s'applique; ce sont les éléments du pourtour de l'agrégat qui influencent l'orientation de la silice secondaire (fig. 2 i , n® 1 3).

3° Le quartz ancien des grains simples est-il caractérisé par une extinction très onduleuse, les ombres roulantes intéressent également* les auréoles superficielles. On voit par cet exemple avec quelle fidélité le quartz secondaire reproduit l'orientation optique des grains qu'il enveloppe. La déformation du quartz ancien qui détermine l'extinction roulante est originelle et bien antérietu'e à la genèse du grès. Cette déformation est imposée au quartz secondaire, et elle prend naissance au moment où le grain de sable, nourri par une solution siliceuse, s'entoure de son auréole. Il est clair, d'après les conditions de gisement du dépôt, que les phénomènes de compression sont étrangers à cette déformation de l'édifice cristallin du quartz secondaire.

4® J'ai observé pour la première fois l'existence d'un liséré de quartz secondaire autour des feldspaths; tous les cristaux d'orthose en sont pourvus. Le quartz de l'auréole s'éteint en même temps que l'orthose qu'il enveloppe, et prend en même temps qu'elle l'éclairement maximum. Il en résulte que l'orientation optique de la gaine quartzeuse n'est pas uniforme , et qu'elle doit varier autour du cristal d'orthose (fig. 21, n^ 1 4)-

Si l'on débarrasse par la pensée tous les minéraux élastiques de leur couronne secondaire très épaisse , on constate qu'ils sont presque tous isolés et dans l'impossibilité de se majntenir en place sans un ciment. La roche de Saint- Denis-d'Authon a été pourvue d'un ciment à l'origine. Les grains étant laidement séparés, ils ont dû s'accumuler au sein d'une boue dont il ne reste aucun vestige; il est évident que ce n'est pas le revêtement compliqué des minéraux élastiques, formé d'une gaine de limonite et d'mie large couronne

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siliceuse qui a pu constituer le ciment originel. La limonite et les auréoles de quartz ont pris la place de l'ancien ciment

Dans les parties où Ton rencontre les vides reconnus à la loupe, tous les minéraux sont également entourés de quartz secondaire, mais il s'est produit un arrêt dans le développement des auréoles, et par conséquent un comblement imparfait des interstices. L'accroissement secondaire a transfoitné plusieurs éléments détritiques en cristaux.

La substitution de nouveaux contours aux contours primitifs des grains enlève à ceux-ci leur caractère élastique, aussi la roche en question est-elle un quartzite typique. Elle offre un exemple unique, à ma comiaissance, de conservation parfaitement nette de la forme première des grains de quartz grâce à leur enduit de limonite, en même temps qu'elle accuse un accroissement secondaire d'une importance exceptionnelle. C'est une roche idéale pour mon^ trer aux élèves le mécanisme de la formation des quartzites par nourrissage des grains de sable.

Quartzite de Gompiègne (Oise).

(GoU. Mines.)

Cette roche a été recueillie dans le « diluvium » de Gompiègne.

Caractères lilhologiqaes. — Roche grise à cassure très écailleuse et à grain très fin. Nombreuses Gyrènes solidement fixées à la roche, petits débris de coquilles clairsemés. A la loupe on constate que tous les minéraux sont tranchés par la cassure.

Etude micrographique — Quartz en grains très réguliers présentant toujours un accroissement secondaire. Bien qu'il soit souvent difficUe d'en discerner les contours primitifs, on peut s'assurer qu'ils étaient contigus à l'origine.

Avec les grains de quartz très dominants on rencontre de nombreux fragments de silex gris sale et calibrés, de rares feldspaths ortkose et plagiocl€ue et quelques déments de carbonate de chaux ancien.

La silice secondaire ne s'est développée qu'autour du quartz; elle a laissé quelques vides.

Cette roche déterminée grès réalise un bon ^e de quartzite; elle dérive d'un sable dont les matériaux constituants étaient juxtaposés.

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RÉSUMÉ ET CONCLUSIONS

Les caractères qui distinguent les « grès » de Targile plastique sont les suivants:

1® Fréquence des fragments de silex et des débris feldspathiques;

2^ Absence des minéraux lourds;

3^ Abondance des inclusions dans le quartz;

^^ Absence absolue des microorganismes.

Les seuls grès proprement dits de Tai^ile plastique sont des grès à ciment de limonite et de pyrite; tous les autres rentrent dans le groupe des quartzites et se rapportent soit aux qaartzites-grès , soit aux quartzites typiques.

L'importance de Taccroissement secondaire qui transforme les sables en quartzites est sujette à de grandes variations; dans tous les cas, la roche est un peu poreuse.

GRÈS LANDÉNIENS.