II. » non mesurable, négative

Ces résultats, malgré l’imprécision des origines, présentent un certain intérêt. Toutes ces pièces donnent, comme 1l était prévu, des valeurs assez voisines pour l’inclinaison (et les écarts peuvent provenir de différences d’âge). Leur moyenne 560 s'accorde avec les valeurs précédemment trouvées pour les briques. Les fonds de piles présentent les deux sens de l’inclinaison ; les masses de terre au contraire donnent un sens constant qui doit être celui du champ terrestre en France à l’époque gallo-romaine. |

Finalement, l'étude de tous les matériaux gallo-romains fournit cette indication, vague sans doute, mais déjà intéressante : à l’époque gallo-romaine, en France, l’inclinaison du champ terrestre était positive (sens actuel) avec des valeurs ayant varié, peut-être, entre 50° et 700, Rien dans ces résultats ne permet évidemment de dire si à cette époque l’inclinaison croissait, décroissait ou, ce qui est encore possible, passait par un maximum ; seules des séries de briques bien datées pourront renseigner exactement.

B. — Cas des roches : déclinaison et inclinaison

e Q 1 ee. x} r ’ r 274 1 87. Historique. — L’aimantation des roches a été souvent étudiée pour la recherché de valeurs anciennes de la déclinaison et de l’inclinaison du champ terrestre.

10 ÂGES INDÉTERMINÉS. — La déclinaison et l’inclinaison subissent des variations dont les périodes pourraient n'être que de quelques siècles seulement. Déterminer ces éléments pour une roche ancienne paraît d’abord vain ; et il est certain que l'intérêt n’est pas dans les valeurs obtenues qui, à coup sûr, ne permettront jamais de distinguer une lave éocène d’une autre oligocène. Cet intérêt est plutôt dans la recherche suivante : on voit, depuis quelques siècles, la déclinaison varier entre telles limites : est-elle restée toujours dans ces limites ou a-t-elle pris, à certaines époques, des valeurs très grandes Est ou Ouest ? de même pour l’inclinaison ; est-elle restée voisine de l’inclinaison actuelle ou a-t-elle fortement varié, par exemple s’est-elle inversée dans nos régions ? Il semble que ce problème doive être résolu par l'examen d’un grand nombre de roches aimantées. Les recherches les plus connues sont après celles seulement qualitatives de Folgheraiter, celles (1) :

1) de Brunhes et David en Auvergne ;

2) de P. Mercanton sur des diabases et des basaltes du Spitzberg, du Groenland, de Jan-Mayen et d'Australie :

3) de R. Chevallier sur des basaltes des îles Féroë, d’Islande et de Jan-Mayen ;

4) de J. Kænigsberger, sur des roches variées. Dans la note citée au $ 2, il donne les résultats de mesures portant sur 14 échantillons.

5) de M. Matuyama sur des basaltes d'Extrême-Orient.

20 ÂGES BIEN DÉTERMINÉS. — On peut, et c’est une recherche toute semblable que j’ai présentée pour les terres cuites, songer à trouver des roches volcaniques récentes dont les coulées soient datées et à remonter ainsi dans le temps. Ce travail, fort intéressant, a été fait par R. Chevallier pour les laves de l’Etna (?) sur des coulées d’âges compris entre 1284 et l’époque actuelle. Ses résultats sont les suivants :

pour la déclinaison, la courbe prolonge bien celle connue par mesures directes, pour la Sicile ; elle donne un maximum occidental vers 17809 et un maximum oriental vers le début du xv® siècle ; au total, si la variation est périodique, une période d'environ 950 ans ;

pour l’inclinaison qui varie entre 50° et 630 : il obtient un maximum de 630 vers 1660 et un autre . maximum 59° vers 1330. Ayant donné la courbe de variation de l’inclinaison, l’auteur conclut : «La courbe des laves présente donc une dent singulière et s’écarte notablement de la courbe vraisemblable» ; cette dernière étant celle connue par mesures directes jusqu’en 1600 (?) prolongée par symétrie.

Les mesures d’inclinaison étant plus précises que celles de déclinaison, ($ 89), il n’y a, je crois, aucune raison de rejeter les mesures de [ parce qu’elles ne s’alignent pas sur une courbe symétrique de la courbe connue : rien ne prouve qu’il doive en être ainsi.

Je n’ai pas fait de mesures d’aimantation sur les roches en vue de la recherche de valeurs « historiques » mais J'ai étudié : |

d’une part, le prélèvement d'échantillons, d’autre part, la stabilité de l’aimantation ; ce sont ces résultats que Je vais présenter.

() La plupart des résultats, dispersés dans un grand nombre de notes, ont été rassemblés par G. Roncazi. Leur discussion ne permet aucune conclusion nette.

G. Roncazr. — Sulle variazioni secolari del magnetismo terrestre. Mem. R. ufficio centrale di meteorologia e geofisica. Roma, série III, vol. V, 1935, 79€ mémoire p. 1-20.

() R. Cnevazzrer. — Ann. de phys., 10° série, 4, 1925, p. 5.

88. Prélèvement d'échantillons avec repérage d'orientation. Il s’agit d'enlever un fragment de roche sur lequel on a repéré un plan horizontal et un azimut. Les procédés employés diffèrent avec les

auteurs.

19 P. Mercanton marque, à la peinture sur le bloc choisi, les traces de deux plans verticaux, presque à 90°, au moyen d’un fil à plomb. Le bloc étant détaché et transporté au laboratoire, on pourra le déplacer jusqu'à ce que les deux lignes coïncidant avec un fil à plomb, le bloc soit revenu dans sa position primitive par rapport au plan horizontal. On le fixe alors et on taille à sa partie supérieure une surface plane horizontale. L'opération sur le terrain est simple ce qui est fort intéressant, mais il faut ensuite tailler la roche ; on n'obtient ainsi que le plan horizontal c’est-à-dire la possibilité de retrouver seulement l’inclinaison.

2° Brunhes et David taillaient sur le bloc en place deux faces, l’une horizontale et l’autre verticale ; la direction était repérée avec une boussole placée sur le plan horizontal, ce qui est bien imprécis . avec des roches un peu magnétiques.

39 R. Chevallier prépare sur le bloc à détacher une surface à peu près plane et horizontale sur laquelle 1l creuse trois trous coniques, en triangle. Ces trous recevront les vis d’un théodolite qu’il oriente sur le soleil ; finalement, les fonds des 3 trous définissent un plan horizontal et les fonds de deux d’entre eux matérialisent un azimut connu. Ce procédé nécessite une taille sur le terrain, une opération au théodolite sur chaque bloc et le repérage n’est finalement pas très commode pour les

. mesures au laboratoire.

4° J. Kœnigsberger utilise un autre procédé qu’il décrit dans une note déjà citée ($ 2), l’orientation étant repérée à la boussole ; le prélèvement est suivi d’une taille d’ailleurs nécessitée par l’étude au magnétomètre (cube). Le procédé de Matuyama semble voisin.

Nouvsau PROCÉDÉ. — J'ai imaginé et expérimenté un nouveau mode de prélèvement avec repérage complet (déclinaison et inclinaison) qui est à la fois simple et précis ; il consiste à couler sur le fragment à détacher un chapeau de plâtre dont la face supérieure sera plane et horizontale et recevra la trace d’un azimut connu. J’ai décrit la technique utilisée dans une note récente (').

Pour déterminer l’azimut, un théodolite est installé en un point visible de toute la carrière où l’on opère et il est orienté, une fois pour toutes, par une visée sur le soleil. Avant de détacher chacun des blocs préparés, on place sur la face horizontale en plâtre une règle à éclimètre (ou une alhidade) et on vise le théodolite, On trace au canif un trait le long de cette règle et on marque par une flèche le sens théodolite-bloc. Il suffit alors de viser du théodolite la lunette de la règle ; l’azimut lu est, directement, celui du trait tracé sur le plan de plâtre (fig. 44, planche IT).

Les avantages de ce procédé sont nombreux :

1° [l est simple. — Aucune taille de roche n’est nécessaire, ni sur le terrain, ni au laboratoire ;

quelques bons burins et un marteau suffisent pour toutes les opérations mécaniques qu’on pourrait faire sans aide, Le théodolite est à installer et à orienter une seule fois pour tous les prélèvements faits

() E. Tnerzrer. — Détermination de la direction de l’aimantation permanente des roches. C. R., 203, 1936, p. 743.

dans une même carrière ou région limitée ; l’opération pour chaque prélèvement se réduit à une lecture au théodolite.

20 Ilest précis. — Le plan horizontal de plâtre est pratiquement parfait ; la direction est définie avec toute la précision qu’on peut obtenir avec un trait fin tracé sur un plan régulier (au quart de degré environ : l'erreur sur la détermination au théodolite, quelques minutes, est négligeable). L’orientation du théodolite étant unique pour plusieurs échantillons prélevés, on peut la vérifier avec soin.

Les chocs sur l'échantillon sont réduits au minimum, ce qui met à l’abri d’un effet perturbateur, toujours possible, de l’aimantation.

30 La mesure au laboratoire est rendue très facile. — Le moule à section carrée laisse un chapeau de plâtre portant, outre le plan horizontal, 2 paires de faces planes verticales rectangulaires, On a ainsi matérialisé sur l'échantillon 3 plans rectangulaires bien définis qui rendent la mesure à l’appareil d’induction plus facile, quelle que soit la méthode de mesure adoptée.

Le plâtre, s’il est de bonne qualité, adhère parfaitement à la roche et résiste bien. Les blocs prélevés, après transport de l'Auvergne jusqu’à Paris, ayant ensuite été serrés de nombreuses fois dans la pince de l'appareil d’induction, sont intacts. Tous les prélèvements ont été réussis ; l'opération est, donc sans déchet. Avec un aide qui n’a besoin d'aucune aptitude spéciale on peut faire une dizaine de prélèvements par jour.

Fig. 45. Fig. 46.

89. Mesure des échantillons sous plâtre. — L’échantillon se présente ainsi que l'indique la figure 45. La mesure est conduite comme on la vu précédemment ($ 31) ; on remarquera qu'il n'y a pas à pincer l’objet suivant la direction Oz.

19 On serre dans la pince les faces x (1 et 2), Oz étant dirigé suivant l’axe de rotation de la

pince. La déviation lue mesure VX? + V2; cette mesure est répétée après retournement de 180° ; on pourrait d’ailleurs encore la répéter en serrant dans les mêmes conditions les faces Y,

20 On pince les faces +, Oz étant maintenant perpendiculaire à l’axe de rotation ; on mesure ainsi VX? + 72.

30 On opère de même avec les faces Ÿ ce qui donne y Ÿ? E Z*

On peut alors calculer les 3 composantes, X, Y,Z, du moment magnétique perpendiculaires aux 3 plans de plâtre.

CALGUL DE LA DÉCLINAISON. — Les composantes X et Y du moment (connues en grandeur et sens) donnent la direction OM du plan vertical contenant le moment magnétique. Comptant les directions à partir de Ox, on a (fig. 46)

to x ne .

Maus la ne F tracée sur le plan horizontal est d’azimut connu +! ; si elle fait avéc 0e l’angle mesurable 2’, la déclinaison D est :

CALCUL DE L'INCLINAISON. — X et Ÿ sont 2 composantes, suivant 2 directions arbitraires, de la composante horizontale du moment magnétique ; donc I est donné par :

ÿ | MN FRERE ‘8 VX? + Y?

Erreurs. — Les erreurs dues au prélèvement (horizontalité du plan et azimut) sont négligeables ; cellés à prévoir proviendront seulement de la mesure des composantes X, Y et Z du moment magnétique. La discussion des erreurs suivant le procédé de mesure, par induction, employé (enlèvement,retournement) est intéressante ; je ne l’entreprendrai pas. Je ferai seulement remarquer que, dans le cas habituel des inclinaisons assez grandes, la composante Z est grande devant X et Y:

donc l’inclinaison donnée par tg 1 — VX? y?

est mesurée avec beaucoup plus de précision que la

déclinaison entachée de l’erreur sur +, angle donné par te + — %> quotient des 2 composantes faibles.

Îl y a intérêt à avoir X et Y comparables ; or la direction du moment magnétique n'étant pas connue lors du prélèvement, il se peut que l’une de ces composantes soit très petite (OM presque parallèle à l’un des côtés du carré). On y remédie facilement ; avec un cadre plus grand que celui utilisé au prélèvement, on fait un nouveau chapeau de plâtre dont les faces latérales sont à 459 des faces primitives, le plan horizontal initial et le trait gravé étant conservés. On a ainsi décomposé le moment magnétique horizontal suivant 2 directions nouvelles pour lesquelles X et Y sont de même ordre de grandeur. Sur les 13 blocs de roche prélevés en 1936, quatre ont été ainsi transformés.

90. Résultats. — 10 PRÉLÈvEmENTs. — Les prélèvements ont eu lieu sur des basaltes, en Auvergne, en 3 endroits :

1) À Saint-Sauves (Puy-de-Dôme). — Carrière Chocot et Macq à 2 kilomètres à l’est de la localité, Basalte en prismes. Age : pliocène (£1 de la carte géologique). Aimantation permanente faible, = 3.10 environ ; plusieurs échantillons, de masse faible aussi, ne sont pas mesurables ou le sont #

Sur l'immense front de cette belle carrière (hauteur 20 à 30 mètres), les échantillons 1 à 9 ont été pris en différents points, 1 et 4, 8 et 9 sont voisins.

2) À Saint- Flour (Cantal). — Petite carrière sur le bord ouest de la route de Paris, à 7 kilomètres de Saint-Flour (2 kilomètres au NE de Coren).

Age : pliocène supérieur (51) ; & — 10.10“ environ.

Un seul échantillon : n° 10.

3) À Murat (Cantal). — A la sortie de la ville sur la route de Saint-Flour. Carrière des Ponts et Chaussées, au pied de la chapelle de Bredons.

Beaux prismes basaltiques inclinés dans diverses directions.

N Age : Miocène (5,,) ;5 — 8.10“ environ.

3 échantllons, 11 à 13, pris en des endroits de pentes très différentes. 20 DIRECTION DU MOMENT MAGNÉTIQUE PERMANENT. — Les 13 blocs prélevés, mesurés avec l’ap-

pareil d’induction, après un séjour de quelques jours au laboratoire donnèrent les valeurs du tableau XXXIX dans lequel: I est l’inclinaison, D la déclinaison, M le moment magnétique; pour avoir l’ai-

Tasreau XXXIX

Échantillons I à D M I + 720 . 159 E 0,35 2 + 670 99 W 1,05 3 mr 1720 & TON 5 —— —— 0,04 b a In Be 7 + 760 — W 0,28 8 + 7920 —E 0,14 9 + 700 n5°in 1,70 10 — 520 1 REVN 0,77 11 609 KE DO 12 + 61° 49 W 1380 13 + 580 130 W 1,95

mantation spécifique, il faudrait connaître la masse des blocs et, pour cela, les dégager du plâtre. Je ne l’aï pas fait. On remarquera que pour certains peu aimantés (4, 7, 8) on a pu donner les valeurs des inclinaisons mais pas celles des déclinaisons, vraiment trop douteuses (K 89).

30 OBSERVATION IMPORTANTE. — Ces échantillons ayant été abandonnés au laboratoire après mesures (octobre 1936), je les repris, au bout de quelques mois, pour m’assurer de la constance des valeurs obtenues. Je fus surpris de trouver des différences qui ne pouvaient pas être attribuées au procédé de mesure: par exemple, le bloc 11 donnait pour f, 759 au lieu de Go? ; le bloc 12, 33040, puis 529 dans une troisième mesure, au lieu de 619 pour l’inclinaison, et pour la déclinaison 160 W et 199 W au lieu de 4 W. Je pensai alors que ces différences provenaient de l’aimantation rémanente laissée par le champ terrestre actuel et je m’en assurai par l'expérience suivante.

Expérience : 6 des blocs sont placés dans le champ terrestre, culot en haut, axe Ox suivant Îe

; , 3. Ér 1 REA

méridien magnétique ; ils sont ainsi abandonnés pendant 3 jours et une mesure magnétique com: plète est faite pour chacun; puis les blocs sont disposés en sens inverse et, après 3 jours, une nouvelle mesure magnétique est effectuée. J’ai rendu compte succinctement de ces essais dans une note récente (*). J’ai, d’ailleurs, fait depuis d’autres essais avec les blocs placés horizontalement. Je ne donnerai que les conclusions de toute cette étude. |

Conclusions. — 1 Après un séjour dans le champ terrestre, les composantes du moment magnétique varient pour tous les blocs et toujours dans le sens qu’on peut prévoir en admettant une aimantation rémanente par le champ terrestre ;: ces variations entraînent des changements qui peuvent être très importants, de l’inclinaison et de la déclinaison de l’aimantation de la roche supposée en place.

2 L'effet constaté est dû à un séjour de peu de durée dans le champ terrestre ; or la viscosité magnétique de ces basaltes ($ 91) permet de supposer que cet eflet augmente avec le temps sans que l’on puisse prévoir où s’arrêtera l’altération de l’aimantation permanente.

Donc, pour ces roches, l’aimantation permanente n’est pas bien définie, les valeurs de Det de I variant avec la position dans laquelle on conserve le bloc. Les valeurs mesurées ne sont pas à retenir comme correspondant à l’aimantation thermique de la roche et, par suite, au champ terrestre de l’époque de son refroidissement : les observations qu'on aurait cru pouvoir faire sur ces quelques basaltes d'Auvergne (variations pour des blocs d’une même coulée, inversion de l’inclinaison, etc.) perdent à peu près tout intérêt. | |

91. Etude sommaire des propriétés magnétiques de quelques basaltes. — 10 INSTABILITÉ MAGNÉ- TIQUE DANS LE CHAMP TERRESTRE, A FROID. — J'ai retrouvé le même phénomène sur une série de basaltes que M. Mercanton avait bien voulu me confier ; l’un venait d'Autriche, les autres avaient été recueillis par lui en Ecosse. Tous se sont montrés plus sensibles encore que les basaltes d’Auvergne à l'influence, à froid,du champ terrestre ; l’un des échantillons était tellement sensible qu'on voyait son aimantation changer au cours de la mesure.

29 ACTION DE CHAMPS MOYENS. — Des champs qui seraient pratiquement sans effet sur la plu- part des terres cuites modifient complètement l’aimantation des basaltes.

Exemple : R A. 43. basalte de l’île de Mull (Ecosse).

Ce bloc étant soumis à des champs magnétiques peu intenses, pour la mesure de sa susceptibilité, son aimantation permanente varie fortement et elle évolue, ensuite, avec le temps.

PARU neural "tee ot AE ES UE "NES 5 — 8.104 u.e. m. A en dus ”champide pause cn t et ee PRE RE AE LENS 30 » » 0 pupisnrs moisi. Qi DANCE te de de rien er er RUN 20 » » PR UHR dun champ de A5 peu die bte sn na Sas 2 TM OO 50 » » Après des cycles d'amplitude 25 AS PR PR TRE NS A ENS TUE S ca 61 » » LE EU ACER NS RSR RS ER A TA ET HN RS ER) DO »

et l’aimantation permanente continue ensuite à diminuer,

Aer + On voit ainsi qu’un champ de quelques gauss suffit pour changer complètement la valeur du moment magnétique et, sans doute aussi, sa direction.

39 COURBE D'AIMANTATION ET AIMANTATION RÉMANENTE. — Un cylindre ({ = 5 cm, m = 53,8 g)

() E. Taezzrer. — Sur l’aimantation dite Permanente des basaltes. C. R., 204, 1937, p. 876.

rise AIMANTATION DES TÈRRES CUITES ET APPLICATIONS GÉOPHYSIQUES 129

“est découpé den le bloc N° 13 de basalte d'Auvergne, suivant la verticale de la roche en place (cylindre 132).

Aimantation initiale : 5 = 6.10-*, environ car elle varie avec la position dans laquelle on conserve le cylindre.

Aimantation induite dans des champs faibles. Le cylindre est soumis à des champs croissants, où il prend les aimantations induites suivantes

POMOROnTanSS ee EEE NE PR RTS A er LT AN CREME RE E E 2,25-1014 I FE RU ESS PE AS ES A AIN LR BASS PR PP PA A EN E E PE eg SP 4,65 » 1 EL EM 7 LE SE Or er At cg 7,00: »

Dans ces champs faibles, la courbe d’aimantation + = / (H)est proche d’une droite ; la susceptibilité presque constante est ; — 465.10-f.

Le cylindre est ensuite soumis à des cycles + H, — H, + H …. successifs de champs croissants on obtient les aimantations induites suivantes : | Pour 1: DAUSS EN A eee CA EU ANNE EP Re A a Se UE LS NN AN Pr DV IAEE Hs JTOTE RO AUS SR RDS AS LT LS D NP TN OU PRE En PAS BAIE Fra ER ER vu AE Lee Nr AR 82 » DTA TAILSS D RUN CRE IT EN te Eee RE D RE PA LE EE er RS 200 » ,

Le lieu des sommets des cycles d’hystérésis n’est plus une droite ; l’aimantation croît plus vite que le champ ; la susceptibilité n’est plus constante : pour un champ de 27 gauss elle serait Yu 740.10 (°). :

Aimantations rémanentes. — Après action de ces champs, l’aimantation permanente est modifiée ; il reste une aimantation rémanente &

POUPEE PAUSE. LANTA NAN RARE AD AEAITES NN dires nU mt LA tt ag x ni Op MOTO IQ BL ON AUSSI LE ANA ET) AU RE APR ste AR EE ee Pen D RE SE es) SD) 0 MARNE ÉTEND PP A OS DRE NS PU APR ER AP RE PRE Ne Rte 18 »

Ces effets rémanents sont déterminés en prenant la demi-différence des aimantations restantes

après action d’un champ + H puis d’un champ — H. On voit qu’elles croissent beaucoup plus vite que lé champ.

4° ViscosiTÉ MAGNÉTIQUE. — La viscosité magnétique des basaltes est grande et l'étude magnétique de ces roches est sans intérêt si on néglige cette viscosité. L’expérience suivante montre bien ce phénomène : un cylindre 151, extrait comme le précédent du bloc N9 15 de basalte d'Auvergne, est placé dans la bobine verticale du magnétomètre et abandonné pendant plusieurs jours ; son aimantation est alors ,90.10 * u. e. m.

Un champ de 1 gauss est établi dans la bobine et va être maintenu pendant plusieurs jours. À l'établissement de ce champ, l’aimantation devient 10,35:10 * ; l’aimantation induite est donc 4,45.10—“ et la susceptibilité 445 r0-% comparable à celle du cylindre 13? mesurée dans ces conditions. Mais le champ continuant à agir, on voit laimantation totale croître ; ce phènomène est suivi facile ment au magnétomètre ; on trouve au bout des temps t, après l’établissement du champ, les valeurs s de lPaimantation

t 5 minutes 1 heure 2 heures 4 heures 8 heures 24 heures 48 heures 72 heures 96 heurés