ÉLÉMENTS MINERAUX
Les grès formes par l'agglutination d'un sable par un ciment quelconque et comprenant les grès quartzeux, psammites (ciment argileux, micacé), les grauwackes (schistes siliceux et calcaires décalcifiés et oxydés), les macignos (grès argilo-calcarifères), grès ferrugineux, grès verts, dont la couleur provient des grains de glaucome (hydrosilicate de fer et de potasse), les grès calcarifères, les grès lustrés, la quarlzite, la l y dite (schiste siliceux noir).
Dépôts détritiques argileux. — Ils se composent de silicates d'alumine hydratés mélangés de quartz, mica, oxyde de fer, charbon, calcaires ; ils comprennent :
Les argiles réfractaires dont le type est le kaolin (terre de pipe) ;
Les argiles smectiques (terre à foulon) :
Les argiles ferrugineuses (ocres) ;
Les jaspes (dures), gaizes (légères), limons (sans consistance):
Les argiles schisteuses, les phyllades (ardoises).
Dépôts chimiques ou concrétionnés. — Ils comprennent :
Les meulières (pierres à silex) :
La geysérite (silice hydratée) ;
Les travertins calcaires ;
Les tufs (dépôts de carbonate de chaux des eaux) ;
La limonite (fer hydroxydé) ;
Les pisolithes (grains calcaires) ;
Sel gemme (chlorure de sodium) :
Anhydrite (sulfate de chaux non cristallisé) ;
Gypse (sulfate de chaux cristallisé).
Dépôts organiques. — Ils se divisent en deux catégories : les calcaires et les combustibles minéraux.
Les calcaires présentent une grande variété :
Calcaires : terreux, grossiers, oolithiques, pisolilhiques ;
Calcaires marneux (carbonate de chaux et argile) ;
Chaux hydraulique (lorsqu'il y a plus de 10 p. 100 d'alumine et de silice) ;
Ciments (lorsque la proportion d'alumine et de silice est plus forte ;
Pierres lithographiques :
Lumachelles (agglomération de coquilles d'ostracées) ;
Calcaires à entroques (articles de crinoïdes ou de radioles d'oursins) ;
Les craies constituées par des agrégats de protozoaires et de microphytes (foraminifères, polypiers, échinodermes, mollusques, radiolaires, éponges, diatomées, coccolithes) ; craies : marneuse, noduleuse, glauconieuse :
Les marbres saccharoïdes ou grenus :
Les marbres lamellaires et spalhiques ;
La dolomie (calcaire magnésien) ;
,s EDMOND BONJEAN. — LE SOL. ÉTUDE CHIMIQUE.
Les cargneules (dolomie caverneuse :
Le Iripoli (roche siliceuse).
Telles sont les différentes variétés de terrains sur lesquels s'effeetueni les réactions de la vie animale H végétale.
On comprendra de suite la nécessité de connaître la nature des terrains en envisageant uniquement les réactions auxquelles ils sont soumis d'après leur différence de constitution chimique, tels que les calcaires si facilement attaquables par l'eau, l'acide carbonique et les acides nilreux, nitrique, et les roches granitiques relativement inattaquables.
La densité moyenne de ces terrains est voisine de celle des sables, soit environ 2,75.
Les combustibles n'intéressent pas notre sujet. Désorganisation des roches. — Les terrains peuvent donc être considérés comme des composés chimiques sur lesquels s'effectuent toutes les réactions du règne végétal et animal : ils ont été formés par des réactions chimiques vives ou lentes ; ces réactions se poursuivent de tout temps, parfois intenses, notamment autour des volcans, comme celles toutes récentes de la Martinique où des coulées de laves et de cendres sont venues transformer superficiellement les terrains existants, mais généralement lentes, telles que celles produites par l'action des eaux : phénomènes de dissolution et de dépôts; par les actions simultanées de l'air, de l'acide carbonique, de l'humidité produisant continuellement l'attaque des roches superficielles les plus résistantes, formant la kaolinisation des composés feldspathiques, et attaquant même la silice du silex qui, par suite, se dissout lentement.
Kaolinisation des roches feldspathiques. — Parmi ces phénomènes, un des plus importants est la transformation des roches feldspathiques en kaolin ou argile si répandue à la surface du globe et qui joue un rôle capital dans la qualité des terres. Le feldspath, qui est un silicate double d'aluminium et de potassium (K20, A1203, 6 SiO2), sous l'influence prolongée de l'eau, se dédouble en silicate de potassium soluble, en silice, et en silicate d'aluminium qui constitue les argiles, notamment le kaolin.
Les analyses suivantes montrent les différences de composition (1) :
Feldspath.
Kaolin.
Composition du kaolin
rapportée à 18,1
d'alumine.
Alumine
Potasse
Eau
(1) Wurtz, Dictionnaire de chimie.
Basalte altéré
Basalte
rapporté à 13,2
iltéré.
d'alumine.
Il en est de môme pour les basaltes :
Basalte.
Silice 46,1
Alumine '. . 13,2
Chaux 7,3
Magnésie 7,0
Sesquioxyde de fer 16,6
Alcalis . . 4,5
Eau 4,9
Dans cet ordre d'idées relatives aux actions chimiques, la surface du sol constitue une zone d'oxydation : c'est, en effet, dans les couches superficielles que l'on rencontre les minerais les plus oxydés, par exemple pour le fer, les oxydes de fer (hématite rouge et brune). Les pyrites ou sulfures sont transformées par oxydation en sulfates, les oxydes en carbonates ; les eaux de pluie tombant sur certaines masses sulfurées en voie d'oxydation deviennent acides et attaquent ainsi des roches environnantes : nous avons eu l'occasion d'analyser une eau des régions de Penaroya ayant lavé ainsi certaines roches et d'y trouver en solution des proportions élevées de sels de manganèse.
Des actions mécaniques concourent aussi à la désorganisation des roches : les grandes différences brusques de température, la congélation sous l'action du froid de l'eau interposée dans les pores qui, en augmentant de volume, fait éclater les corps les plus résistants (1), le ruissellement des eaux, la force du vent désagrègent constamment les roches dont les fragments ou les poussières, sous l'influence de la gravité, sont entraînés dans les vallées et forment ce qu'on appelle Y arène granitique et les alluvions qui peuvent atteindre dans nos régions 20 à 30 mètres de profondeur. Ces particules rocheuses extrêmement divisées sont plus facilement attaquées que la roche compacte, elles constituent une masse poreuse dans laquelle les eaux et les gaz circulent. Enfin, les végétaux peuvent y prendre racine, et c'est la vie organique qui entre en jeu avec toutes ses réactions les plus multiples et importantes.
FORMATION DE LA MATIÈRE ORGANIQUE. — Sur ces terrains minéraux, le règne végétal a apporté la matière organique sous toutes ses formes, en empruntant les éléments de sa constitution à l'atmosphère.
Apport du carbone. — Les travaux de Bonnet (1749), de Pricstley (1771), de Ingenhousz (1780), deSenebierde Genève, de Saussure , de Boussingault, ont démontré que les végétaux décomposent l'acide
(1) Dans certaines régions de l'Afrique Australe, ces phénomènes sont assez brusques pour faire éclater les roches pendant la nuit.
Traita d'hygiène. II. — 4
carbonique sous rinfluoncc de la lumière eu rejetant l'oxygène et en fixant du carbone sous l'influence de la l'onction chlorophyllienne ou de « certaines matières colorantes » (1). Pour expliquer celte énorme absorption de carbone dans une atmosphère qui renferme peu d'acide carbonique (3 p. 10 000), Dehérain et Maquenne signalent l'agitation continuelle par les feuilles de l'atmosphère qui est ainsi renouvelée et la rapidité de l'absorption par la grande surface du système feuillu. D'autre part, Cloez et Gratiolet (2), Timiriazeff, Reinke, Engelmann (3) ont démontré l'influence indispensable de l'action lumineuse sur la fixation du carbone par les plantes.
En établissant le bilan de l'acide carbonique enlevé à l'air et de l'oxygène restitué, on constate que les plantes purifient l'atmosphère : ce fait d'ailleurs avait été déjà signalé par Priestley.
Apport de l'hydrogène et de l'oxygène. — Les plantes empruntent ces deux éléments à l'eau [Boussingault (1838), von Mohl, Naegeli, Sachs] : cette assimilation accompagne celle du carbone (Saussure).
Les plantes renferment cependant un peu plus d'hydrogène qu'il n'en faut pour que la formule de leur matière carbonée corresponde exactement à celle d'un hydrate de carbone qui serait représenté schématiquement par l'équation : CO2 + H20 — CH20 -\-02.
Cet excès d'hydrogène qui se manifeste par la présence chez les végétaux de corps peu ou pas oxygénés, résines, carbures, etc., s'explique par le dégagement constaté expérimentalement d'un volume d'acide carbonique supérieur à celui de l'oxygène absorbé pendant la respiration.
Th. Schlœsing fils (1892), en signalant dans certaines conditions l'insuffisance de l'apport de l'oxygène par cette voie, a établi que l'excédent nécessaire pouvait être emprunté aux azotates, sulfates, phosphates du sol.
Apport de l'azote. — L'atmosphère fournit également de l'azote aux végétaux. Boussingault, G. Wille, Lawes, Gilbert et Pugh, Berthelot ont étudié la fixation directe de l'azote atmosphérique: ce dernier savant a démontré le rôle important des influences électriques qui, oxydant une petite quantité de l'azote sous forme d'acides nitreux et nitrique, rend sous cette forme l'azote plus assimilable.
Les belles recherches de Hellriegel et Wilfarth sur les graminées et les légumineuses ont fixé plus encore les idées sur cette question, en établissant que les excédents d'azote apportés par les légumineuses (4) dans le sol étaient dus à la présence de germes
(1) VanTieghem, Traité de Botanique, I, p. 667.
(2) Annales de chimie et de physique, 1851.
(3) Ann. agron., t. VIII, IX, X, XII.
(4) On sait que les plantes des autres familles prélèvent leur azote uniquement dans le sol; par conséquent une culture enlevée du sol appauvrit le sol en azote.
spéciaux dans leurs nodosités ; ces germes, véritables fixateurs d'azote atmosphérique, jouant un rôle comparable à celui de la chlorophylle pour la fixation du carbone. Bréal, Th. Schlœsing fils et Em. Laurent, Mazé, Beijerinck et Prazmowski confirmèrent et complétèrent fétude de ces phénomènes très importants. B. Franck a étendu ce fait de V enrichissement du sol en azote aux algues, notamment aux nostoccacées. Kossowitch et Duclaux ont reconnu qu'en l'absence de ces bactéries la fixation de l'azote n'a pas lieu. Il existe aussi dans le sol des microbes aérobies (Berthelot) et anaérobies (Winogradsky), notamment le Clostridium Pasteur ianum et YAzotobacter de Beijerinck et Delden qui sont capables de fixer directement l'azote atmosphérique.
Je signalerai en passant que d'autres espèces de germes jouent un rôle opposé en décomposant les substances azotées et en restituant l'azote libre à l'atmosphère ; tels sont le Bacterium denitrificans a et p de Gayon et Dupetit et les bactéries isolées par Giltay et Aberson : mais ce phénomène est d'ordre extrêmement restreint, comparé au précédent. Indépendamment de cette source d'azote atmosphérique il y a lieu de signaler l'importance que Schlœsing attribue à la fixation continuelle de l'ammoniaque atmosphérique par le sol : d'après cet auteur, l'apport serait de 12 à 30 kilogrammes par hectare et par an dans les terres sèches et jusqu'à 50 kilogrammes dans les terres humides. Ces faits sont contestés par Berthelot et André qui ont, au contraire, démontré que c'était la terre végétale qui dégageait de l'ammoniaque dans l'atmosphère. Bien entendu qu'en dehors de cette source d'azote atmosphérique, les végétaux puisent dans le sol l'azote des nitrates provenant de la matière organique azotée, transformée en produits assimilables sous l'influence de phénomènes que nous examinerons.
SYNTHÈSE DE LA MATIÈRE ORGANIQUE. — Avec le carbone, l'oxygène, l'hydrogène, l'azote atmosphériques , voici donc formée la matière organique sur les terrains minéraux et, comme le dit Th. Schlœsing fils, « toute matière organique s'est constituée par la synthèse végétale, aux dépens de l'atmosphère » (1).
Les algues d'une part et, d'autre part, les légumineuses dont les nodosités radiculaires recèlent des microorganismes qui empruntent le plus d'azote à l'atmosphère, pourvoient donc le plus facilement les terrains en matière organique : en se développant, les végétations successives, laissant après la mort de chacune d'elles leurs résidus, chargent le sol de matière organique.
C'est ainsi que prennent naissance l'infinité des combinaisons organiques depuis les plus simples, représentées par exemple par l'action de l'eau sur l'acide carbonique en présence de certaines cel-
(1) Th. Schi.oksing fils, Principes de chimie agricole.
52 l-DMOXD BONJEAN. —LE SOL. ÉTUDE CHIMIQUE.
Iules végétales donnant l'aldéhyde formiquè (C02 + H80=COH*+0«)
susceptible de donner, par polymérisations él transformations successives, des substances de plus en plus complexes, sucres, amidons, celluloses, etc., dont la complication moléculaire s'élève de plus en plus, comme, par exemple, l'oléo-stéaro-margarine C65H10iO6, etc. De même que, par l'introduction de l'azote, les molécules aussi simples que celles du cyanogène CAz, de l'acide cyanhydrique CAzH, de l'acide cyanique COAzH arrivent à donner, sous l'influence des transformations incessantes et continues des cellules vivantes cl de leurs sécrétions, des molécules les plus complexes telles que celles des matières albuminoïdes C72H,12Azl8S022 qui représentent le terme ultime de ces réactions.
Toutes ces substances infinies dans leur nombre, leur variété, leur qualité, leur constitution moléculaire, tombent sur le sol soit comme déchets, soit avec les organismes qui les ont élaborées : elles continuent à se transformer et forment cette masse indéterminée que Ton nomme la matière organique du sol, plus généralement désignée sous le nom d'humus (terreau) : elle a une composition complexe et variable, plus riche en carbone que la cellulose végétale. Certaine théorie s'appuyant sur ce fait admet que des transformations analogues, en formant des substances de plus en plus carburées, ont pu former le lignite, la houille, l'anthracite. En présence des bases (chaux, carbonates de chaux, de magnésie, etc.), la réaction de l'humus est alcaline : dans ces conditions, il constitue un milieu de culture pour les germes susceptibles de le transformer en produits oxydés dont les termes les plus stables sont : nitrate, eau, acide carbonique, sulfate, phosphate.
En l'absence des bases, la réaction de cette matière organique est acide : elle est de ce fait un mauvais milieu pour les germes, et le travail de solubilisation el d'oxydation ne se fait pas. C'est ainsi qu'au sein de l'eau, elle peut donner des substances imputrescibles (tourbe).
Cette matière organique joue un rôle considérable : non seulement elle est la source des nitrates, aliment principal des végétaux, mais elle favorise la dissolution du carbonate de chaux, du phosphate de chaux et d'autres éléments minéraux; elle fixe des principes fertilisants qui résistent ainsi à l'entraînement parles eaux : enfin elle concourt efficacement à l'ameublissement du sol. L'acide humique isolé de l'humus ou les humâtes constituent, en effet, un véritable ciment organique de la terre végétale.
