TYPES ÉTRAVGERS DIVERS DO SYSTÈME
Afrique, Asie, Océanie. — Le système permo-carbonifère paraît exister en Nubie, sous la forme de grès rouges avec Dadoxylon œgyptiacum. C'est au même étage que se rapportent sans doute les grès rouges de Pétra en Palestine et ceux du Sinaï, où Ton trouve Lepidodendron Mosaïcum et des Sigillaires, en même temps qu'un calcaire, intercalé dans ces grès, a fourni Orthis Michelini(i). Une sigillaire a été trouvée par Overweg dans l'Amsak, au centre du Sahara.
Il convient de remarquer qu'on a souvent confondu, sous le nom de grès de Nubie, un ensemble très complexe de grès rouges dont quelques-uns sont jurassiques et d'autres crétacés.
C'est au permien qu'on rapporte la partie inférieure des grès dits de Karoo. dans la colonie du Cap, remarquables par les reptiles thériodontes dont ils renferment les ossements. Ces grès, mélangés d'argiles schisteuses et contenant, à leur partie supérieure, quelques couches de houille exploitable (2), ont plus de 1500 mètres d'épaisseur. On y a trouvé les genres Palœoniscus, Amblypterus, Estheria, avec de nombreux reptiles, dinosauriens, thériodontes, anomodontes et labyrinthodontes, qui laissent supposer que le trias trouve également, avec le permien, sa représentation dans les grès de Karoo.
Dans l'Inde, à Jali, près de Shabpoor, on a trouvé Productus longispinus et Athyri* subtilita associés avec des formes permiennes, comme SlrophaJosia Morrisi (3).
Le système carbonifère existe en Chine, où l'on recueille des Productus. Des calcaires à fusulines s'observent au Japon et surtout à Padang, dans l'île de Sumatra (4), où Ton rencontre Fusulina princeps avec Productus semireticulatus , Phillipsia, etc. Les mômes formes globuleuses de fusulines ont été observées dans un calcaire siliceux grisâtre de l'île de Bornéo (5).
Amérique du Morri. — Le système permo-carbonifère des Etats-Unis comporte trois grandes divisions : à la base, le subcarbonifère, équivalent de l'étage anthracifère d'Europe; au milieu, le terrain houiller productif (coal measures) et, au sommet, l'étage permien. Les conditions dans lesquelles se présente cet ensemble sont du reste très différentes suivant les régions où on l'observe. On peut distinguer (bN :
1° Le bassin de la Nouvelle-Ecosse et du Nouveau-Brunswick.
2° Le bassin des Àpalaches, longeant le pied occidental de la chaîne et s'étendant surtout en Pensylvanie, dans la Virginie, le Tennessee et l'AIabama.
(1) Tate, Quart. Journ. of the geol. Soc. of London, XXVII, p. -404. — Pomel, Bull. Soc. géol. de Fiance, 3* série, IV, p. 524.
(2) R. Jones, Geol. atsoc, IV, n* 8.
(3) Waagen, Geol Magazine, X, p. 30.
(4) Verbeek, Xeues Jahrbuch% 4876, p. 445. — Brady, Geol. Magazine, 1875, p. 537.
(5) Stache. Geol. Magazine, 4877, p. 466.
(6) Dana, Manual ofGeology, 4875, p. 291.
3° Le grand bassin intérieur de la vallée du Mississipi, dans HHinois, l'Indiana et le Kentucky, avec un prolongement occidental qui occupe une surface considérable dans le Missouri, l'Iowa, l'Arkansas, le Texas et le Nebraska.
Il est très intéressant de suivre les transformations qu'éprouve la constitution du système lorsque, partant du premier de ces trois bassins, on se dirige constamment vers l'ouest, c'est-à-dire vers le massif des Montagnes-Rocheuses. '
Bassin de la Nouvelle-Ecosse. — La série houillère et anthracifère de la Nouvelle-Ecosse et du Nouveau Brunswick comprend (i) :
15. Étage houiller supérieur (i000m), grès et schistes souvent rouges. 4. Étage houiller moyen (1200") ou coal measures, sans calcaire. 3. Grès et schistes souvent rouges {MilUtone grit), de 1500 à 1800m, avec conglomérats à Dadoxylon Acadianum. 2. Calcaire de Windsor, à Productus Cor a, P. semireticulatui, Athyrin subtilita ,f . et couches de gypse.
K~>J;rA.>A { *• Série de Horton. Grés rouges, conglomérats, argiles rouges et vertes, avec CyclopterU acadica, Jjepidodcndron corrugatum, Stigmaria ficoides, etc ; quelques minces couches de houille ; poissons et entomostracés.
anthracifère.
La composition générale de cette série est très analogue à celle du système carbonifère de l'Europe septentrionale et certaines espèces franchement européennes, telles que Spirifer glaber et Productus Martini, contribuent encore à relier le bassin de la Nouvelle-Ecosse avec celui de l'Angleterre plutôt qu'avec les bassins houillers des États-Unis.
Le permien de la môme région offre aussi un faciès européen. Ainsi, d'après M. Dawson (2), dans la Nouvelle-Ecosse et l'île du Prince-Edouard, le terrain houiller supérieur prend, vers le haut, une teinte de plus en plus rouge et se termine par un vrai grès rouge, concordant avec le trias. Ce grès contient Calamités gigas, C. Suckowi, Walchia gracilis, W. robusta, Pecopteris arborescens, Cordaites simplex.
Contre ce grès s'appuient des calcaires dolomitiques dans lesquels on a trouvé des fossiles du zechstein supérieur, Schizodus Schlotheimi, Aucella Hausmanni, etc.
Bassin des Apaiaehes. — En Pensylvanie, le subcarbonifère est presque exclusivement arénacé. On y distingue un groupe inférieur, puissant de 600m, de conglomérats et de grès ; c'est la série Vespertine de Rogers. Dans l'État de New-York, les grès abondent en traces de vagues et en stratifications obliques, indices d'une formation littorale. On y trouve des végétaux d'affinités dévoniennes, tels que Cyclopteris obtusa.
Le groupe supérieur, dont la puissance peut s'élever à 900m, est formé de schistes argileux rougeâtres, avec des grès et quelques couches minces de calcaire impur. Les schistes ont conservé l'empreinte des vagues et celle des gouttes de pluie. C'est dans cette assise (série Vmbrale de Rogers) qu'ont été observées les premières traces de reptiles labyrinthodontes.
Dans l'État d'Ohio, le subcarbonifère est réprésenté par le grès de Waverly, qui
(1) Dawson, Geol. Survey of Canada, Montréal, 1873.
(2) Nettes Jahrbuch fur Minéralogie, 1872, p. 459 ; 1874, p. 079.
parait former une véritable assise de passage entre le carbonifère et le dévonien; car, d'après M. Hicks (1), on devrait y distinguer les schistes d'Erié, dont la faune est celle de Ghemung, c'est-à-dire dévonienne, et la série de Bedford, Cleveland et Cuyahoga, nettement carbonifère par ses fossiles.
Quant à l'étage houiller proprement dit, on y remarque sept couches calcaires intercalées, dont deux avec fossiles marins. Les couches de houille de la partie inférieure abondent en Lepidodendron et Sigillaria, tandis que, dans celles du haut, il y a surtout des fougères, sans aucun Lepidodendron. C'est parmi ces dernières que doit être rangée la célèbre couche de Pittsburg, qui s'étend, avec une régularité remarquable et une puissance toujours comprise entre 1 et 5 mètres, sur un territoire qui n'a pas moins de 365 kilomètres sur 160. L'affleurement de la couche suit pendant très longtemps le cours de la rivière Monongahela, d'où résultent pour l'exploitation des facilités particulières.
MM. White et Fontaine ont prouvé (2) l'existence, dans la région des Apalaches, d'un étage permien qui commence à une centaine de mètres au-dessus de la couche de Pittsburg et qui, jusqu'alors, avait été considéré comme du terrain houiller stérile (upper barren coal measures). Cet étage, qui a subi de grandes dériudations et qui n'a plus gardé que 200m de puissance, débute par un conglomérat et finit par une assise épaisse de marnes rouges : plusieurs petites veines de houille y sont intercalées, ainsi que des bancs calcaires assez puissants. Aucune ligne de démarcation ne sépare cet ensemble de l'étage houiller, avec lequel il n'a cependant pas de mollusques communs. Les plantes fossiles y sont au nombre de 107 espèces, dont 16 sont connues dans le permien d'Europe, comme Callipteris conferta et Alethopteris gigas. Le genre Pecopteris est représenté par de très nombreuses espèces et il va aussi beaucoup de Sphenophyllum et d'Annularia. Les Wakhia font défaut : en revanche, on trouve des Baiera et Tœniopteris.
Bassin de riiiinois. — Le subcarboni l'ère de l'IUinois, puissant de 400 à 500*, comprend 5 étages :
5. Calcaire de Chester, avec Archimedes, Pentalrew alites, Pot eriocrinus et beaucoup d'autre-ô cri-
noïdes: grès à Sligmaria, Knorria, Lepidodendron. Épaisseur atteignant 200™. 4. Calcaire de Saint-Louis (quelquefois 80m). avec Melonites, Litfwstrotion, Productifs. 3. Calcaire de Keokuk. avec Archimedes reversa et nombreux Zaphrentis. 2. Calcaire de Burlington, presque exclusivement composé de crinoïdes (7 à 60m). 1. Groupe de Kinderhook, avec nombreux Productif semireticulalus.
Cet ensemble a fourni à M. M. Kewberry et Worthen près de cent espèces de poissons, dont 52 squales. Son caractère principal consiste, on le voit, dans la substitution des calcaires, avec la faune marine habituelle de l'étage anthracifère, aux sédiments arénacés et littoraux de la région des Apalaches. Un fossile spécial au subcarbonifère américain est le curieux bryozoaire, enroulé en hélice, connu sous le nom à' Archimedes.
(1) Americ. Journal, 3« série, XVI, p. 216.
(2) Lestey, Congrès international de Géologie, session de Paris, 1878.
L'étage houiller de l'Illinois, dont la puissance dépasse 400m, se divise, d'après M. Worthen, en deux sous-étages, que sépare le calcaire de Shoalcreek et de Carlinville, avec Productus longispinus, Spirifer cameratus, Athyris mbtilita.
Ce qui caractérise chacun des deux sous-étages, c'est la fréquente intercalation de grès ou de calcaires marins fossilifères au milieu des schistes houillers. Ces intercalations sont au nombre de 13 dans le sous-étage supérieur et de 9 dans le sous-étage inférieur. Tandis que la faune marine de ces calcaires jie subit presque pas de variations depuis la base jusqu'au sommet de la série, la flore des couches houillères varie depuis celle de la zone des sigillaires jusqu'à celle de la zone des fougères.
Les calcaires marins renferment un certain nombre d'espèces anthracifères, telles que Productus punctatus, P. Cora, P. semireticulatw, Spirifer lineatus. En outre, ils possèdent en propre quelques espèces qui ne descendent pas plus bas, comme Spirifer cameratus, Productus Nebrascensis, Athyris mbtilita. C'est d'ailleurs à ce niveau que se rencontrent les foraminifères du genre Fusulina, inconnus dans le subcarbonifère.
montagnes-Rocheuse*. — Le calcaire, intercalé seulement en couches minces dans les coal measures de la Pensylvanie, de la Virginie et du Tennessee, plue épais au même niveau dans l'Indiana, l'Illinois et le Kentucky, finit par occuper presque toute la hauteur de l'étage houiller dans le Missouri et le Nebraska, où, en revanche, les couches de houille sont rares et peu puissantes. Au milieu des couches de ce calcaire abondent les fusulines (Fusulina cylindrica, F. graciUs, F. robusta), c'est-à-dire que, en Amérique comme en Europe, le calcaire à fusulines apparaît comme le faciès marin normal de l'étage houiller.
Dans la région des Montagnes-Rocheuses, il devient presque impossible de séparer les calcaires houillers de ceux du subcarbonifère ; il n'est d'ailleurs pas plus facile de fixer leur limite relativement aux calcaires permiens; aussi peuton dire que c'est dans ces contrées que l'unité du système permo-carbonifère s'affirme de la manière le plus manifeste.
L'étage houiller proprement dit est représenté, dans le Grand Bassin du Colorado, par des calcaires contenant, comme ceux de l'Illinois, Athyris mbtilita et Spirifer cameratus.
Le permien, dans la région des Montagnes-Rocheuses, renferme une faune marine où l'on compte 75 % d'espèces de l'étage inférieur. On y observe des calcaires, des grès rouges ou verdâlres, des conglomérats, des marnes, des schistes et du gypse. Les calcaires sont impurs et ordinairement magnésiens. L'épaisseur de l'étage est de 250 mètres.
Au Nebraska, on distingue, sur 60 à 70 mètres de puissance totale, un étage inférieur avec brachiopodes carbonifères et fossiles du zechstein, équivalent marin du grès rouge et un étage supérieur avec Cythere, Cyclas, Avicula speluncaria, Productus Cancrini.
Brésil. — La preuve que les calcaires du bassin occidental du Mississipi re-
présentent bien le faciès marin normal de l'étage houiller nous est fournie ptr l'existence de cette même formation en d'autres points de l'Amérique, notamment au Brésil (1). On y rencontre, à Uxituba et à Itajuba, des calcaires, des schistes et des grès, renfermant P/ullipsia, Athyris subtilita, Spirifer cameratots, Productus semireticulatus, c'est-à-dire offrant les plus grandes analogies avec le carbonifère du Missouri et, comme lui, liés par la faune à l'étage permien.
Réglons arctiques. — A l'Ile-des-Ours, par 75 degrés environ de Lat. N., on observe, à la base du système permo-carbonifère, dans une série de grès et d'argiles, épaisse d'une vingtaine de mètres, une flore où M. Heer a reconnu (2) Bornia radiata, Cardiopteris frondosa, Lepidodendron Veltheimianum, Sphenth pteris Schimperi. Cette flore constitue l'étage ursien (Ursa-Stufe) de M. Heer, qui forme, comme nous l'avons dit, une sorte de zone de passage entre le dévonien et l'étage anthracifère. Ainsi les conditions de la végétation paraissent avoir été, au début de la période carbonifère, les mêmes auprès du pôle que dans les régions de basses latitudes.
Au Spitzberg et notamment sur les bords du Bell-Sound et de l'Horn-Sound, la formation permo-carbonifère est remarquablement développée (5). L'étage inférieur consiste en grés et schistes avec flore anthracifère (étage ursien de M. Heer), que surmonte un calcaire impur, dolomitique, à Cyathophyilum et EuomphaluSy supportant lui-même un calcaire riche en Spirifer ou, d'autres fois, une assise de gypse ou d'anhydrite, enfin un calcaire à silex noirs, avec de nombreux Productus. Les fossiles de ces couches présentent un très remarquable mélange de formes carbonifères et de formes permiennes. Les principales espèces rencontrées sont Productus horridus, P. longispinus, P. Cancrini, P. semireticulatus, Spirifer lineatus, S. cameratus, Strophalosia lamellosa, Rhynchonella pleurodon. L'association des formes est assez intime pour que P. longispinus et P. Cancrini se rencontrent ensemble dans le même fragment de roche (4). Il y a, en outre, absence complète du genre Orthis.
Près de la baie de la Recherche, on observe des grès et des schistes où M. Heer a reconnu les genres Cordaitex, Lepidodendron, Sphenophyllum, Asterophyllites et qui représenteraient la partie supérieure de l'étage houiller. L'ensemble des assises permo-carbonifères du Spitzberg parait avoir de 500 à 600 mètres (5).
Le calcaire carbonifère existe dans les contrées les plus septentrionales que l'homme ait encore atteintes, notamment à l'extrémité nord de la terre de Grinnel, par 82°40' Lat. Les fossiles de ce gisement, recueillis lors de l'expédition de l'amiral Nares, sont ceux du carbonifère du Spitzberg et des îles Parry (6).
(1) Hartt, Seues Jahrbuch, 1871, p. 65. — Derby, Seues Jahrbuch, 1878, p. 063.
(2) Heer, Quart. Journ. geol. Soc. ofLondon, XXVIII, p. 161. — Nordenskjoeld, Geol. Magazine, 1876, pp. 16, 63.
(3) Nordenskjoeld, Geol. Magazine, 1876, pp. 16, 63. — Toula et von Drasche, Seue* Jahrbucht 1875, p. 225.
(4) Von Marshall, Verhandt. derk. k. Akad. d. Wissenschaflen, Vienne, LXX, p. 133.
(5) Nordenskjoeld, toc. cit.
(6) Feilden et de Rance, Geol. Soc. of ' London, avril 1878.
SYSTÈME PERHO-CARBONIFÈRE.
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■ ODE DE rORHATIOM DE LA HOUILLE
Composition de la houille. — La houille ou charbon de terre est essentiellement formée par une combinaison de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, c'est-èdire des substances constitutives des tissus végétaux, avec une certaine quantité de matières étrangères dont le total varie entre 2 et 10%. Suivant la proportion des produits volatils, on a tous les intermédiaires possibles entre Y anthracite, qui contient 84 à 95 % de carbone et la houille grasse, dont les variétés extrêmes perdent à la distillation jusqu'à 60 % de leur poids. La houille contient des traces d'azote et perd, à la température de 121°, de 3 à 5% d'eau.
Les hydrocarbures, gazeux ou liquides, qui se dégagent quand on distille 11 houille, ne préexistent pas dans le combustible minéral; car la houille pulvérisée n'abandonne rien quand on la traite par la benzine ou l'éther, c'est-à-dire par les dissolvants habituels des hydrocarbures. Ces produits se forment donc par l'acte même de la distillation.
Les matières étrangères mélangées à la houille et qui se retrouvent dans ses cendres sont : la silice, un peu de potasse et de soude, quelquefois de l'alumine, souvent du peroxyde de fer et de la pyrite. Ces substances sont précisément celles qu'on retrouve dans les végétaux actuels et notamment dans les cryptogames. De plus, la houille contient rarement moins de 2 % et plus de 6 % de cendres. Or si on suppose une matière formée par moitié de lycopodes et de fougères et que Ton calcule les impuretés du produit en raison de la proportion connue des cendres dans ces deux classes de végétaux, on trouve une quantité de cendres au moins égale à celle que renferme le combustible minéral. D'après cela, on peut admettre que la totalité des éléments des cendres de la houille provient de végétaux dont la substance organique a donné naissance au charbon de terre; peut-être même serait-on fondé à supposer que ces végétaux contenaient moins de matières étrangères que leurs congénères actuels (l).
Mode de formation. Hypothèse ancienne. — La houille est donc un produit
d'origine végétale; mais pour que ce produit ait pu se conserver, il a fallu que sa transformation s'opérât à l'abri de l'air, de telle sorte que la plus grande partie du carbone y demeurât concentrée, comme il advient dans la formation de la tourbe. D'ailleurs le mode de gisement du combustible minéral permet de soupçonner comment les choses se sont passées et de deviner que les matières végétales s'accumulaient tantôt dans des bassins lacustres intérieurs , tantôt dans de grandes lagunes, que la mer voisine visitait de temps en temps. Au premier mode de formation appartiennent les bassins houillers du centre de la France et des Vosges, avec leurs couches, parfois très puissantes, mais irrégulières et généralement très localisées; tandis que le second mode est celui des
Dana, Manual of Geology.
couches peu épaisses, mais remarquablement régulières et étendues, des bassins anglais, belges et westphaliens.
Il reste à savoir de quelle manière se sont produites ces accumulations. On a cru longtemps que les végétaux houillers avaient dû se développer sur place, à la manière de ceux des tourbières actuelles. Se fondant sur les traces de racines qu'on observe en abondance dans les argiles inférieures aux couches de houille, on s'est figuré volontiers que ce combustible devait son origine à la décomposition sur place d'une végétation herbacée, qui s'était développée dans l'eau au pied des Sigillaria , Lepidodendron et autres grands arbres de l'époque. De la sorte, en tenant compte de la réduction que des herbes ou des détritus forestiers ordinaires doivent subir pour se transformer en houille, on arrivait à assigner à la formation de chaque couche une durée considérable; car la matière de plusieurs forêts vierges , successivement enfouies sur le même lieu , suffirait à peine à donner quelques décimètres de houille compacte.
Sign incation des tige» dressées. — Les recherches les plus récentes et spécialement celles de M. Grand'Eury (l)v ont singulièrement modifié celte manière de voir en faisant revivre, sous une forme nouvelle, l'ancienne doctrine de la formation de la houille par voie de transport. Sans doute, des végétaux en place existent dans les terrains houillers; des souches, racines et tiges paraissent s'y trouver fréquemment à l'endroit même où elles ont végété, dans la situation qu'elles occupaient à l'état vivant. Mais si on les rencontre dans les grès et schistes qui encaissent les couches de houille, du moins, ce n'est jamais dans ces couches elles-mêmes; les troncs debout dont on trouve les racines dans les schistes et grès qui forment le mur des couches sont toujours nettement tranchés par le plan de la sole; inversement, les souches en place dans les couches du toit s'étalent à la surface des veines de charbon sans y pénétrer. A Saint-Étienne, où les dessins d'Alex. Brongniart ont rendu classiques les troncs de Calamités de la carrière du Treuil, c'est dans le grès houiller que ces troncs sont contenus. Aucun d'eux ne traverse les couches de houille et leurs bases sont disposées à diverses hauteurs dans la masse du grès. La même chose a lieu en Amérique, comme en témoignent les observations de H. Dawson.
Les intéressantes recherches de M. Fayol (2) ont d'ailleurs montré que la verticalité des troncs n'impliquait nullement leur développement in situ. Il existe â Commentry un banc dit Banc des Roseaux, où les tiges de Calamodendron et de Psaronius abondent au point de simuler une forêt fossile ; beaucoup de troncs sont debout, d'autres couchés, à côté des feuilles et des fruits ; ce phénomène, fréquent dans les grès, est très rare dans les schistes et n'a pas été observé dans les couches de houille. De plus, les troncs couchés sont cent fois plus nombreux que les arbres debout : enfin, quand ce dernier cas se présente, les strates de grès
(1) Voir l'ouvrage déjà cité. — Voir aussi Zeiller, Revue scientifique, 1877, p. 1254, et de Sa porta, Bull. Soc. géol. de France. 3* série, Y, p. 382.
(2) Comptes rendus, XC1II, p. 160.
sont presque toujours relevées ou courbée» autour des tiges qu'elles encaissent.
Il y a longtemps, du reste que le fait du relèvement des couches encaissantes au voisinage des tiges a été observé. La figure 291. sj0*~ y' .'■■' empruntée à l'Explication de la Carie géologique de ^ÊÊ^^^^^^y: France (i), représente une lige de Calamité*, longue h3^/^^^J>i^^^ ^e P'us *'e *'ln, troLVée en **36 dans l'exploitation -: de la fosse Bleuse-Borne, à Anzin, et où ce relève-
^ jf « ment est très accentué. Or cette circonstance, inexplicable dans l'hypothèse d'un dépôt lentemenl C~P) opéré autour d'une tige en place, concorde au con- *L sL traire f°rt bien avec l'idée d'un transport. .tfTy ij'"/^'~ FwpbimIo* pu Bottagc. — En effet, H. Fayol
f t'\ . — yy^^ '* a montré qu'une fougère encore verle, jetée dans h l'eau , prend d'abord une position verticale, puis
Fif. un. — Tfge fosiiie obwritt i s'enfonce et ne commence à se coucher que quel-
■Amin (d'»prés Dufrénoy et Élie . „
de Beaumoot). - a, atgile Khi»- ques jours après le moment OÙ elle a touché le
£f **£ elKhi,Le biU" fond. La même chose a lieu si on l'abandonne au
milieu d'un courant qui emporte les détritus du
lavage des charbons et, dans un tel courant, les sédiments grossiers se courbent,
par un effet de remous, au voisinage des tiges ou des piquets qu'on a ménagés
sur le parcours.
D'autre part, les arbres houillère, avec leurs troncs mous et cylindriques, couronnés, seulement au sommet, par une ombelle de feuilles, étaient tout à fait propres à conserver, dons le flottage, lu verticalité de leurs tiges. Charriés au milieu de sédiments grossiers et arénaeés, ils devaient s'enfoncer peu à peu au sein d'une matière assez résistante pour les soutenir; au contraire, si le courant n'emportait que de la bouc, destinée à former du schiste, les liges, une fois enfoncées, devaient tendre à se coucher sur le fond vaseux.
Ce mode de formation, qui rend très bien compte des circonstances observées et notamment du fait que, le plus souvent, on ne trouve, en station verticale, que des portions de tiges, permet de soupçonner le grand rôle que le charriage et le flottage oui du jouer dans le dépôt des terrains houillers. Or celte conclusion s'applique aussi aux couches de houille elles-mêmes. En effet M. firand'Eury ;i constaté que la houille est formée de résidus végétaux post's à plat et se recouvrant mutuellement comme s'ils s'étaient amassés sur un plan horizontal, dam une situation tellement uniforme qu'on y doit reconnaître l'action permanente d'un liquide servant de véhicule. Les résidus sont des fragments de troncs, decorces, de tiges et de rameaux, des lambeaux de feuilles, tantôt très variés, tantôt très homogènes ; ainsi la grande couche de Dccazeville est formée d'écorces de Calamodendron et plusieurs des couches de Saint-Élienne sont presque ei-
clusivement constituées par des écorces de Cordailes. Ces dernières, transformées en houille, gardent encore des épaisseurs de 3, 5 et même 7 centimètres, qui montrent ce que devait être la puissance de développement de ces végétaux à l'état vivant. Il a donc fallu que les matériaux constitutifs de la houille fussent transportés et flottés, mais à une très courte distance de leur lieu d'origine, vu leur bon état de conservation; d'ailleurs la vitesse de l'eau, à l'endroit où les débris végétaux se sont accumulés, devait être à peu près négligeable, car cette eau ne charriait plus de sédiments, même limoneux, comme le prouve l'absence, dans la houille, de matières étrangères en dehors des cendres végétales.
Les plantes qui ont formé le charbon étaient pour la plupart des végétaux aériens et non aquatiques (1); mais c'étaient des plantes de terres basses et facilement inondées. Leur pied pouvait être baigné par l'eau, les racines s'implantant, suivant les espèces, dans la vase ou dans le sable. L'eau courante emportait, au fur et à mesure de leur chute, les tiges, les branches et les feuilles pour les amonceler dans les parties basses où sa vitesse était complètement amortie.
Idée générale des lagunes houillères. — On peut donc reconstituer comme
il suit les conditions générales de l'époque houillère, au moins pour les districts à bassins largement étalés.
Les continents, récemment émergés, étaient d'amplitude encore trop faible et de relief trop peu accentué pour pouvoir alimenter de grands cours d'eau. Us se trouvaient ainsi dans des conditions analogues à ces plaines de l'Europe septentrionale, où aucun régime hydrographique bien net n'a encore pu s'établir et qui sont prédestinées à la formation de lacs, de grands étangs et de lagunes, ces dernières défendues contre la mer par des cordons littoraux. Mais tandis que, dans la zone tempérée froide, le climat entretient aujourd'hui une végétation aquatique dont la décomposition sur place donne naissance à la tourbe, les lagunes houillères, soumises à l'influence d'une température tropicale, alors commune à tout le globe, voyaient se développer sur leurs bords, à la faveur d'une atmosphère épaisse et humide, une riche végétation de cryptogames et de gymnospermes. Entraînés par des pluies abondantes, les restes de cette végétation venaient s'entasser en couches épaisses dans les parties plates, où ils étaient préservés de la décomposition à l'air libre par la protection de la nappe d'eau. De temp» en temps, un régime plus violent avait pour conséquences la dégradation des pentes voisines de la lagune et l'entraînement de matériaux détritiques par-dessus les accumulations végétales; ainsi les couches argileuses et même les conglomérats alternaient avec des couches de détritus végétaux. D'autres fois, le cordon littoral de la lagune se rompait et un retour momentané de l'élément marin venait interrompre la formation des assises houillères, dont les matériaux étaient de nature trop délicate pour résister au mouvement des vagues.
(1) Grand'Eury, in Zeiller, Annales des mine* , .1877. — Aê$oc. française, 1877, p. 517.
gagnaient en étendue et en régularité. D'ailleurs, selon M. Grand'Eury, la réduction éprouvée par les végétaux lors de leur transformation en houille a été singulièrement exagérée et, vu la nature spéciale des plantes carbonifères, cette réduction ne devrait pas être évaluée à plus de la moitié de l'épaisseur primitive . D'après le même auteur, les couches de houille n'ont pas dû mettre à se former plus de temps que des assises de schiste de même puissance.
On voit par là combien nous sommes loin des immenses durées admises par quelques géologues qui, assimilant la formation de la houille à celle de la tourbe, estimaient qu'une couche de houille de 13 mètres avait dû employer, pour se constituer, de 5000 à 20 000 années (1), de telle sorte que l'ensemble des dépôts houillers du Pays de Galles méridional n'eût pas exigé moins de 640 000 ans (2). De tels calculs, fondés sur une assimilation qui n'est plus soutenable, doivent être aujourd'hui considérés comme dépourvus de toute signification.
Bassin* houillers intérieurs. — Les bassins houillers limités, comme ceux du Plateau Central de la France et de la région armoricaine, se sont formés dans des plaines basses ou des vallées, au pied de versants facilement désagrégés, dont les matériaux étaient périodiquement entraînés par les eaux de ruissellement. En effet, nous avons déjà fait remarquer que ces bassins longent assez régulièrement le pourtour des massifs de terrain primitif et que, quand ils pénètrent dans l'intérieur, c'est en longues traînées remarquablement rectilignes et qui évidemment accusent d'anciennes lignes de dépression. De ce nombre sont les traînées de la Haute-Dordogne, de la Basse-Loire et de la Mayenne. Sans doute, sur ces alignements, le terrain houiller est aujourd'hui très disloqué et doit sa position actuelle à des effondrements par suite de failles. Mais il est vraisemblable que ces failles n'ont fait qu'accentuer des lignes de rupture déjà anciennes et à la faveur desquelles il s'était constitué des zones de dépression propres à l'entassement des débris végétaux.
Tandis que les conglomérats et les grès à gros grains font défaut dans les grandes lagunes maritimes de l'époque houillère, ils abondent dans les bassins intérieurs et parfois la dimension des blocs y est énorme, comme dans l'Àutunois. La désagrégation sur place de massifs granitiques fracturés, aidée- par des eaux de ruissellement abondantes, a certainement dû suffire pour produire ces conglomérats ainsi que les couches de grès avec lesquelles ils alternent.
Transformation en houille des débris végétaux. — Il convient maintenant
de chercher à expliquer la nature de la transformation par suite de laquelle des débris végétaux ont pu donner cette] substance si franchement minérale, dépourvue de toute organisation, qu'on appelle la houille. Les travaux de M. Fremy ont jeté sur ce problème quelque lumière (3). Après avoir constaté que la cellulose, les feuilles et le bois, frais ou desséchés, ne donnaient, sous l'influence
(i) lîeer, Die Urweltder Schweiz, 1865.
W »>»11 in Woodward, Geology of England and Woles, 1876, p. 95.
(3) Compte, rendus, LXXXYIII, p. 1048.
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de la chaleur et de la pression, rien qui ressemble au charbon de ter H. Fremy s'est assuré qu'en soumettant aux mêmes actions physiques le suc l'amidon et les gommes, ou bien encore l'acide ulmique dérivé de la tobcuIoi on obtenait un produit noir, très analogue à la houille. Comme cette dernière, produit est insoluble dans les dissolvants neutres, acides ou alcalins. Les matièi colorantes, résineuses et grasses, qu'on peut retirer des feuilles, se changw dans les mêmes conditions, en des corps qui se rapprochent des bitumes.
II faut donc admettre que la formation de la houille a été précédée par u désorganisation de la matière végétale, c'est-à-dire par une fermentation tourbeu qui a détruit les tissus en donnant de l'acide ulmique. Hais, qu'on le remarq bien, cette fermentation tourbeuse, analogue à celle qui atteint les dètrii forestière inondés, n'a rien de commun avec le phénomène des tourbe» a c'est-à-dire avec le développement, sur place, d'une végétation de r décomposant progressivement par le pied. La houille reste un produit d'ae< mulation et de flottage, formé par les débris d'une végétation terrestre d' caractère tropical, très riche en principes gras et féculents, mais dont la déco position a dû se faire sous l'eau, par un mode de fermentation semblable i ce qui transforme aujourd'hui en tourbe les mousses de la wne tempérée froide qui exige, comme nous l'avons vu (f), avant toute chose, une eau limpide et n stagnante.
La nature de la houille doit dépendre de celle des végétaux qui lui ont don naissance-, il est évident qu'à ce point de vue il n'est pas indiffèrent que le coi bustible minéral ait été formé de rameaux de fougères ou d'écorces de cwlau dendrées. On s'explique ainsi pourquoi des couches qui ont subi ultérieureme les mêmes actions mécaniques ou chimiques peuvent être les unes très riches les autres très pauvres en éléments volatils. D'autres fois, le départ de ces él monts et, par suite, la transformation de la houille en anthracite, peuvent être n -su liât d'un phénomène de métamorphisme, le combustible minéral ayant i en partie distillé sous l'influence de la chaleur produite par les mouvements dislocation du terrain.
Le microscope parvient quelquefois à démêler les matériaux dont la houille été formée. C'est ainsi que les spores et les sporanges des lycopodiacées so nettement reconnaissables dans beaucoup de variétés (2). On a pu s'assurer au» par l'étude des cendres, que la houille contient de nombreuses diatomées, appa tenante des genres d'eau douce, associés à quelques genres marins (3).
(1) V. anU, p. 327.
Cl DawBon in Dana, ilanuaf, 1X75, p. 318
(,* Castratane, AU. dell Accad. dei nuovi Lincci, Rome, fêv. 1874.
