CAUSES DU VOLCANISME

cations par fissures qui doivent faire défaut entre la mer et les réservoirs de lave de ces volcans» car les iles Lipari sont une région de tremblements de terre et, plus d*une fois, les laves de Kilauea ont trouvé dans la mer une issue souterraine directe. Chose remarquable ! quand cette circonstance s'est produite, il n'y a pas eu d'explosions violentes ; on n'en a été averti que par des masses de poissons morts venant flotter à la surface et par une élévation momentanée de la température de la mer. D où il semble légitime d'inférer que quand le domaine maritime et celui des laves se trouvent en contact, c'est le second qui doit refouler et envahir le premier.

Chrwide dlstaa^e die eerlalas Toléans A la aier. — Si péremptoires que soient ces raisons, il en est d'autres qui nous paraissent encore plus décisives. Que pour un volcan situé, comme le Vésuve ou l'Etna, sur les bords de la mer, on admette une infiltration de cette dernière à travers les fissures du sol, cela ne soulève aucune difficulté sérieuse; mais comment étendre la même conclusion à des bouches volcaniques situées à cent kilomètres et plus de toute côte? Gomment imaginer que l'eau marine exécute souterrainement un pareil parcours, à travers mille canaux sinueux, en demeurant d'ailleurs chargée de tous ses principes salins? Telle est pourtant l'extrémité à laquelle on sera réduit si l'on veut appliquer la théorie à la plupart des volcans de la chaîne des Andes. C'est, en effet, une grande illusion de les considérer comme situés au bord de la mer sur la foi des cartes, nécessairement construites à une très petife échelle, par lesquelles ces régions du globe sont habituellement représentées. La vérité est que la distance du Tolima et du Cotopaxi à la côte est, en ligne droite, de deux cents kilomètres; que l'Antisana en est éloigné de deux cent trente et que, du Sangay à la mer, on en compte environ deux cent cinquante. Or le Sangay est en activité constante et nous avons vu que le Cotopaxi donnait, avec la lave, de l'acide chlorhydrique, des gaz sulfurés et tous les produits habituels des fumerolles européennes. Le Popocatepetl, du Mexique, qui émet de l'acide chlorhydrique en abondance, est à 245 kilomètres de la mer; et l'Ararat en est distant de 300 kilomètres. Quant au volcan de la Mandchourie, nous avons ra qu'il était à neuf cents kilomètres de toute masse d'eau, salée ou non. Enfin les volcans éteints de la chaîne des Puys, en Auvergne, autour desquels il y a tant de preuves manifestes d'émissions chlorhydriques et sulfureuses, se trouvaient, à l'époque de leur activité, séparés de la mer par trois cents kilomètres.

Or il suffit, à nos yeux, qu'il y ait un certain nombre de volcans à l'égard desquels l'intervention de l'eau de mer soit inadmissible, pour que cette intervention doive être considérée comme tout à fait inutile à la production des paroxysmes volcaniques. Nous n'attribuerons donc à la théorie qui l'invoque d'autre caractère que celui d'une conception ingénieuse, faisant connaître une source chimiquement admissible pour les produits gazeux des éruptions. Et de môme qu'il nous semblerait insuffisant d'avoir constaté que le corps de l'homme est surtout composé de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote pour en conclure

ra LAPPAMDIT, nUITi ME OiOLOfilB. 30

qu*il emprunte directement ces éléments à Tair atmosphérique, où ils sont tous contenus, de même nous ne saurions admettre que la présence, dans Teau de mer, des éléments dégagés par les fumerolles volcaniques puisse tenir contre les raisons si graves qui viennent d'être développées.

Causes probables de 1 Mcenslon de la laire. — Hais il ne suffit pas d*avoir écarté, au moins d'une manière générale, Tintervention de Teau de la mer dans les phénomènes volcaniques. Il nous reste à indiquer la cause probable de l'ascension de la lave ainsi que celle des projections et émanations gazeuses qui l'accompagnent.

L'ascension de la lave s'explique sans difficulté si l'on rattache, comme nous l'avons fait, le phénomène des volcans aux dislocations de la croûte du globe. En offet reportons-nous (fig. 99) aux notions que nous avons déjà exposées sur la

Fig. 99.

Diagramme montrant la relation des phénomènes volcaniques avec les dislocations de l'écorce terresti'e.

forme générale des accidents de la surface terrestre (1). Soit ABCD une portion de cette surface embrassant en B une grande dépression maritime et en C une saillie continentale de premier ordre. Soit EFG la face inférieure de l'écorce, à laquelle nous supposerons, pour plus de simplicité, une épaisseur uniforme. Il est évident que la partie BFGC, comprise entre les deux inflexions BF et CG, est celle qui est soumise aux plus grands efforts de rupture. Il paraît donc inévitable que des cassures s'y produisent, demeurant plus ou moins béantes au voisinage des deux voûtes rompues, c'est-à-dire en F et en C. En outre on comprend sans peine que les actions de refoulement qui ont fait prendre à l'écorce la courbui*e indiquée doivent tendre à comprimer la masse fondue en G plus qu'en tout autre point. Cette masse sera donc injectée dans les fissures voisines de G et, si elle réussit à y pénétrer profondément, elle trouvera, auprès de l'arête culminante C, un chemin de plus en plus facile pour arriver jusqu'à la surface. Comme d'ailleurs c'est à gauche du point G que la partie inférieure des fentes est le plus praticable, les probabilités sont en faveur de l'arrivée de la lave sur le versant CB,

(1) Voy. ante, p. 79.

CAUSES DU Y0LGÂI9ISME. Ul

c*est-à-dire au bord de la mer qui remplit la dépression dont B occupe le fond. Des volcans pourront donc s'établir en V et peut-être aussi en Y'.

La cause qui détermine le ploiement de Técorce par compression latérale est facile à comprendre. Le noyau liquide se contracte sans cesse en perdant de sa chaleur, en même temps que sa masse propre diminue de tout ce qu'il laisse échapper au dehors par les fissures de la croûte; cette dernière finit par avoir trop d'ampleur pour rester appliquée sans rides sur la nappe fluide ; de là une tendance nécessaire au ridement, tendance dont nous avons vu les traces se manifester partout, aussi bien à la surface de la terre ferme que dans la profondeur des océans.

Ainsi se constituent à la base de Técorce, au-dessous des inflexions continentales les plus brusques, des espèces de sillons où la nappe fluide interne s'élève plus que partout ailleurs et sur le parcours desquels les volcans doivent s'échelonner en longues files. Dans les crevasses qui surmontent ces sillons, la lave comprimée tend d'elle même à s'élever, mais avec des intensités inégales, suivant la force avec laquelle les parties en voie d'affaissement compriment la nappe sousjacente et la résistance très variable qu'oppose à l'ascension la forme des canaux et des crevasses arrivant au jour. C'est pourquoi deux nappes de lave très voisines, comme celles des deux cratères du Mauna Loa, peuvent parfois sembler, dans leurs mouvements, indépendantes l'une de l'autre. 11 suffit qu'elles appartiennent à deux cheminées distinctes, ne se réunissant que dans la profondeur par des canaux qui peuvent n'être pas toujours libres.

Pour montrer que l'affaissement de l'écorce (dont il existe d'ailleurs tant de preuves directes) est une cause adéquate à l'effet que nous analysons, nous nous contenterons de rappeler le calcul faitparCordier. Une compression qui réduirait de 1 millimètre seulement le diamètre de la nappe fluide interne ferait sortir au dehors une masse suffisante pour alimenter cinq cents éruptions volcaniques, dont chacune vomirait un kilomètre cube de lave. Or nous avons vu que des coulées représentant un huitième de kilomètre cube étaient tout à fait exceptionnelles. L'activité déployée par les volcans depuis les temps historiques n'a donc pas eu besoin de se traduire à la surface du globe par une diminution tant soit peu appréciable du rayon.

Origine de« gmu dégagés. — Cherchons maintenant à nous rendre compte de l'origine des gaz dégagés dans les éruptions. Ces gaz, par les projections et les explosions qu'ils provoquent, impriment aujourd'hui aux manifestations de l'activité interne un caractère qu'elles n'ont vraisemblablement pas toujours possédé. Aussi l'étude de la cause qui détermine leur sortie offre-t-elle un intérêt tout particulier.

Ce serait ime grave erreur de vouloir envisager la nappe fluide intérieure conune un bain de matières pierreuses ou métalliques, simplement fondues sous l'action de la chaleur. Il convient de se ]*appeler qu'à l'époque où la première croûte solide a dû se former sur le globe, la pression y était d'au moins deux

468 DYiNiMIQDE INTERNE.

cent cinquante atmosphères, toute Teau de nos océans existant alors à Tétat de vapeur. Sous une telle pression, la masse fluide devait renfermer, outre les dissolvants variés à la faveur desquels a eu lieu souvent sa cristallisation, une notable proportion de gaz dissous. On sait que les métaux eux-mêmes, lorsqu'ils sont en fusion, absorbent une certaine quantité d*oxygène, et l'argent, en particulier, retient ce gaz avec une telle énergie qu'on a beaucoup de peine à l'en débarrasser pour obtenir une exacte détermination de son équivalent. Les parties supérieures du bain liquide devaient donc contenir, avec des éléments solùbles tels que ceux qui étaient destinés à se précipiter plus tard en même temps que la masse océanique (chlorures alcalins, sulfates, etc.), des gaz et en particulier de l'hydrogène, dont l'affinité pour les métaux est bien connue. Or ce n'est pas à toute température que s'effectue le départ des gaz dissous dans un bain métallique, comme on peut s'en assurer par l'expénence du rochage, dont l'analogie avec les phénomènes volcaniques a été depuis longtemps signalée par Fournet. On sait que lors de Taffmage du plomb argentifère, il se fait dans la coupelle une absorption d'air par le bouton métallique. Quand ce dernier commence à se refroidir et est déjà recouvert d'une mince enveloppe solide, il arrive souvent que l'air dissous se dégage en crevant cette pellicule et en projetant au dehors une partie du noyau encore fondu.

N'est-il pas naturel, en conséquence, d'admettre que les gaz, emprisonnés à l'origine dans la masse fluide du globe et longtemps maintenus en dissolution par sa haute température, tendent aujourd'hui à s'échapper par suite des progrès du refroidissement? Ce serait alors la tension de ces gaz qui déterminerait les explosions volcaniques, et connue ni leur distribution en profondeur ni leur mode d'arrivée à la surface ne peuvent être partout identiques, la diversité des phénomènes d'explosion se trouverait suffisamment justiflée.

Nous avons d'ailleurs vu que ce qui domine dans les émanations gazeuses des volcans, partout où l'air atmosphérique n'a pas pu s'y mêler, c'est le caractère combustible et par conséquent réducteur. Ce fait est parfaitement d'accord avec ce que nous enseigne l'examen des couches profondes de l'écorce. De même que, d'après l'expérience acquise dans l'étude des produits de certaines sources minérales, il est probable que le dépôt des matières métalliques dans les filons s'est fait au sein d'un milieu réducteur, de même les roches lourdes et basiques de Ja série éruptive nous offriront la marque d'aclions réductrices d'autant mieux caractérisées qu'elles ont dû venir de nappes situées plus bas. Ainsi l'existence des gaz combustibles dans le foyer interne se présente à nos yeux comme un fait général dans le temps et il y a lieu de croire que ces gaz, comme tous les autres produits volatils susceptibles de se dégager dans les éruptions, sont intimement mélangés à la masse fondue dont ils imprègnent toutes les parties.

Allure de« paroxynines. — En résumé, les manifestations volcaniques sont gouvernées par des causes profondes et qui, bien que se rattachant toutes à un même phénomène, celui du refroidissement progressif d'un noyau fondu, agis-

Causes du volcanisme. 469

sent indépendamment les unes des autres. Les déplacements de Técorce, en modiflant plus ou moins Tétat des lignes de rupture et la tension acquise par les gaz à de certaines périodes, apparaissent comme les facteurs déterminants des paroxysmes volcaniques. Il n'est pas étonnant, dès lors, que ces paroxysmes n'offrent aucune périodicité régulière et se montrent indépendants de tous les phénomènes extérieurs tels que les saisons. Tout ce que l'on peut dire, c'esl que les éruptions les plus violentes sont celles qui surviennent après une longue période de repos, d'où il semble permis de conclure que les gaz n'ont cessé de se dégager dans cet intervalle, jusqu'à ce que leur tension fût assez grande pour faire éclater lobstacle. Ainsi l'éruption de 79 et celle de 1631, au Vésuve, ont dépassé en intensité toutes les autres et la formidable explosion du Gelung-Gung de Java, survenue en 1822, était le premier signe de vie donné par ce volcan depuis la colonisation de l'île. On a cru remarquer aussi qu'il y avait une certaine tendance au déplacement progressif de l'activité éruptive le long d'une môme ligne de volcans, ce qui serait conforme à l'assimilation que nous avons faite de ces lignes avec les crevasses caractéristiques de chaque paroxysme à l'Etna ou au Vésuve.

Examen des théories (hermodyiiaiiil^iies du ToleaMlsme. — Après avoil^ exposé la façon dont il nous parait convenable de concevoir la cause du volcanisme, nous dirons quelques mots d'une théorie qui, dans ces dernières années, a eu un certain retentissement en Angleterre et à laquelle on ne saurait refuser le mérite de l'originalité. C'est celle qui a été développée par Sir Robert Mallet(l). M. Mallet ne conteste pas l'existence de la clialeur interne; mais il lui répugne d'en chercher la source dans le voisinage d'un noyau ou d'une nappe fluide et l'idée lui est venue de la demander à un simple phénomène mécanique. D'après lui, le globe se compose d'un noyau, de constitution quelconque, qui se contracté en se refroidissant, de telle sorte que son enveloppe extérieure doit constanmient s'affaisser et, par suite, s'écraser en diminuant de diamètre. Jusque là, tout est conforme en principe au système que nous avons admis. Mais cet effort mécanique devient, pour M. Mallet, une source de chaleur et, considérant l'énorme frottement auquel les particules des roches doivent être soumises en pareil cas, il admet que leur température peut en être élevée jusqu'au point de fusion; les laves des volcans ne seraient donc que les parties de la croûte solide liquéfiées par compression et injectées dans les fissures de l'ècorce par la môme cause qui a produit l'écrasement. Ainsi le volcanisme et, avec lui, l'accroissement de la température en profondeur, au lieu de dépendre directement des restes de l'énergie calorifique initiale du globe, n'en dépendraient qu'indirectement et en passant par l'intermédiaire de la contraction de l'ècorce, conséquence de celle du noyau.

Pour appuyer sa théorie, M. Mallet a cherché à démontrer que les forces mises en jeu par l'écrasement de la croûte solide doivent être du môme ordre que les (1) Traitsactionê oflhe Royal Society, 1872.

phénomènes volcaniques. Il calcule d'abord qu'une couche sphérique homogène, ayant une densité égale à 5 et le même rayon que la sphère terrestre, supporterait par mètre carré une pression de plusieurs centaines de mille tonnes, soit cinq cents fois la pression nécessaire pour écraser la roche la plus résistante. Il est vrai que, dans l'ignorance où nous sommes de la constitution intime du globe, il ne nous est pas possible d'indiquer la couche où la pression latérale doit atteindre son maximum. Si le globe est solide ou visqueux, c'est au centre que ce maximum est atteint; s'il est formé de couches indépendantes, se comportant comme autant de voûtes distinctes, la pression, nulle au centre, croîtra jusqu'à la surface. Quoi qu'il en soit, il doit exister, dans l'écorce, une couche offrant un maximum de compression.

Cela posé, M. Mallet, s'appuyant sur des expériences spéciales, calcule que l'écrasement d'un mètre cube de roche peut produire assez de chaleur pour fondre 300 kilogrammes de glace. De plus, en évaluant la chaleur latente de fusion de toute la masse du Vésuve et le travail dépensé, pour amener à la surface, d'une profondeur de 18 kilomètres, la lave et les scories sorties depuis dix-huit siècles, l'auteur arrive à cette conclusion : que l'ensemble équivaut simplement à la chaleur que développerait l'écrasement des 25 dix-millièmes d'un kilomètre cube de roche. Si donc on suppose l'activité totale du volcanisme actuel égale à cent fois celle du Vésuve, on trouve que l'écrasement de 25 centièmes de kilomètre cube suffirait largement à l'alimenter. M. Mallet admet en outre que l'écrasement n'a lieu que per saltum et au moment où les pressions dépassent certaines limites.

Nous dirons de cette théorie ce que nous avons déjà dit d'une autre; elle indique une cause possible, mécaniquement adéquate au phénomène qu'il s'agit d'expliquer. Mais c'est tout et elle néglige absolument quelques-uns des plus importants côtés de la question.

Tout d'abord, l'auteur est impuissant à expliquer la localisation, en certains points déterminés, de cet écrasement qui résulte d'une compression uniformément répandue partout. En effet, puisque M. Mallet rapporte à cette cause l'augmentation de la température avec la profondeur, le fait que cette augmentation est absolument générale et ne comporte, dans sa mesure, que de très faibles variations, atteste que la source qui l'entretient ne peut être locale. Il y a donc contradiction manifeste entre l'universalité de l'un des phénomènes et la concentration de l'autre.

Mais admettons pour un instant que cette concentration soit possible. Dans ce cas, les produits rejetés par un volcan, soit à l'état liquide, soit à l'état solide, doivent provenir de la région écrasée immédiatement sous-jacente, jpuisqu'on n'a plus la ressource de les emprunter au réservoir indéfini de la nappe liquide. Or ce n'est pas impunément qu'une zone presque linéaire peut perdre de sa propre matière des quantités capables d'alimenter des coulées comme celles des volcans d'Islande ou des projections semblables à celles des cratères des îles de la Sonde.

aUSES DU VOICAMSME. 471

M. Pfaff (1) a calculé qu'une coulée ayant la dimensionde celle du Skaptar-Jôkull, une fois expulsée au dehors, doit produire un vide capable d'amener un affaissement de plus de 100 mètres de hauteur sur 110 kilomètres carrés de surface. Insignifiant lorsqu'on le répartit sur tout le globe, cet affaissement cesse tout à fait de Têtre quand son effet doit se concentrer sur le point même où le phénomène volcanique s'est produit. Les lignes d'éruption devraient donc être, à la longue, le théâtre d'effondrements gigantesques et pourtant rien de semblable ne s'observe.

D'ailleurs, répétons-le, cette concentration arbitraire de la chaleur produite par l'écrasement ne peut se justifier par aucun argument. Il en est, à cet égard, de la conception mécanique de M. Mallet comme d'une théorie antériemrement développée par M. Mohr (2) Ce savant a cherché l'origine de la chaleur développée par les volcans dans la réduction de volume que peuvent subir les masses internes par suite de la compression à laquelle elles sont soumises de la part des terrains superposés. Quand même cette réduction serait réelle, son effet thermique ne peut se localiser en un point déterminé ; il doit se faire sentir sur toute l'étendue de la masse comprimée et se propager à droite et à gauche par conductibilité.

Importance du fait chimique dans le voleanlsme. — Ce reproche n'est pas le seul qu'on puisse adresser aux théories en question. Il en est un autre non moins grave, fondé sur l'oubli complet qu'elles font de l'un des aspects les plus importants du phénomène volcanique.

Il convient en effet de se souvenir qu'il y a dans les volcans, à côté du fait mécanique et physique, un phénomène chimique de la plus haute importance. D'abord, à moins d'admettre que la zone écrasée soit toujours maintenue dans le domaine des roches cristallines anciennes, il est impossible d'expliquer comment l'écrasement de schistes, de calcaires et de grès peut produire des laves riches en alcalis ; mais surtout, d'où viennent, selon les doctrines que nous combattons, les émanations gazeuses, si régulières et si constantes dans leur succession. Quelle origine assigner à ces chlorures, à ces gaz sulfurés et carbonés, à cet hydrogène libre que dégagent les fumerolles et qui sont si bien incorporés à la lave en fusion ? Pourquoi ce volcanisme mécanique, qui ne devrait amener au jour que de la pierre fondue, projette-t-il tant de vapeur d'eau et comment, dans les manifestations si remarquables des îles de la Sonde, la pierre écrasée et fondue ne parvient-elle jamais au jour à l'état liquide ?

En résumé, quand, en proclamant avec M. Mallet le grand fait du refroidissement progressif, on accepte, en définitive, la chaleur initiale comme principe fondamental du volcanisme, il semble étrange qu'on se refuse à admettre qu'il puisse subsister, dans l'intérieur du globe, des restes de cette énergie calorifique primitive. Une croûte épaisse de plusieurs kilomètres est, même pendant de

(1) AUgemeine Géologie aU exacte Wissenschaft, Leipzig, 1873, p. 222.

(2) Geêchichle der Erde.

longues suites de siècles, une protection suffisante contre la déperdition, pour quiconque sait à quel point les roches conduisent mal la chaleur. Recourir à une cause seconde, rejetant la cause première dans un passé inaccessible, est faire un détour bien inutile, et cela pour n'expliquer que le côté mécanique du phénomène, comme si la chimie n'avait pas le droit de revendiquer sa part importante dans toute spéculation sur Torigine des volcans.

MTpothéseii diverses. — Gonvient-il maintenant de chercher à réfuter ceux qui, comme M. Volger (1), cherchent Torigine de la chaleur interne à la fois dans la pression des couches supérieures du globe sur les couches inférieures, dans le frottement que les eaux d'infiltration exercent quand elles se répandent dans la profondeur et dans les transformations chimiques dont ces mêmes eaux deviennent la cause par Toxygéne et Tacide carbonique qu'elles contiennent?

L'insuffisance de la première source est manifeste, ainsi que l'a fait voir M. Pfaff (2) ; car en tenant compte de ce que l'expérience nous apprend sur la compressibilité des roches, la température, à 800 mètres de profondeur, ne dépasserait pas, pour celte seule cause, celle de la surface de plus de j{j de degré. Quant à la chaleur mécanique des infiltrations, sa puissance serait encore bien moindre. Restent donc les oxydations qui peuvent s'accomplir dans le sein de la terre à la faveur des eaux venues de la surface. Or, en admettant que tout l'oxygène que ces eaux contiennent soit absorbé dans les premiers mille mètres et se combine dans les conditions les plus avantageuses, il n'en résulterait pas une élévation de température de un degré (5).

Il faut donc renoncer à toutes ces conceptions, inspirées par le seul désir d'échapper à la notion de la fluidité primitive du globe et reconnaître qu'en dehors de celte idée fondamentale i n'est aucune explication qui puisse correspondre à l'ampleur des phénomènes observés.

(i) Yolger, Erde und Ewigkeil.

(2) Pfaff, op. cit., p. 10.

(3) Id., ibid., p. 18.

TROISIÈME SECTION

PHÉXOMÈXES GEYSÉRIEXS

Nous rangeons dans cette catégorie toute une série de manifestations intimement liées aux phénomènes volcaniques et caractérisées surtout par des dégagements d*eaux ou de vapeurs chaudes dont les Geysers d'Islande sont le type. Ces manifestations forment, tant au point de vue de Tintensité des dégagements qu'à celui de la température et de la composition des produits, une série régulièrement décroissante, qui motive leur division en deux groupes. Le premier comprend tout ce qui constitue d'ordinaire la suite immédiate du volcanisme, l'autre est relatif aux émanations qui n'en sont plus qu'un écho très affaibli.