C. LE TERRAIN PRIMITIF HORS DE L'EUROPE

Amérique du Nord. — Le terrain primitif ou archéen de rAmérique du Nord forme une série très puissante» mais assez bouleversée, dans laquelle les géologues avaient d*abord établi deux subdivisions: l'étage inférieur ou laurentien^ ainsi nommé du fleuve Saint-Laurent et constitué surtout par des gneiss, et le huronienj formé de roches vertes amphiboliques avec chlorite, serpentine, épidole, et de schistes hydromicacés ou talcschistes. Mais il est à croire qu'une partie notable des couches huroniennes doit être distraite du terrain primitif.

Le laurentien, d'après M. M. Billings et Logan, comprend, au Canada, trois sortes de roches:

i^ Des gneiss à orthose, granitoîdes à la base, avec quartzites, amphiboloschistes et micaschistes.

2® Des calcaires blancs cristallins et des dolomies avec serpentine, graphite, apatite, fluorine et lits de gneiss subordonnés.

3° Des roches de feldspath plagioclase avec hyperslhêne, pyroxène et amphibole.

La figure 152 indique, d'après Logan, la manière dont le calcaire cristallin est

Fig. 152. — Disposition du gneiss laurentien aux environs de GrenviUle en Canada (d'après Logan). a, cipoUns; 6, gneiss et quarixites.

intercalé dans le gneiss du Canada. C'est dans ce calcaire, généralement serpentineux, qu'ont été découvertes les singulières apparences décrites par M. Dawson sous le nom d'Eozoon canadense, et dont nous dirons plus loin quelques mots.

Le gneiss de la région d'Ottawa est remarquable par l'abondance de l'amphibole ; des amphibolites et des pyroxénites lui sont associées. Dans ce système, puissant de plus de 1000 mètres, on observe trois assises principales de calcaire cristallin, dont une a près de 500 mètres. Mais, sur la moitié de cette épaisseur, le calcaire contient de nombreuses intercalations de veines gneissiques, ainsi que des couches chargées de pyroxène et d'amphibole avec graphite, mica, wollastonite, sphène et serpentine.

Des circonstances analogues s'observent dans l'île Saint-Pierre et Hiquelon, où le calcaire est tantôt en nodules et en veines dans le gneiss, tantôt si finement disséminé dans cette roche que les acides seuls en révèlent la présence.

M. Sterry Hunt (1) admet l'existence, dans les chloritoschistes huroniens, d'un

(i) BntUh Association, Geof. Magazine ^ 1878, p. 470.

étage de pétrosilex, c'est-à-dire de gneiss compacts rappelant les halleflinta de Suède, surmonté par un système de gneiss feuilletés et de micaschistes, dit Montalbairif où Ton observe, paraît-il, quelques conglomérats.

La figure 153 représente, d'après M. Ch. Barrois (1), la coupe du laurentien supérieur, recouvert en discordance par le grès calcifére, à Little Falls, sur la rive droite de la rivière Mo-

hawk (État de New-York). Le gneiss est gris, feuilleté, à fausses stratifications rappelant la structure torrentielle et le gneiss porphyroîde , à grands cristaux de labrador, y forme des couches ou plutôt des nappes à peu près parallèles, qui, selon M. Barrois, peuvent très bien être

Fig. 153. — Coupe du laurentien supérieur à Little-Falls (New- York), d'après M. Ch. Barrois. — 1, gneiss schisteux ; % gneiss porphyrofde; 3, grès calcifére.

des veines éruptives ; car c'est un fait général que les roches injectées dans les formations schisto-cristallines tendent à prendre une texture rubanée suivant la schistosité.

Des couches quelquefois très puissantes de minerai de fer, oligiste ou magnétite, sont subordonnées au laurentien américain. On y trouve aussi des gisements étendus d'apatite. Ceux d'Ottawa font partie d'un système, puissant de près de 1000», de gneiss, de calcaires et de pyroxénites.

Chine. Guyane. — La série primitive en Chine est tout à fait conforme à Tordre reconnu dans d'autres contrées. Ainsi, d'après l'examen des échantillons rapportés par M. Fauvel, M. Vélain (2) a pu établir que, en se dirigeant du littoral vei^s l'intérieur, on rencontre sucessivement:

I*» un gneiss granitolde, en tout point semblable au type du Simplon ; 2° des gneiss grenus, très micacés, schisteux, avec micaschistes feuilletés et pyroxénites; 3" des cipolins avec jadéite, des gneiss à amphibole et des amphibolites.

Dans la Guyane française, d'après les collections recueillies par M. Crevaux et étudiées par M. Vélain (3), le terrain de gneiss et de micaschistes se montre au complet, avec sa constitution normale. Sur les rives du Maroni, on observe un gneiss gris, granitoïde, dépourvu d'amphibole, avec micaschistes. Dans le bassin de l'Oyapock, à ce système inférieur succèdent des gneiss amphiboliques avec cipolins serpentineux.

(1) Communication directe de M. Barrois à Fauteur.

(2) Bull, de la Soc, géol, de France, 3» série, VIÏ. p. 388; TX, p. 396.

(3) BuH. de la Soc. gêol. de France, 3* série, IX, p. iT4.

GOHftlDÉRATlOlfS D'ENSEVBLE SUR I.E TERRAIN PRIVITIF

Divluloii dn terrain primitif en deux étapes. — Cherchons maintenant û résumer les enseignements qui découlent de cette rapide revue des formations primitives. Le fait le plus saillant est la remarquable uniformité de composition qu elles présentent. Partout on peut distinguer deux étages, Tim constitué surtout par du gneiss, presque toujours granitoîde à la base ; Tautre, supérieur, où dominent, avec les gneiss grenus et rubanés et les micaschistes, des amphibolites, des cipolins, souvent des serpentines et des chloritoschistes. Enfin cet ensemble est partout couronné par des schistes satinés, talcites ou schistes à séricite, avec phyllades souvent mâcliféres. De plus, tandis que le premier étage est remarquable par la constance et Tuniformité de ses caractères, qui fréquemment font songer h une roche éruptive, le second, par la variété de ses éléments comme par leur succession blendes fois répétée, rappelle davantage les formations sédimentaires. Nous avons vu d'ailleurs cette série se reproduire dans toutes les contrées où afOeure le terrain primitif, au point de rendre presque fastidieuse l'énumération des assises dont se compose chacun des types régionaux.

Or cette succession si nettement établie (1) peut se résumer dans une formule très simple, si Ton a égard aux oxydes qui caractérisent les silicates dominants dans les deux étages superposés. L*étage inférieur est surtout riche en alcalis^ tandis que, dans le second, la prépondérance appartient à la chaux^ à Voxyde de fer et souvent aussi à la magnésie; la première de ces bases est la plus caractéristique; elle se manifeste dans Tamphibole, dans le pyroxène, dans le feldspath plagioclase, et parvient enfin à s'isoler sous la forme de carbonate dans les cipolins. Cela posé, si Ton ajoute que le couronnement du terrain primitif est généralement constitué par des formations où n'apparaissent plus guère que des silicates d'alumine, il paraîtra évident que la série primitive se distingue par la diminution progressive survenue, à mesure de son développement, dans la richesse chimique de ses matériaux constituants. Les alcalis se sont épuisés les premiers; ensuite est venu le tour des autres oxydes, et enfin quand tous ces éléments, d'origine vraisemblablement interne, ont été fixés dans la croûte primitive, les couches externes, formées surtout par la dégradation des préctV dentes et ne pouvant guère contenir que du quartz et do l'argile, ont vu s<» développer dans leur masse des silicates d'alumine cristallisés, dernière preuve de l'activité chimique qui a précédé et ensuite accompagné, dans ses débuts, l'activité sédimentaire.

(1) Le principe de la division du terrain de gneiss en deux étages, indiqué pour la première fois par M. GQmbel, a été depuis nettement affirmé par M. Kaikowsky {Netteê Jahrbuch, 1880) et surtout par M. MichcULévy {Compte rendu de f excursion de la Société géologique de France datu le Morvan en 1879).

Frobaliilité de la formation des ro^ÊÊ^m i^rlniltlTea par crintalllMitioii Im- ■iédiate. — Un tel fait a une grande importance et nous semble éloigner, de prime abord, Tidée que le terrain de gneiss et de micaschistes peut résulter de S4^diments originairement détritiques, que de puissantes actions métamorphiques auraient ultérieurement transformés. Non seulement on comprendrait difficilement que des actions de ce genre eussent produit partout des résultats identiques; mais on comprendrait moins encore que les alcalis se fussent concentrés à la base, tandis que les terres alcalines se localisaient dans les parties supérieures. La présence du calcaire à l'état de liberté, en lentilles tellement bien incorporées au gneiss encaissant que le passage d'une roche à l'autre est souvent ménagé par des transitions insensibles, ne s'explique que par une cristallisation simultanée. L'existence, dans quelques gîtes de cipolins, de silicates calcaires et dlu^ mineux, comme ceux que développe habituellement le métamorphisme au contact d'un calcaire et d'une roche granitoïde, ne peut rien prouver en faveur d'une origine métamorphique, car il est difficile que la calcite ait cristallisé au milieu d'une masse silicatée sans que de tels minéraux aient pris naissance. La puissance de cristallisation qui a présidé à la formation sur place des cipoUns nous semble d'ailleurs attestée par ce fait remarquable que, très souvent, dans leur voisinage, on observe des nids ou des veines de pegmatite tourmalinifère. Tel est le cas, notamment, en Bretagne et dans le Plateau central. Ajoutons que le gise^ ment de la cryolithe du Groenland est identique avec celui des cipolins. Ce minéral, constitué par un fluorure double de sodium et d'aluminium, où il est douteux que personne songe à voir un produit métamorphique, est enclavé dans le gneiss.

Bien d'autres motifs, d'ailleurs, portent à distinguer le terrain primitif de ceux qui composent la série sédimentaire. D'abord l'examen microscopique n'y révèle jamais d'éléments clasliqves que dans l'étage tout à fait supérieur, celui où conunencent à s'intercaler les phyllades. Ensuite nous avons déjà cité (1) ce fait remarquable, constaté par MM. Zirkel et Kalkowsky, que, dans la plupart des gneiss, les files d'inclusions liquides du quartz s'arrêtent avant d'avoir atteint la périphérie des individus quartzeux, comme si chacun d'eux s'était consolidé à la place qu'il occupe ; si le quartz provenait de la destruction d'une roche plus ancienne, il n'y aurait pas de motifs pour que les files d'inclusions ne fussent pas brusquement tranchées par la surface des grains. M. Kalkowsky a même constaté, sur les gneiss de l'Eulengebirge, que les inclusions liquides du quartz se rassemblent souvent suivant des surfaces planes, qu'on voit se prolonger sans altération à travers plusieurs grains de quartz juxtaposes; ainsi la cause qui a produit le groupement de ces inclusions semble avoir agi quand tout le quartz de la masse était encore à l'état pâteux.

Enfin MM. Benecke et Cohen (2) se sont assurés que, dans le gneiss de l'Oden-

(1) Voy. anie, p. 610.

(2) Seues Jahrbuch, 1880, 1. p. 58.

«58 CROUTE PRIMITIVE.

wald, le quartz contient, à Tètat d'inclusions microscopiques, tous les élémenU constituants de la masse de la roche^ ce qui semble bien prouver qu'il a dû sç former en place, tel qu'on l'observe aiyourd'hui.

JiettoiiM ultérieures; phénouiéues de eonerétIoB, divislou en Imumi. —

Ce n'est pas à dire que le terrain primitif n'ait pas dû subir dans une large mesure l'action des roches éruptives qui tant de fois l'ont traversé en tous sens. C'est à cela, peut-être, qu'il convient d'attj'ibuer le développement, dans beaucoup de gneiss, des aiguilles de sillimanite et de fibrolithe, ainsi que l'excès de silice dont plusieurs gneiss rouges sont pénétrés. Mais, quelle que soit la pari faite à ces actions secondaires, il n'en reste pas moins acquis, à nos yeux, que la grande masse du terrain primitif a dû se former à peu près telle que nous la voyons aujourd'hui. Non seulement, ainsi que nous l'avons déjà fait remarquer, ce terrain contient tous les équivalents rubanés et stratiformes des roches éruptives granitoîdes, mais la composition minéralogique y est liée à la composition chimique exactement dans la même mesure que pour les roches d'origine interne. De plus, les phénomènes de concentration moléculaire y sont fréquents et déterminent l'isolement, en certains points, de parties tranchant nettement sur la roche encaissante, au point d'avoir souvent fait croire à des intercalations de fragments anguleux. Le feldspatli, mais surtout le quartz, s'y montrent isolés eu lentilles, qui parfois s'allongent dans le sens de la stratification et d'autres fois la traversent à angle droit, en dessinant ce qu'on a nommé des veines prinuUres, et souvent des minéraux particuliers viennent former dans la masse de véritables nids.

11 reste la question des conglomérats qu'on a quelquefois signalés dans le terrain primitif et qui se composeraient de fragments roulés de gneiss ou de micaschiste dans une pâte gneissique. M. Munier-Chalmas(l)a indiqué un fait de ce genre dans le terrain primitif du Midi et M. Sauer (2) a fait la même observation en Saxe. Il est à remarquer que ces conglomérats se rencontrent, au moins en Suéde et dans l'Erzgebirge, à la partie supérieure des chloritoschistes et en compagnie de phyllades très probablement sédimentaires. Du reste, si l'ou admet, comme nous le faisons, que les influences externes aient dû tendre à prévaloir de plus en plus à mesure que la série primitive se constituait, il ne semblera pas surprenant que les derniers membres de cette série, tout en conservant une pâte qui les rapproche des roches gneissiques, contiennent déjà des cailloux roulés de roches anciennes. Le mode de formation de ces strates a été probablement peu différent de celui qui prévaut aujourd'hui pour les terrains sédimentaires ; mais il n'y a pas de motifs sufQsants pour appliquer la même conclusion aux assises plus profondes, c'est'-à-dire à celles qui se rapprochent du gneiss granitoîde fondamental.

En tout cas, le fait qu'une roche occupant le sommet de la série primitive

(1) Bull, de la Soc, géoL de France^ â-^ série, L p. lî»o.

(2) Zeilschrift f. d. </e#* SalurwU«,y Halle, l87iK

peut contenir des galets du gneiss le plus franc prouve incontestablement que ce dernier avait acquis tous ses caractères avant le dépôt des premiers terrains de sédiment authentiques et que, par suite, sa texture et sa composition ne sauraient, à aucun degré, être attribuées à un métamorphisme général sous l'influence d'actions calorifiques internes, continuées à travers toute la série des âges.

Quant à la division en bancs^ assez fréquente dans le terrain primitif, elle n'a rien de commun avec celle qui caractérise les étages sédimentaires. Si régulière qu'elle paraisse, elle est simplement le résultat des efforts mécaniques de compression et de laminage auxquels les roches ont été soumises, et souvent on voit ces prétendus bancs couper obliquement la véritable stratification, indiquée dans le gneiss par l'alignement des éléments minéraux.

Restes ori^aiiiqiies i^résuiiés. — Pour attribuer au terrain de gneiss et de micaschistes une origine métamorphique, on s'est parfois appuyé sur la présence fréquente du graphite parmi ses éléments constituants, admettant en principe que le carbone est nécessairement un produit d'origine organique. Mais cette assertion est pour le moins hasardée et il suffira de rappeler qu'on en disait autant du phosphate de chaux, jusqu'au jour où l'analyse microscopique est venue révéler que Tapatite abondait, non seulement dans toutes les roches éruptives, mais particulièrement dans celles qui sont le plus franchement ignées, telles que les laves basaltiques ; de la sorte, sa présence, en gisements étendus, parmi les roches laurentiennes du Canada, n'est pas plus surprenante que celle des cipolins ou des gîtes de magnétite et d'oligiste.

Cependant des débris organiques auraient été, au dire de quelques auteurs, rencontrés dans le terrain primitif. En fait de végétaux, on a cité une empreinte recueillie par M. de Sismonda dans un caillou de gneiss de la Valteline. Sans nous demander si cette empreinte ne serait pas de la môme nature que certaines cristallisations dendritiques de pyrite où, récemment encore, d'habiles botanistes croyaient reconnaître des folioles de fougères, il suffira de faire observer que le gneiss en question est un bloc erratique, dont il est impossible d'indiquer la provenance et qui peut très bien avoir appartenu à l'un de ces terrains d'aspect gneiaique, comme il s'en rencontre plus d'un parmi les sédiments métamorphiques des Alpes.

Bosooa. — Ce n'est pas, il est vrai, par une fin de non-recevoir du même genre qu'on peut écarter l'argument tiré de la présence supposée, dans les cipolins du Canada, d'un organisme animal, devenu rapidement célèbre sous le nom d'foaoon.

En 1865, H. Mac Mullen av^it trouvé, dans la plus élevée des trois bandes calcaires du laurentien, un calcaire serpentineux, cloisonné, formé de couches alternatives de serpentine ou de pyroxène et de carbonate de chaux. En étudiant ces systèmes de cloisons, MM. Dawson, Carpenter et Rupert Jones crurent y reconnaître Uhe structure organique, due à titi foratninifère qui reçut le nom d'Eoioon cdiUulense. Bientôt M. (iûnil)el annonçait la décOiivei*te de VËOiOon ba"

640 CROUTE PRIMITIVE.

varictim dans les calcaires primitifs de la Bavière et retrouvait le même fossile dans les marbres serpenlineux de la Finlande, de la Saxe, de la Silésie et de la Hongrie. De son côté, M. de Hochstetter signalait en Bohême un Eozoon bohemicum et M. Garrigou interprétait dans le même sens les apparences offertes par un calcaire serpentineux des Pyrénées. Vivement combattue par MM. King et Rowney (1), qui retrouvaient exactement la même structure dans une ophicalcile moderne de l'île de Skye, et par MM. Perry et Burbank, qui afûrmaient que VEoiOon du Massachusetts était contenu dans un véritable filon calcaire, la nature organique de ce fossile continuait à être énergiquement soutenue par ceux qui ravaient les premiers découvert. Hais, de Taveu des paléontologistes les plus compétents (2), Tétude minutieuse à laquelle s'est livré M. Môbius (5) a fait descendre définitivement VËozoon au rang d'un simple accident minéralogique, susceptible de se produire dans tous les mélanges intimes de la calcite avec la serpentine ou le pyroxène.

Nous nous croyons donc fondé à admettre, jusqu'à nouvel ordre, que le terrain primitif est dépourvu de restes organiques et mérite encore le nom éCazoïque qui lui a souvent été donné, avant que l'apparition de ï Eozoon lui eût fait attribuer, par quelques auteurs, l'épithète d'éozoïque.

CoBclattions. — Le caractère particulier des formations de la première écorce justifierait assez bien le nom de terrains dissom ou agalynens sous lequel les avait décrits Brongniart. En considérant que les roches en sont à la fois cristal* Usées et feuilletées, d'Omalius d'Halloy leur avait appliqué la désignation de terrains cristallophylliens. Nous nous en tiendrons, pour notre compte, au mot de terrain primitif, entendu dans le sens que nous avons défini, c'est-à-dire en regardant les roches qui le composent comme le produit d'une solidification par refroidissement, produit immédiatement remanié, d'ailleurs, tant par une mer à haute température et chargée de substances chimiquement actives que par l'intervention fréquente du magma liquide sous-jacent.

Souvent, il est vrai, on entend désigner le granité comme la roche fondamentale et primitive par excellence. Mais il n'existe pas un seul affleurement granitique qui se présente autrement qu'en filons ou en massifs puissants, notoirement injectés à travers les gneiss ou même les premiers étages sédimentaires. Aussi regardons-nous le granité comme un produit essentiellement interne et qui, tout en possédant une composition identique avec celle des assises fondamentales de la véritable écorce, doit sa texiure particulière à ce qu'il a été soustrait, par la protection même de cette écorce, aux actions externes sous l'empire desquelles celle-ci a dû se constituer définitivement.

En résumé, le terrain primitif est, à nos yeux, une sorte de produit mixte, résultat d'une lutte entre l'élément interne et la sédimentation proprement dite,

(i) Proceedings of Ihe Irish Academy. — Annals and Maganne of natural llislory, 1874. (2) Zittel. Handbuch der Palœontoiogte, !, p. 731i. (5) Palxonlograpliica^ XXV, 1878:

celle-ci» d*abord incertaine et autant chimique que mécanique, étant destinée à triompher, sous sa forme à peu près normale, avec les dernières assises de ce système si complexe et en même temps si régulier dans sa succession. On ne doit donc pas s'étonner de la difficulté qu'on éprouve, en présence de telle ou telle nature de roches, à fixer la part qui revient en propre à chacun des deux principes antagonistes. Lorsqu'on voit la ressemblance de certains gneiss ou micaschistes avec des roches qui sont indubitablement le produit d'une action secondaire, en relation visible avec le voisinage immédiat d'un massif granitique, qui les a imprégnées d'une partie de sa substance, on comprend que plus d'un auteur ait été séduit par l'idée de demander à un métamorphisme général le secret de la formation de toutes les roches primitives. Mais nous croyons qu'il convient de se tenir en garde contre ces analogies ; ainsi que le rappelait fort à propos M. Kalkowsky (1), c'est bien en pareille matière qu'il importe de méditer le vieil adage « Multa fiunt eadenty $ed aliter » .

La vérité est que, comme l'a dit M. Inostranzeff (2), les gneiss et les micaschistes sont encore, dans l'état actuel de la science, des hiéroglyphes pétrographiques. Mais quelque origine qu'on leur attribue, un fait n'en reste pas moins acquis et c'est celui qui à nos yeux offre le plus d'importance ; nous voulons parler de l'unité si remarquable du terrain primitif et de la constance absolue que présente l'ensemble de sa composition en tous les points du globe où il a pu être observé. Un tel caractère, si complètement opposé à la manière d'être habituelle des formations détritiques, assigne à ce terrain une place à part. C'est bien là, quoi qu'on ait pu dire, le soubassement uniforme qui supporte l'édifice variable des terrains stratifiés. Voilà pourquoi, à l'exemple des anciens auteurs, nous conservons la qualification de primitif à ce système, dont la naissance, si mystérieuse qu'elle puisse paraître, n'a pu manquer du moins d'être entourée de circonstances à la fois très spéciales et très universellement répandues.

(i) Neues Jahrlmch, 1880, 1, p. 13.

(2) in Kalkowsky, loc. cit., p. 28.

Dl LAPPAttEKT, TRAITÉ DE GÉOLOGIE. 41