MODE DE FORMATION DE LA HOUILLE

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 Tétat 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 Feau, 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.

Idé« générale des la^anes houillères. — On peut donc reconstituer conmie 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. Ils 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 temps 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 mines, 1877. — Assoc. française^ 1877, p. 517.

784 GROUPE PRIMAIRC.

Analogie mirée les deltas. — Depuis longtemps Lyell a fait remarquer l'analogie que présentent les gisements de troncs en place, dans les schistes et grés houillerSy avec ce qui se passe de nos joui*s dans les deltas des grands fleuves, c*est-à-dire dans des régions de sable ou de vase, fréquemment inondées et s*exhaussant continuellement par Tapport de nouveaux sédiments. Les arbres qui se plaisent dans ces marécages peuvent supporter sans dommage qu'une couche de sédiments vienne recouvrir leur tige jusqu'à plusieurs décimètres au-dessus de sa base. Chaque nouvelle couche sert d'ailleurs d'appui à de nouveaux arbres et, sur les rives du Hississipi, en basses eaux, Lyell a pu observer des coupes verticales entamant un dépôt de ce genre, où des portions de tiges, encore munies de leurs racines, apparaissaient à diverses hauteurs.

L'enfouissement de la base des troncs est d'autant moins nuisible que plusieui*s végétaux ont la faculté d'émettre, le long de leur tige, des racines adventives, de telle sorte que la partie inférieure peut périr sans que la portion émei^ée soit privée de ses organes nécessaires. M. Grand'Eury a constaté que les fougères arborescentes du genre Psaroniocaulony dont les Psaronius représentent la base, jouissaient de cette propriété et plus d'une fois il a pris sur le fait l'enterrement progressif des tiges de Calamités et de Caiamodendron.

Ajoutons qu'à l'embouchure du Mississipi, il arrive souvent que les carènes des navires se heurtent à des arbres qui, après avoir été arrachés aux rives d'amont, sont venus s'enfoncer dans le delta en conservant leur verticalité. Ainsi se complète la ressemblance des deltas avec les lagunes carbonifères.

Bapidiié probable de la foraïadoa. » Les faits qui viennent d'être signalés offrent une grande importance en montrant avec quelle rapidité les couches du système carbonifère ont dû se former (i). Quand on voit des tiges de Calamitety hautes de 5 à 10'° comme celles du Treuil, demeurer verticales au milieu des assises de grès, il est impossible d'admettre qu'un tel végétal, éminemment fragile et altérable, ait pu se maintenir ainsi pendant un long intervalle de temps. U faut donc reconnaître qu'une durée très courte a dû suffire pour qu'il s'accumulât autour de la lige, aussi bien conservée au sommet que vers la base, l'épaisseur de sédiments qu'on y observe.

Quant aux couches de houille, du moment qu'elles sont formées de débris accumulés par flottage, il est évident que la puissance des dépôts n'est en aucune façon la mesure du temps qui a été nécessaire à leur formation. C'est ainsi que, dans les bassins, étroitement localisés, du Plateau Central de la France, des circonstances favorables ont pu amonceler, sur certains espaces très limités, des épaisseiu^ de débris capables de donner des couches de 25" et plus, conmie celles qu'on observe à Commentry, à Decazeville et en divers autres points. Au contraire, on comprend à merveille que ces accumulations exceptionnelles n'aient pas pu se produire sur les immenses lagunes de l'Angleterre et de la Belgique et que dès lors les couches de houille y aient perdu en puissance ce qu'elles

(i) Abbé Boulay, hcvue de$ queêtiotu 9cienlifique$, 1878, p. 260.

MODE DE FORMiTlON DE U HOUILLE. 7S5

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 Tépaisseur 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 (i), 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.

Bassins honlUers intérieiirs. — 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 do 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 pénétrent 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'Autunois. 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 hoallle des débris Tégétanx. — Il convient maintenant de chercher à expliquer la nature de la transformation par suite de laquelle des débris végétaux ont pu donner celte] 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) Ileer, Die JJrweltder Schweiz, 1865.

(2) Hull in Woodward, Geology of England and WaU$, 1876, p. 93.

(3) Comptes rendus, LXXXYIll, p. 1048.

DB lappahert, traitC m o£olo«ii. ^0

de la chaleur et de la pression, rien qui ressemble au charibon de terre, M. Fremy s'est assuré qu'en soumettant aux mômes actions physiques le sucre, Tamidon et les gommes, ou bien encore lacide ulmique dérivé de la vasculose, on obtenait un produit noir, très analogue à la houille. Comme cette dernière, le produit est insoluble dans les dissolvants neutres, acides ou alcalins. Les matières colorantes, résineuses et grasses, qu'on peut retirer des feuilles, se changent, dans les mêmes conditions, en des corps qui se rapprochent des bitumes.

Il faut donc admettre que la formation de la houille a été précédée par une désorganisation de la matière végétale, c'est-à-dire par une fermentation tourbeufe^ qui a détruit les tissus en donnant de l'acide ulmique. Hais, qu'on le remarque bien, cette fermentation tourbeuse, analogue à celle qui atteint les détritus forestiers inondés, n'a rien de commun avec le phéfiomène des tourbes actuelles, c'est-à-dire avec le développement, sur place, d une végétation de mousses se décomposant progressivement par le pied. La houille reste un produit d accumulation et de flottage, formé par les débris d'une végétation terrestre d'un caractère tropical, très riche en principes gras et féculents, mais dont la décomposition a dû se faire sous l'eau, par un mode de fermentation semblable à celui qui transforme aujourd'hui en tourbe les mousses de la zone tempérée froide et qui exige, comme nous l'avons vu (1), avant toute chose, une eau limpide et non stagnante.

La nature de la houille doit dépendre de celle des végétaux qui lui ont donné naissance; il est évident qu'à ce point de vue il n'est pas indifférent que le combustible minéral ait été formé de rameaux de fougères ou d'écorces de calamodendrées. On s'explique ainsi pourquoi des couches qui ont subi ultérieurement les mêmes actions mécaniques ou chimiques peuvent être les unes très riches et les autres très pauvres en éléments volatils. D'autres fois, le départ de ces éléments et, par suite, la transformation de la houille en anthracite, peuvent ôti'e le résultat d'un phénomène de métamorphisme, le combustible minéral ayant été en partie distillé sous l'influence de la chaleur produite par les mouvements de dislocation du terrain.

Le microscope parvient quelquefois à démêler les matériaux dont la houille a été formée. C'est ainsi que les spores et les sporanges des lycopodiacées sont nettement reconnaissables dans beaucoup de variétés (2). On a pu s'assurer aussi, par l'étude des cendres, que la houille contient de nombreuses diatomées, appartenant à des genres d'eau douce, associés à quelques genres marins (3).

(1) V. ante, p. 327.

Ci Dawson in Dana, Manual, 1875, p. 518.

(3 Gastracane, Alt, dell Accad. dei uuovi Lincei, Rome, fé?. 1874.

CONDraONS PHYSIQUES DE L'ÉPOQUE HODDLLÈRE. 787

GOHDITIOH8 PHYSIQUES ttÊHÉRALES DE L'ÉPOQUE HOUILLÈRE

CoBdltloBs de la végétatloB houillère. — Les considérations qui précèdent rendent suffisamment compte de la formation du combustible minéral ; mais il faut encore expliquer comment ce phénomène a pu se renouveler aussi souvent sur un même lieu, au point que, le long d'une seule verticale, on compte parfois une centaine de couches de houille en superposition régulière, avec plusieurs alternatives d'assises marines intercalées.

D'abord il est évident que la croissance des plantes houillères a dû être favorisée par des circonstances exceptionnelles. M. Grand'Eury signale la tendance de ces plantes à une rapide poussée verticale, par des tiges élancées et sans branches, la plupart fistuleuses, pleines de moelle ou gorgées de sucs. Les bourgeons avaient neuf ou dix fois la longueur qu'ils ont aujourd'hui dans les congénères des espèces houillères et les extrémités des Cordaites^ avec leur canal médullaire de O'^jOô à 0",iO, accusent une rapidité de développement extraordinaire. Le climat devait donc être très chaud et humide, ce qui s'explique ea partie par le caractère insulaire des continents de cette époque et la grande densité d'une atmosphère encore très chargée d'acide carbonique. Toutefois cela ne suffit pas et le mode d'accroissement des bois et des écorces indique que la végétation ne devait pas éprouver de temps d'arrêt, comme si les variations périodiques du climat avaient été à peu près nulles.

D'ailleurs, jusqu'au 74* degré de latitude septentrionale, c'est-à-dire jusqu'au point le plus voisin du pôle où des plantes houillères aient été recueillies, les types végétaux de l'époque demeurent identiquement les mêmes, ce qui implique, sur le globe, une distribution de lumière et de chaleur totalement différente de celle qui prévaut de nos jours. D'après M. Lesquereux, les Vs de la flore houillère d'Amérique lui sont communs avec celle de l'ancien monde. Le Spitzberg, les Indes orientales, la Chine, l'Afrique australe, le Brésil, renferment, dans les sédiments carbonifères, des espèces européennes. Il régnait donc alors sur le globe une uniformité de conditions extérieures presque absolue.

Mobilité du sol * réjpo^ne houlUère. — En outre, pour que de nombreuses couches, séparées les unes des autres par de puissantes assises de grès et de schiste, se soient accumulées dans un même bassm, il faut que le sol de ce bassin ait subi de fréquents changements de niveau. La mobilité du sol, au moins dans les grandes lagunes où s'entassaient les détritus végétaux, nous apparaît donc comme une des conditions fondamentales de l'époque permocarbonifère.

Cette mobilité ne s'est pas traduite par de simples oscillations verticales, mais plutôt par des espèces de mouvements de bascule, qui relevaient un des côtés

d*un bassin en abaissant le côté opposé. La preuve en est fournie par la transgressivitéy si souvent constatée, des assises houillères les unes par rapport aux autres. Ainsi nous avons dit que, dans le bassin de la Flandre et de TArtois, les faisceaux supérieurs débordaient vers le sud-ouest, par-dessus les faisceaux inférieurs; de telle sorte que, même en l'absence de toute dislocation ultérieure, il eût été impossible d'en rencontrer la série entière sur une seule verticale. Aussi doit-on admettre que la zone des houilles anthraciteuses, les plus anciennes, était émergée à Tépoque où les couches de houille grasse se formaient au sud-ouest sur un sol en voie d'affaissement.

Des preuves encore plus directes de ce mode de mouvement sont fournies par le dédoublement que subissent parfois certaines couches de houille. En pareil cas, le point où commence le dédoublement marque la charnière à partir de laquelle l'affaissement s'est manifesté, jusqu'au moment où, la partie inclinée ayant été recouverte de sédiments qui rétablissaient la continuité du sol, une nouvelle période de repos a permis la reprise du phénomène houiller.

La figure 292 représente (1) le dédoublement, momentanément intercepté par une faille, de la veine Sainte-Barbe, à Bully-Grenay; 300» de distance horizontale

ti

Fig. 292. — Dédoublement de la Teioe Sainte-Barbe, à Bully-Grenay (d'après M. Boulay).

suffisent pour amener un écart de 13*" entre deux portions qui, à l'origine, n'étaient séparées que par un mince lit de schiste.

En remarquant que tous les bassins houillers du centre de la France sont limités à une ou même à deux failles, M. Gruner (2) a émis l'idée que l'origine première de ces failles pourrait remonter à la formation des vallées houillères, bien que, après le dépôt et la consolidation du terrain, les fractures se soient certainement rouvertes plus d'une fois. De la sorte, le glissement du terrain le long des parois de ces faille? pourrait expliquer l'affaissement continu à la faveur duquel les bassins ont pu se combler. On peut penser aussi que de tels mouvements du sol, se produisant par saccades, ont suffi à rendre périodiquement aux eaux de ruissellement, par de brusques changements de niveau, la puissance nécessaire à la formation des conglomérats.

Climat de la période permo-earboalfère. Nous avoUS dit que le caractère de la végétation houillère, en quelque lieu qu'on l'observe, impliquait, sur tout le globe, une égalité presque absolue dans la distribution de la chaleur et de la lumière.

Or les végétaux ne sont pas seuls à témoigner de cette uniformité ; les espèces

(1) Abbé Boulay, Ann. de la Soc tcienlifique de Bvuxelleê, 1880.

(2) Bull. Soc, géol. de France, 5* série, I, p. 4^.