GRAVIERS D'ALLUVION

trations calcaires, et formé d*éléments assez petits. Dans ce gravier abondent Elephas antiquuSy Eqnm cf. Stenonis, Rhinocéros Mercki, Trogontherium Cuvieri, avec des instruments en silex, non ronh's, de forme acheuléenne et sans aucune trace d' Elephas primigenius ni de Rhinocéros tichorhinus; S*» au milieu, et ravinant sensiblement la première couche, une zone moyenne sans fossiles, à gros cailloux très roulés ; 3^ enfin, en haut, une couche supérieure de graviers sa- «bleux, contenant d*assez gros blocs erratiques, des silex de forme analogue à celle dite moustérienne et des restes de Ras, Eqmis, Cervus.

La faune de la couche inférieure de Ghelles et le caractère des silex, plus grossièrement taillés que ceux de Saint-Acheul, s'accordent, si Ton exclut l'hypothèse d'un remaniement, pour faire attribuer à cette couche une haute antiquité. D'autre part, sa faible altitude interdit de la classer parmi les graviers des hauts niveaux. On est donc conduit à penser que la distinction fondée sur l'altitude relative des graviers est fort loin d'être absolue, que les vallées devaient être déjà creusées au début de l'ère quaternaire et que des représentants de la première phase d'alluvionnement peuvent se trouver à toutes les hauteurs. Seulement, les anciens graviers du fond des vallées ont chance d'être recouverts par une beaucoup plus grande épaisseur d'alluvions moins anciennes. Ainsi, selon quelques observateurs» à Paris, dans les sablières de Grenelle, VElephas antiquus ne se trouverait jamais à moins de 7™ de profondeur, tandis que les restes de mammouth arriveraient à 3" de la surface et ceux d'hippopotame à 5»(1).

De la sorte, l'œuvre propre de l'époque quaternaire aurait été, tantôt le remplissage, tantôt le déblayement de dépressions antérieurement constituées, et cela sous la double influence des mouvements du sol et des variations du régime hydrographique.

Mmenltéii de l'observation. — Remarquons à ce propos que la distinction des graviers, d'après leurs silex et leur faune, réclame une grande circonspection. Quand il n*y a pas superposition indéniable de deux couches distinctes, on peut toujours se demander si ossements et silex n'ont pas été empruntés à quelque alluvion préexistante, dont ils dériveraient par simple remaniement. Il n'en est pas ainsi lorsqu'on trouve au même point, comme autrefois à Sevran, des défenses et de nombreuses parties de squelettes d'éléphants, attestant qu'il y a eu transport d'animaux surpris par l'inondation, et dont les cadavres sont venus s'échouer dans les anses de remous. Mais ce cas est rare, et la dureté des molaires d'éléphant a souvent pu les préserver même dans les remaniements. Quant aux silex taillés, il importe que leurs angles soient vifs, comme c'est le cas à Saint-Ackeul, et, paraît-il, également à Chelles. Alors, et surtout quand les silex taillés sont concentrés en un seul point d'une couche de graviers largement étalée, on a le droit d'admettre que l'homme les a laissés à celte place lorsque, dans l'intervalle de deux grandes crues, il était venu sur un tertre d'alluvions, sans doute pour y chercher la matière première de son outillage.

(1) Martin in Hamy, Matériaux, etc., IX, p. 249.

Probabilité de rafffonlllemeBt des ffraviers pwtv les rivières ^materaaires. — Pour tous ces motifs, la question de la stratigraphie des graviers est encore assez obscure. Ce qui demeure bien établi, c*est que les premiers restes incontestables et abondants de Tindustrie humaine commencent à se rencontrer dans les graviers de la Seine et de la Somme, à im niveau supérieur d'environ 20 à 50°* au niveau actuel du fond plat de la vallée, dans des conditions qui permettent d'affirmer qu'alors les rivières coulaient à cette hauteur, au moins dans» leurs crues. Gomme d'ailleurs des raisons générales nous portent à croire que les vallées du nord de la France ont dû être creusées à Tépoque du miocène supérieur et du pliocène, nous admettrons volontiers, avec H. de Mortillet, qu*à la faveur de mouvements successifs du sol, les grands cours d'eau quaternaires ont eu à affouiller, sur celte profondeur de 20 à 30°», un lit plus ou moins encombré de graviers et de sables. En même temps, lors des inondations considérables auxquelles donnait lieu la fonte périodique des glaces, ils remaniaient ces alluvions à des hauteurs diverses, produisant sur plus d'un point le mélange de matériaux et de fossiles d'inégale ancienneté.

Le district le plus septentrional où des graviers à silex acheuléens aient été recueillis est le bassin de FOuse, dans le Norfolk, alors fréquenté par EL antiquus. Ces graviers sont à une altitude de 12 à 18™ au-dessus du niveau actuel de la rivière. D'autres outils analogues accompagnent, plus au sud, les restes d'E/. primigenitis. Mais ce type fait défaut au delà du 58* degré de lat. N.

CUmat de ia pliase des grands eoars d*eaa. — Pendant toute la période de formation et de remaniement des graviers, la température a dû être assez douce pour permettre l'existence des grands herbivores, en particulier des hippopotames, incapables de résister à un climat froid» comme aussi de trouver une nourriture suffisante dans des régions où les circonstances extérieures eussent empêché le développement d'une riche^ végétation de graminées. La même conclusion résulte de la présence, dans les sables et graviers de la région française et même dans ceux de i'Humber en Angleterre, d'une coquille, Cyrena fluminalis, qui n'habite plus aujourd'hui que la zone méditerranéenne. Enfin l'examen des diverses espèces fluviatiles, qui sont répandues parmi les sables subordonnés aux anciens graviers de la Seine et de la Somme, témoigne, d'après les naturalistes, d'un climat doux et égal, avec des hivers peu prononcés.

LOEll ET LIMOm.

Déanition du loess. — Le loess (ergeron in part, des géologues belges) est une sorte de boue argileuse (1), assez fortement chargée de calcaire. Sa couleur

(1) Ce dépôt est souvent aussi qualifié de lehm; afin d'éviter toute confusion entre le loess et le limon non calcarifëre, nous pensons qu'il vaut mieux renoncer à l'emploi du mot lehm.

est le brun clair. Tantôt cette formation est très localisée, concentrée sous une assez grande épaisseur en certains points abrités des vallons latéraux, tantôt, comme dans la Hesbaye et la plaine du Rbin, elle couvre des surfaces considérables, ayant à sa base des graviers à Elephas primigenius et atteignant une épaisseur qui va jusqu*à 15» 20 et SO*». Mais c*est surtout en Chine qu'on Tobserve avec un développement extraordinaire. Là, sous le nom de terre jaune, elle constitue, dans le bassin du floang-Ho, des accumulations uniformes, de 400°» et plus de puissance, découpées jusqu'à leur base par des ravins aux parois verticales, qui permettent de constater, sur toute l'épaisseur, à la fois l'absence de stratification du loess et sa parfaite homogénéité.

Tandis que les éléments des graviers varient suivant la nature des terrains d'amont, le loess, en quelque point de la zone tempérée qu'on l'observe, offre la plus remarquable uniformité de composition, de texture et de structure. Ses caractères, très bien résumés par M. de Richthofen (i), sont les suivants :

Partout le loess est constitué par de fines particules d'un silicate hydraté d'alumine, avec de petits grains de quartz, toujours anguleux, et de très petites paillettes de mica. Une matière colorante d'un brun jaunâtre, de nature ferrugineuse, ne fait jamais défaut, ainsi que le carbonate de chaux, dont la concentration, en certains points, donne lieu à des concrétions de forme bizarre, appelées poupées du loess. Enfin la masse est imprégnée de sels alcalins. Il n'y a pas de stratification ; les paillettes de mica n'obéissent à aucune disposition particulière et le loess affecte, près de sa surface, une sorte de structure capillaire^ accusée par un réseau de veines minces ramifiées, semblables à des traces de racines, généralement incrustées sur les bords d'un enduit blanc de carbonate de chaux.

DistrtbnttoB et ■tmetnrc du loess. — La distribution du loess est complètement indépendante de. l'altitude. On l'observe depuis le niveau de la mer jusqu'à 1500" en Europe, jusqu'à SSOO"» en Chine. Sur les plateaux, il est étalé en nappes uniformes. Entre deux crêtes, en pays accidenté, il remplit l'intervalle en offrant une surface concave et, en général, l'un des deux versants d'une chaîne est plus chargé de loess que l'autre. On remarque de plus que, dans ces mêmes régions accidentées, à sa jonction avec les versants, le loess, d'ordinaire si parfaitement exempt de cailloux, présente des veines de petits fragments anguleux, formant des couches, d'abord peu inclinées, qui deviennent bientôt horizontales et se perdent dans la masse de la formation.

Une localité privilégiée pour l'étude du loess, dans ces dernières conditions, est la plage de Sangatte (Pas-de-Calais). Un dépôt de loess, épais de plus de 20", y est à découvert sur une grande longueur, immédiatement adossé à une falaise verticale de craie. Comme on devait s'y attendre en pareil cas, le loess jaunâtre et calcarifére est fortement mélangé de cailloux de craie, de graviers et de gros silex en veines inclinées. Certaines couches contiennent ffe/irpu/cAcWa,

(i) Voir notamment (koU Magazine, 1882, p. 295.

Succinea oblonga^ Pupa marginatay Arion ater, Limax agrestis (1). D'autres renferment Elephas primigenim. La partie supérieure abonde en silex entiers, non roulés; elle résulte évidemment de Tentraînement par les pluies du loess qui ser\ait originairement de gangue aux cailloux.

Fossiles terrestres. — Le loess des plateaux paraît entièrement dépourvu de fossiles. Dans les nappes de moindre altitude, les seuls restes qu'on rencontre sont des ossements de manunifères, la plupart herbivores, et des coquilles terrestres, qui paraissent n*avoir subi aucun transport, les plus délicates étant souvent conservées sans aucune altération. Sur 311968 coquilles du loess rhénan, examinées par Braun, il ne s'est rencontré qu*un nombre infime d'espèces lacustres, tandis qu'on comptait 98 502 individus de Succinea, genre amphibie, et 113454 de formes exclusivement terrestres. Hélix, Pupa, Cîaunlia, Bulimus, Limax, Yitrina (2). Les. mêmes constatations ont été faites en Bavière par M. Gûmbel, sur le Danube par M. Belt, en Chine par l'abbé David; aux États- Unis, notamment dans la vallée du Mississipi, par divers observateurs. En outre, il est à remarquer que les mammifères du loess sont surtout des espèces forestières et que les mollusques appartiennent à des types connus pour rechercher l'ombre et l'humidité.

Bépartltion du loess. — Pour terminer cette description, disons qu'en Europe le loess est surtout répandu dans la partie moyenne des vallées du Rhin (où il s'élève, au Kaiserstuhl, à 250*" au-dessus de la rivière), du Danube et de leurs principaux affluents ; qu'il enveloppe le Hainaut, le Brabant et le Limbourg d'un manteau uniforme {limon hesbayen) et que, moins épais dans le nord de la France, il n'en couvre pas moins, jusqu'à 200 ou 220™ d'altitude, des surfaces étendues sur les plateaux entre la vallée de la Loire et la Flandre, où il atteint sa plus grande épaisseur. Enfin sa limite septentrionale parait coïncider à peu près avec le 57* parallèle de latitude, passant par Cassel, Courtrai, Louvain et Cologne. Atteignant 400" d'altitude sur l'Oder et la Vistule, il descend à 50°> à Sandomir, abonde en Hongrie, en Moravie, en Roumanie, mais n'existe ni en Russie, ni sur les bords de la Baltique et de la mer du Nord. En d'autres termes, en Europe, comme d'ailleurs aussi en Chine, il ne s'écarte pas sensiblement de la bordure des grands massifs accidentés.

C'est aussi du loess qui couvre les plaines ou Pampas de la Plata, renfermant de nombreux restes d'édentés, avec ossements de chevaux, de tapirs, de mastodontes et de singes gigantesques. Enfin il abonde dans le bassin du Mississipi, où il est plus riche qu'ailleurs en coquilles réellement fluviatiles.

Ori^Bo du loess. Théories diverses. — Plusieurs auteurs, notanunent Lyell, MM. Belt et Geikie, ont considéré le loess comme une boue glaciaire, produite par les grands glaciers de l'époque quaternaire et distribuée au loin par l'action des eaux fluviales et lacustres. Mais il a été facile d'objecter que jamais, sous

(1) Prestwich in Sauvage, Bull, de la Soc. géoL de France, Z* série, VIII, p. 509.

(2) Howorth, Geol. Magazine, 4882, pp. 13, 343.

nos yeux, un glacier n avait donné naissance à un produit semblable et, quant à rintervention des eaux fluviales, elle se trouvait écartée par ce seul fait, que le loess ne contient pour ainsi dire que des coquilles terrestres. C'est alors que M. de Richtbofen, à la suite de ses voyages en Chine, a cherché dans Talniosphère Tagent principal de la formation du loess. D'après lui, les éléments de ce dépôt seraient des poussières soulevées par les vents au voisinage des anciens fonds de mers ou de lacs desséchés et arrêtées au passage par la végétation des steppes voisines. Sur les plaines de l'Asie, les grands orages donnent encore lieu à des. tourbillons de poussière, éclipsant le soleil pendant plusieurs jours et amenant le dépôt d'un sédiment jaunâtre d'une épaisseur appréciable. Si des sédiments de ce genre tombent sur une steppe, ils demeureront dans les interstices des herbes, où la pluie les répandra d'une manière uniforme et peu à peu le sol s'élèvera, les herbes successivement étouffées laissant, comme traces de leur existence, de nombreuses veinules ramifiées. Ainsi les vents, la pluie et la végétation des steppes seraient les principaux agents de la formation et de la distribution du loess. Cette théorie éolienne (tel est le nom qui lui a été donné) n'est pas sans soulever degraves objections. D'une part, il semble impossible que des poussières s'accumulent lentement, à la faveur d'une steppe, jusqu'à des hauteurs comparables à la puissance du loess chinois, c'est-à-dire de 400 ou 500°>, sans que la végétation cesse de suivre docilement ce mouvement d'ascension. On ne s'explique pas non plus très bien pourquoi ces accumulations affectionneraient de préférence le voisinage immédiat des montagnes et des grands fleuves, c'est-à-dire des régions où les phénomènes d'alluvionnement atteignent leur plus grande intensité. De plus, la sécheresse d'un climat favorable aux steppes et sujet à de grands vents ne s'accorde nullement avec le caractère des fossiles du loess. Enfin comment concilier l'enfouissement progressif de la végétation des steppes avec Vabsence constatée de toute proportion sérieuse de matière organique dans le loess non transformé en limon ? Il en est tout autrement pour le ichemQïsem de Russie, où la proportion d'humus est considérable (1). Mais cette terre noire, que nous avons regardée comme un produit direct de la steppe, n'a rien de commun avec le loess. Aussi nous sera-t-il permis de conclure que si l'idée de M. de Richtbofen est bonne à retenir pour expliquer Torigine première de certaines accumulations de loess, le rôle attribué aux vents et surtout à la végétation est vraisemblablement très exagéré.

Garaetére sahaérlen da loess. — Laissant de càié, pour y revenir plus tard, le phénomène qui a fait de la couche superficielle du loess un limon rouge décalcifié, nous trouverons que le caractère fondamental de cette formation est de s'être constituée dans une atmosphère oxydante. Tandis que les boues morainiques et les vases des rivières, souvent aussi chargées de calcaire que le loess, sont d'un gris bleuâtre, tant par les matières organiques qu'elles renferment que par l'état des sels de fer qui s'y trouvent contenus, le loess ne

(i) V. au^è, p.340.

contient pas de substance organique et le fer y est déjà, en msgeure partie, à l'état de peroxyde, comme en témoigne la couleur jaune du dépôt. Conune d'ailleurs il n'y a guère dans le loess que des coquilles terrestres et des ossements de quadrupèdes, il en résulte que ce dépôt a dû se faire à Vair libre ou à peu près, c'est-à-dire, pour employer une expression plusieurs fois proposée, qu'il a une origine subaérienne,

Inflaence du mlsseUement. — D'autre part, nous avons dit qu'à sa jonction avec les pentes contre lesquelles il s'appuie, le loess offrait des veines, de moins en moins inclinées vers le centre de la masse, de petits cailloux anguleux. Quelle est l'action capable de produire ces intercalations, si remarquables à Sangatte, sinon un ruissellement d'eaux pluviales, dégradant les pentes voisines et entraînant, suivant la force des eaux, tantôt des boues fines, tantôt des fragments de pierre, sans que, d'ailleurs, il y ait jamais eu concentration des eaux dans des rigoles, où se seraient produits les phénomènes ordinaires de l'alluvionnement? Ainsi le ruissellement^ maintes fois répété, par des couches d'eau toujours assez minces pour laisser à l'air un libre accès, telle est la cause qui, avec un régime de précipitations atmosphériques particulièrement abondantes, nous parait seule capable d'expliquer la manière d'être du loess. Par là, les particules enlevées aux régions les plus hautes ont dû descendre peu à peu, sous forme de boue fine, par un mouvement assez lent pour respecter la fragilité des coquilles terrestres et peut-être sans interrompre la végétation sur les pentes, alors garnies d'une flore en rapport avec l'extrême humidité et la douceur relative du climat. D'ailleurs, dans ce mouvement de descente, les boues pluviales devaient arriver fréquemment jusqu'au niveau des crues des cours d'eau et ainsi, comme sur les bords du Mississipi, le loess, à sa terminaison inférieure, se confondait plus ou moins avec l'alluvion impalpable, déposée par les parties sans vitesse de la nappe débordée. .

Quant aux plateaux qui se montrent aujourd'hui revêtus de loess, saps qu'il y ait, dans le voisinage, des hauteurs d'où la boue ait pu descendre, il faut réfléchir d'abord que les influences éoliennes ont pu suffire, à la rigueur, pour y amener une couche, toujours peu épaisse, de poussières que la pluie aurait transformées en loess. En outre, quel n'a pas dû être, pendant les périodes miocène el pliocène, le travail de l'érosion sur des plateaux alors émergés, tels que ceux du nord de la France, et combien en est-il, aujourd'hui dénudés d'une manière absolue, qui portaient autrefois de nombreux témoins de formations ^ diverses, dont les derniers débris peuvent se présenter à nous sous la forme du loess ?

Origine possible des élément» da loess. — Nous reconnaissons sans peine que cette explication n'écarte pas toutes les difficultés. En particulier, elle ne rend pas compte de Tabsence ou de la rareté du loess sur des plateaux tels que ceux de la Bretagne et du Limousin, où le ruissellement n'a pourtant pas dû faire défaut. Dans nos régions, les surfaces sur lesquelles se déploie le loess

sont, d'une part les vallées largement ouvertes des grands fleuves, d'autre part la cuvette anglo-parisienne et les plaines du nord de l'Europe, ou plutôt leur bordure méridionale. Cela semble indiquer que, si la dùifibution du loess résulte du ruissellement, V origine première des matériaux qui composent ce dépôt pourrait être en rapport assez direct avec Tœuvre des glaciers et celle de Talluvionnement. Peut-êlre les boues glaciaires et les vases impalpables des grandes crues quaternaires, oxydées à Tair et plus ou moins dispersées par les^vents, en ontelles fourni en partie les premiers éléments. Peut-être aussi Targile à silex et les dépôts sidérolithiques, si abondamment répandus dans le voisinage des surfaces occupées par le loess, ont-ils contribué à sa formation. De cette manière, il y aurait une part de vérité dans chacune des théories qui ont été successivement proposées. Mais ce qui domine tout à nos yeux, c'est l'évidence du ruissellement, et il nous semble que le loess apporte surtout la preuve décisive d'un régime de pluies diluviennes, ayant régné pendant les premières phases de Tépoque quaternaire.

Age da loess. — L'âge de ce dépôt nous parait nécessairement multiple comme celui des graviers. À commencer par les nappes des plateaux, il a dû se produire une suite indéfinie de loess depuis l'établissement du grand régime pluvial de l'époque quaternaire. Le loess de la Hesbaye est sans doute plus récent que celui de l'Artois, qui lui-même, en certains points, peut être d'une date postérieure à celle du loess qui couvre les bruyères de Sèvres, dans la région parisienne. Mais tous sont vraisemblablement compris entre l'époque de ÏElephas meridionalis et l'apparition du régime sec et froid de l'âge du renne. Le plus grand nombre date probablement de la phase caractérisée par VElephas primigenius. Il n'est pas impossible qu'à ce moment et avant l'établissement du froid sec, la fonte des glaces sur une large échelle ait coïncidé avec un redoublement des pluies, produisant un ruissellement universel et des inondations générales.

Il convient, bien entendu, de ne point considérer comme loess les dépôts de boue qui se forment encore de nos jours, à la suite de trombes, aux dépens de limons préexistants. C'est ainsi que parfois de grandes pluies entraînent le limon des plateaux jusqu'au fond des vallées picardes, et l'étaient sur la tourbe. Or, quelle que soit la date de sa formation, la boue qui coule à l'air libre a toujours le même caractère et pour ce motif le loess ne porte en lui-même, pas plus que les graviers d'alluvions et les moraines, aucun signe qui permette d'en déterminer l'âge.

LlinoB roni^ et sone A ealUoiuL éelatés. — II nous resle à parier de celte couche rubéfiée qui recouvre, avec des apparences de ravinement, tous les dépôts sous-jacents et qu'on observe aussi bien sur les plateaux et sur les pentes que sur le fond des vallées. Quand elle repose sur le loess, cette couche consiste en un limon d'un brun rouge foncé, donnant ime excellente terre végétale, la terre à betteraves du nord, et se distinguant surtout du loess par

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l'absence de lout élément calcaire, ce qui en fait une terre à briques^ tandis que le loess calcarifère jaunâtre ou ergeron est impropre à cet usage. En outre, sur un grand nombre de points, ce limon contient à sa base des esquilles et des éclats anguleux de silex à patine blanche. Ce caractère a été bien mis en lumière par M. N. de Mercey, et le même auteur a montré qu'il pouvait également servir à distinguer la partie rubéfiée des graviers non recouverts par le loess. Dans ce cas, en effet, malgré les apparences de ravinement qui frappent de loin lobî^ervateur, un examen attentif permet presque toujours de constater que les mêmes veines de cailloux et de sable se poursuivent de la partie grise à la zone rouge superficielle, sans interruption ni dérangement au passage de la limite commune. Seulement les éclats anguleux de silex, absents dans les alluvions grisâtres, abondent dans la zone rubéfiée. En outre, dans cette dernière, on voit beaucoup de silex roulés ou, comme dans le Marquenterre, de véritables galets marins, encore entiers en apparence, mais déjà fendillés, crevassés et partagés en fragments anguleux, que le moindre choc suffît à séparer. En opérant cette séparation, on reconnaît que les surfaces de division sont déjà revêtues de la patine blanche, indice de l'action prolongée des eaux d'infiltration. On a donc pu dire que le diluvium rouge était par excellence un diluvium à cailloux anguleux, et toute théorie relative A son origine devra tenir compte à la fois de la présence des ec/a/5 de silex, de la rubéfaction du dépôt et delà disparition du calcaire.

Hypothèse atmosphérique. — M. Van den Broeck a cherché à expliquer les caractères du diluvium rouge par l'action des eaux météoriques, plus ou moins chargées d'acide carbonique (1). La pénétration de ces eaux dans le loess eût suffi pour dissoudre le calcaire en l'entraînant dans la couche inférieure, en même temps que l'air contenu dans l'eau, en suroxydant les sels de fer, donnait au limon cette teinte brune qui, partout, distingue la terre à briques du loess calcarifère sous-jacent. De cette manière, les dépôts autrefois qualifiés de diluvium rouge ne seraient qu'une des manifestations de ce grand phénomène de métamorphisme extérieur qui se poursuit à la surface du sol, quel que soit le substratum, partout où l'air et l'eau ont un libre accès.

Si cette hypothèse rend suffisamment compte de la couleur et de la décalcification du limon; s'il est vrai que, sous nos yeux, l'exposition à l'air des anciennes moraines glaciaires leur fasse subir une transformation analogue (2), il semble que l'intervention d'un autre agent soit nécessaire pour expliquer le fait des éclats de silex. M. N. de Mercey a le premier cherché dans l'action du froid la cause de cette division des cailloux en fragments esquilleux, et, pour cette cause, il a réservé au diluvium rouge la qualification de diluvium glaciaire^ par opposition aux alluvions, dont l'origine fluviale ne peut être mise en doute. Bypothése f laclaire. — Mais le froid ne produit pas à lui seul Téclatement

(4) Mémoire êur la phénomènet tV altération des dépôts superficiels, Bruxelles, 1881. (2) Alph. Favre, BulL de la Soc, géoL de France^ Z* série, Y, p. 465.