ACTIONS CHIMIQUES DES EAUX CONTINENTALES

Les eaux d'infiltration ne se bornent pas à alimenter des nappes souterraines <iui, par les sources, trouvent une issue au dehors dans les fleuves, en produisant les effets mécaniques que nous avons précédemment analysés. En pénétrant lentement dans le sol, quelle que soit sa compacité, l'eau se charge par dissolution de substances diverses. Par là, non seulement elle modifie, quelquefois à

PHËNOMÈNES DE DISSOLUTION. 515

un très haut degré, la composition des roches qu'elle traverse, désagrégeant la plupart d'entre elles et les rendant plus accessibles à Tinfluence des agents de transport; mais encore elle entraine une partie de leurs éléments constituants et, après avoir accompli un certain parcours souterrain, les restitue sous une autre forme, à un niveau inférieur, au flanc ou sur le fond de quelque vallée, dans de nouvelles et meilleures conditions de stabilité.

PHÉHOMÈHEB DE DIBBOLUTIOH

PovToir disttolvant de l*ea« pare. — Si Teau était absolument pure, son rôle chimique serait à peu près négligeable et les roches solubles, comme le sel gemme et le gypse, auraient seules à compter avec sa puissance dissolvante. A la température ordinaire, on compte qu'il faut 50 000 parties d'eau pure pour dissoudre une partie de carbonate de chaux; il en faudrait plus de 200000 pour 1 de silicate d'alumine. La silice, à l'état gélatineux, se contente de 7500 parties d'eau pure ; enfin il en faut 460 pour 1 de gypse. 11 est vrai que nous ne nous occupons en ce moment que du pouvoir dissolvant de l'eau; mais il ne faut pas oublier qu'à côté de la dissolution il y a des phénomènes d'hydratation auxquels se prêtent bien des minéraux, en particulier Tanhydrite, même le feldspath et le mica ; seulement ces phénomènes s'opèi'ent rarement sous la seule influence de l'eau pure. En résumé, cette dernière est, à elle seule, un agent géologique très peu efficace et l'on pourrait même dire qu'elle protège les roches qu'elle recouvre ; car une surface dure de rocher, constamment baignée par l'eau couinante, est mieux garantie qu'une autre contre toute altération chimique, qui exige habituellement le concours des gaz de l'atmosphère ainsi que les allernalives de la sécheresse et de l'humidité.

Les seules roches directement attaquables par l'eau pure sont le sel gemme et le gypse. Pour le sel, la dissolution est si facile que tous les gisements de cette substance auraient depuis longtemps disparu sans la protection offerte par les argiles au milieu desquelles ils sont toujours intercalés. Cette protection est assez efficace pour qu'à Stassfurt, les chlorures qui accompagnent le sel se soient conservés à l'état de cristaux, tandis que la moindre exposition à l'air les fait tomber en déliquescence.

Néanmoins beaucoup d'argiles salifères sont parcourues par des infiltrations qui trouvent plus bas une issue et ainsi naissent les sources salées, d'autant plus abondantes que les infiltrations qui leur donnent naissance ont pu se faire jour dans des fentes, au lieu de suinter goutte à goutte par les affleurements de la roche.

Nous avons dit que le gypse se dissolvait dans 460 parties d'eau. 11 en résulte

que, dans un pays où la chute annuelle de pluie atteindrait 1 mètre et où Tinflltration en profiterait pour un quart, soit 0",25, Teau, en se saturant, ferait disparaître, par chaque centimètre carré, Ok',054 de gypse, soit environ une couche de 0'",00025. Ainsi une colline de gypse de 2"»,50 de hauteur poiu*rait être enlevée en 10 000 ans par le seul fait de l'infiltration. Mais, en supposant la roche à nu, les eaux de ruissellement superficiel prendraient aussi part à la dissolution qui se trouverait alors sensiblement accélérée. On conçoit donc que, dans le cours des âges, d'importantes cavités doivent naître dans Tintérieur d'un massif gypseux.

Hydratation.' — L'hydratation directe se fait sentir prmcipalement siu* les minerais de fer, qui se transforment en limonite ou peroxyde hydraté et sur l'anhydrite qui se transforme en gypse en absorbant le quart de son poids d'eau. Cette dernière réaction a pour conséquence im gonflement considérable de l'anhydrite, dont le volume augmente d'environ 53 7o- Sur la lisière méridionale du Hartz, près d'Ellrich, le foisonnement de l'anhydrite fait naître des protubérances de gypse en écailles concentriques, ayant jusqu'à 1"*,50 de hauteur et souvent creuses à l'intérieur. Lorsque leur sommet s'effondre, il en résulte ce qu'on appelle dans le pays des trous de nains (1). La force d'expansion que développe cette hydratation est telle qu'elle suffit pour briser les cristaux de quartz et de dolomie disséminés dans le gisement.

MonTements dn sol produits par l'aetlon dUmlqae de l'eau. — Dans les régions où il existe en profondeur des roches solubles, accessibles à l'action des. eaux d'infiltration, le travail de ces dernières se traduit souvent par des mouvevements du sol, éboulements, effonch^ements et tremblements de terre. En i855» la vallée de Visp en Valais ressentit, pendant plus d'un mois, une série de mouvements qui firent naître des fentes dans les rochers et causèrent, avec de nombreux éboulements, la destruction de plusieiu*s maisons. Comme il existe dans cette région plus de 20 sources séléniteuses, dont chacune enlève au sol» en une seule année, au moins 200 mètres cubes de gypse, on comprend que ce soit dans ce gigantesque travail de dissolution qu'il convienne de chercher la cause principale, non seulement de ce tremblement de terre de 1855, mais aussi, peutêtre, de beaucoup des 1019 tremblements ressentis en Suisse de 1700 à 1854 (2).

Les pays calcaires parcourus, comme celui de Karst, par un réseau compliqué de canaux souterrains et de grottes, sont sujets aussi à de fréquents effondrements, toutes les fois que le plafond de l'une des cavités vient à céder. Il en résulte, pour la contrée, une cause permanente de tremblements de terre, n'ayant rien à voir avec le jeu de la dynamique interne.

Enfin les changements de volume qui accompagnent la transformation de l'anhydrite en gypse sont susceptibles d'introduire, dans la stratification des couches superposées, des bouleversements très marqués. La figure 53 repré-

(1) Gredner : Traité de Géologie^ trad, française. Paris 1879, p. 183

(2) Credner : ibid., p. 203.

PHÉNOMÈNES D'ÂLTÉRàTlON.

sente, d'après M. Credner, les contournements qu'a subis le grès bigarré d*Hôhneburg, près d'Eisleben, sous l'influence du gonflement des amas gypseux du système sous-jacent. Les couches y sont plissées et disloquées de mille manières, conune peuvent l'être celles des schistes anciens

dp la vallép de la Meuse ou ^''^' ^' "" Bo»»*^®»»™»»*» <*« «^^ *>«*^ d'Hôhnebnrg. a, grésae la vaiiee ae ia jneuse ou ^^^^, ^ ^^j^j^^ cuivreux et zechstein; c, cendres, dolomie et

les micaschistes du plateau roam® ">"«« «v«<^ «^^^ gypseux; d, grés bigarré; <?, effondre-

ment.

central de la France; et

comme ces contournements sont limités au grès bigarré, tandis que le grès rouge et le schiste cuivreux ont conservé la régularité de leur dépôt, il est clair que la cause de ce phénomène doit être uniquement cherchée dans l'augmentation de volume de l'anhydrite lors de sa transformation en gypse.

PovTotr de l'eatt chargée d'acide carbonique. — L'eau de pluie contient en dissolution de l'oxygène et de l'acide carbonique. D'après M. Péligot, un litre^ d'eau de pluie renferme 25 centimètres cubes de gaz dissous et, dans cette quantité, il y a 51,20 Vo d'oxygène et 2,40 •/© d'acide carbonique. De plus, dans son passage à travers le sol, surtout quand il s'y trouve des matières organiques, l'eau de pluie se charge encore d'une quantité, souvent notable, d'acide carbonique.

En s'infiltrant dans les roches poreuses, l'eau abandonne une grande partie des gaz qu'elle tenait en dissolution ; cet effet se produit même avec des roches dont les éléments ne peuvent subir, de la part des gaz dissous, aucune action chimique appréciable. Ainsi MM. Lefort et Poggiale ont constaté qu'après avoir traversé du sable quartzeux pur, une eau qui contenait en dissolution 7", 18 d'oxygène n'en renfermait plus, à sa sortie, que 5««,91. A plus forte raison, quand l'eau de pluie circule dans des roches poreuses riches en éléments oxydables, doitelle leur abandonner la presque totalité des éléments gazeux qu'elle avait absorbés.

Or une eau chargée d'acide carbonique a la propriété de dissoudre le calcaire en le faisant passer à l'état de bicarbonate. De plus, la môme eau décompose, à la température ordinaire, les silicates de chaux, de potasse, de soude, d'oxyde ferreux et d'oxyde manganeux.Orces silicates existent en grandes quantités dans les roches non calcaires. Aussi peut-on dire que, sur toute son étendue, la surface du globe subit, de la part des eaux météoriques, une action chimique notable.

C'est l'action de l'eau chargée d'oxygène et d'acide carbonique qui fait naître, à l'affleurement de la plupart des filons métallifères, un chapeau de fer {Eisemer hut), formé de limonite et de carbonates hydratés.

iUtératlon des roches slilcatées. — Les roches qui contiennent soit du feldspath, soit des silicates basiques tels que le pyroxène et l'amphibole, sont attaquées par les eaux chargées d'acide carbonique. Il se fait des carbonates alcalins ou alcalino-terreux, qu'on reconnaît à l'effervescence de la roche quand on la traite par les acides et les silicates alumineux, s'il y en a, demeurent,.

donnant naissance à un produit analogue au kaolin (l),d*oùle nom de Icaoliniêation^ attribué à ce mode d*altération des roches feldspatliiques. D'ailleui^ les silicates alcalins, en se transformant en carbonates, abandonnent de la silice et, si le passage des eaux d*infiltration est assez rapide pour qu*elles ne puissent pas enlever cette silice par dissolution à mesure qu'elle se sépare, on la voit demeurer, sous forme de veines, dans la roche altérée. Lorsque celle-ci contient des grains de quartz, ces derniers restent inattaqués ; mais la kaolinisation du feldspatli qui les entourait et l'entraînement par les eaux de l'élément argileux ameubli laisse le quartz en grains isolés et c'est ainsi que, sous la seule influence des eaux d'infiltration, la plupart des roches granitiques se transforment en arène.

Dans nos climats, il n'est pas rare de voir cette transformation se faire sentir jusqu'à 15 ou 20 métx*es de la surface ; on peut observer, dans les tranchées du chemin de fer de Tulle à Ussel, des massifs de granité entièrement changés en arène, sans que les détails de leur structure primitive aient disparu. Parfois, au milieu de ces arènes, subsistent quelques blocs inaltérés, entourés par des écailles concentriques de plus en plus attaquées; d'autres fois, l'altération a gagné jusqu'au centre, mais les zones concentriques se voient encore très bien, grâce à la diversité de leurs colorations. Dans le Cotentin, le granité de Vire, malgré sa compacité, a subi, sur plusieurs mètres, cette transformation ensable, au milieu duquel subsistent de gros blocs durs aux formes arrondies. Aussi les chaînes de granité de cette région eussent-elles, pour la plupart, depuis longtemps disparu, entraînées par les eaux courantes, si chacune d'elles n'était, pour ainsi dire, enchâssée entre deux murs de grauwacke cambrienne silicifiée, qui l'ont préservée de la destruction.

Quant aux micaschistes et aux gneiss, on peut voir, en divers points du Plateau Central, à quel état d'altération les eaux météoriques les ont réduits à la surface ; ce ne sont plus, bien souvent, que des feuillets argileux pourris, sans consistance, prêts à s'écrouler sous la moindre impulsion; quelques-uns affectent des colorations rouges ou roses d'une grande vivacité.

Ce qui prouve bien que la kaolinisation des roches granitiques est l'œuvre de l'air humide, aidé par les variations de la température atmosphérique, c'est qu'elle ne se produit pas d'une manière appréciable eu Egypte. Dans ce pays, favorisé d'un climat très égal et absolument sec, le granité se conserve à travers les siècles sans altération sensible. Au contraire, à Saint-Pétersbourg, cette roche, même quand elle a été polie, se détériore très rapidement. On ne saurait s'en étonner quand, par les belles nuits d'hiver, on voit scintiller à sa surface, comme autant de diamants, d'innombrables petits cristaux de glace, dont chacun est un outil microscopique appliqué à la destruction du granité.

Il importe d'observer qu'en parlant de la kaolinisation des roches feldspathiques, nous n'entendons nullement attribuer aux eaux d'infiltration la formation

(1) Ebelmen : Comptes retidus, XX, p. 1415.