PHÉNOMÈNES D'ALTÉRATION

des grands gisements de kaolin, tels que ceux du Limousin. Ces gisements sont en rapport intime avec certaines roches cristallines et doivent être considérés comme contemporains de Téruption de ces dernières. La kaolinisation due aux eaux météoriques est purement superficielle et si elle peut avoir donné naissance, çà et là, à quelques veines d'une argile assez pure pour mériter le nom de kaolin, il y a loin de ces formations très restreintes aux grands gisements exploités pour la fabrication de la porcelaine et dont nous aurons plus tard à nous occuper.

Dans les régions tropicales, où la chaleur est extrême et où, dans certaines saisons, les précipitations atmosphériques sont très abondantes, la puissance des eaux météoriques peut s'exercer, même sur les roches silicatées, jusqu'à une profondeur d'une centaine de mètres. Il en résulte un dépôt terreux rougeâtre, connu sous le nom de latérite et qui est caractéristique des régions tropicales de rinde et de l'Amérique du sud, où d'ailleurs toutes sortes de roches ont pris part à sa formation.

Les roches de la famille basaltique, qui contiennent des silicates basiques tels que l'amphibole et le pyroxène, s'altèrent assez rapidement à l'air humide. Il se fait des carbonates, parmi lesquels du carbonate ferreux, caractérisé par sa tendance à passer à l'état de limonite ou oxyde de fer hydraté. Cette limonite, jointe au résidu argileux de la décomposition des silicates, forme à la sui*face de la roche un enduit qui devient de plus en plus meuble avec le temps. Aussi sa partie extérieure est-elle constamment enlevée parle vent et la pluie, de telle sorte que l'épaisseur de la croûte altérée demeure constante, le gain en profondeur compensant la perte au dehors.

Altération des schistes et des qnartzites. — Les SChistes argileux s'altèrent au

contact de l'eau et de l'air humide et se réduisent, soit en terres meubles, soit en argiles plastiques. Cette dernière transformation peut s'accomJ)lir avec une assez grande rapidité. Ainsi, dans les environs de Liège, des infiltrations déterminées par d'anciens travaux de mines ont suffi pour changer un schiste houiller en argile plastique grise, sur une épaisseur de 0",10 et cela en moins de sept siècles (1). Quant aux blocs de schistes houillers, exposés sur des remblais à toutes les intempéries, ils n'ont besoin que de quelques années pour se réduire en une pâte argileuse douée de plasticité.

Dès 1847, Dumont (5) avait signalé les altérations que l'exposition à l'air fait subir aux quartzites verdâtres du terrain cambrien de l'Ardenne. « Le premier degré d'altération consiste en changement de couleur. Le quartzite offre d'abord quelques taches rougeâtres, puis devient entièrement rouge par la suroxydation du fer qu'il contient; il devient ensuite grenu ou schistogrenu et se transforme en grès rouge-brique, qu'une altération plus grande convertit en grès jaune par hydratation de l'oxyde ferrique, et quelquefois en grès blanchâtre par

(1) Firket : Annales de la Soc. géoL de Belgique^ I, p. 60.

(2) Mémoire tiar leê terrains ardennaiê et rhénan de VArdenne, p. 10.

dissolution ultérieure et complète de cette dernière substance. A mesure que la texture se modifie, la roche perd de sa cohérence et finit par devenir friable. »

AHératloB de» calcaire». — Les foches calcaires sont très sensibles à l'action de Tair et de Thumidité : d*une part, en raison des matières organiques qu'elles contiennent généralement, elles subissent à Tair une combustion lente, qui leur donne une teinte plus claire ; d autre part, les sels ferreux s'oxydent et communiquent à la roche une coloration brune ou rougeâtre. Mais l'effet le plus remarquable est la dissolution du calcaire par les eaux carboniques et la production, à la surface, de poches que remplit une terre rouge caractéristique. C'est la terra rossa de la Camiole et de tant d'autres pays calcaires. On peut constater expérimentalement que les calcaires en apparence les plus blancs, tels que le marbre et la craie, donnent, quand on les traite par un acide, un résidu argileux rougeâtre. La constance avec laquelle les terres rouges ou les limons rouges recouvrent tous les affleurements calcaires, pénétrant dans leur masse sous forme de cavités déchiquetées, qu'on ne saurait, en aucune façon, rapporter à des effets mécaniques d'érosion et de ravinement, autorise à penser qu'on a sous les yeux le produit, accumulé à la suite d'une longue exposition à l'air, -de la dissolution même du massif sousgacent. Tandis que 50000 parties d'eau pure sont nécessaires pour dissoudre une partie de calcaire, iOOO parties d'eau carbonique, soit cinquante fois moins, suffisent pour produire le même résultat, Clela ne constitue pas, sans doute, un agent chimique d'une grande puissance intrinsèque, mais cette force, toujours à l'œuvre et secondée par les variations de la température, si efficaces pour opérer la désagrégation des roches, finit par produire des effets assez sensibles.

liapies onMarrenfeider. — C'est encore, selon toute apparence, à une action chimique produite par les eaux atmosphériques qu'il convient de rapporter ces singuliers ravinements que présente la surface de certains calcaires et que l'on connaît, dans la Suisse allemande, sous le nom de karrenfelder, dans la Suisse française, sous celui de lapiez. Ce sont des rigoles ou des ornières sinueuses, qui dessinent à la surface des affleurements calcaires tout un réseau de rainures et qu'on observe surtout dans les régions de grande altitude. On a souvent attribué la formation de ces rigoles à l'action de la pluie ou à celle des glaciers. La preuve que ces derniers n'y sont pour rien est que, toutes les fois qu'ils envahissent des lapiez, ils les font disparaître sous un poli uniforme; au contraire, les surfaces calcaires horizontales, polies par les anciens glaciers et exposées à l'air depuis la retraite de ces derniers, se transforment peu à peu en lapiez. D'après H. Heim (1), qui a étudié ce phénomène aux environs de la Karrenalp de Claris , où il est mieux développé que partout ailleurs, les lapiez résultent de la désagrégation et de la dissolution, sous l'influence des eaux atmosphériques, de calcaires relativement purs, tels que ceux du jurassique supérieur et de l'urgonien. Les parties les plus solubles sont dissoutes et entraînées par les eaux plu-

(i) Veber die Karrenfelder^ Jahrbwh de9 êchweiz. Alpenclubê, 1878, XIII, p. 421.

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viales ; les autres résistent, dessinant un relief aux fonnes les plus capricieuses et les plus accidentées ; de faibles variations, soit dans la porosité de la roche, soit dans la proportion de silice, de dolomie ou d'argile qui s'y trouve contenue, suffisent pour produire ce phénomène sur des surfaces calcaires horizontales ou peu inclinées. Les lapiez se développent le plus facilement au voisinage de la limite des neiges, sur les espaces dépourvus de végétation et où le ruissellement peut s'opérer sur une grande échelle ; mais si l'eau pluviale sert à les mettre en évidence parce qu'elle entraine les particules désagrégées, c'est à l'altération atmosphérique qu'il en faut attribuer l'origine première.

9oloiiiltlsati<Mi. — Quand un calcaire confient une certaine proportion de magnésie, le carbonate de chaux, beaucoup plus soluble que celui de magnésie, €st seul entraillé par les eaux chargées d'acide carbonique. Il en résulte un enrichissement progressif de la roche en magnésie et ainsi, à la longue, un calcaire qui n'était que faiblement magnésien peut être exposé à se transformer en dolomie. Un effet de ce genre a été constaté sur d'anciens atolls de l'Océan Pacificpie. Comme d'ailleurs le carbonate double de chaux et de magnésie est plus dense que la calcite, la roche devient caverneuse, en même temps que disparaissent les fossiles et les traces de la stratification primitive et dans les druses ou cavités produites par cette contraction, la dolomie cristallise en petits rhomboèdres.

Apparences de ravliieiiieiit dans les dépôts altéi^s. — Lorsque les eaux

météoriques, chargées d'acide carbonique, s'infiltrent librement dans des dépôts meubles, à la fois sableux et calcarifères, les phénomènes d'altération y font naître des apparences remarquables, susceptibles, au premier abord, d'induire «n erreur les stratigraphes et dont la véritable signification a été bien indiquée par M. E. Van den Broeck (1).

Sous l'influence des infiltrations, le carbonate de chaux du dépôt, s'il en existe, se trouve bientôt complètement éliminé ; s'il y avait des fossiles à test •calcaire, ils deviennent friables, se décomposent et finissent par disparaître entièrement. Dans le cas où le dépôt contenait de la glauconie, ce minéral commence par ver- •dir; mais bientôt l'hydrate ferrique mis en liberté colore toute la masse en jaune rougeâti*e. Ce phénomène de coloration ne mar- ' ^ '•

Che pas partout avec la même rapidité et ^»8* ^*- - Apparences de ravinement pro-

'^ ^ ^ duites par des infiltrations superficielles.

la surface de contact, entre la zone super- a, sable meablecalcarifére;B, zone altérée;

ficielle altérée et le dépôt demeuré intact, ' ^**"* « « ^ est ondulée et irrégulière. Elle apparaît donc dans les coupes sous la forme de poches et de sillons aux contours déchiquetés, simulant une ligne d'érosion ou de ravinement (fig. 54). Celte disposition est fréquente en Belgique, où les (1) Mémoire sur Uê phénomèneê d'altération des dépâtê superficiels, Bruxelles, 1881.

390 DYNâMIQOE externe.

sables calcarifères abondent dans le ten^ain tertiaire et presque toujours on a cru reconnaHre, dans la zone ferrugineuse superficielle, un terrain tout à fait distinct du *sable qu*il semblait raviner. Mais souvent des indices significatifs témoignent de Tidentité primitive des deux formations. C'est ainsi que des bancs de grès dur GG, existant dans le sable calcarifère normal, se continuent à travers le dépôt ferrugineux, soit sous la forme de couches fragmentaires légèrement concaves par suite de Taffaissement d'une partie de leur support, soit sous la forme de bandes offrant une coloration distincte du reste de la masse*.

M. Yan den Broeck a rapproché avec raison ces apparences de celles qui sont fréquemment offertes par les graviers des alluvions anciennes de la région de Paris. Au-dessus d'une zone de composition normale, généralement désignée sous le nom de dtluvium gris, on observe une couche qui semble raviner capricieusement la première et à laquelle sa teinte d'un brun rouge foncé a fait donner le nom de diluvium rouge. Or la plupart du temps il est aisé de se convaincre que les couches de sable et de gravier de la zone inférieure se poursuivent régulièivment dans la seconde, sans autre changement que celui de la couleur. Il s*agit donc bien là d'un phénomène d'altération superficielle, dont la cause est difficile à chercher ailleurs que dans la pénétration des eaux météoriques.

De la même manière, le limon des plateaux, qui couvre des surfaces si étendues dans le nord de la France, se divise généralement en deux couches ; celle du haut, bi*un-foncé, dépourvue de calcaire et celle du bas ou lœss, riche en concrétions calcarifères et d'une teinte beaucoup plus claire. La surface de séparation des deux couches est moins capricieuse et moins ondulée que celle qu'on observe dans les dépôts sableux altérés ; cela se comprend, car dans une formation aussi compacte et aussi homogène que le limon, l'infiltration doit se faire bien plus régulièrement que dans des sables ou des graviers. Quoi qu'il en soit, il est difficile de voir dans ce phénomène autre chose que le résultat d'un lessivage par des eaux météoriques, qui ont concentré le calcaire à la base du dépôt en même temps qu'elles suroxydaient les éléments ferrugineux de la partie supérieure.

Caractère des altérations saperllclelles. — Si nOUS avons cru nécessaire de faire ressortir la généralité des altérations dues à l'infiltration des eaux météoriques, nous pensons, eh revanche, qu'il convient de n'en pas exagérer l'importance intrinsèque. La plupart du temps ces altérations se concentrent dans une -très mince- pellicule, et il suffit d'une couche imperméable tant soit peu continue pour en entraver absolument le développement. Là même où l'infiltration s'est faite sans difficulté, quelques mètres de granité transformé en arène, quelques décimètres de sable ferrugineux, simulant des ravinements, résument le travail des eaux superficielles et tout à côté la roche franche s'observe sims qu'aucun détail de sa composition originelle ait été changé. Dans les pays où le granité compact est parcouru par de grandes surfaces de division qui le partagent en bancs et qui, de temps immémorial, ont dû servir de canaux

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à l'eau chaînée d'acide carbonique, c'est à peine si, sur quelques millimètres à partir de la fente, la roche, sans rien perdre d'ailleurs de sa dureté, a pris ime teinte jaunâtre par suite de la suroxydation du fer de son feldspath. L'infiltration des eaux pluviales est donc fort loin de pouvoir produire des modifications profondes dans la composition et la structure de Técorce. Sans doute elle donne lieu à d'intéressants phénomènes, dont il convient de tenir un compte sérieux dans l'appréciation des détails de la surface ; mais il faut se garder, selon nous, d'y voir un processus de première importance, susceptible, avec le secours du temps, de modifier si bien la partie visible de notre globe, que la composition primitive des roches en soit partout considérablement altérée. Aussi, à moins d'y rattacher par voie d'analogie, ce qu'on n'a pas encore le droit de faire, des phénomènes qui, jusqu'à nouvel ordre au moins, nous semblent avoir exigé une puissance dissol* vante d'un degré très supérieur à celle de l'eau carbonique, doit-on reconnaître que, dans les conditions où elle s'exerce aujourd'hui sous nos yeux, l'activité des eaux météoriques est à la fois assez faible et concentrée dans le voisinage immédiat de la surface.

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Dépôts et inerastatioBs. — D'après ce que nous venons de voir, les eaux d'infiltration, dans leur passage à travers les parties superficielles de l'écorce terrestre, doivent se charger d'un certain nombre de substances en dissolution. Celles qui domineront toujours seront le chlorure de sodium, le sulfate de chaux, le sulfate de magnésie, les bicarbonates de chaux et de magnésie, les carbonates alcalins, ceux de fer et de manganèse, le sulfate de fer et la silice.

Or les eaux qui contiennent ces substances ne sont pas toutes destinées à demeurer indéfiniment enfermées dans les nappes profondes. La plupart reviennent au jour, après un parcours souterrain plus ou moins long, dans des conditions qui modifient leur puissance dissolvante et nécessitent le dépôt de tout ou partie des matériaux entraînés. Ainsi se forment, aux points d'émergence des sources et des suintements, des gisements de substances minérales, uniquement produits sous l'empire de la dynamique externe et dont une courte énumération ne sera pas ici hors de propos.

Au premier rang doivent se placer les dépôts de fer hydroxjdé, si fréquents au voisinage d'un grand nombre de sources et dus à la transformation en limonite du fer dissous dans les eaux à la faveur de l'acide carbonique ou de quelques acides organiques. L'oxyde de fer, avant de se déposer sous forme ocreuse, surnage à la surface de l'eau en pellicules irisées.

Ensuite viennent les incrustations calcaires, plus lentes à se produire, en général, que les dépôts ferrugineux, car ceux-ci ne réclament qu'un simple phénomène d'oxydation, tandis que, pour abandonner leur carbonate de chaux, les

DE LAPPAAE5T, TRAITÉ DB GtOhOQlE, 21

eaux doivent peindre tout d'abord Texcès d'acide carbonique qui avait servi à le dissoudre.

Tufs. — Toutes les fois que des eaux d'infiltration, chargées de calcaire, viennent sortir lentement à l'air libre, l'acide carbonique en excès s'évapore et le calcaire se dépose en donnant naissance à un tuf; c'est un dépôt très léger, caverneux, de consistance terreuse, habituellement formé autour de mousses ou d'herbes qui obligent les suintements à s'étaler en multipliant les surfaces d'évaporation. Aussi les tufs contiennent-ils en général de nombreuses empreintes végétales, ainsi que des larves d'insectes et des coquilles terrestres. On peut prendre leur formation sur le fait en divers points des vallées normandes et no* tamment à la montée de Villequier. Le caractère de ces tufs est d'être produits par voie de suintement, tandis que lés travertins, dont nous aurons à nous occuper au chapitre de la dynamique interne, sont dus le plus souvent à des eaux courantes tombant en cascades ou arrivant dans des bassins d*évaporation.

Revêtement des groUem. Stalaetltes et stalagmites. — Lorsqu'un système de cavités souterraines cesse d'être parcouru par l'eau courante, ou du moins lorsque l'eau ne peut plus s'y élever, d'une manière normale, de façon à baigner entièrement les murs et le plafond des chambres, les eaux d'infiltration y accomplissent un nouveau travail, dont TefTet est d'en consolider les parois. Ces eaux, filtrant goutte à goutte sur le rocher, abandonnent par évaporation le carbonate de chaux dont elles avaient pu se charger, dans la traversée du massif supérieur, à la faveur d'un excès d'acide carbonique. Elles tapissent donc les grottes d'un enduit concrétionné de calcaire, duquel pendent des gouttelettes destinées à s'accroître peu à peu et à former des stalactites. Ce qui tombe sur le sol y produit un plancher stalagmitique, formé de couches successives concrétionnées, duquel s'élancent des stalagmites ; et quand ces dernières ont rejoint les pendentifs de la voûte, il en résulte de véritables colonnes, à la surface desquelles miroitent d'innombrables petits cristaux de calcite. Si le plafond est découpé par des fentes, les suintements calcaires en accusent le parcours par de véritables draperies reproduisant les sinuosités des fissures et ainsi naissent, par le lent travail des eaux venues de la surface, toutes ces apparences qui prêtent un si grand charme à la visite des grottes calcaires.

Au début, la calcite des stalactites et des stalagmites se dépose en tout petits cristaux par couches concrétionnées annulaires, formant comme autant d'enveloppes coniques ou cylindriques autour d'un tube central ; mais peu à peu intervient un changement moléculaire; sans cesse imbibées par les eaux calcaires, les couches concentriques molles cristallisent à nouveau et cette fois en grandes lames, si bien qu'en cassant certaines stalactites de plusieurs centimètres de diamètre, on les voit formées, à l'intérieur, d'une masse cristalline de calcite, d'un blanc laiteux, se biisant en larges facettes suivant les plans de clivage de l'espèce, sans qu'il y subsiste aucune trace du mode primitif déformation.

Il convient cependant de noter que si la majeure partie des incrustations sta-