CHAPITRE X

Généralités. — Tourbe. — Lignites. — Bogheads et Cannel-coals. — Houilles. — Formation de la houille.

Généralités. — La formation des carbures d'hydrogène par décomposition des matières organiques nous cqnduit à étudier les produits de cette décomposition dans le cas où ces matières sont des débris végétaux. On constate ici une transformation de la cellulose, n(C*H*W), qui constitue la masse principale des organes de soutien de la plante, en une matière charbonneuse, c'est-à-dire en un corps noir combustible, beaucoup plus riche en carbone que la cellulose. La décomposition est due ici encore à une fermentation anaérobie, les Bactéries empruntant à la cellulose elle-même le carbone et l'oxygène nécessaires à la fabrication de l'acide carbonique. Une grande partie de l'hydrogène est mis en liberté sous forme d'eau et de méthane, le résidu solide renferme donc beaucoup moins d'oxygène et d'hydrogène que la cellulose.

Telles sont, sommairement, les réactions, d'ailleurs encore mal connues dans le détail, qui transforment des débris végétaux quelconques en substances charbonneuses. On suppose depuis longtemps que la houille et les autres combustibles minéraux sont également le résultat d'une transformation de la cellulose, mais ce n'est que depuis peu d'aimées que cette hypothèse est devenue une certitude et que l'on sait à quels agents doit être attribuée cette transformation.

Les conditions dans lesquelles la cellulose des Végétaux donne naissance à un combustible ont été particulièrement bien étudiées dans un phénomène qui se produit pour ainsi dire sous nos yeux, dans la formation de la tourbe. Or la tourbe est reliée aux houilles les plus riches en carbone par une série tout à fait continue de termes intermédiaires, de sorte que l'on a souvent attribué à la

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houille la même origine qu*à la tourbe, en invoquant V < action du temps » pour expliquer renrichissement en carbone. Noue verrons plus loin ce qu'il faut penser de cette manière de voir. Nous devons tout d'abord étudier successivement les divers termes qui vont de la tourbe à l'anthracite, en donnant pour chacun d'eux ses caractères physiques, chimiques et botaniques et en cherchant à préciser les transformations graduelles qui ont amené ce combustible de son état primitif à son état actuel.

Voici d'abord un tableau, qui donne la composition chimique et la densité des principaux termes de la série.

Tourbe 56

Lignite 57

Houille 81,4

Anthracite 91,4

Tourbe. — La tourbe est une matière charbonneuse qui résulte de la fermentation sur place de végétaux formant des prairies humides, connues sous le nom de tourbières. La transformation de la cellulose en matière charbonneuse est incomplète et elle n'a pas atteint le même degré pour les diverses plantes qui constituent la tourbe. Certains éléments ont conservé leur structure primitive ; les fragments d'écorce de bouleau, par exemple, sont restés à peu près intacts. Les fibres peu altérées forment un feutrage dont les intervalles sont partiellement remplis par le produit de la décomposition complète de la matière végétale, substance pulvérulente, très foncée, constituée par des dérivés humiques et ulmiques. Ces produits acides donnent à la tourbe ses propriétés aseptiques et ce sont eux qui colorent en brun foncé les cours d'eau qui traversent des régions tourbeuses. La teneur en carbone de la tourbe varie de 45 à 63 7o environ.

Les principaux végétaux qui constituent la tourbe sont ou essentiellement hygrophiles, pouvant emmagasiner dans leurs tissus des quantités d'eau considérables; ou bien xérophiles, mais alors leur pied se trouve dans l'eau. Dans l'un et l'autre cas, ils continuent à se développer en hauteur, tandis que leurs parties inférieures sont mortes et déjà en voie de décomposition.

Dans les tourbières submergées ce sont les Cypéracées et des Graminées xérophiles qui prédominent. Leurs rhizomes enchevêtrés sont comme noyés dans une sorte d'humus. Des Mousses du genre Hypnum nagent à la surface. Ce type de tourbières se rencontre surtout dans le fond des vallées. Par contre, sur les plateaux et sur les

Haco, Traité de Géologie. 9

pentes, les tourbières sont surtout constituées par des Sphaîgnes, Mousses'hygrophiles qui entretiennent Thumidité dans la tourbière, sans que celle-ci soit submergée. Les tourbières de Sphaignes s'établissent souvent sur des emplacements occupés primitivement par des tourbières submergées. Elles s'accroissent indéfiniment en hauteur, si bien qu'elles finissent par s'élever au-dessus des terres environnantes et que leur surface affecte une forme convexe, en calotte. Mais l'étude des conditions d'établissement des tourbières est plutôt du domaine de la Géographie physique. Ajoutons cependant que les Sphaignes ont besoin pour se développer d'une eau limpide et d'un climat tempéré, car une température trop élevée empêcherait l'absorption de l'eau par ces Mousses hygrophiles.

Le rôle des microorganismes dans la fermentation anaérobie qui a donné naissance à la tourbe est encore mal connu dans le détail, mais il est incontestable, car on y trouve, d'après B. Renault [8]. à la fois des Champignons saprophytes et des Bactériacées, appartenant à plusieurs genres différents. D'autre part, la fermentation a dû s'arrêter à un moment déterminé, car l'acide ulmique est toxique pour ces organismes et nous avons vu que la tourbe en renferme une quantité assez élevée, quoique les eaux qui drainent les tourbières en entraînent en dissolution une masse considérable.

Lignite. — Les lignites diffèrent des tourbes par une teneur plus élevée en carbone et par une densité bien supérieure. Les végétaux qui les constituent sont tantôt réduits à l'état de menus fragments, tantôt couchés à plat et comprimés, tantôt à peu près intacts et conservés dans leur position droite primitive. Dans ce dernier cas, les intervalles que les différents individus laissent entre eux sont remplis par une bouillie végétale, composée de feuilles, de fleurs, de grains de pollen, de graines souvent à peine altérées. Le bois a fréquemment conservé intacte sa structure, qui peut être étudiée en plaques minces au microscope. Il peut renfermer des produits résinoïdes ou bitumineux.

Des combustibles analogues aux lignites se forment de nos jours dans les marécages des régions tempérées et tropicales. Tandis que les tourbières prennent naissance en général sur un sol perméable et dans des eaux courantes qui entraînent en dissolution les produits humiques et ulmiques, les marais s'établissent surtout sur des terrains imperméables et dans des conditions qui rendent le drainage très imparfait. 11 en résulte une plus grande accumulation d'humus et, par suite, une teneur plus élevée en carbone.

Il existe dans l'Est des Etats-Unis, sur les confins de la Virginie et de la Caroline du Nord, un immense marécage, le Dismal Swamp, qui a fait Tobjet d*un intéressant mémoire de N. S. Shaler [3] et dont les caractères justifient pleinement la comparaison faite maintes fois déjà entre ses conditions d'établissement et celles des marécages où se sont formés les lignites des temps géologiques. Sur un sol constitué par une accumulation de terreau de 8 mètres d'épaisseur s'est établie une vaste forêt marécageuse, où prédomine le Cyprès de Virginie (Taxodium distichum). Les troncs de cet arbre s'élèvent au-dessus de l'eau, tandis que les rhizomes portent des cônes (fig. 30).

Le même Taxodium est représenté dans les lignites miocènes de l'Allemagne du Nord et les exploitations à ciel ouvert de Senftenberg (Basse-Lusace) ont mis à jour, en grand nombre, ses troncs enracinés.

Fi^. 30. — Rhizomes de Taxodiam distichum. Dismal Swamp (d'après N. S. Shalbr).

Â, niveau du marécage aux hantes eaux ; B, id. aux basses eaux ; c, cyprès ayant ses rhizomes «'Dtîèrement snbmcrgds; d et e, cyprès ayant leurs rhizomes partiellement ou totalement hors de l'eau; f, g, troncs adventifs.

uniformément coupés à la même hauteur, qui, selon Potonié [16], correspond à l'ancien niveau de l'eau dans le marécage.

Les lignites sont surtout répandus dans les terrains tertiaires, mais il est probable que beaucoup de charbons plus anciens se sont formés dans les mêmes conditions.

B. Renault a fait l'étude microscopique de nombreux lignites [8]. Presque toutes ses préparations lui ont fourni des microorganismes, qu'il a identifiés tantôt à des Infusoires, tantôt à des Champignons, tantôt à des Bactériacées. L'un de ces derniers, Micrococcus lignitùm, est très abondant dans une sorte de matière fondamentale qui moule tous les organismes végétaux et qui est due peut-être au travail de ce Micrococcus. Les dilTérentes catégories de tissus végé* taux sont inégalement attaquées par l'action des Bactéries.

BoGHEADS ET CANNEL-COALS. — On désigne depuis longtemps sous les noms anglais de bogheads et de cannel-coals [4-6] des charbons qui donnent à la distillation des quantités de carbures d'hydrogène bien supérieures à la plupart des houilles et qui sont par suite employés

de préférence à celles-ci pour la fabrication du gaz d'éclairage. Le boghead est compact, élastique et présente une cassure conchoïde brillante; le cannel, par contre, est d'un noir mat et sa cassure a un aspect conchoïde beaucoup moins prononcé. Les cannels donnent à la tonne 300 à 330 mètres cubes de gaz ayant un pouvoir éclairant double de celui qui est tiré de la houille; les bogheads peuvent atteindre 400 mètres cubes, mais leur coke est friable. Certains de ces charbons donnent à la distillation des huiles comparables aux pétroles. La composition chimique des cannel-coals diffère de celle de la cellulose par une teneur en hydrogène moindre de moitié et par une teneur en oxygène qui n'est plus en moyenne que des 6/7 de la teneur primitive. Dans les bogheads la désoxygénation est presque complète, la composition est celle d'un -carbure d'hydrogène qui répondrait, d'après B. Renault, à la formule C*H». La transformation de la cellulose en boghead se serait opérée, d'après le même auteur, suivant la réaction :