TERMINAISON EN BISEAU DES CALCAIRES A HIPPURITES TURONIENS

dans les poudingues à stratiGcation torrentielle de même âge. Bec de l'Aigle, près La Ciotal (6ouches-du-Rhône).

É. Haug. — Trailé de Géologie.

Pl. XXIX.

Cliché dea collections du Laboratoire de (iéoiogie de la Sorbonae. FAUTEUIL DU DIABLE.

Coulée bnsnltique de In Volnne, près Antrnig^ue» fArdèeho).

Cliché communiqué par M. Léon Bertrand. ORGUES DE LA CROIX DE PAILLE

(Cantal).

comme la boue à Globigérines, s'étendent sur des surfaces immenses, sans modifications importantes.

Dès 1821, Alexandre Brongniart annonçait rependant [2] que les mêmes fossiles peuvent se rencontrer dans des formations do nature minéralogique différente. Il montrait que les calraires noirs des Fiz(pl. I), en Savoie, soulevés à 2 000 m d'altitude, renfermaient les mêmes restes organiques que la « craie chloritée » de Rouen, située presque au niveau de la mer. Il en concluait que les deux formations étaient synchroniques.

Plus tard le géologue soleurois Gressly [3, p. 11] faisait la même constatation dans les terrains jurassiques de son pays natal : « Je suis parvenu, disait-il, à reconnaître, dans la dimension horizontale de chaque terrain, des modifications diverses, bien déterminées, qui offrent des particularités constantes dans leur constitution pétrographique aussi bien que dans les caractères paléontologiques de l'ensemble de leurs fossiles, et qui sont assujetties à des lois propres et peu variables. • Gressly appelle « faciès ou aspects de terrain » ces modifications diverses et sa définition peut encore être conservée aujourd'hui, d'autant plus que c'est dans le même sens qu'Oppel [4], Waagen [5], Neumayr [0, 3], Mojsisovics [6] et d'autres ont employé le terme de faciès, qu'ils ont beaucoup contribué à préciser. Nous lui conserverons ici cette acception primitive.

Par faciès géologique, nous entendrons donc la somme des caractères lUhologiqties et paléontologiques que présente un dépôt en un point déterminé.

Lorsque l'on envisage plutùt l'origine d'un sédiment, on emploie souvent le terme de formation, qui est moins précis et possède un sens plus général. On peut en faire usage pour réunir dans une même catégorie des dépôts de faciès différent, mais formés dans des conditions analogues.

Deux dépôts synchroniques possédant le même faciès sont dits isopiques [6], ils sont dits hétéropiques lorsqu'ils présentent des faciès différents.

On appelle fossiles caractéristiques les espèces qui se rencontrent dans tous ou dans presque tous les dépôts synchroniques, quel que soit leur faciès. Depuis Oppel [4], on considère les Ammonites comme les meilleurs fossiles caractéristiques et on les emploie, dans les terrains où on les rencontre, pour désigner les zones paléontologiques, ou mieux les horizons où se rencontre une espèce déterminée de ces Céphalopodes. On parlera par exemple de la zone à Harpoceras opalinum ou de l'horizon du Harpoceras opalinum pour dési-

Haug, Traité de Géologie. 10

gner un niveau précis de la série des terrains liasiques, caractérisé par la présence de celte Ammonite, qui peut se rencontrer aussi bien dans des marnes que dans des calcaires compacts ou dans des ooJithes ferrugineuses.

A défaut des Ammonites, on peut employer d'autres espèces de courte durée et de grande répartition géographique pour établir la chronologie d'une série sédimentaire. Ainsi, dans le Silurien, on se sert des Trilobites ou des Graptolithes ; dans les terrains tertiaires inférieurs, des Nummulites, mais leur indépendance du faciès est loin d'être aussi complète.

D'autres fossiles sont exclusivement propres à un faciès déterminé, qu'ils caractérisent, sans permettre de préciser l'âge des couches où on les rencontre. On peut citer par exemple Pachycardium corallinum,

Vallc

Fig. 33. — Syncbronisnie de deux couches de faciès dilTércnt (b, b') établi au moyen des couches identiques qui se trouvent au-dessous (a, a) et au-dessus (c, c).

que l'on trouvera à un niveau quelconque du Jurassique supérieur, toutes les fois que l'on sera en présence d'un faciès particulier, celui des oolithes blanches à Nérinées et à Diceras, formées dans le voisinage des récifs coralliens.

Lorsque deux couches synchroniques de faciès différent n'ont aucun fossile commun, il est impossible de se baser sur la présence de fossiles caractéristiques pour établir leur synchronisme. Pour démontrer que les deux couches (fig. 33 6, 6') représentent deux faciès d'un même niveau, on cherche à constater le passage latéral de l'une à l'autre, ou bien, si elles sont séparées par une discontinuité, il est nécessaire d'avoir recours à une méthode indirecte. Dans ce cas, l'on observe les assises (a, a) qui se trouvent au-dessous de chacune des deux couches en question et ensuite celles qui se trouvent au-dessus (c, c); si dans l'un et l'autre cas on remarque de part et d'autre une identité à peu près complète, on peut en conclure que les deux terrains (6, b') sont synchroniques. C'est en appliquant cette méthode qu'Hébert [7] put démontrer en 1860 le synchronisme du gypse de Montmartre et du travertin de Champigny. Ces deux formations, développées, la première sur la rive droite de la Marne,

la seconde sur la rive gauche, reposent Tune et l'autre sur les marnes à Pholadomya ludensis et sont recouvertes par des marnes connues sous le nom de « marnes supragypseuses », elles doivent donc être envisagées comme deux faciès d'un même niveau, Tun lagunaire, l'autre lacustre, séparés par la Marne, qui a creusé son lit en suivant à peu près leur ligne de séparation. En employant cette même méthode, on a pu reconnaître que certains faciès n'occupent pas dans deux régions distinctes le même niveau stratigraphique. Ainsi les formations coralliennes du Jurassique supérieur se rencontrent avec

Récif de Richthofea.

Forcella di Sett Sass.

Sett Sass.

Fig. 34. — Coincement d'une dolomie récifaîe dans les couches marneuses de Saint- Ca^sian (Tria:« moyen). Le Sett Sass vu de la Montagna di Castello, Tyrol méridional (d'après E. von Mojsisovics; figure extraite de E. Suess, la Face de la Terre),

WS, couches de AVengon ; CM, marnes do Saint-Cassian ; CCi, calcaire do Cipit; CDo, Dolomies

de Saint-Cassiao.

des caractères paléontologiques et lithologiques identiques à des niveaux différents, suivant qu'on les étudie dans l'une ou l'autre des régions françaises. On dit alors que ces formations sont équivalentes ou, suivant l'expression de Huxley, hornotaxes; elles ne sont pas syn chroniques.

Le passage latéral d'un faciès à un autre peut s'effectuer de différentes manières. Tandis que dans l'exemple du Gypse et du travertin de Champigny il est très brusque, dans d'autres cas il s'opère par transition insensible. Il est, enfin, des cas où les couches de l'une des formations viennent se terminer en biseau au mdieu de l'autre (lig. 34; pi. IV. 2), de sorte que les deux faciès viennent pour ainsi (lire s'engrener.

Des changements de faciès dans le sens vertical indiquent toujours que, pour un même point géographique, il y a eu des modifications

148 LES PHÉNOMBNBS aSOLOGlQUES

plus ou moins importantes dans la nature du milieu où s*efTectue la sédimentation, modifications dues à des changements soit dans la profondeur des eaux, soit dans leur salure, dans leur température, etc. Dans la plupart des terrains on observe de fréquents changements dans le sens vertical (pi. IV, 1) et c'est la succession de faciès différents qui forme, avec la succession des faunes» la base de la division des systèmes géologiques en étages, sous-étages, assises, etc.

Dans un groupement naturel des faciès on ne doit se baser exclusivement ni sur les caractères lithologiques des formations ni sur les conditions d'existence des êtres organisés dont les restes se rencontrent dans les divers sédiments. Cela résulte de la définition même du faciès. La corrélation qui existe entre les caractères physiques du milieu et les associations d'organismes nous montre que la meilleure classification des faciès est nécessairement fondée sur la nature des milieux biologiques, tels que nous les avons définis dans de précédents chapitres.

Milieu continental. — Dans le milieu continental certains dépôts se forment à l'air libre, sans l'intervention d'une nappe d'eau liquide; on les a appelés les formations subaériennes : c'est le faciès volcanique, qui ne rentre pas dans la catégorie des formations sédimentaires, le faciès éolien (dunes, lœss), comprenant les dépôts formés sous l'action du vent, le faciès éboulettx, le faciès glaciaire, le faciès éluvien, terme désignant les dépôts, tels que le limon des plateaux et la latérite, qui sont dus à la décomposition superficielle des roches et à l'action du ruissellement.

Le terme de formations alluviales s'applique aux faciès caillouteux, sableux ou vaseux qui résultent de la sédimentation par les coui's d'eau; de même que dans les formations lacustres, on y rencontre des débris d'Animaux ou de Végétaux terrestres mêlés aux restes d'êtres vivant dans les eaux douces. La plupart des gisements de Mammifères tertiaires se rencontrent dans ces formations continentales.

C'est tantôt dans les formations alluviales, tantôt dans les formations lacustres, tantôt encore dans les formations marines, qu'il faut placer les faciès charbonneux (lignites, houilles). Enfin, les tufs calcaires et les travertins forment une catégorie spéciale de sédiments chimiques effectués tantôt dans les sources, tantôt dans les eaux courantes, tantôt dans les lacs. On y trouve presque toujours de nombreuses empreintes de feuilles.

LES FAGieS 149

MiuEO LAGUNÀiRE ET EMBOUCHURES. — Le terme de formations lagunaires, qui est fréquemment employé, manque de précision, car il réunit sous une même rubrique les formations halogènes^ comprenant des dépôts dus à la précipitation chimique de sels dissous dans des eaux sursalées, et les formations laguno-lacustres, — comme Munier- Chalmas a proposé de les appeler, — comprenant les dépôts détritiques, tels que sables, marnes rouges ou vertes, effectués dans des lacunes plus ou moins dessalées (eaux saumàtres), par l'arrivée des eaux douces. Il est souvent difficile de séparer ces formations des formations d'estuaire^ car dans Tun et dans l'autre cas les sédiments vaseux ou sableux prédominent et la faune comprend surtout des espèces pouvant supporter de grandes variations dans la salure.

Ces espèces euryhalines sont associées, suivant les cas, à des espèces franchement marines ou fluviatiles et surtout à des espèces qui sont adaptées à un milieu saumàtre. Les relations que présentent les faunes avec la salure dans les lagunes et dans les estuaires actuels sont malheureusement encore très mal connues, de sorte que le géologue qui étudie les dépôts à faunes saumàtres est presque toujours livré à ses propres ressources.

Les formations de deltas sont en général constituées par des conglomérats et des grès ; on y rencontre souvent des débris végétaux et des restes d'Animaux terrestres.

Milieu marin. — Nous nous occuperons plus longuement des faciès appartenant au milieu marin proprement dit et nous les classerons suivant les régions bathymétriques que nous avons distinguées dans ce milieu.

Formations néritiqiies. — On pourrait mettre à part les formations franchement littorales, telles que les sables des plages, les cordons de galets qui se forment au pied des falaises, les cordons littoraux, qui séparent les lagunes de la haute mer; mais, dans la pratique, on éprouverait les plus grandes difficultés à les distinguer d'autres formations correspondant à des dépôts qui auraient pris naissance plus au large ou à une certaine profondeur. Les difficultés seraient particulièrement grandes dans les cas de formations anciennes, dont les relations topographiques avec le rivage sont inconnues. Aucun critérium paléontologique ne nous viendrait en aide pour distinguer de tels dépôts de formations néritiques proprement dites. D'ailleurs les dépôts véritablement littoraux des mers anciennes ont presque toujours été détruits par des érosions ultérieures, l'extension actuelle

i50 LES PHÉNOMÈNES GÉOLOGIQUES

des couches sédimentaires d'une époque déterminée ne correspond presque jamais aux anciennes limites de la mer.

Dans les mers actuelles les faciès de la région néritique sont encore très imparfaitement étudiés. Il y aurait lieu surtout d'organiser des recherches S}'7îtématique8 sur leur répartition dans les mers tropicales, où Ton n'a guère exploré sérieusement que les formations coralliennes.

Dans la « région littorale » on peut toutefois, en généralisant les résultats obtenus par Pruvot [VII, 2], dans la Manche et dans le golfe du Lion, distinguer un faciès rocheux et un faciès sableux. Les fonds rocheux sont couverts de Fucus, plus bas de Cystosires (Algues), puis de Laminaires. Les fonds sableux comprennent d'abord les sables purs de la plage supérieure, puis les herbiers de Zostères ou de Posidonies, ou les sables purs de la plage inférieure, enfin, plus bas, les graviers à Bryozoaires.

Les fonds de la « région cùtière » de Pruvot sont constitués, dans le golfe du Lion, par la vase côtière pure, avec sa bordure de vase sableuse, puis, plus bas, par les sables, graviers et concrétions du plateau continental; dans la Manche, par les sables, graviers et cailloutis du large.

Les fonds rocheux ne se manifestent naturellement pas dans une série sédimentaire ancienne par un sédiment, car c'est justement l'absence de sédimentation qui caractérise ces fonds. On constate alors dans la série une lacune par absence de dépôt, correspondant à la période pendant laquelle le fond, balayé par les courants, est resté rocheux. Sur l'ancien fond rocheux on remarque souvent des perforations creusées par des Mollusques lithophages, ou des surfaces durcies, connues des géologues anglais sous le nom de « hardgrounds». Quelquefois les anfractuosités de ces surfaces sont remplies de restes d'organismes fossiles, tels que Gastéropodes, Brachiopodes, Crinoïdes. Il est souvent difficile d'évaluer la profondeur à laquelle se trouvait cet ancien fond rocheux.

Les dépôts sableux prédominent dans la zone supérieure de la région néritique, tandis que les dépôts vaseux deviennent plus abondants dans la zone inférieure.

Les faciès si variés de la région néritique peuvent être de préférence groupés suivant le mode de formation des sédiments.

Les formations d'origine purement chimique sont rares et l'on ne peut guère citer que les oolithes ferrugineuses et certaines ooliihes calcaires.

Les formations détritiques constituées par des éléments minéraux

comprennent surtout des sédiments grossiers, c'est-à-dire des poudingues et des grès, mais les marnes et les argiles sont loin de faire défaut. Voici quelques exemples de formations gréseuses néritiques : les grès à empreintes mécaniques, les grès glauconieux ou grès verts, les grès à Lamellibranches (Cardinies, Trigonies) ou à Brachiopodes {Spirifer)^ les mollasses à Huîtres et à Pectinidos. Parmi les formations marneuses, mentionnons les marnes à Huîtres, les marnes à Hippurites, les marnes à petits Gastéropodes * (couches de Saint-Cassian, dans le Trias alpin, couches à Turbo subduplicatus, dans le Lias supérieur de l'Europe occidentale), etc.

Parmi les formations organogènes de la région néritique, nous distinguons les calcaires construits et les faciès de charriage, soit zoogènes, soit phytogènes. Les calcaires construits sont ou bien des formations récifales, édifiées par des êtres fixés, vivant en colonies et sécrétant du calcaire en grande abondance (récifs de Zoanthaires, d'Hydrozoaires, de Brj'ozoaires, de Lithothamnium), ou bien des accumulations de débris d'êtres benthoniques fixés, tels que les Crinoïdes (calcaires à entroques), les Bryozoaires (graviers k Bryozoaires), les Algues siphonées (calcaires à Diplopores), ou encore des accumulations de squelettes d'êtres benthoniques libres, tels que les Forarainifères (calcaires à Fusulines, à Alvéolines, àMilioles, àNunimulites), les Brachiopodes, les Lamellibranches (calcaires à Oryphées), etc. Tous ces faciès correspondent à des fonds constamment balayés par les vagues ou par les courants marins, de sorte que les éléments détritiques d'origine minérale ne viennent pas se mêler au calcaire sécrété par les organismes. Souvent les courants sont assez intenses pour charrier loin de leur lieu d'origine les fragments de squelettes triturés et pour donner naissance à des brèches coralliennes, à des lumachelles *, à des sables calcaires, faciès souvent associés à des oolithes calcaires et favorables au développement des Échinodermes (Apiocrinus, Pygurus, Clypeaster), des Lamellibranches (Megalodus, Pachycardium, Diceras, Rudistes) et des (îastéropodes (Nérinées) à tçst très épais.

Les amas d'ossements et de dents de Poissons connus sous le nom de bonebeds et certains dépôts de phosphate de chaux, évidemment d'origine animale, doivent aussi être considérés comme des dépôts néritiques.

1. Ce faciès est probablement lié à une végétation toufTue; d'après Tb. Fuchs on le rencontre actuellement dans ces conditions dans la rade de Messine [8].

2. Les faluns et les lumachelles sont presque entièrement constitués par des amas de coquilles brisées en menus fragments. Joh. Wallher pense que ce sont les Crustacés décapodes qui, au moyen de leurs pim-^s, effectuent ce travail de trituration.

C'est surtout dans la région néritique que l'on observe les ondulations du fond connues sous le nom de « ripple-marks » ^ et qui se rencontrent souvent dans les formations géologiques à la surface des bancs de grès. Elles sont de deux sortes : les unes présentent deux flancs s)rmétriques et sont dues à un mouvement ondulatoire des eaux, les autres ont des flancs inégalement inclinés, ressemblent à des dunes en miniature et doivent certainement leur origine à un courant qui se fait sentir sur le fond avec une direction constante. Les € ripple-marks » de la première catégorie ne peuvent se former que dans la mer ou dans des lacs, à une profondeur qui ne doit guère excéder 200 m. Celles de la seconde catégorie peuvent être marines, lacustres, fluviatiles, voire même éoliennes. Il est probable qu'elles peuvent prendre naissance à des profondeurs bien supérieures à 200 m.

Formations bathyales, — Les sédiments vaseux sont de beaucoup les plus répandus dans la zone bathyale, qui est le domaine principal des boues terrigènes et en particulier des boues bleues. Sur le passage des grands courants marins, toutefois, le fond est balayé et les êtres benthoniques y présentent une richesse d'individus et une variété de formes remarquables, grâce à l'abondante nourriture fournie par le plankton de surface.

Les faciès sont moins variés que dans la région néritique, mais ils jouent un rôle non moins considérable. Ce sont des grès à grain fin, des argiles, des marnes et des calcaires. C'est aux argiles bathyales qu'il faut assimiler la majeure partie des schistes, c'est-à-dire la roche sédimen taire qui est certainement la plus répandue à la surface du Globe. Au Silurien, les schistes carbures sont remplis de restes de Graptolithes, Hydrozoaires dont la nature planctonique ne peut plus faire de doute depuis que l'on a découvert leurs pneumatophores. Dans la vase même vivaient certains Trilobites (schistes à Trinucleus, schistes à Calymènes), les Posidonomyes (schistes à Posidonomyes, carbonifères, triasiques, jurassiques), les Dentales (argiles à Dentales). ,

Les Ammonites n'étaient nullement des êtres pélagiques, comme on l'avait cru longtemps; elles vivaient certainement sur le fond, aux endroits mêmes où nous trouvons actuellement leurs coquilles ; celles de la région bathyale étaient sténothermes {Phylloceras, Lytoceras)\ dans la région néritique vivaient d'autres types eurythermes. Les coquilles vides devaient souvent flotter à la surface, après la

\. Ernst Bbrtololt. Rippelmarken. Inaug. Dissert. Pbil. Fdc. Univers. Giessen, 1893. In-8, 108 p.. Frankenthal, 1804.

LBS FACIÈS i53

mort de l'anîma], et pouvaient venir s'échouer sur la côte', comme les Nautiles et les Spirules à Tépoque actuelle, de sorte que, dans les dépôts littoraux, les espèces bathyales et les espèces néritiques peuvent se trouver mélangées.

L'un des faciès à Ammonites les plus répandus est celui des argiles ou des marnes à Ammonites pyriteuses; les Ammonites y sont représentées par des moules internes en pyrite de fer, transformée suivant les lignes d'affleurement en hydroxyde; le test lui-même a disparu. Mais les Ammonites se rencontrent aussi très fréquemment dans des nodules calcaires au milieu des marnes, ainsi que dans des bancs de calcaires rouges noduleux ou de calcaires compacts gris, qui ne sont autre chose que des boues coralliennes comprimées.

Dans les terrains tertiaires on peut citer, parmi les faciès les plus caractéristiques de la région bathyale, les argiles à Septaria, avec Voldia et Dentalium, les marnes à Pleurotomes.

Les plus remarquables des faciès non vaseux sont les calcaires grumeleux à Spongiaires et la craie blanche, qui est par excellence une formation benthogène, comme Ta si bien démontré L. Cayeux' [VIII, H].

Les nombreuses discussions auxquelles ont donné lieu les conditions de dépôt de ces diverses formations proviennent incontestablement de ce que les différents auteurs ne sont pas d'accord sur les limites supérieures qu'il convient d'assigner aux mers profondes. Si l'on admet une région bathyale indépendante, le malentendu se trouve dissipé.

Formations abyssales [VIII, 8]. — Dans les océans, les formations argileuses d'origine continentale, dites boues terrigènes, se rencontrent encore à une distance du littoral qui varie suivant la latitude et suivant la topographie de la côte (fig. 35). Au large on ne trouve plus dans les grands fonds que des formations pélagiques^ parmi lesquelles les accumulations de squelettes calcaires ou siliceux, provenant d'organismes de surface, jouent un rôle capital. La constitution de ces sédiments planctogènes varie avec la profondeur et surtout avec la latitude. Entre 700 et 5 000 m on rencontre principalement les vases à Globigérines et les vases à PtéropodeSy dépôts renfermant de 30 à 98 '/o de calcaire. Dans les mers australes, elles passent insensiblement à la vase à Diatomées, qui contient de 20 à 90 ^/^ de silice. Sur les fonds du Pacifique et de l'océan Indien dont la profondeur

1. A. d'Orbignt. Cours élémentaire de Paléontologie et de Géologie stratigraphique. T. I. p. 87. Paris, 1849.