LES

PHÉIfOMÈISES GÉOLOGIQUES

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sur une roche non étirée, on obtient un 3e" ^'*''''' '^ '"^"^^ Il resuite des observations d'A Heim m . .

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Ê. Haug. — Trailë de Géologie.

Pl. XIV.

Cliché Ch. Vèlain.

STRATIFICATION KT SCHISTOSITK

dans les schistes éodévoniens d'Oignies (Meuse).

Cliché A. Higot.

FAILLE DES HACHETTES, FALAISE DE SAINTK-HOORINE-DFS-PERTES, PRÈS BATEUX.

A gauche : hase d« l'Oolilhe hiaiiche (Bajorien supérieur\ avec l'Oolithe ferrugineuse

(Bajocien moyen} et la Mâlière (Aalénion supérieur) sous-jacentes ;

à droite : sommet de l'Oolithe blanche avec la base du Balhonien.

La preuve du laminage est fournie par Tétirement des fossiles. Les Ammonites, enroulées en spirale, prennent une forme elliptique (fig. 87); les Trilobites sont allongés ou raccourcis, ou étirés obliquement, suivant que leur axe est dirigé dans le sens de Tétirement, ou à angle droit, ou obliquement [3] (fig. 88); les Poissons subissent des déformations analogues, qui, méconnues, ont donné lieu, à tort,

à la création d'espèces [4]. Les Bélemnites, dont le rostre est formé de fibres rayonnantes de calcite, ne s'étirent pas, mais se tronçonnent en fragments qui sont séparés les uns des autres, grâce à Tétirement subi par la roche, les intervalles entre les tronçons étant remplis ultérieurement par de la calcite blanche [6] (fig. 89).

Ed. Jannettaz [5] a tiré une autre preuve de Tétirement des schistes de l'inégale conductibilité pour la chaleur dans le sens de l'allongement et dans le sens transversal. Lorsqu'on enduit de graisse la surface d'un schiste laminé et qu'on chauffe un point de cette surface, on voit se former une ellipse, dont le grand axe indique le sens de l'allongement; lorsqu'on procède de même sur une roche non étirée, on obtient un cercle.

Il résulte des observations d'A. Heim [6] que les déformations sans rupture, résultant du laminage, peuvent se produire exactement de la même manière sur des roches de composition très différente, plastiques ou non, et que les mêmes roches qui, en un point, présentent des déformations avec rupture, sont ailleurs déformées sans rupture. Sur un même échantillon, on peut rencontrer des déformations sans rupture et avec rupture, évidemment successives.

Le même auteur a montré — et l'on a souvent l'occasion en pays plissé de le vérifier — que, dans le cas des plis serrés et déversés, une même couche est devenue beaucoup plus épaisse dans la

Fig. 87. — Ainmonilc élirée (Cœloccras Bayleanum), série Oolithique inférieure (Bajocien), Chalets d'Arsine, près Villars-d'Arène (Hautes- Alpes). Réd. au 1/3.

É. Haug. — Traité de Géologie.

Pl. XIV.

Cliché Ch. Vèlain.

STRATIFICATION! KT SCHISTOSITI^

dans les schistes éodévoniens d'Oignics (Meuse).

Cliché A. Hijfot.

FAILLE DES HACHETTES, FALAISE DE SAINTE-HO>"ORI.NE-I>FS-PKRTES, PRÈS BAYEUX.

A gauche : base de l'Oolithe blaiirhc (Bajorien supérieur^ avec l'Oolithe ferrugineuse

(Bajocien moyen; et la Màlière 'Aalénion supérieur! sous-jaccutes ;

à droite sommet de l'Oolithe blanche avec la base dj Bathonien.

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région de la charnière que dans les flancs du pli, comme s'il y

avait eu afflux de matière vers la

ligne où s'effectue la courbure.

Cet afflux peut se traduire en

outre par un plissotement extrêmement intense, accompagné fréquemment de petites cassures plus

ou moins parallèles entre elles,

qui sont autant de plis-failles en

miniature (fig. 90). Lorsqu'elles

se multiplient, elles constituent

un véritable pseudo-clivage.

La schistosité, qui n'a rien de

commun avec la fragmentation des roches résistantes, est en général beaucoup plus développée dans le voisinage des charnières que dans la région des flancs. On peut en conclure que le plissement et le clivage ne sont que deux manifestations simultanées d'une seule et même force.

Fig. 88. — Trilobite {IlUenus giganteus)^ schistes ardoisière siluriens d'Angers, a, étiré dans le sens de la longueur ; 6, étiré dans le sens de la largeur. Réd. au I /3.

Heim a également pu établir que la déformation sans rupture augmente avec la distance verticale de la surface originale et qu'elle n'affecte les roches non plastiques qu'à une grande profondeur. A

la surface, ces, mêmes roches se déforment avec rupture. La conclusion qui s'impose dès lors est que la plasticité des roches augmente

avec la profondeur. En profondeur, les roches prennent, suivant Texpression de Heim, une plasticité latente; les pressions s*y répartissent dans tous les sens, comme elles le font dans un milieu liquide.

Les plissements les plus énergiques n'ont évidemment pu s'effectuer que sous une charge considérable de matériaux et ce n'est que grâce à des dénudations ultérieures que nous pouvons aujourd'hui en étudier les détails. C'est évidemment pour cette raison que les mouvements orogéniques sont localisés dans les géosynclinaux, où la condition requise se trouve réalisée, en raison de la grande épaisseur des couches.

L'assimilation à des liquides, de roches soumises à de très fortes pressions, est confirmée par les expériences de Tresca et de Daubrée [1]. Opérant sur des métaux, Tresca est arrivé à faire s'écouler, en les soumettant à l'action d'une presse hydraulique, des métaux très peu plastiques par un orifice circulaire étroit. Daubrée a forcé, dans les mêmes conditions, de l'argile à s'écouler par une ouverture circulaire ou rectangulaire. Il s'est formé, dans le premier cas, un cvlindre à structure schisteuse dont les feuillets étaient concentriques par rapport à la surface du cylindre (fig. 91); dans le deuxième cas, les plans de schistosité étaient parallèles à la grande face du jet à section rectangulaire. De plus, Daubrée a mélangé à l'argile qu'il employait des paillettes de mica; celles-ci s'alignèrent, dans les parties devenues schisteuses par écoulement, dételle sorte que leurs grandes faces devinrent paral-

Fipr. 89, a, 6. — Bélemnilcs tronçonnées, marnes oxfordiennes, Frelle de Saillcs, Alpes Vnudoises (d'après Alb. Heim).

lèles aux plans de schistosité. Telle est probablement Torigine de certains micaschistes.

Après ces expériences, le rôle de V écoulement dans le flanc inverse laminé des plis ne peut plus être mis en doute. Il est encore confirmé par les travaux d'Adams et Nicholson [9], qui sont arrivés à déformer du marbre en le soumettant à des pressions supérieures

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Fig. 90. — Plis-faiiles microscopiques (pseudo-clivage) dans la dolomie triasiquo du Tôdi (d*après A. Hkim).

à sa résistance à Técrasement. A 300 ou 400% la déformation se produit sans ruptures, le marbre devient malléable comme un métal.

Trituration. — Les déformations avec rupture peuvent déjà] être envisagées comme une sorte de trituration. Les fragments, avant d*être cimentés, roulent sur eux-mêmes et s'écrasent les uns contre les autres. Il se produit ce que Ton appelle une brèche de friction. Des roches de cette nature se rencontrent souvent à la base d'une nappe de charriage (pi. XV, 1), ou le long des plis-failles, ou encore le long des failles ordinaires. Elles sont essentiellement élastiques, quoique l'action de l'eau n'intervienne que pour les cimenter. Les éléments, anguleux ou plus ou moins arrondis, varient de dimensions depuis des fragments microscopiques jusqu'à des blocs immenses.

Les roches granitoïdes ou volcaniques ainsi triturées présentent

LES PHÉNOMÈNES GEOLOGIQUES

une structure que Ton a qualifiée de cataclastique. Les cristaux sont broyés, brisés, déchiquetés, puis recimentés (Môrlelstructur, structure en mortier). Le ciment est formé de calcite, de quartz ou de minéraux altérés. Souvent il se développe de grandes quantités de séricite et, dans le cas des roches devenues schisteuses par pression,

ce minéral couvre fréquemment la- surface de tous les feuillets.

Dynâmométamorphisme. — Partant de ces données, certains auteurs ont attribué la formation de la plupart des roches métamorphiques et, en particulier, des roches cristallophylliennes à Faction dynamique des mouvements orogéniques. Constatant que les schistes cristallins sont presque toujours fortement plissés, on avait conclu que leur métamorphisme était dû au plissement lui-même. De là est née la théorie du dynamomélamorphisme, développée surtout par Rosenbusch [XIV, 18] et son école.

Au lieu d'envisager les gneiss comme des schistes sédimentaires devenus cristallins sous Faction de minéralisateurs venus de la profondeur, comme le fait l'école française, on leur attribue une

Fifr- 01. — Production de la structure schisteuse et concentrique dans de Tarpile forcée à s'écouler par un orillce circulaire. Vue d'un échantillon montrant deux sections, l'une suivant l'axe, l'autre dans le sens perpendiculaire.

2 Tois gr. nat. (d'après Daubrée, Études synthéliques de Géologie expérimenta! e).

origine interne et on les considère comme des roches granitoïdes devenues schisteuses par le laminage qu'elles ont subi. Si cette théorie correspond peut-être à la réalité pour ce qui concerne certains gneiss granitoïdes, comparables à la prologine, qui n'est autre chose qu'un granité à structure cataclastique, il est impossible de l'appliquer aux gneiss œillés ou glanduleux et aux gneiss gris.

On a attribué au dynamométamorphisme d'autres effets encore. On a supposé que les pressions résultant des actions orogéniques pouvaient faire naître, dans les roches laminées, des minéraux cristallisés semblables à ceux qui caractérisent le métamorphisme de contact. Ainsi on a imputé au laminage la présence de grenat, de zoïsite. de mica noir dans les schistes à Bélemnites du col de Nufenen, dans le Valais; la transformation d'arkoses en gneiss, celle de phyllades

en micaschistes. Le développement d'ottrélithe, de grenat, d'amphibole dans les schistes cambriens de l'Ardenne serait dû, d'après Gosselet, aux plissements qu'ont subis les schistes et au voisinage d'une faille. Alors que les actions cataclastiques sont indiscutables, la formation de silicates cristallisés sous la seule action des mouvements orogéniques est fortement contestée. Pour beaucoup d'auteurs, ces minéraux seraient d'origine profonde et ils se seraient développés in siiu dans des points où l'arrivée des fluides minéralisateurs aurait été facilitée par les dislocations. Le phénomène de plissement aurait favorisé le métamorphisme en multipliant les surfaces d'attaque.

Après un véritable engouement pour le dynamométamorphisme, il semble que, en France au moins, on tombe maintenant dans l'excès contraire, en affirmant que « les actions dynamiques déforment, mais ne transforment point ». Sans invoquer des apports venus de la profondeur, on peut parfaitement concevoir que des silicates cristallisés peuvent prendre naissance dans des schistes ou dans des calcaires argileux sous la seule action de la pression. Les belles recherches de W. Spring[H] ont démontré que, sous de fortes pressions, des métaux différents mis en contact non seulement se soudent, mais peuvent aussi former par diffusion des alliages et que, d'autre part, la pression peut déterminer de véritables réactions chimiques entre des composés non dissous mis en présence. L'intervention des actions calorifiques est inutile. Il est incontestable dès lors que la seule pression a dû, dans certaines conditions, favoriser la production de silicates calcaires et de silicates alumineux cristallisés aux dépens de mélanges d'argile et de calcaire.

1. — A. Daubrée. Études synthétiques de géologie expérimentale. 1 vol. in-80, 828 p., 181 fig. Paris, 1879.

2. — L. DUPARC et A. Le Royer. Contributions à Tétude expérimentale des diaclases produites par torsion. Arch. des Se, phys. et nal.y 3*^ pér., XXII, p. 297- 313, pi. m, 1889.

3. — Henry Dufet. Note sur les déformations des fossiles contenus dans les roches schisteuses et sur la détermination de quelques espèces du genre Ogygia, Ann. scient, de lÉeole normale supérieure, 2« sér., IV, p. 183-190, 4 fig., 1875.

4. — A. Wettstein. Ueber die Fischfauna des Tertiaeren Glarnerschiefers. Mém. Soc. Pal. Suisse, XIH, 103 p., 71 pi., 1886.

5. — Ed. Jannettaz. Mémoire sur les clivages des roches (schistosité, longrain) et sur leur reproduction. Bull. Soc. Géol. Fr., 3« sér., Xll, p. 211-236, 12 fig.,

6. — Albert Heim. Untersuchungen ûber den Mechanismus der Gebirgsbil-

dung. In-4<>, t. II. AUgemeine UntersucbuDgen ûber den Mechasismus der Gebirgsbildung, 246 p. Bâie, 1878.

7. — Id. Geologische Nachlese, n^ 12. Gneissfâltelung in alpinem Centralmassiv, ein Beitrag zur Kenntniss der Stauungsmetamorphose. Vierteljahrschr. d, Naturf. Ges, m Zurich, XLV, p. 205-237, pi. VIII, IX, 1900.

8. — A. RoTHPLETZ. Ueber eigenlhûmliche Deformationen jurassischer Amraoniten durch Drucksuturen und deren Beziebungen zu den Stylolithen. SUzungsber. d. math.-phys. Cl. d. k. bayer, Akad. d. Wiss., XXX, p. 3-32, 1 fig., 1900.

9. — Frank D. Adams and John Th. Nicholson. An Expérimental Investigation into the Flow of Marble. Philos. Trans, of the Roy. Soc. ofLondon, Ser. A, CXCY, p. 363-401, 8 fig., pi. III-XXV, 1901.

10. — W. Spring. La plasticité des corps solides et ses rapports avec la formation des roches. Revue générale des Sciences, XI, p. 1036-1041, 1900. |

11. — E. Weinschenk. Mémoire sur le dynamoraétamorphisme et la piézocristallisation. Congrès géoL intern. C. R. de la VIII^ session, p. 326-341, 1901.