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LE CYCLE DBS PHÉNOMÈNES GÉOLOGIQUES il
régime des marées, il débouche par un estuaire, en avant duquel il abandonne aussitôt une partie du limon qu'il portait en suspension, tandis que le reste est entraîné à une certaine distance de l'embouchure et ne tombe que lentement au fond de la mer.
La partie inférieure du cours du fleuve et son embouchure sont donc aussi le théâtre d'une sédimentation intense.
Si nous nous rendons dans une région désertique, là encore nous voyons se produire sur une vaste échelle les phénomènes de désagrégation, de transport et de sédimentation. Les roches sont soumises, par suite du refroidissement nocturne et de l'insolation diurne, à des variations de température extrêmement brusques, qui déterminent leur éclatement. Après une desquamation préalable, les plus compactes, telles que les calcaires, les basaltes, les silex, sont débitées en éclats anguleux; les grès sont transformés en sables, les granités en arènes. Le vent s'empare immédiatement des produits de cette désagrégation; le sable est mis en mouvement et fonctionne désormais comme agent de polissage et de corrosion; il transforme Jes caillomi épars en galets à facettes et grave de profonds sillons dans les parois des falaises. En même temps, le vent remplit la fonction d'agent de transport; il pousse devant lui des accumulations de sable analogues aux dunes marines et ce phénomène aboutit nécessairement à la formation d'un dépôt que l'on peut qualifier d' « éolien ».
Transportons-nous maintenant sur le bord de la mer, sur une côte formée par une falaise abrupte. A marée haute, les vagues viennent déferler avec fracas contre le pied de la falaise, qui, minée par la base, s'effondre en tranches successives et recule ainsi graduellement, tandis qu'il se forme un peu au-dessus du niveau des plus basses mers une plate-forme littorale. Le flot s'empare des blocs éboulés, les projette comme une mitraille contre le rivage et les transforme peu à peu, suivant leur nature, en galets arrondis, en sable ou en vase. Des courants charrient les galets et les sables parallèlement à la côte et les déposent, en des endroits dont la configuration permet leur arrêt, sous la forme de levées de galets, de plages de sable. Quant à la vase, elle reste en suspension dans l'eau dé mer pendant quelque temps, puis elle se dépose, soit au large, soit dans une anse abritée, se mêlant souvent à la vase apportée par les fleuves. Nous observons donc encore, sur le littoral, des phénomènes de destruction, de transport et de sédimentation.
Enfin, lisons les récits des anciens navigateurs dans les mers de l'0c4anie ou les mémoires consacrés par des explorateurs modernes,
tels que Darwin, J. Dana, AI. Agassiz, à Tétude des abords de la Floride, ou à la côte nord-est de l'Australie, ou aux îles de la Polynésie. Nous apprenons que les rivages de ces terres sont bordés de récifs coralliens, qui forment aussi quelquefois une barrière à une certaine distance de la côte. Ces récifs sont édifîés par des Madréporaires et autres Anthozoaires vivant en colonies et sécrétant des polypiers, composés de carbonate de chaux. La vague vient s y briser ; lors des tempêtes, elle arrache les parties les plus exposées, elle triture les polypiers, les transforme en un sable corallien et les particules les plus ténues restent un certain temps en suspension dans les eaux, à la manière des boues inorganiques, blanchissant la mer aux abords des récifs, de sorte que Ton a pu parler du « lait du corail ». En tombant au fond, ces particules forment, au large des constructions coralliennes, un dépôt de vase calcaire extrêmement fin et homogène. Voici donc un exemple de sédiment dont les éléments proviennent exclusivement de Tactivité d'êtres organisés.
LiTHOGÉNÈSE. — Que la sédimentation marine soit due à l'intervention des organismes, qu'elle soit en relation avec l'action des vagues sur les roches du littoral, qu'elle soit alimentée par Tapport des fleuves ou des glaciers qui débouchent directement dans la mer, ou encore par des projections volcaniques ou des poussières cosmiques, soit, enfin, qu'elle ait lieu par précipitation chimique des sels contenus en dissolution dans les eaux marines, elle se traduit toujours par la formation d'un dépôt ou sédiment, qui vient tapisser le fond de la mer. De même, la sédimentation continentale, quelle que soit l'origine première des matériaux qui y prennent part, se manifeste par la formation de dépôts recouvrant les plaines, encombrant le lit des cours d'eau, encroûtant les pentes des montagnes, ou tapissant le fond des lacs.
Parmi les dépôts marins, ceux qui se forment sur le littoral, audessus de la limite inférieure des basses mers, sont seuls accessibles à l'observation directe; quant à ceux qui se sont effectués au large, c'est uniquement par des dragages que nous pouvons apprendre à les connaître et c'est seulement dans les quarante dernières années que des croisières, organisées par les gouvernements de tous les pays civilisés et parmi lesquelles il convient de mettre celle du Challenger (1873-7H) au tout premier plan, ont fait connaître, au moins dans leurs grandes lignes, la nature et la distribution des sédiments qui occupent le fond des océans. On a constaté ainsi l'existence d'une ceinture de dépôts vaseux sur tout le pourtour des con-
tinents, jusqu'à une distance variable des cotes, et l'analogie est irrande entre ces dépôts et les argiles, les marnes, qui comptent parmi les terrains les plus répandus à la surface de la Terre.
La ressemblance n'est pas moindre entre les vases calcaires, les brèches coralliennes qui entourent les récifs et certaines craies, certains tuileaux, et, depuis longtemps, les géologues ont été amenés au résultat que les grès ne sont autre chose que des sables agglutinés, que les poudingues sont des amas de galets cimentés. L'origine marine de la plupart de ces roches résulte déjà de leur analogie avec les sédiments des mers actuelles, mais cette origine est mise entièrement hors de doute par la présence de fossiles marins, tels que coquilles de Mollusques, squelettes de Poissons, carapaces d'Oursins, etc. Certes il existe aussi des argiles, des grès, des calcaires d'origine lacustre, des poudingues d'origine fluviatile, mais leur importance est minime, comparée à celle des dépôts marins, et Ton peut affirmer qu'une très grande partie des terrains formant l'ossature des continents est constituée par des roches sédimentaires d'origine marine.
Si les roches sédimentaires ne sont pas tout à fait identiques aux dépôts formés aujourd'hui par les eaux et si elles en diffèrent surtout par leur degré de cohésion, cela tient à ce que, postérieurement à leur dépôt, elles ont subi des modifications physiques et chimiques souvent intenses, sous l'action des pressions énergiques auxquelles elles se sont trouvées soumises ou encore par suite du fait qu'elles ont été imbibées par des eaux thermales chargées de principes minéralisateurs. Les calcaires ont été ainsi transformés en marbres, les argiles en schistes argileux ou en schistes cristallins. L'ensemble de ces transformations est connu sous le nom de mélamorphisme. Les roches métamorphiques occupent à la surface du Globe une surface au moins égale à celle des roches sédimentaires non modifiées.
Les roches d'origine marine, métamorphisées ou non, se rencontrent non seulement dans des plaines qui ont pu être exondées par de faibles oscillations du sol, mais encore et surtout dans des chaînes de montagnes élevées, où l'on recueille des restes d'animaux marins à des altitudes de plusieurs milliers de mètres, comme par exemple aux Diablerets, dans les Alpes vaudoises, où des coquilles de Mollusques marins et des Nummulites ont été trouvées entre 3 200 et 3 300 mètres d'altitude. Il est donc manifeste que des roches sédimentaires ont été d'abord soustraites au milieu marin, dans lequel elles s'étaient formées, puis soulevées à des hauteurs très considé-
rables par des mouvements de Técorce terrestre, de manière à constituer des massifs montagneux.
C'est un tout autre ordre de phénomènes que nous allons maintenant aborder.
Orogenèse. — La phase pendant laquelle les sédiments se déposent au fond des mers peut être considérée comme une période pendant laquelle se sont élaborés les matériaux qui serviront à rédific^tion des chaînes de montagnes. On lui a donné le nom de phase de litho-
génèsây par opposition à la phase d'orogenèse, qu'elle précède nécessairement et au cours de laquelle s'édifient les reliefs de Técorce terrestre.
W^^^^Ê^i^^ê^^k Si l'on veut se rendre
compte de la nature des
Fig. 1. — Couches redressées. ABy ligne de plus . , forte pente donnant leur inclinaison ou pendage; CIK phénomènes qui OUI porte
direction des couches. l^s sédiments à l'altitude
des massifs montagneux, il est nécessaire de se familiariser avec une particularité que présentent tous les dépôts formés dans des eaux tranquilles. Il est facile de constater qu'ils sont disposés suivant des couches horizontales, séparées les unes des autres par des plans de stratifications parallèles entre eux; on dit que ces dépôts sont stratifiés. La stratification est particulièrement bien visible quand la nature des dépôts se modifie dans le sens vertical et surtout lorsque les modifications se produisent brusquement, lorsque, par exemple, une couche calcaire succède sans transition à une couche argileuse*. Toutes les fois que des couches ou strates présenteront une certaine inclinaison, sans qu'il soit possible d'attribuer cette inclinaison à une sédimentation torrentielle, on devra en conclure que ces couches ont été relevées, redressées par une action mécanique postérieure à leur formation*. Souvent Tinclinaison des strates' est très considérable (fig. 1), elle peut atteindre la verticale et peut même la dépasser. On dit alors que les
1. L*épaisseur d'une couche doit être mesurée, bien entendu, suivant une perpendiculaire au plan de stratification.
2. Cette notion de Thorizontalité primitive dos dépôts est due à Slénon [1], qui dés 1660 attribuait - aux feux souterrains • les changements dans l'inclinaison des strates.
3. Vinclinaison ou pendage d'une couche est Tangle que fait avec un plan horizontal sa ligne de plus forte pente (fig. 1, A B), qui est elle-même perpendiculaire à la direction {{\^. I, CD).
couches sont renversées. Dans des régions très étendues elles sont partout fortement ondulées ou énergiquement plissées, de manière à prévsenter des plis concaves — que Ton désigne sous le nom de synclinaux — et des plis convexes — connus sous le nom A' anticlinaux,
I>a chaîne du Jura nous fournit un exemple classique de région plissée (Gg. 2); comme, en beaucoup de points, la surface des couches s y confond avec la surface du terrain, il en résulte que les synclinaux correspondent à de longues vallées longitudinales, telles que le val de Travers, et que les anticlinaux se traduisent par des chaînes parallèles en forme de voûtes.
On n'a jamais pu observer directement les mouvements du sol qui ont produit le relèvement des couches ou qui ont donné lieu aux ph'ssements, on constate le résultat mécanique, mais on ne peut assister au phénomène luimême; pour expliquer le mécanisme du plissement on a dû avoir recours à la méthode expérimentale. En soumettant des matières plastiques, disposées suivant des lits parallèles, à une compression latérale, on est arrivé à reproduire des plis anticlinaux et synclinaux et Ton a été conduit à envisager les chaînes de montagnes plissées comme le résultat de Técrasement de zones déterminées, sous l'action de pressions latérales.
iMais revenons à des faits d'observation. Dans les régions plissées il est rare que les couches aient conservé partout une parfaite continuité, il s est produit fréquemment des ruptures, des fractures, résultant du manque de plasticité des couches; ou encore, par suite de tassements, deffondrements sous Tinfluence de la pesanteur, des voussoirs se sont affaissés suivant des cassures verticales que Ton désigne sous le nom de failles.
Les réseaux de fractures constituent des zones de moindre résistance et c'est le long des grandes
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i6 LES PHÉNOMÈNES GÉOLOGIQUES
failles linéaires ou sur le bord de cassures circulaires que se trouver très souvent les cheminées de sortie des matières fluides provenar de Tintérieur de la Terre, c'est-à-dire les volcans. En même tenipj les champs de fracture sont le siège d'ébranlements du sol, qui s produisent à intervalles irréguliers et sont connus sous le nom «1 tremblements de terre.
Le phénomène volcanique, qui consiste en émission de matière gazeuses, projection de matériaux solides et déversement, sous foriii de coulées, de roches en fusion, est le dernier terme de la série de phénomènes constituant la phase d'orogenèse.
Glyptogénèse. — Sitôt que, sous l'action de causes dynamiques internes, des reliefs apparaissent à la surface d'un continent, eej reliefs se trouvent soumis à l'action des agents dynamiques externet*. en particulier des agents atmosphériques. Les variations de température désagrègent les roches, les eaux chargées d'acide carbonique les dissolvent, le ruissellement entraîne les particules meubles el les substances dissoutes, les torrents et les rivières entament profondément les flancs des montagnes, et toutes ces forces réunies modiflent totalement la forme des reliefs et donnent au terrain son modelé. C'est une nouvelle phase dans la succession des phénomènes géologiques qui commence, la phase de glyptogénese [9]. Nous sommes ainsi revenus à notre point de départ, nous voyons entrer en jeu les mêmes agents qui, au début du cycle, préparaient les matériaux de la sédimentation. Le cycle se trouve fermé.
Dans les régions tempérées, le modelé est l'œuvre combinée des agents atmosphériques et des eaux courantes.
Les cours d'eau, ainsi que n6us le verrons plus tard, possèdent une tendance à régulariser leur lit en l'aiTouillant de l'aval vers l'amont, en entamant de plus en plus le flanc des montagnes. Si deux cours d'eau torrentiels travail lent ainsi en sens contraire, sur deux versants séparés par une crête, leurs bassins de réception entreront bientôt en contact, la ligne de partage s'abaissera graduellement et il se formera un col, puis un simple seuil, mettant en communication les deux vallées. Un réseau complexe de torrents et de rivières finira par débiter tout le massif montagneux en un groupe de monticules isolés, séparés par des vallées à fond plat.
Les monticules, témoins de l'ancien relief et dénommés pour celte raison buttes-témoins, ou simplement témoins, seront à leur tour attaqués par le ruissellement et par les eaux courantes; leur masse diminuera sans cesse, grâce à l'entraînement dans les vallées des
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H-?--^ Cambrien.
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Légende .
P~j"7] CcirboiHftrf'ert
Fi^r. î), — Exemple de carte géologique : la région des Plateaux primaires entre Naniur
et Méziéres, d'après la Carte géologique de la France à 1 : 1 000 000.
(Figure extraite de 0. Barré, VArchUecture du sol de la France.)
îIalg. Traité do Géologie. 2
parties ameublies par la désagrégation. Le relief s'atténuera de plus en plus et la région se trouvera transformée en une surface presque plane, en une pénéplaine, comme disent les auteurs américains. C'est là le terme final de Taction des eaux courantes.
Dans les régions désertiques, le même rAle est dévolu aux sables poussés par le vent. Les phénomènes de corrosion aboutissent, comme l«s phénomènes d'érosion, à la destruction des relias.
Dans les régions polaires et dans les hautes montagnes, par contre, les glaciers, tout en surcreusant localement les thalwegs des vallées, protègent de l'action des eaux courantes les surfaces qu'ils recouvrent.
Grâce aux multiples agents de dénudation, des couches profondes sont amenées au jour et c'est ainsi que se produisent les zones d'affleurement de terrains d'âge différent, qui donnent souvent aux cartes géologiques un aspect des plus bariolés (fig. 3).
Succession des cycles. — Supposons maintenant qu'une pénéplaine subisse dans son ensemble un affaissement et qu'elle soit envahie par la mer, que, suivant l'expression consacrée, elle devienne le théâtre d'une transgression marine, sur son emplacement, le fond de la mer sera le siège de nouveaux phénomènes de sédimentation, une nouvelle phase de lithogénèse commencera et un nouveau cycle succédera au premier.
L'histoire géologique de notre planète nest pas autre chose que rhistoire de ces cycles successifs. Chaque grand cycle correspond à une division de premier ordre dans la succession des temps géologiques.
Ainsi, les temps primaires furent marqués, dans une grande partie de l'Europe, par une sédimentation très active,. suivie de mouvements orogéniques intenses et d'une période de dénudation consécutive. Au début des temps secondaires, la mer envahit les régions antérieurement plissées et de puissantes masses de sédiments se déposèrent en discordance sur les terrains primaires (pi. II, 1). De même, la limite entre les temps secondaires et tertiaires correspond à une émersion temporaire des mêmes régions. Trois grands cycles de premier ordre se sont donc succédé en Europe depuis le moment où se déposèrent les premiers sédiments renfermant des fossiles reconnaissables, et il est aujourd'hui établi que plusieurs cycles de même durée ont précédé les temps primaires (fig. 4; pi. II, 2). Rien ne permet d'affirmer que le plus ancien cycle connu soit réellement le premier. De même, rien n'autorise à penser que le cycle actuel sera le dernier dans l'histoire de la Terre.
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Ê. IIaug. — Traité de Gëolojçie.
Pl. II.
Cliché A. BiKoi.
DISCORDANCE DES DÉPÔTS OOLITHIQUES INI-ÉRIKIRS HORIZONTAUX SUR LES GRès DE MAY ORDOVICIKNS RKDRESS^:8.
Mav (Calvados).
Cliché du Lahornloire de (féolofrie de la Sorbonue. DISCORDANCE DU GRI^IS AR.MORICAIN (ORDOVICIKn) SUR LES PHYLLADES DE SAINT - LÔ ( ALGONKIEN ).
Mortain (Manche).
Cette notion, en apparence si moderne, d'un perpétuel recommencement, d'un Éternel Retour (Nietzsche), fut entrevue dès la un du xviii* siècle par le géologue écossais James Hutton, auteur d'une « Théorie de la Terre », publiée en 1799 [2].
La tentative de synthèse de Hutton était prématurée, aussi les conclusions n'en furent-elles pas adoptées par les générations suivantes, d'une tournure d'esprit beaucoup plus analytique. En poussant jusqu'à l'extrême la dissection des couches géologiques, les stratigraphes du xix* siècle perdirent trop souvent de vue les conditions génétiques. Mais lorsque, sous l'impulsion des doctrines darwiniennes, la théorie des cataclysmes et des créations successives fit place aux idées évolutionnistes, la notion des cycles reparut, appuyée celte fois-ci sur des données paléontologiques qui faisaient encore défaut à l'époque de Hutton.
On avait constaté qu'à chaque grande période géologiciue correspondait un ensemble de faunes et de flores différant d'une manière plus ou moins complète des faunes et des flores de la période précédente et de la période suivante. Avec Cuvier [5], on avait conclu à des révolutions du Globe qui auraient anéanti la vie à la fin de chaque grande période. Les apparitions d'organismes nouveaux au début de la période suivante étaient attribuées à des créations successives. On admet aujourd'hui, surtout depuis les beaux travaux de Neumayr [6], qu'il s'agit en réalité d'immigrations de types nouveaux, cryptogènes, c'est-à-dire originaires de mers dont les dépôts ne sont pas accessibles à notre investigation.
Chaque grande transgression marine, marquant le début d'un nouveau cycle, coïncide avec une arrivée de types cryptogènes, avec un renouvellement de la faune marine, et c'est ainsi que la division des temps géologiques en périodes perd de plus en plus son caractère local et arbitraire pour acquérir une réelle valeur philosophique [9].
Le tableau ci-contre donne les grandes lignes de la division des temps géologiques en ères, périodes, époques, etc. Les principes de la nomenclature seront donnés dans un chapitre ultérieur.
t2 LES PHÉTNOMBNES GEOLOGIQUES
Tableau sommaire des périodes géologiques.
^ ( Période actuelle.
£RB QUATERNAIRE. ^ p^^j^^^ glaciaire (Pléistocène 0-
Ère tertiaire ( Période méditerranéenne ou néogène (Miocène et Pliocène), au ciNozoïttua. ( Période nummuHtique ou paléogène (Eogëne; Éocène et Oligocène). ÈRE sKroNDAii» ( P^riodc crétacée (crétacique).
hRB 8EC0NDAIRV \ l SOUS-périodc OOlilhiqUC.
n^l« ) J"ross,que I ^^J^^^^ jiasique.
ozoïQUB. ^ Période triasique (Trias). / Période permienne (Dyas).
|V, y Période carbonifère (carbonique).
^o ™^"* < ^^"°^® dévonienne (dévonique) PALÉo^'zoÏQUE. ) Période Silurienne (silurique) \ ««us-période gothlandîenne. f ( sous-pénode ordoncienne.
\ Période carobrienne.
Ere ( Période algonkienne (Précambrien).
AQNOTozoïQUE. ( Période archcenne (Laurcntien et Ontarien).
MÉSOZOÏQUI.
1. — Sténo. De solido intra solidum naturalîter contente dissertatîonis prodromus. 1 vol. in-4°, Fiorentiae, 1669.
2. — James Hutton. Theory of the Earlh with proofs and illustrations. In-8<*. Vol. I, II, 620 + 567 p., 6 pi. Edinburgh, l'TOr). Vol. III, xxix + 278 p., 10 fig. London, 1899.
3. — J. B. Lamarck. Hydrogéologie ou Recherches sur riniluence qu'ont les eaux sur la surface du globe terrestre; sur les causes de Texistence du bassin des mers, de son déplacement et de son transport successif sur les différents points de la surface du globe; enfin sur les changements que les corps virants exercent sur la nature et l'état de cette surface. 1 vol. in-8^ 268 p., Paris, an X.
4. — Plavfair. Explication de — sur la théorie de la Terre par Hutton. Trad. de Tanglais par G. A. Basset. 1 vol. in-8«, 424 p., 2 pl. Paris, 1815.
5. — G. CuviER. Discours sur les révolutions de la surface du Globe et sur les changements qu'elles ont produits dans le règne animal, 5° édit., 1 vol. in-8«», 400 p., 6 pl. Paris, 1828.
6. — M. Neumayr. Ueber unvermitlelt auftretende Cephalopodentypen ini Jura Mittel-Europa's. Jahrb. d. k. k. geol. ReieksansL, XXVIH, p. 37-80, 1878.
7. — J. S. Newberry. Circles of Déposition in American Sedimentary Uocks. Proc. Amer. Assoc.for the Advancement of Science, XXlï, 2, p. 185-196. Siilem, i874.
8. — W. M. Davis. The Geographical Cycle. The Geograph, Joarn., XIV, p. 481-5()4, 3 fig. 1899.
9. — É. Haug. Le cycle des phénomènes géologiques. La Science aa XX^ siècle, 1" année, p. 343-349, 5 fig., 1903, 2° année, p. 17-19, 190*.
1. Les noms entre parenthèses sont les principaux synonymes. Chaque ensemble de terrains correspondant à une période constitue un système. Les systèmes et les sous-s}-stëmes se divisent en séries, désignées par les préfixes Eo-, Méso-, Néo- (Éodcvonien. Mésodévonien, Néodévonien), qui elles-mêmes comprennent des étages.
