ALTÉRABILITÉ DES ROCHES PAR L'EAU

ne lui appartienne pas, mais qui soit celle d'un autre minéral, insoluble d'après nos expériences (une pseudomorphose de ce dernier), il est clair que cette insolubilité n'est qu'apparente, que les eaux ont dissout dans la suite des âges le minéral déplacé, ou bien qu'il s'est fait, à l'aide de l'eau, une lente métamorphose de toute la masse. Les pseudomorphoses sont, par conséquent, des produits de métamorphoses de minéraux qui, tantôt ont perdu certaines de leurs parties constituantes, tantôt en ont acquis de nouvelles, ou bien chez lesquels il s'est opéré un remplacement de certaines parties ou même de toute la masse par une autre substance. L'étude des pseudomorphoses a conduit aux plus importants résultats sur les processus de transformation dans le règne minéral : elle a surtout prouvé la solubilité de beaucoup d'éléments de roches qui étaient tenus par les chimistes pour insolubles. Ce sont surtout ces pseudomorphoses dans lesquelles le produit de la métamorphose n'a plus aucun rapport chimique avec le minéral primitif qui sont remarquables à ce point de vue. Ici se rangent les pseudomorphoses de limonite d'après les cristaux de quarz , celles de calamine selon les feldspaths, celles de pyrite dans la forme des cristaux de quarz, celles de quarz, d'après la forme des cristaux de spathfluor, etc. L'acide carbonique que l'eau tient en dissolution joue un rôle important dans ces métamorphoses et l'expérience a donné les mêmes résultats que l'observation des processus naturels. Elle a montré que les feldspaths, l'épidote, le mica, la tourmaline, l'augite, l'hyperstliène, la hornblende, l'olivine, la chlorite, le talc, etc., tous minéraux qui semblent insolubles, finement pulvérisés et recouverts d'eau contenant de l'acide carbonique ou même d'eau pure, étaient si vite attaqués par elle, que déjà les premières gouttes du liquide filtré montraient les traces d'alcalis ou de base provenant de ces minéraux. L'expérience enseigne que, à part l'or et le platine, il n'existe pas de minéral qui soit absolument insoluble ou inattaquable par l'eau chargée d'acide carbonique, et que les minéraux qui prennent une part essentielle à la formation de la croûte terrestre, ne peuvent résister à la force dissolvante et décomposante de l'eau qui les pénètre. En se chargeant ainsi dans sa course de substances étrangères, l'eau qui était pure dans l'atmosphère, reparaît à la surface du sol comme source minérale, et cette action, continuée pendant les longues périodes géologiques, a arraché à l'intérieur du globe des quantités énormes de matières accumulées maintenant à la surface. Non-seulement les minéraux, par l'action de l'eau, perdent plus ou moins de leurs parties constituantes, mais ils subissent encore, des changements complets dans leur composition, comme nous le montrent les pseudomorphoses primitives. Nous étudierons au paragraphe suivant ces modifications et les lois d'après lesquelles elles prennent naissance.

PROCESSUS HYDRO-CHIMIOUES. 181

§5. Processas hTdro-chimiqaes. — Les eaux qui pénètrent dans les roches de la croûte terrestre entraînant avec elles de l'acide carbonique, de l'oxygène et des substances organiques, déterminent les processus hydro-chimiques suivants :

1. Dissolution. — Abstraction faite d'une série de sels très-facilement solubles, rares par conséquent dans la nature à l'état cristallisé, puisqu'ils ne peuvent persister que sous des conditions spéciales (sulfates de cuivre et de fer, alun, salpêtre, etc.), il y a surtout quatre roches sur lesquelles les eaux atmosphériques ont une action directe : le gypse, le sel gemme, le calcaire et la dolomie.

Le gypse, par les amas puissants qu'il forme, prend une part qui a bien son importance, dans la structure de la croûte terrestre. Il s'élève à sa surface en séries de monticules et de collines, d'où il résulte que sa destruction a la plus grande influence sur la structure des couches et la forme de la surface de la terre.

Le gypse étant soluble dans 460 parties d'eau et l'eau ne l'attaquant pas seulement par sa surface, mais encore par les innombrables fentes qui le pénètrent dans toutes les directions, on peut imaginer quelle quantité de substance peut lui être enlevée pendant un temps relativement court. Si on admet que la quantité moyenne de pluie pendant une année soit de 1 mètre, son effet sur une montagne de gypse, dans le cas où l'eau se saturerait de ce sel, serait d'en enlever annuellement une quantité de 4""°, 10. Partant de ce chiffre, une montagne de gypse élevée de 53 mètres disparaîtrait en 50 000 ans par la seule dissolution. En réalité, là pluie serait bien plus active, eu égard à l'eau qui pénètre dans les fentes. Parla lixiviation des eaux souterraines, il se forme de proche en proche de vastes cavités dans le gypse.

Le sel gemme est dissous par l'eau bien plus facilement que le gypse, et il aurait été complètement enlevé de tous ses gisements, la plupart paléozoïques, s'il n'avait été quelquefois protégé par ses compagnons habituels, notamment par des couches imperméables d'argile.

C'est là la condition de son existence comme membre des séries sédimentaires ; aussi, la plupart des grands amas de sel gemme connus sontils recouverts d'argile. Dans le célèbre gisement de Stassfurt, l'argile s'oppose si énergiquement au passage de l'eau que des dépôts permiens de chlorures de calcium et de magnésium, dont l'âge, à coup sûr, remonte à des millions d'années, s'y rencontrent à l'état cristallisé, tandis qu'ils tombent en déliquescence aussitôt qu'ils sont exposés à l'air. De même, le sel gemme de Wieliczka est préservé complètement par l'argile de l'accès de l'eau. Primitivement, presque tous les dépôts de sel gemme étaient garantis de cette manière ; c'est seulement par suite des lentes résultant

des boulevereements de couches , que l'eau vint les attaquer. On explique ainsi la fréquence de fortes sources salées. Cependant, beaucoup de ces dernières doivent le sel qu'elles tiennent en dissolution non à des couches de sel gemme pur, mais bien à des argiles salifères. '' Parmi les roches qui -prennent une part, encore plus essentielle que le gypse et le sel gemme à la formation des montagnes, et souvent même les forment exclusivement, il faut placer le calcaire : indépendamment des actions mécaniques qui peuvent l'entraîner, il est dissous par l'eau en' quantité considérable. A la vérité, le calcaire, selon qu'il est plus terreux ou moihs cristallin, n'est soluble que dans 900 à 3000 parties d'eau chargée d'acide carbonique, et dans l'eau pure il l'est encore beaucoup moins; mais cette faible solubilité est compensée par l'énorme quantité d'eau qui circule dans les roches calcaires. Ainsi, on a calculé que les cours d'eau qui prennent naissance sur le Teutoburgerwald et le Haar enlèvent annuellement à ces montagnes une quantité de calcaire correspondant à un cube de plus de 35 mètres de côté. C'est pour cette cause que les cavités sont fréquentes et que les éboulements sont très-répétés dans les régions calcaires.

Le spath dolomi tique est assurément très-peu soluble, mais il n'en est pas moins dissous lentement et emmené par les eaux. L'enlèvement du carbonate de chaux des roches dolomitiques par l'eau est un phénomène beaucoup plus important, qui repose sur cette très-faible solubilité du spath dolomitique, et par suite duquel une augmentation relative du carbonate de magnésie précède la dolomitisation de la roche primitive.

L'enlèvement continu du carbonate de chaux détermine la structure poreuse et caverneuse de la roche dolomitique, et, en même temps, la destruction des coquilles calcaires qu'elle contient. Plus tard, l'action des eaux continuant à se faire sentir, la structure poreuse disparaîtra à son tour ; l'eau ne trouvant plus de carbonate de chaux s'emparera des parties dolomitiques elles-mêmes et elle les déposera à l'état cristallisé, dans les pores situés plus profondément. La roche poreuse passe ainsi progressivement à la dolomie cristalline et la transformation du calcaire magnésien en dolomie marche de haut en bas plus activement à la partie supérieure. C'est de cette façon qu'une roche compacte, stratifiée, riche en pétrifications, devient nettement cristalline, sans fossiles et perd sa stratification, •♦^î. Changement des minéraux anhydres en minéraux hydratés. Les minéraux formateurs des roches se chargent très-généralement de l'eau atmosphérique, de sorte que celle-ci a la plus grande influence sur les changements qu'ils peuvent subir, même quand d'autres agents géologi ques ne lui viennent pas en aide. Les silicates et les métalloxydes aussi bien que l'orthoclase, la sanidine, l'albite, l'oligoclase, le mica, la horn-

HYDRATATION DES MINÉRAUX. ^183

blende, l'augite, la magnélile, l'oligiste, l'hématite compacte, la pyrolusite, se chargent d'eau par une action lente, sans perdre un seul de leure éléments. Dans l'ile d'Elbe, par exemple, on voit s'opérer sur la plus vaste échelle la transformation de l'oxyde de fer en hydrate d'oxyde de fer. Où l'oligiste a été mis à nu par les travaux d'exploitation, il s'est changé en limonite dans l'inteiTalle d'un petit nombre de siècles, et cette altération a même atteint une grande profondeur. Un de ces changements les plus énergiques et les plus difficiles à suivre est celui de l'a'nhydrite en gypse, soit du sulfate de chaux anhydre en sulfate de chaux hydraté, dans lequel l'anhydrite gagne un quart de son poids d'eau. Cette action, sous certaines influences, peut aller si vite que, par exemple, les morceaux d'anhydrite retirés des forages à Bex, dans le canton de Vaud, commencent, ^u bout de huit jours, à se transformer en gypse, et que les galeries à travers l'anhydrite, par suite de l'augmentation de volume que détermine la formation de gypse sur leurs parois, deviendraient impraticables si on ne leur rendait de temps en temps les dimensions nécessaires. Cette transformation se fait sur la plus vaste échelle, au sein des amas puissants d'anhydrite qui s'étalent entre les couches dyasiques, triasiques et tertiaires. Les eaux atmosphériques ont attaqué leur surface jusqu'à une profondeur variable, et le gypse recouvre comme un manteau l'anhydrite qui n'est pas encore transformée. L'augmentation de volume qui accompagne ces changements de composition détermine la formation de fentes, de plis, et est peut-être la cause du renversement des roches sus-jacentes et voisines; aussi a-t-on pu croire que le gypse avait une origine éruptive. Le Trou des Nains, au bord sud du llarz, doit son origine à un phénomène de cette nature. Dans les environs de EUrich, par exemple, le changement de l'anhydrite en gypse forme, par l'accroissement de volume de la roche, des tertres de gypse hauts de l'",oO, serrés les uns contre les autres, creux à l'intérieur, à structure concentrique. A la longue, ils se détruisent à la partie supérieure et c'est alors qu'on les appelle trous des uains {Zwerglocher). L'expansion de la roche qui se transfomie en gypse est considérable : on évalue sa dilatation linéaire à iO pour 100, et sa dilatation cubique à environ 55 pour iOO; un amas d'anhydrite de 1000 mètres cubes se changerait donc en 1550 mètres cubes de gypse. On peut juger de la puissance de dilatation déployée dans ces phénomènes en songeant que les cristaux bien formés de quarz et de muricalcite qui sont disséminés dans l'anhydrite du Canariathal se retrouvent dans le gypse sous forme de débris séparés les uns des autres.

5. Oxydation. Comme nous l'avons vu, les eaux atmosphériques contiennent de l'oxygène en quantité assez importante; aussi, toutes les substances qui peuvent se combiner avec ce gaz s'oxydent lorsqu'elles sont à