QUATRIÈME PARTIE

GÉOLOGIE PETROGENETIQUE

§ 1 . Butde la géologie pétrogénétiqne . — Après avoir VU précédemment les caractères pétrographiques des roches qui composent la croûte terrestre et étudié les forces qui ont agi dans la formation ou dans la configuration actuelle de la partie solide du globe, nous devons nous demander de quelle façon chaque espèce de roches en particulier a pris naissance, quelles forces la maintiennent sous son état actuel, comment elle a gagné son faciès |)étrographique. C'est ce que cherche à résoudre la pétrogénie.

Nous ne pouvons concevoir qu'une roche tellurique quelconque ait été formée indépendamment de l'eau ou des actions volcaniques; et en fait, la formation de toutes les roches se laisse rapporter à l'une de ces deux causes. Selon qu'elles doivent leur origine à l'eau ou au vulcanisme. on a, en conséquence, partagé les roches en éruptives et sédimentaires .

a. — ROCHES ÉRUPTIVES

g 2. Formation des roches éruptives. — Les roches éruptives à l'état de fusion sortent de l'intérieur de la terre et se durcissent plus ou moins vite à la surface ou dans leur trajet. L'eau surchaufiëe ou la vapeur d'eai n'est pas nécessairement exclue de ce mode de formation des roches et on peut même admettre qu'elle y prend part le plus souvent. L'analogie avec les phénomènes cpic présentent aujourd'hui les volcans fait croire à la coopération de l'eau dans la formation des roches éruptives aux époques anciennes. Chaque éruption est liée à la production d'énormes quantités de vapeurs qui déterminent des explosions ou se manifestent par des courants, et les courants de lave aussi développent, tant que dure leur refroidissement, de grandes quantités de vapeur d'eau dégagées par leurs fentes et crevasses. La masse de lave en fusion est donc imprégnée de vapeur d'eau surchauflée, bien qu'à l'état solide elle soit presque complètement privée

ROCHES ÊRUPTIVES. 261

de ce corps. La j)i'ésence de l'eau, dcceléo par l'analyse de nombreuses roches éruptives, ne sulfit |)as pour démontrer que cet agent a coopéré à leur formation, car elle j)ourrait s'y être introduite seulement plus tard. Mais beaucoup de roches éruptives en donnent la preuve par les petites cavités microscopiques remplies d'eau ou de solutions aqueuses (solutions de chlorure de sodium, par exemple) qu'elles contiennent. Ces inclusions liquides (voy. p. 35) existent eu quantité considérable dans le quartz de presque tous les granités, syénites, porphyres quarlzifèrcs et mélaphyres et dans les feldspaths de la plupart de ces roches ; elles contiennent quelquefois de petites vésicules d'air qui, dans les mouvements imprimés à la lamelle observée, se meuvent de côté et d'autre. A côté de ces bulhs, il n'est pas rare d'observer de petits cubes de chlorure de sodium libres dans la solution (voy. p. 56). La circonstance que CCS bulles et liquides sont dans une cavité tellement bien fermée que même la chaleur la plus élevée ne les met pas en liberté s'élève contre l'hypothèse qu'ils se seraient infiltrés avec le temps dans les vésicules qu'ils occupent : en effet, ils devraient s'échapper par] les fentes capillaires ou les pores imperceptibles qui leur ont livré passage.

La supposition d'un état dans lequel la masse en fusion de quartz cristallisé aurait été chargée de vapeur d'eau trouve un nouvel appui dans la présence du quartz chez beaucoup de roches éruptives; ni l'expérience ni Tobservalion ne nous montrent ce minéral se ségrégeant d'un mélange à l'état de fusion, or le quartz par sa richesse en pores indique que l'eau a ])ris part à sa formation. ,

Une série particulière de phénomènes qui se passent au contact de certaines roches éruptives avec les roches voisines (métamorphoses de contact) ne trouvent d'explication satisfaisante que si l'on suppose les premières contenant de l'eau. On peut seulement admettre que l'eau surchauffée dégagée lors du refroidissement des laves éruptives pénètre, chargée de substances minérales, dans les roches voisines, et détermine leur transformation pétrographique. Cette manière de voir reçoit une confirmation importante par les observations de Daubrée, qui montrent l'influence de l'eau surchauflée dans la formation des minéraux. Par l'emploi de cet agent, lui et d'autres après lui ont pu transformer l'obsidienne en une masse trachytoïde finement grenue et obtenir la ségrégation dans cette masse du (|uartz et du feldspath.

On a appelé les roches éruptives du nom de hydatopyrogènes parce que l'eau surchauffée ou à l'état de vapeur joue un rôle dans leur formation (Gûmbel). Avant quccetle origine hydatopyrogène des roches éruptives eut été généralement reconnue, on avait cherché à écarter les difficultés que présentait l'hypothèse de la formation ignée simple, en admettant

2G2 ROCIfKS ÉRUPTIVES.

que ces roches avaient été solidifiées en masses primitivement amorphes ou compactes et que c'était seulement au cours des temps, par les actions hydrochimitjues, qu'elles avaient acquis leurs caractères actuels. Le fait que les laves formées aujourd'hui sous nos yeux renferment, immédiatenient après leur refroidissement, des individus cristallins complets semblables en tout à ceux des anciennes roches éruptives s'élève contre cette supposition. Les caractères cristallins du granité, du porphyre, du trachyte et autres roches volcaniques, même des plus récentes, les cristaux rompus d'orthoclase du felsitporphyre et les cristaux de sartidine que l'on trouve dans le trachyte, aux faces de cassure déplacées l'une à l'égard de l'autre, présentant dans leurs crevasses une infiltration de matière fondamentale grenue, apportent enfin la preuve définitive que la formation de ces cristaux a été déterminée par la solidification du magma éruptif et non par un acte ultérieur de transformation. "

Au sujet des roches volcaniques d'Islande et du Transcaucase d'abord et plus tard aussi pour les roches éruptives plus anciennes. Bunsen a émis l'idée qu'elles résultaient du mélange de deux roches primitivement normales provenant de foyers volcaniques distincts et qui pouvaient s'allier en proportions différentes. Les deux extrêmes et, en même temps, les deux membres primitifs de la série de roches nées de cette façon, reçoivent dans cette hypothèse la qualification de normo-trachytiques et de normo-pyroxéniques . Leur différence est essentiellement dans leiir teneur en acide silicique ; l'élément normo-trachytique est très-riche en acide silicique (soit 75 à 76 0/0), l'élément normo-pyroxénique est trèsbasique, et, en conséquence, plus pauvre en acide silicique (48 à 46 0/0). Le rapport de la quantité d'oxygène de l'acide à celui des bases est dans le premier cas :: 5 : 0,597 (soit : : 5 : 1), dans le second cas il est : : 5 : 1,9.98 (soit : : 5:2), tandis que, dans toutes les autres roches volcaniques, ce rapport oscille entre les deux extrêmes, ce qui permettrait de les considérer comme dues au mélange en proportions variables des deux types, Une manière de voir plus admissible est due à Sartorius von Waltershausen : à l'intérieur de la terre, il y a une augmentation progressive de densité qui détermine un changement progressif dans l'état de la masse en fusion. D'après ce géologue, les deux éléments primitifs dont parle Bunsen ne proviennent pas de foyers séparés, ils représentent des parties très-éloignées les unes des autres de cette série continue de matériaux de nature diverse, tous à l'état de fusion et dont les caractères se modifient avec l'accroissement de la profondeur à laquelle ils sont situés. Selon donc que les massses éruptives proviendront d'une profondeur plus ou moins grande, leur composition sera différente.

§3. Particularités des roches éruptives. — En beaucoup de cas, il

ROCHES fiRUPTIVES. 263

est difficile de décider si l'oEigine d'uQe roche est éruptive ; les roches les plus anciennes considérées comme telles gont diiîéreates, sous beaucoup de rapports, des roches fdus récentes et certainement volcaniques, de l'éruption desquelles l'Iiomme a élé témoin. Certains rapports de structure et de gisement sont cependant si généralement liés à une origine éruptive, qu'ils peuvent mettre sur la voie de la genèse des roches qui les présentent» JS'ous pouvons donnei^ comme caractères d'une origine éruptive :

:fé. La structure massive : c'est le manque de vraie stratification ou de la schistosité si bien développées dans les roches sédimcntaires ; la séparation en plaques ou l'indication d'une structure parallèle peuvent aussi être complètement, iabsentes. n, ; .

'\Q: L'absence de restes organiques, \s[ Iréquents dans les roches sédimentnires qu'ils en forment un des caractères les plus cfistinctifs, sans que cependant ils s'y trouvent nécessairement. .,, -

3. La division en colonne» ovk en spifet^roïc/es ; <;eltejdernière disposition 8e montre surtout après l'altération^ de la roche.

4. La strucfure vitreuse, huileuse, seoriacée ou amygdaloïde.

■ rb. Une substance vitreuse interposée et des inclusions vitreuses dans les< éléments minéraux: cristallins de» roohes éruptives>;.oii ne peut les •interpréter que comme restes du magma en fusion ou comme particules de iméme substance enfcrméesi lors de la formation ducristal. :<»6, La structure fluidcUe (Fluctuations structur), comme.la montrent les roches vitreuses et semi-vitreuses (pechsteioi, obsidienne), ou la matière vitreuse intercalée aux roches grenues (basalte, mélaphyre). • 11.' Le. gisement sous forme d'injection,^ c^est-à-dire le passage au travers d'autres roches qui peut avoir lieu sous forme de ^/ons ou de culots. Sont compris ici la formation' des ballons, dômes et courants et, «n certains cas aussi, \es volcans stratifiés^. > , . . i ; t/i 8. : La formation de fentes dans la noche voisine et, par suite, injections latérales de la masse en fusion dans ces fentes (apophyses) ou bien trituration de la roche par la masse éruptive qui s'élève (formation de brècliesd' arrachement {vo^cTL^. ill2),'en^>^/op/7emen^pa^ laroche éruptive de fragments de la roche traversée arr,nchés. souvent à une grande profondeur; enfin, changement de niveau des extrénaités des-couches en contact et en conflit avec la roche éruptive. :'.,, i,. . . .,,i ;.'

9. Les surfaces d'arrachement ù\k\es marques dues \ au frottement sur les parois des fentes d'éruption.

• 10. La diminution en volume des grains danslcs points de contact, par conséquent aux surfaces de refroidissement ; par un refroidissement trèsrapide, il peut même se former une structure vitreuse ou, au moins, une augmentation en quantité de la substance vitreuse.

11. En des cas peu fréquents, formation de fentes et altération de structure des couches au voisinage de roches éruptives, sans que, cependant, on puisse toujours affirmer que les éruptions en soient la cause. On doit plutôt considérer ces phénomènes comme ayant précédé les éruptions qu'ils ont pu faciliter.

*12. Les métamorphoses déterminées parfois au contact de la masse éruptive avec la roche voisine, et qui se manifestent comme effritements,, vitrifications, cristallisation périphérique, apport de minéraux (imprégnations hydato-thermiques).

Il ne peut exister le moindre doute quant à l'origine éruptive d'une grande série de roches : on les voit sortir à l'état de fusion et se solidifier en roches cristallines, en laves basaltiques ou trachytiques. Chez d'autres formées avant l'apparition de l'homme, l'identité des caractères tant pétrographiques que de gisement sont tellement identiques avec ceux des laves formées sous nos yeux qu'il en résulte une certitude complète au sujet de leur nature. Les basaltes, andésites, trachytes et phonolithes des volcans homogènes se rangent ainsi près des laves des volcans stratifiés qui reçoivent le nom de roches éruptives volcaniques ou récentes. Celles-ci, par les volcans homogènes, sont étroitement liées aux roches éruptives anciennes, qui, au sein des formations paléozoïques et mésozoïques, se montrent aussi en filons, en amas, en culots, en dômes et parfois sous forme de vastes manteaux. On les qualifie àe roches plutoniques et l'on a cru devoir admettre qu'elles étaient dues à des éruptions de laves émises sous une haute pression à travers la croûte solide et dont la partie supérieure aurait été détruite et entraînée dans la suite des âges. Cette manière de voir est erronée, comme nous le montrent la disposition en nappes de la diabase, du mélapliyre, etc., au fond des anciennes mers, l'accompagnement des diabases et porphyres par les tufs et enfin la fréquence de fragments de roches éruptives dans les conglomérats un peu plus récents, et elle ne fait qu'établir une barrière imaginaire entre les produits volcaniques de l'ère actuelle et ceux des périodes anciennes, aussi faut-il rejeter le mot plutonique, et l'expression de roche éruptive ancienne doit lui être préférée. La comparaison des caractères pétrographiques de ces deux séries de roches éruptives différentes par l'âge donne ce résultat remarquable, que les plus récentes ne sont, en quelque sorte, que des répétitions, de nouvelles reproductions des combinaisons minérales qui formaient les anciennes. Au granité et au felsitporphyre, avec les felsitfels et le pechstein, correspondent les trachytes quartzifères, grenus, porphyriques et felsitiques avec la perlite et l'obsidienne (tous formés d'orthoclase ou de sanidine, et d'oligoclase, de quartz et de mica) ; à la diabase, le basalte plagioclasique et la dolérite (plagioclase, augite et fer magnétique); à la

(liorile et à la porphyrile, l'andésite amphibolique (oligoclase, hornblende et quelquefois quartz).

^5. ÎValure éruptive des roches bavaKiqnes, andésitlques et trachy-

tlques. — Les produits d'éruption des volcans stratiliés actuels sont, en partie, des laves en fusion qui se durcissent plus tard, en partie des éléments meubles tels que scories, lapilli, cendres. Les laves, à leur surface, se montrent scoriacées, mais à l'intérieur elles sont grenues ou porphyriques, et leur développement cristallin est plus ou moins net, selon la lenteur de l(Mir refroidissement et de leur solidification. l)t\jà plus haut (voy. p. 146) nous avons parlé des particularités que présentent certains courants de lave dans leur mode de formation, particularités diverses que l'on peut observer au Vésuve. Certaines laves, laves en blocs, sont formées, après leur solidification, d'un amas meuble de fragments rudes et anguleux. D'autres, au contraire, laves en coulées, sont recouvertes d'une couche continue, bosselée, ondulée, vitreuse. Les premières se solidifient immédiatement en dégageant une quantité énorme de vapeur, tandis que les SjBcondes en développent peu et passent insensiblement à l'état solide. Mais si l'on fait abstraction de ce changement définitif de nature, certains phénomènes, comme on les observe si souvent au microscope, montrent que les petits cristaux de feldspath, d'augite, d'apatite et de leucite des masses basaltiques se brisent et que leurs fragments sont déplacés, et en outre, la présence d'innombrables cristaux bien développés sous forme de produits meubles montre que la cristallisation des minéraux des laves avait déjà lieu dans la gorge volcanique, par suite du dégagement partiel des gaz et vapeurs qui servaient comme fondants, et la solidification des laves rejetées repose sur la consolidation définitive de la partie restée fluide du magma de la lave. La structure de cette partie qui se solidifie, et, par conséquent, celle de toute la roche, dépend de l'élévation de la température de la lave, de sa richesse en gaz et en vapeurs, et enfin du pouvoir rayonnant des environs du courant de lave. Selon ces diverses circonstances, elle peut être vitreuse, pumicitique, grenue ou porphyrique, et même elle peut être fragmentaire ou cohérente. Il ne faut pas conclure, cependant, que les individus cristallins qui prennent «naissance dans la cheminée volcanique augmentent en dimension après qu'ils en sont sortis, jusqu'à complète solidification du reste du magma. Toutefois, la grosseur des ségrégations cristallines au sein d'une masse porphyrique dans de nombreux filons de lave augmente vers la partie centrale, parce que celle-ci reste plus longtemps en état de fusion, ce qui permet aux cristaux de s'accroître davantage.

Les parties constituantes essentielles des laves sont ou l'augite, le plagioclase, la néphéline, l'olivine et la leucite, ou la sanidiiic, l'oligo-

SfiC ROCHES ÉRUPTIVES.

cinse et la hornblende ; d'où la division en trois groupes : des laves basaltiques, andésitiques et trachytiques . Toutes léâ laves de l'époque actuelle sont formées de silicates; elles ne contiennent cependant presque jamais d'acide silicique libre, de quartz, Wolf a montré, d'après les laves andésitiques quartzifères de l'Antisana et du Quamini, que cependant, dans les vraies laves scoriacées, le quartz existe en grande quantité comme partie constituante essentielle, macroscopique. D'après l'existence en Ecuador de laves quartzifères assez fréquentes, d'âge ancien ou récent, il est démontré que dans le mélange de silicates en fusion, sous certaines circonstances, l'acide silicique en excès peut se ségreger. La teneur en eau des laves reste faible, tout important que soit le rôle joué par ce liquide lors de leur émission. Les laves qui s'échappent aujourd'hui des volcans stratifiés ne se distinguent pas, pétrographiquement, des diverses roches basaltiques, andésitiques et trachytiques des volcans homogènes, nappes volcaniques, coulées et filons de l'âge tertiaire; seulement, dans beaucoup de trachytes, d'andésites, le quartz joue un rôle beaucoup plus important, commepartieconstituante essentielle, et il est plus généralement répandu que dans les laves actuelles. Les pores, bien que peu abondants à l'intérieur du quartz des trachytes, montrent que l'eau était mélangée au magma fluide dont la solidification a permis la séparation du quartz, tandis que les inclusions vitreuses et la matière vitreuse située entre les cristaux donnent la preuve d'un état primitif de fusion. Si, aux éruptions de laves basaltiques et trachytiques tertiaires, de vrais cratères n6 se sont formés que rarement, cela est dû, comme nous l'avons vu page 152, à leur consistance, par suite de laquelle elles s'amassent au-dessus du point qui leur livre passage et en déterminent l'occlusion. La faible part que prenaient à ces éruptions les gaz et les vapeurs explique l'absence de produits éruptifs meubles et, par conséquent, le manque de stratification de ées volcans.

Si les masses éruptives d'une coulée homogène se refroidissent très-rapidement, il se forme de ces roches vitreuses, homogènes, ou au moins d'apparence telle, comme laperlite, V obsidienne, à la surface desquelles on voit leur variété poreuse, spongieuse, Xsl pierre ponce. La présence de l'eau dans beaucoup de ces verres naturels est également le résultat d'une solidification rapide, par suite de laquelle le dégagement de la vapeur a été empêché en partie, tandis que, par un lent refroidissement, elle eût pu s'échapper insensiblement et complètement.

Nous avons déjà suffisamment étudié à propos des volcans (p. 106) le mode de formation des produits éruptifs meubles, nous n'y reviendrons pas.

Abstraction ftnte de la ressemblance pétrographique du basalte et du trachyte avec les vraies laves, les rapports de position des premiers ne

laissent pas de doute sur leur nature éruplivc. Ils s'élèvent en filons quelquefois ramifiés au travers des roches, s'amosscnt en dômes ou s'étalent en nappes horizontales. H n'est pas rare que la matière du filon enferme des fragments de roches provenant de la profondeur et qui, soiis l'influence de la fusion, semblent nitrifiées ou cuits. Il y a des filons basaltiques, en Islande, par exemple, dont les surfaces limites sont vitreuses parce [que le refroidissement y a marché plus vite, exîictement comme certains filons et coulées de lave du Vésuve. Si la partie centrale du filon est cristallisée en gros graine, les parties périphériques sont compactes. Cela se voit très-bien au Blaue huppe \])tcs Eschweg. Là, à la périphérie de la masse basaltique, par conséquent au contact du grès bigarré, la roche est un basalte compacte qui passe vers le centre à l'anamésite et enfin se transforme on dolérile. On a observé la même chose dans les filons de trachyte quartzifère de certaines localités,' où l'on voit en outfe une structure schisteuse parallèle aux salbandes. On' a aussi observé, en des points très-nombreux, des transformations au contact du tràchyle et surtout du basalte avec les roches voisines, transformations' qu'il faut attribuer d l'incandescence de la matière du filon. Les grès au contact du basalte sont'durcis, frittes ou vitrifiés, ou partagés en pi-isrties, les argiles sont transformées en jaspe-porcelaine et les lignites sont carbonisés. On a observé des phénomènes semblables avec les trachytes, quoique plus rarement. Ces différents faits, joints à la ressemblance pétrographiqne, tendent à faire réunir les basaltes et trachytes, comnie roches éruptives, aux laves actuelles. '• :'

§ 6. IVatar« émptive d« cek*taiii A granités," felsitporph^es, Ryënlteit,

mt^iapii.TreN, «liaimseM, diorite». — Les mèmes prcuves que nous venons de donner peuvent nous servir à démontrer l'origihe des- roches anciennes caractérisées autrefois comme plulonique8,et dont le représentant principal est \g granité. Déjà, à propos de s» description pétrographiqne (voy.p. 58), nous avons fait remarquer la présence de certains gi'anites comme membres importants de la série de couches sédimentaires les plus anciennes, et principalement du laurentien ou formation gneissique primitive, et nous l'avons considéré dans ces gisements commb une variété granitique du gneiss, laissant les autres granités parmi les roches éruptives. Ceux-ci seulement nous occuperont teii ' '

Pétrographiquement, le granité éruptif est en connexion avec les roches volcaniques par certains trachytes quartzifères cristallins de la Nouvelle-Zélande. Le développement des individus minéraux et la richesse en quartz du granité font penser que l'eau surchauffée ou la vapeur d'eau ont agi dans son éruption et sa solidification lente, et les inclusions liquides du quartz et du feldspath de nombreux granités viennent entre

autres corroborer cette supposition. Une semblable théorie de formation hydato-pyrogène écarte l'objection à l'hypothèse d'une origine éruptivc tirée de la succession dans la solidification des minéraux du granité. En partant de ce fait que le minéral le plus difficilement fusible se solidifie aussi le premier lorsque arrive le refroidissement, on a établi l'échelle suivante de fusibilité : d'abord le quartz, beaucoup plus tard le feldspath, puis enfin le mica. L'observation de l'agrégation des parties constituantes isolées du granité nous montre cependant le contraire en beaucoup de cas et souvent on en lire argument contre l'origine éruptive du granité. Mais Bunsen, d'un côté, fait remarquer que le point de solidification d'un corps, à l'état de fusion, n'est pas le même lorsque ce corps, dissous dans d'autres substances, devient solide, mais que, dans le dernier cas, ce point est déterminé par la pression, et influencé surtout aussi par les rapports des substances en solution. D'un autre côté, d'après DaMÔree, les silicates peuvent, sous l'influence de l'eau mêlée à la masse granitique, se ségréger en une série qui souvent s'écarte de leur point de fusion normal. Enfin, Zirkel a montré (jue dans les vraies laves l'augite enferme aussi bien des petits cristaux de leucite que la leucite de petits cristaux d'augite : d'oîi la conclusion que c'était tantôt l'angite, facilement fusible, et tantôt la leucite, diflîcilement fusible, qui se segrégeait la première. 11 n'y a donc pas une succession déterminée dans la solidification des éléments des laves et ainsi tombent les preuves tirées de la succession dans la cristallisation des parties constituantes du granité, d'où l'on croyait pouvoir conclure que cette roche ne provenait pas de substances en fusion. A côté des vraies laves quartzilères de l'Antisana, que l'on connaît depuis peu, rien ne peut démontrer davantage la faculté qu'a le quartz du granité de se ségréger d'une masse fondue, que l'exemple de nombreuses inclusions vitreuses dans le quartz de beaucoup de roches éruptives, comme le pechstein d'Arran. Dans le granité même, on ne trouve cependant aucune de ces preuves directes de solidification d'une masse primitivement en fusion, comme des inclusions vitreuses ou une masse vitreuse intercalée aux grains.

Les caractères pétrographiques du granité ne sont pas en opposition avec ceux des roches éruptives, et son mode de gisement, en certains cas, lui assigne une place parmi elles. Les granités éruptifs traversent les roches en filons et en amas parfois très-puissants, et se ramifient à leur intérieur par des apophyses qui s'étendent au loin. Ils ont arraché au passage des masses de dimension souvent énorme, qu'ils ont entourées et portées à un niveau plus élevé ; certains fragments même ont été soulevés beaucoup au delà du point où ils gisaient primitivement, il n'est pas rare que les parties formant parois au filon soient devenues polies, marquées

HOCHES ÉRll'TlVES. 269

d'un grand nombre de sillons reclilignes — caractère d'un IVottemciU puissant qu'il faut attribuer à la pression énergique de la matière gianitiquc à l'intérieur d'une fente. En certains cas, les tètes de couches tournées vers la fente primitive sont déjetées, brisées ou contournées,- ou bien le granité s'entasse comme un coin entre elles. Le développement pétrographique de la masse granitique qui forme les filons s'harmonise complètement avec les faits observés dans certains fdons de basalte : la masse centrale est formée de grains plus gros, et les parties périphériques sontnnementgreimes ou même felsitiques (exemple : les liions granitiques dans les gneiss de Christiania), ou prennent une structure faiblement madrée, tandis que les apophyses de la masse principale pénètrent et se ramifient dans la roche sus-jacente. La grosseur des grains diminue d'ordinaire avec la puissance de ces apophyses, ce qui est dû à la rapiditédu refroidissement et de la solidilication de la masse fluide. Lorsque le magma granitique en fusion a pénétré dans une fente étroite, il peut, par le refroidissement, prendre la structure porphyroïde. Après la cristallisation de certaines parties constituantes du granité, la masse semi-fluide peut encore changer de place. On en a la preuve, par exemple, dans la présence de nombreux cristaux de tourmaline qui peuvent atteindre jusqu'à 15 centimètres et plus de longueur au sein des filons de granité de Snarum (près Christiania), et sont presque tous brisés : la matière granitique a pénétré jusque dans les plus petites fentes de ces cristaux. De même, on trouve souvent des cristaux brisés d'orthoclase dans le granité du Fichtelgebirgc et de l'île d'Elbe.

Les métamorphoses de contact déterminées par les granités sont importantes au point de vue de l'origine de ces derniers. Les calcaires sont changés en marbre ou imprégnés de minéraux variés, les schistes argileux sont métamorphosés en horjifels. Non-seulement ces actions témoignent d'un degré de chaleur élevé, mais elles montrent que les matières minérales granitiques ont été amenées en solution dans l'eau d'éruption surchauffée du granité.

Les autres roches cristallines anciennes montrent, par leur nature pétrographique et leurs rapports de stratification et de contact, de toiles analogies avec le granité qu'on peut leur assigner la même origine.

Le porphyre qud^tzifère est un agrégat des mêmes espèces minérales que le granité, dont il se distingue seulement par son développement pétrographi(}ue. Il semble que, par suite d'un refroidissement primitivement très-lent, peut-êlre pendant l'émission de la masse en fusion (et pour cette dernière hypothèse plaiderait l'existence dans le porphyre de cristaux feldspathiques brisés), les plus gros individus cristallins se soient séparés, tandis que l'épaisse masse fondamentale s'est solidifiée ra-

270 IIJOCHES ÉRIPTIVES.

pideniciit, on arrivant à la surface du sol, sur lequel elle s'étend souvent en nappe ; tandis que, au contraire, une solidification lente et régulière lui aurait donné les caractères du granité. Le l'elsitporphyre est donc dans les mêmes rapports avec le granité que le trachyte quartzilère porphyrique avec ses variétés cristallines, et il est souvent à peine possible de le distinguer, dans les échantillons, des vrais trachyles quartzifères volcaniques. L'élat primitif de fusion du porphyre quartzifère est nettement rappelé i)ar les inclusions vitreuses de son quartz et de son feldspath, et par la matière intercalaire, felsitique ou vitreuse qu'il contient.

Les filons de porphyre quartzifère, qui parfois atteignent quelque milles de longueur, travei"sent les couches paléozoïques, rarement les formations récentes. Ils envoient des apophyses dans les roches voisines et euglo-^ bent les fragments de celles-ci en quantité souvent si considérable, qu'ils forment des brèches ; il n'est pas rare de voir leurs parties périphériques prendre l'aspect de colonnes ou se partager en plaques. Les changements de contact déterminés par le felsitporphyre sont moins fréquents et se sont surtout manifestés dqns la métamorphose du charbon en une substance semblable au coke (Altwasser en Silésie). Le felsitporphyre e>t fréquemment aussi sous forme dedômes, de nappes oui eu strates, qui |>euvent avoir une étendue et une puissance considérables. La masse porphyrique de Bozen et de Meran, dans le sud du Tyrol, et celle du cercle de Leipzig, recouvrent une surface de 20 milles carrés* Elles sont remplies sur leurs bords de fragments arrachés aux roches voisines et ainsi transformées en brèches. Le porphyre de Flolia, en Saxe, a une puissance d'environ 60 mètres, et il est situé entre. les conglomérats et les grèsde la formation, carbonifère. Ces porphyres se sont étalés • suc un sol formé de conglomérats grossien's, ce qui explique pourquoi ils renferment une quantité innombrable de galets.

Le felsitfels, \e pechstein porphyrique et \e pechstein doivent être considérés comme des modifications spéciales du felsitporphyre, déterminées par une rapide solidification du magma en fusion. Les deux derniers sont des verres naturels, dont l'eau n'a pu se dégager à cause du refroidissement rapide et qui contiennent encore à l'état de magma homogjène les éléments qui se ségrégeront en cristaux dans le felsitporphyre ; — l'obsidienne est dans le même cas. Des éruptions de cendres ont accompagné l'épançhement du felsitporphyre, et ont fourni l'élément d'argiles (felsittuffe) ; enfin, on trouve dans les conglomérats porpl^yriques, du Rothliegend, liés à certains felsitporphyres, des amas de "traies bombes, scoriacées et huileuses (exemple : Wittekind près Halle). i i

Les syénites sont. en rapports si étroits aveci les granités et elles y sont quelquefois si bien reliées par des formes de passage, qu'on ne peut

HOCUES ÉUUPTIVES. 271

leur refuser la méino origine. Comme nous l'avons déjà dit page 08, on les trouve exactement comme les granités sous forme de puissants dépôts intercalés aux gneiss syénitiques ; d'autre part, ou peut observer des gisements de ces roches en amas ou en filous, elles présentent des métamorphoses de contact, par exemple, le changement du calcaire en marbre à Skye, ce qui est péremptoire pour fixer la nature éruplive des autres syénites. Cependant, il leur manque, connue au granité, les preuves microscopi[iues directes de cette origine, principalement les inclusions vitreuses ejt la substance intercalaire amorphe.

La diovUe, le mêlaplujre et la porphyrite, la diabase, sont liés de la manière la plus intime au point de vue pétrographique, les trois premières avec l'andésite amphibolique, la dernière avec la doléritc et le basalte plagioclasique. Ils y sont aussi liés génétiquement, et ceci acquiert d'autant plus de vraisemblance, que ces trois espèces de roches ont exactement les allures carçictéristiques de gisement des autres roches éruptives. EJles se présentent ou filons, en amas, en dômes à la surface du sjol, et montrent souvent à leur périphérie une structure en plaques ou en colonne. Il arrive aussi que ces portions périphériques feont beaucoup plus finement grenues. Ces roches sont quelquefois développées en amygdaloïdes, ce qui indique alors une origine analogue à celle des scories et des bombes; çà et là elles peuvent englober des fragments volumineux arrachés aux terrains voisins, et souvent elles ont métamorphosé les roches qu'elles traversaient (par exemple : la houille dans la région de la Sarre et les schistes argileux à Ilmenau) par le mélaphyre. Elles se présentent fort souvent, comme la diabase, en couches intercalées régulièrement aux strates sédimentaires et alternent avec elles, les accompagnant dans leurs plissements et leurs cassures (Nassau, Voigtland, Bohème, New-Jersey, au lac Supérieur). Il arrive aussi que des filons de ces roches s'étendent brusquement en nappe pour se relever encore en filons. Ces dispositions ne doivent pas nous surprendre, car nous avons déjà appris à les connaître dans les basaltes et felsitporphyres. Ou trouve aussi des tufs de ces roches dans les éruptions de porphyre augitique, mélaphyre, et surtout de diabase (tuf diabasique du Voiglland). Les mélaphyres du Rothliegend de Bohème forment en grande partie de véritables coulées de lave et sont en continuité indubitable avec des filous nettement visibles. Dans les environjs de ces roches il y a d'ordinaire des champs de vraies cendres et de ,scories. L'éruption de mélaphyre près de Mansfeld fut accompagnée d'une émission de bombes scoriacées qUi, réunies par un ciment de grès, forment un conglomérat spécial dan» le Rothliegend. S'il était encore besoin de preuves pour démontrer la nature éruptive du mélaphyre, on pomiait prendre les plus certaines dans la structure de

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celle roche. La structure fluidale y est très-nottement développée ; nonseulement les niicrolithes sont rapprochées en couches parallèles qui contournent les gros cristaux, mais ceux-ci ont pris une direction et une situation qui montrent à l'évidence que la masse rocheuse s'est trouvée à l'état de fusion. La richesse en inclusions vitreuses du feldspath de certains mélaphyres conduit à une même conclusion. A la vérité, les inclusions vitreuses manquent aux diabascs, mais il n'est pas rare qu'elles présentent le phénomène des fluctuations de structure microscopique.

D'après tout cela, nous devons admettre la nature volcanique des diabases, mélaphyres et porphyres, quoique leur éruption ait eu lieu à des époques géologiques anciennes : les dômes de porphyre et de diorite, au point de vue géologique, ne sont rien autre que les volcans basaltiques homogènes des âges récents; les filons de granité correspondent aux filons de trachytes; les variétés amygdaloïdes de la diabase et du mélaphyre ne sont autre chose que des laves vésiculeuses et scoriacées; les pechsteins sont dus au mode de solidification, absolument comme les ponces ; les dépôts tufacés résultent des pluies de cendres qui accompagnaient les éruptions volcaniques; une partie des conglomérats de diabase, mélaphyre et felsitporphyre, est formée de bombes volcaniques souvent scoriacées. En un mot, entre les roches éruptives anciennes, appelées autrefois plutoniques, et les produits volcaniques de l'époque actuelle, il n'y a aucune différence, en tant qu'il s'agit du mode de formation.

Il y a encore différents problèmes auxquels il n'est pas facile de répondre à propos de la théorie de l'origine des roches hydato-pyrogènes (granité, syénite, mélaphyre et autres roches voisines). Le grand nombre des géologues s'accorde pour admettre leur origine éruptive; mais pour le reste, ils divergent, chacun s'inspirant de ses études et de ses observations particulières.

La première croûte solide de la terre, due au refroidissement de sa surface en fusion, d'après cela n'appartient pas aux roches éruptives, c'est-à-dire aux roches qui se sont élevées à l'état fluide de l'intérieur de la terre. On a quelquefois considéré certains gneiss comme représentant la croûte primitive de notre globe; mais cette croûte primitive n'est connue avec certitude en aucun point de la terre, et les gneiss que l'on avait considérés comme tels* semblent plutôt appartenir aux formations sédimentaires les plus anciennes qui recouvrent partout la croûte primitive. La terre actuellement rayonne encore de la chaleur dans l'espace, et nous ne pouvons admettre qu'il en soit autrement, puisque ce dernier possède une température inférieure à celle de notre planète et qu' il n'y a pas de corps isolant autour du noyau fluide du globe; aussi l'épaississement de

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la croule leiTeslre par la formation de rociies sur sa l'ace iiileriie iiiarchel-il sans èlre iiilerrompu.

b. Roches sédimcntaires.

^7. Forinatiou et éléments des roches sédlnientaires . — Oll appcliti <

roches sédiiiieiilaires les agrégats minéraux cristallins provenant d'une solution aqueuse ou d'un dépôt mécanique de l'eau. La plupart des sédiments se font au sein de la mer, tandis que les couches formées par les sources et les fleuves dans les lacs et les marais n'ont qu'une importance secondaire, correspondant à l'étendue respective de surface que les eaux douces et l'Océan occupent sur la terre. Il s'agit ici exclusivement de dépôts d'origine chimique ou mécanique et nous excluons les formations éruptives et les incrustations des cavités.

Les éléments de toutes les roches sédimenlaires proviennent de la destruction d'autres roches plus anciennes par l'action chimique ou mécanique de l'eau.

Primitivement, aux périodes éloignées pendant lesquelles les premières eaux se condensaient à la surface du sol, cette action destructive était limitée à la croûte de solidification de notre planète» C'est seulement alors que l'eau lui eut enlevé des substances diverses, gardées un certain temps en solution ou en suspension et déposées après avoir subi des modifications variées, après que des matières éruptives nouvelles eurent percé la croûte terrestre pour atteindre sa surface, que l'action chimique de décomposition et de dissolution entra en jeu et vint en aide aux démolitions purement mécaniques. Il en est de même pour les roches récentes. La matière qui formait la croûte de solidification primitive se trouve donc, par suite de ce mode d'action de l'eau que nous avons décrit au chapitre précédent, dans une circulation continuelle, toujours sous une forme nouvelle et dans dés points différents ; elle s'épaissit d'ailleurs, d'un côté, par l'apport de nombreuses productions éruptives qui, à la vérité, depuis la formation de la croûte solide du globe, n'apparaissent plus qu'en quantités restreintes, d'un autre côté par l'acidecarbonique enlevé un peu à la fois à l'air et qui, uni aux bases comme carbone ou carbure, prend une part importante à l'édification des couches sédimcntaires. 11 en est de même de l'eau qui, en pro[)ortion du refroidissement de la terre, s'est condensée et a ainsi augmenté à sa surface. L'uniformité relative de l'habilus pétrographique de la série des couches sédimentaires dépend de cette reproduction ininterrompue de la matière minérale de même que l'impossibihté où l'on» est généralement de reconnaître l'âge d'une roche sédimentaire d'après ses caractères pétrographiques.

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