CARACTÈRES DES ROCHES SÉDIMENTAIRES

Nous avons étudié précédemment les phénomènes de destruction chimique et mécanique, de transport et de dépôt des éléments des roches par l'eau. Il résulte de ce que nous avons vu que la formation de roches peut consister dans le simple dépôt de matières en solution ou en suspension, ou qu'elle a lieu par l'influence d'organismes. Dans le premier cas, la roche semble être un simple amas de matières minérales et nous l'appellerons minérogène ; dans le second elle est composée essentiellement ou exclusivement de restes de corps organisés et, selon que ces corps organisés auront été des plantes ou des animaux, nous les désignerons sous le nom de zoogènes ou de phijtogènes.

§ 8. Caractères des roches sédimentaires. — Lesroches sédimentaires

se distinguent des roches éruptives par les caractères suivants qu'elles présentent le plus souvent réunis :

1 . La stratification : une masse importante de roches est formée de couches parallèles nettement distinctes, quelquefois de nature entièrement différente , ce qui indique des dépôts successifs. La structure schisteuse est souvent une conséquence de la stratification. La stratification réunie à la schistosité est la marque sûre des roches sédimentaires.

2. La présence de galets roulés qui, quelquefois, prédominent sur les autres éléments de la roche et doot on ne peut concevoir la formation sans le secours de l'eau.

3. La rencontre de débris d'animaux et de plantes en nature, transformés en substances minérales ou indiqués par des empreintes.

4. La rencontre de sillons ondulés, l'impression de gouttes de pluie et les pseudomorphoses de chlorure de sodium à la surface des couches.

§ 9. Roches sédimentaires minérogènes d'origine mécanique. (Voy.

Pétrographie, 68, 70, 71, 72, 74, 75.) — Elles sont formées entièrement ou en prédominance et sans l'aide de corps organisés des fragments, parties constituantes, produits de lessivage ou de décomposition de roches plus anciennes, sans que toutefois les restes organiques en soient complètement exclus. Elles sont donc dues à des roches plus anciennes, brisées, pulvérisées, séparées d'après leur grosseur ; la plupart de ces débris sont réunis par un ciment beaucoup plus récent.

Les membres prmcipaux de la série sédimentaire, de beaucoup les prédominants, sont les roches argileuses et sableuses ; les conglomérats et brèches se rangent près d'elles sous la même division.

Pour ce qui concerne l'origine, le transport et le dépôt des fragment? qui forment ces roches, nous renverrons au chapitre qui traite de l'activité mécanique des eaux (p. 204). La destruction des roches par la gelèà'^t et les éboulements forme des amas de débris aux formes anguleuses

ROCHES MINKUOGÈNES. 275

qui, emportés par les eaux, se transforment en galets d'abord, puis plus tard se fragmentent, passent à l'état de graviers et enfin à celui de sables, tandis que les plus fines particules sont emportées beaucoup plus loin et forment, en se déposant, des couches de boue. La grosseur des fragments diminue à mesure qu'ils s'éloignent du lieu où ils ont été formés et ils s'arrondissent toujours de plus en plus. C'est par l'accumulation des galets et des fragments que se forment les amas meubles. Si les intervalles que ces parties laissent entre elles se remplissent de matière fine en suspension, argileuse ou sableuse, ou si les vides sont remplis par le dépôt d'un ciment calcaire siliceux ou ferrugineux, laissé par des solutions minérales qui les traversent, la masse meuble devient plus ou moins solidement cimentée. C'est ainsi que, avec des fragments anguleux, se forment les brèches ; les conglomérats sont dus à des galets plus ou moins volumineux ; les grès au sable, tandis que les couches de bouc se durcissent en lehmcien argile. La pression déterminée sur le lehra et l'argile par des dépôts postérieurs en fait des argiles dures et des schistes argileux ; dans le cas où ils contiennent du calcaire, ils deviennent des marnes ou des schistes marneux.

Aux sédiments d'origine mécanique appartiennent aussi certains tufs. Ce sont des roches de nature mixte, formées de cendres, lapilli, sables, bombes, fragments d'origine volcanique, et qui doivent aux eaux dans lesquelles ils sont tombés leur disposition en couches uniformes, les pétrifications qu'il n'est pas rare d'y rencontrer et leur décomposition partielle.

§ 10. Roches sédinicntalrcs mlnérogènes d'origine cliiniique. — Lcs

roches reconnues comme telles jouent dans la série des couches un rôle relativement secondaire, quanta leur puissance, depuis le silurien jusqu'à l'époque actuelle. Les formations minérales dans les druses et les fentes étant laissées de côté, le tuf calcaire, le travertin, lespisblithes, les oolithes, de même que certains calcaires grenus et la dolomic,le quartz cristallisé, le grès quartzeux cristallin, certaines sidéroses et limonites, l'anhydrite, le gypse et le sel gemme doivent, sans aucun doute, leur origine à des précipités chimiques dus à la concentration locale de solutions ou à des réactions. Nous avons parlé de la formation du tuf calcaire du travertin et de la limonite à la page 199, du quarlz hyalin et des pisolithes à la page 154, et nous avons exposé l'origine des solutions minérales qui produisaient ces espèces de roches à la page 181. Il nous reste donc à étudier un peu plus à fond l'origine des gisements de sel gemme, de gypse, d'anhydrite, de calcaire, de dolomie, et du grès quartzeux cristallin.

Les gisements de sel gemme sont des dépôts formés directement par les eaux de mère, dont le principal élément en solution était le chlorure

276 HOCHES MINÊROGÈNES.

de sodium. L'eau de la mer contient en moyenne 3,527 pour cent de sels qui se partagent ainsi : chlorure de sodium 75,786, chlorure de magnésium 9,159, chlorure de potassium 5,657, bromure de sodium 1,184, siiliÎHte de chaux 4,617, sulfate de magnésie 5,597. r^ Dans les solutions salines au repos, la proportion du sel est plus forte ' à la surface par suite de l'évaporation et le liquide de la couche supérieure , devenu plus lourd , glisse dans les parties profondes et s'y amasse, de sorte que la salure augmente avec la profondeur. Dans les mers ouvertes, riches en courants, une semblable concentration ne saurait avoir lieu, parce que, d'une part, ceux-ci tendent toujours à mélanger les eaux riches en sel avec celles qui en contiennent moins et, d'un autre côté, les fleuves viennent sans cesse réparer les perles dues à l'évaporation. Dans les mers intérieures, particulièrement dans celles où coule peu d'eau, ou même qui reçoivent de l'eau contenant du chlorure de sodium en solution, tout se passe comme dans l'éprouvette d'un physicien, et l'eau saturée s'accumule au fond pour y déposer des cristaux et former progressivement une couche de sel. Au printemps, lorsque les affluents sont troublés par les particules de calcaire et d'argile en suspension, il s'amasse au-dessus des couches de sel des sédiments de chaux et d'argile, tandis qu'il ne se fait aucun dépôt de sel, grâce à l'augmentation de la quantité d'eau amenée par les fleuves. En été, au contraire, où il s'évapore plus d'eau qu'il n'en arrive, il se forme exclusivement des dépôts de'sel, de sorte que, au cours d'une année, il y a des alternances régulières de couches de sel gemme, et des couches argileuses et calcaires. Si l'eau d'un bassin où se passent ces phénomènes de dépôt et d'évaporation contient du sulfate de chaux, ce dernier corps doit être précipité avant que le chlorure de sodium ait commencé à se déposer, car le point de saturation de l'eau par le sulfate de chaux est moins élevé que par le chlorure de sodium. Ce fait explique pourquoi l'anhydrite et le gypse sont très-ordinairement à la base des couches de sel gemme et pourquoi, en correspondance avec le commencement de chaque période d'évaporation, on I rencontre le gypse et l'anhydrite intercalés aux couches de sel (comme à ( Stassfurt). Des dépôts de sulfate de chaux au-dessus des dépôts de sel se reproduisent chaque fois qu'il y a augmentation dans la quantité d'eau apportée au bassin salifère. Si des dépôts de gypse ou d'anhydrite se trouvent seuls, sans être accompagnés de sel gemme, c'est que, ou bien l'évaporation n'a pas été jusqu'au point de saturation du chlorure de sodium, ou que le sel déposé a été redissous par l'eau qui arrivait dans le bassin. Pour ce qui concerne le sulfate de chaux que l'on rencontre tantôt anhydre, tantôt chargé d'eau de cristallisation et transformé en gypse, la chimie nous présente des phénomènes analogues. La cause qui

ROCHES MINÉROGÈNES. 277

détermine l'un ou l'autre état peut être attribuée au degré de pression, car, sous 10 atmosphères, le sulfate de chaux peut cristalliser en anhydrite. Cette pression est atteinte à un fond de 107 mètres.

L'eau des mers intérieures au fond desquelles se dépose le sel gemme contient, avec le chlorure de sodium et le sulfate de chaux, des sels encore plus solubles, comme les chlorures de magnésium, de potassium, de calcium, les sulfates de potasse, de soude et de magnésie. Ces corps, par suite de l'évaporation de l'eau dans laquelle ils sont dissous d'une part, et par l'apport incessant des affluents, forment bientôt une lessive-mère ; et, lors de l'évaporation totale de l'eau du bassin, ils se précipitent au fond en masse solide. Par le dessèchement d'une mer placée dans ces conditions il se forme donc, d'après ce que nous venons de dire : d'abord, un dépôt de gypse, puis, au-dessus, un complexe de couches de chlorure de sodium et de minces lits d'argile, de marne ou de gypse, et enfin, à la partie supérieure, un dépôt des sulfates et des sels haloïdes plus facilement solubles. L'ébullition dans les salines donne des résultats tout à fait analogues. Elle commence par la concentration de la solution qui fait précipiter le gypse; le chlorure de sodium se dépose ensuite, tandis que les autres sels plus solubles restent dans la lessive et ne cristallisent qu'à la dernière période de l'évaporation.

Un exemple très-instructif de la manière dont se forment les gisements de sel nous est donné à Stassfurt (voy. Géologie historique, Dyas, groupe du Zechstein). Des lits de sel tout à fait semblables se formeraient aujourd'hui, si la mer Rouge se séparait de l'Océan par des digues de sable ou des récifs de coraux. Il se fait d'ailleurs des dépôts de cette nature dans la mer Morte, dont les eaux se trouvent à l'état d'une solution saline qui aurait subi une évaporation de longue durée. La forte proportion de bromure de magnésie qu'elle contient est due à ce qu'une grande partie de son chlorure de sodium s'est déjà déposée. Cette mer n'ayant pas d'issue, l'eau qui lui arrive ne s'échappe que par évaporation et elle conserve tous ses sels. Le Jourdain, son principal affluent, est très-riche en matières dissoutes et surtout en chlorures de sodium et de magnésium, dont, pour 100 000 parties, il contient 52 parties de l'un et 25 de l'autre; le degré de la solution que forme la mer Morte s'élève donc continuellement. Le sulfate de chaux et le sel gemme se sont naturellement déposés les premiers elle chlorure de magnésium est resté dissous : le pouvoir dissolvant de l'eau à l'égard du chlorure de sodium a diminué, par suite, dans la proportion que son contenu en chlorure de magnésium augmentait, et aujourd'hui, à cause de la nature des eaux, le dépôt du sel apporté par le Jourdain etses affluents est ininterrompu danscette mer, bien quein quantité qui y soit dissoute s'élève seulement de 8,41 à 15,59 pour 1 00. Nous avons

278 ROCHES MINÉROGÈNES.

donc dans la mer Morte l'exemple d'un dépôt continu de sel gemme déterminé par l'évaporation, et celui de la formation d'une lessive dont le dessèchement par la suppression possible des affluents donnerait naissance essentiellement à du chlorure de magnésium, et en outre à des chlorures de sodium, de calcium, de potassium, et à du bromure de magnésium.

Les lacs Elton et Bogdo sont situés dans une vaste steppe entre l'Oural et le Yolga, dans laquelle s'élève une montagne salifère, leTschaptschatschi. De la montagne un certain nombre de ruisseaux salés s'écoulent vers les lacs qui se comportent exactement comme la mer Morte. Comme ils n'ont aucune issue et que l'eau s'échappe par évaporation, le sel gemme se précipite en un banc solide. Mais les ruisseaux, outre le chlorure de sodium, apportent aussi aux lacs des chlorures de potassium et de magnésium, du sulfate de magnésie, et de la boue au printemps. Cette dernière forme, en conséquence, de minces couches entre les dépôts de sel faits pendant l'été, tandis que les sels facilement solubles augmentent en proportion dans l'eau du lac et en font une lessive-mère concentrée qui contient : sulfate de magnésie 5,52; — chlorure de sodium 5,83 ; — chlorure de potassium 0,25; — chlorure de magnésium 19,75; — eau 70,87.

Les gisements de sel gemme des terrains anciens ont dû se former d'une manière analogue ; ils représentent, par conséquent, les mers intérieures d'autrefois, ou d'anciennes baies séparées de l'Océan par des bancs de sable ou des soulèvements et dont les affluents qui contenaient des sels en solution ne suffisaient pas à compenser la perte due à l'évaporation. Le sel gemme se rencontre par toutes les formations, comme nous l'avons montré par le tableau de la page 41 . 11 en est de même du gypse et de l'anhydrite.

Les calcaires, dont nous devons étudier ici l'origine, sont grenus, compactes ou oolithiques. La différence entre les deux premiers cas n'est que relative et porte seulement sur la grosseur des individus cristallins qui forment la roche. Sous le microscope, les calcaires, d'apparence absolument compacte, se résolvent en un agrégat de rhomboèdres. Les calcaires, compactes ou grenus, contiennent toujours du carbonate de magnésie en quantité qui oscille de 1 à 21, 75 pour 100. Entre les vraies dolomies et les calcaires magnésiens et la chaux pure, on ne peut assigner de limite tranchée. De là, et aussi de leur étroite liaison et de la ressemblance de leurs gisements, il résulte que les calcaires normaux et les calcaires magnésiens peuvent n'avoir présenté aucune différence essentielle dans leur mode de formation. Les calcaires ne sont pas les produits de la vie animale ou végétale seule, car nous connaissons dotes roches en dépôts de puissance énorme et d'étendue considérable, pendant la formation desquelles l'existence des êtres organisés était très-restreinte

ROCHES MlNfiROGÈiNES. 271)

même dans les cas les plus favorables. Pour les dépôts de calcaire et de dolomie, l'hypothèse d'une origine exlusivement chimique est la seule admissible, et c'était le cas pendant les périodes géologiques les plus anciennes. Ce mode de formation, d'après les idées dominantes aujourd'hui, n'a pas dû cesser brusquement, et il s'est continué jusqu'à présent, quoique peut-être à un degré moindre. Mais, tandis que les calcaires et dolomies des âges anciens étaient des précipités chimiques purs ou presque purs, il s'est ajouté, aux produits correspondants des âges plus récents, une quantité de plus en plus grande de restes calcaires d'êtres organisés; de sorte que ceux-ci, dans certaines roches, prédominent de beaucoup sur les précipités de nature chimique.

L'observation microscopique des calcaires compactes ordinaires nous lès montre, non pas toujours formés de fragments de coquilles, mais aussi de petits rhomboèdres de spath calcaire, ce qui vient encore corroborer l'opinion d'après laquelle la plupart des couches calcaires et la plus grande partie de ces masses de même nature qui, par leur réunion, forment un membre de la série des sédiments, ne sont pas exclusivement un produit organique, comme l'admettent certains géologues. Les petits rhomboèdres de la craie ne se sont pas formés par la cristallisation du détritus laissé par les coquilles, car on rencontre à côté d'eux de nombreux restes organiques parfaitement conservés, quelquefois extrêmement délicats ; ce sont plutôt dos dépôts chimiques directs. Il en est de même pour la dolomie, dont les variétés compactes possèdent une structure microcristalline caractérisée. Les organismes qui sécrètent du carbonate de chaux ne séparent qu'une quantité extrêmement faible de carbonate de magnésie, ce qui écarte aussi l'idée de la formation de la dolomie et des autres calcaires fortement magnésiens par l'action animale. Cette circonstance, jointe à la structure cristalline de la dolomie, à son alternance répétée avec les calcaires, et enfin le dépôt qui se fait sous nos yeux de roches dolomitiques par les lïeuves et les sources, parlent de la manière la plus convaincante en faveur de l'origine de la dolomie et des calcaires dolomitiques de toutes les formations, par voie directe de précipitation chimique ; plus tard, par une action spéciale que nous avons déjà exposée, certaines de ces roches ont augmenté leur proportion de dolomie.

Ce n'est pas par la simple séparation des carbonates de chaux et de magnésie des bicarbonates de ces bases en solution dans la mer que se forment en général ces petits cristaux de spath calcaire etdolomitique qui servent à la construction des roches, car aucune des conditions convenables n'est réalisée dans ce cas. Les sources qui déposent du calcaire subissent une évaporation, et il se fait un dégagement de leur acide carbonique qui n'est plus retenu que pour moitié, et c'est pour celte cause que le

S80 ROCHES MINfiROGÈNES.

carbonate de chaux se précipite. Il faudrait une évaporation de 75 pour 100 de l'eau de nos mers actuelles pour que son carbonate de chaux pût se déposer ; cette condition n'étant réalisable que dans une mer fermée, la séparation du carbonate de chaux dissous dans l'eau de mer n'a pu avoir lieu pour l'Océan d'une manière générale, mais elle a pu se présenter localement, surtout à proximité de l'embouchure des plus grands fleuves. Ceux-ci, en effet, viennent étaler leurs eaux contenant du bicarbDuate de chîiux à la surface de la mer dont l'eau est spécifiquement plus lourde à cause des sels qu'elle retient en solution : étant donné alors, d'un côté l'action des rayons du soleil, d'autre part l'active évaporation déterminée par les vents, une partie de l'acide carbonique se dégage et du carbonate de chaux se précipite. Un tel mode d'action a pu intervenir sur une grande échelle dans les océans des anciennes périodes. Alors, les pluies atmosphériques étaient plus riches en acide carbonique qu'elles ne le sont aujourd'hui, parce que tout l'acide carbonique emprisonné actuellement en nature dans les roches carbonatées et dans les plantes, les roches charbonneuses et le diamant à l'état de carbone, dans les bitumes sous forme de carbures, était libre alors et en circulation. Ces eaux riches en acide carbonique avaient à un haut degré des effets destructeurs sur les silicates de chaux et de magnésie de la croûte de solidification du globe, et elles emportaient à la mer des solutions concentrées de carbonate de chaux et de magnésie. Le degré de concentration, au moins à la surface, de l'eau de la mer dans laquelle se déposaient les carbonates de chaux et de magnésie comme calcaires dolomitiques, est encore un argument contre la présence d'animaux et de plantes sécrétant du carbonate de chaux à ces très-anciennes périodes de l'histoire de la terre. On peut supposer, pour expliquer la formation des calcaires dolomitiques, qu'il y a eu une décomposition des chlorures de calcium et de magnésium dans l'eau de la mer par les carbonates provenant de la décomposition des silicates et principalement par le carbonate de soude. Localement, il a pu aussi se déposer du carbonate de chaux par la réaction de solutions de gypse sur des solutions de carbonates alcalins.

Enfin il ne peut y avoir de doute sur la manière dont se sont formés le rogenstein et Yoolithe, leur structure, soit qu'elle présente des fibres disposées radialement, ou des couches concentriques, ne peut être autrement interprétée que comme due à un dépôt en couches régulières, autour d'un grain minérogène ou zoogène préexistant. La formation des pisolithes de Carlsbad nous montre aujourd'hui un mode d'action tout à fait analogue.

Les grès quartzeux cristallins ont une assez grande répartition dans la série des couches sédimentaires. Ils forment non-seulement des couches

ROCHES ZOOGÈNES. 281

entières et des systèmes de couches (formations carbonifères, du grès bigarré, infra-silurienne, formées de cristaux de (juartz j)Uis ou moins complètement développés), mais on rencontre encore très-souvent des individus cristallins de quartz en nombre plus ou moins grand, dans les vrais grès élastiques de beaucoup de formations, comme dans les quartzites des systèmes de couches présiluriens. Les quartz qui font partie des roches, et dont les angles sont nets, la couleur claire, parfois presque incolores, peuvent seulement avoir pris naissance par la séparation chimique directe d une solution d'acide silicique ou par la ré.iction d'une eau faiblement chargée d'acide carbonique sur une solution de silicate d'alcali extrêmement faible, par exemple.

Les schistes argileux et Vargile schisteuse, de même que les argiles et les marnes, ne sont pas exclusivement élastiques ; ils sont aussi en partie cristallins. A côté des fragments pulvérulents provenant- de la destruction de roches plus anciennes, on rencontre des individus cristallins de quartz, de mica, de hornblende, de taille microscopique; ces minéraux ne sont pas sans importance dans les schistes argileux paléozoïques et en certains points ils acquièrent même la prédominance. Il existe aussi dans les argiles schisteuses de formations plus récentes, mais en quantité moindre, de ces minéraux cristallisés. Dans la formation des marnes, le carbonate de chaux est apparu en cristaux dans des dépôts de boue meuble. Cette roche n'a donc pas dû se formera une trop grande distance de l'embouchure des fleuves.

. § 11. Roches sédimentalrcN zoogènes et phytogènes. — DaUS l'étudc

que nous avons faite de l'inlluence de la vie organique sur les processus géologiques, nous avons montré que beaucoup d'animaux enlevaient à l'eau de la mer du carbonate de chaux pour la construction de leurs coquilles ou de leur squelettQ. La même chose se passait aux âges anciens, aussi Irduvons-nous dans toutes les formations qui contiennent des restes organisés des calcaires formés plus ou moins exclusivement des parties calcaires de leur corps. Les principaux animaux qui fabriquent les roches et surtout les calcaires sont :

FoRAMiNiFÈ&Es. — Culcaircs nummulitiques et millioliliques du tertiaire, craie à

écrire et tuf crayeux du crétacé, calcaire à Fusulines du carbonifère de la

Russie et d-î l'Amérique du Nord.

Spokciaires. — Calcairet à Éponges du Jura blanc, de Franconie et de Souabe. Polypes. — Calcaire corallin du Jura blanc, en Hanovre, en Souabe elen Angleterre;

craie corallienne du Jiitland cl de Zélande. ÉcniNoDERjiEs. — Calcaire encrinilique (calcaire à Enlroques) du trias, calcaire àCri-

noïdes de la formation carbonifère de l'Amérique du Nord. Mollusques. — Bancs à Térébralules, bancs à Gervillies du Musclielkalk, calcaire à

Crypliées du lias, calcaire à Ctjrcnes du Weald, calcaire à Hippurites de la craie,

calcaires à Céritlies et à Lillonnelles du tertiaire.

Vers. — Serpulite de Deister, couches à bryozoaires de la craie supérieure de Maëstricht et du New-Jersey.

Certains Vertébrés aussi, par l'accumulation de leurs squelettes et de leurs excréments (coprolitlies), ont contribué presque exclusivement à la formation de certaines couches. Ainsi le bonebed du trias est formé de fragments d'os et de

. dents de Batraciens (Labyrintodonles) et de Ganoïdes ; — les brèches osseuses sur le sol de certaines cavernes sont formées de débris d'Ours et d'Hyènes, ceHes des cavités des montagnes calcaires de l'Italie et de la Grèce, de débris de Rhinocéros, d'Hippopotames et de Cerfs ; le Guano est dû à l'accumulation d'excréments d'oiseaux.

Nous avons déjà parlé de l'origine végétale des lignites,de la houille, de l'anthracite et du graphite, de la naphtc et du pétrole, du bitume, de beaucoup de schistes bitumineux et de l'asphalte. A côté de ces représentants principaux des roches phytogènes il en est encore quelques autres dues aussi à l'activité des végétaux, principalement les guhr siliceux, formés de carapaces de diatomées, et les tripolis; mais ces roches ont une importance beaucoup moins considérable.

c Roches métamorphiques.

§ 12. métamorphisme. — Il résulte déjà, de la comparaison superficielle des dépôts boueux ou sableux d'une côte marine avec ces autres dépôts qui ont eu certainement une même origine, comme par exemple les argiles schisteuses et les grès du jurassique, que les roches, depuis leur formation, ont subi certains changements. Ces changements sont dus à un durcissement et une augmentation de densité résultant de la pression de puissants complexes de couches sus-jacents et d'autre part à la cinientation des grains de sable isolés, par une solution minérale qui les pénètre par degrés. Toutes les roches sédimehtaires de la croûte terrestre ont subi cette transformation de dépôts meubles en roches de caractère opposé. Ces modifications sont indispensables pour la formation des roches solides, et nous n'appelons pas les roches ainsi modifiées des roches métamorphiques, mais bien des roches primitives. L'expression de métamorphique est seulement employée lorsqu'il s'agit d'une roche primitive qui, pour une cause quelconque, a subi une transformation dans sa composition chimique, sa constitution minéralogique, ou dans sa structure.

Nous avons suffisamment insisté, à propos de l'activité chimique de l'eau, sur la tendance qu'elle avait à métamorphiser les roches. Nous rappellerons seulement que la dissolution, la décomposition et l'enlèvement de certaines parties constituantes, rendent huileuses, caverneuses ou meubles, des roches jusque-là compactes ; que ce sont les moyens em-

DOLOMlTISATfON. 283

ployés par la nature pour former le kaolin aux dépens du granité, du porphyre et du gneiss; que Vargile et la ivacke basaltiques sont le résidu de l'altération des basaltes et que, d'autre part, le dépôt des substances minérales lessivées dans les cavités de roches scoriacées forme les amygdaloïdes. Cependant, on a l'habitude de ne pas considérer ces changements et métamorphoses que subissent les roches comme des manifestations du métamorphisme, et l'on réserve ce nom aux phénomènes, liés parfois avec des décompositions partielles, qui conduisent à la formation d'une roche nouvelle et souvent cristalline, laquelle peut d'ailleurs subir des décompositions ultérieures, ce qui ne peut guère être le cas chez les roches que nous venons de citer et qui sont des résidus d'altération.

On a reconnu comme causes évidentes du métamorphisme de certaines roches primitives : 1° les sources minérales et les eaux d'infiltration, 2" les exhalaisons volcaniques de gaz et de vapeurs, 3° le feu souterrain, 4° les roches éruptives. Les changements que déterminent ces causes sont des phénomènes locaux et leur limite d'action est à leur voisinage ; c'est au contact que l'action est le plus énergique et elle diminue et s'éteint avec la distance. C'est seulement sur les fondements les plus solides, aussi bien sur la démonstration de la cause des transformations, que sur l'observation de passages insensibles entre la roche métamorphisée et la roche mère primitive, que l'on est autorisé à considérer une roche comme méUimorphique.

§ t.). Modiflcations dan» les roches par les sources minérales. — L'ac-

tion la plus puissante que l'on puisse classer sous ce chef est la dolomitâsalion de calcaires magnésiens, c'est-à-dire leur transformation en dolomie. La plupart des explications que l'on a voulu donner de ce phénomène n'ont qu'un intérêt historique, nous en rapporterons seulement deux à cause de leur vraisemblance.

1* Les eaux chargées d'acide carbonique agissent sur les calcaires magnésiens; elles en retirent sous forme de bicarbonate une quantité plus ou moins grande de carbonatede chaux, et elles laisscntainsi une dolomie, c'est-à-dire un calcaire riche en magnésie (voyez p. 182). Avec cette augmentation relative du contenu en magnésie d'une roche calcaire primitivement peu dolomitique marche une diminution de volume due à l'enlèvement du carbonate de chaux.

2" Une solution de carbonate de magnésie dans une eau chargée d'acide carbonique agit sur les calcaires ordinaires ou déjà magnésiens, leur arrache du carbonate de chaux plus soluble que le carbonate de magnésie et dépose ainsi du carbonate de chaux et de magnésie. Cette action n'est pas nécessairement liée à une diminution de volume, et elle est

284 bOLOMITISATION.

fondée sur ce que la solution de bicarbonate de magnésie enlève d'abord du carbonate de cbaux au calcaire dolomilique, jusqu'à ce qu'elle soit assez saturée pour déposer de la dolomie cristalline. Mais, de celle manière, comme sa proportion en acide carbonique reste la même, elle redissout de nouveau une certaine quantité de carbonate de chaux, et elle continue ainsi à déposer de la dolomie aussi longtemps qu'elle contient du carbonate de magnésie, jusqu'à ce qu^elle forme une solution saturée de bicarbonate de chaux. Le carbonate de chaux se dépose enfin aux points où l'acide carbonique de la solution peut se dégager.

Cette hypothèse sur la marche de la dolomitisalion trouve sa complète confirmation dans certaines pseudomorphoses de dolomie après le spath calcaire, où le cristal primitif se trouve transformé en dolomie cristalline grenue à la surface, tandis qu'il reste souvent encore un noyau de spath calcaire. Un gisement de dolomie près de Tharand est très-instructif et très-probant à cet égard. Entre des schistes argileux se montrent des zones de calcaire qui prennent les caractères de brèches au voisinage des porphyres ; ces brèches sont formées de fragments calcaires petits ou volumineux, aux angles vifs, soudés par une matière dolomitique cristalline quelquefois caverneuse, et presque toujours ces fragments sont transformés en dolomie. Ici, par conséquent, un amas meuble de débris calcaires a été traversé par une solution acide de carbonate de magnésie qui a déterminé aussi bien la cimentation des fragments par la dolomie cristalline que leur transformation progressive en dolomie. — Nous connaissons donc maintenant trois modes différents par lesquels peut se former la dolomie : 1° par séparation chimique directe, 2° par l'extraction du carbonate de chaux d'un calcaire magnésien, 3" par l'échange de carbonate de chaux, entraîné, contre du carbonate de magnésie.

Un autre exemple remarquable de métamorphisme par l'action de l'eau atmosphérique et de l'eau d'infiltration est la transformation du gypse en anhydrite. Nous en avons suffisamment parlé à la page i83. Il en est de même pour la métamorphose de la sidérose et des pyrites en limonite (p. 184).

Il faut ranger ici, enfin, le changement en serpentine des roches qui contiennent de l'augite, du mica, du hornblende, du grenat, de la diallage, de l'olivine et de la chondrodite; par conséquent surtout de l'éklogite, de l'olivinite, de la diabase, du gabbro, des schistes amphiboliques, de la diorite. La serpentine représente donc le terme définitif d'une tendance à la production d'un silicate de magnésie hydraté moins attaquable par les agents atmosphériques ; il se réalise, non-seulement parce que cette combinaison demeure comme résidu de décomposition et de lessivage par des eaux chargées d'acide carbonique, mais encore aux dépens