FORMATION CARBONIFÈRE

Sous ce nom, on désigne une série de couches formées de calcaires, de grauwackes, de grès, de conglomérais, de schistes argileux et de houille pouvant atteindre, dans certains pays, plus de 7000 mètres de puissance et qui, loi-squ'elle se présente avec les dépôts dévoniens et dyasiques, repose sur les premiers et est recouverte par les seconds. A l'époque de sa formation, les Fougères, les Calamités, les Sigillaria et les Lepidodendron atteignaient sur les continents un développement luxuriant qui ne devait plus être atteint, les premiers Amphibiens et, par conséquent, les premiers animaux terrestres, faisaient leur apparition, tandis que la faune marine se caractérisait par la richesse en Crinoïdes, en Produclus et en Coraux rugueux. Le carbonifère représente donc l'âge des Cryptogames vascïilaires des premiers Amphibies et animaux aériens. La présence de nombreux dépôts de houille puissants et étendus à l'intérieur des séries de couches carbonifères justifie leur appellation, quoique d'autres formations (groupe des charbons argileux, wealdien, dyas) en contiennent également.

Caractères pëtrographiques de la formation carbonifère. En certains points, la série des couches carbonifères débute par des dépôts puissants de conglomérats, indistinctement stratifiés, presque complètement j)rivés de lossiles, qui, à leur partie supérieure, passent au grès par la diminution de volume des fragments qui les forment. Ceux-ci ont un grain tantôt (in, tantôt grossier, et sont d'ordinaire de couleur blanche, grise ou jaunâtre avec un ciment d'ordinaire siliceux et argileux ; ils forment l'élément prédominant de la formation carbonifère et surtout sa moitié supérieure. Les grauwackes, les grauwackes schisteuses et les schistes siliceux forment de concert, par exemple, dans le Devonshire, dans l'Oberharz, dans le Nassau et en Westphalie, les horizons inférieurs delà série, les argiles

schisleuses se montrent de préférence alternant avec les grès et les lits de liouille de la formation houillère proprement dite et sont quelquefois remplies de débris bien conservés de la flore carbonifère, tandis que l'accumulation de ces végétaux a fourni les éléments des lits de houille. Par la carbonisation, la forme primitive des plantes carbonifères à l'intérieur des lits de houille est la plupart du temps changée ; mais dans les argiles schisteuses susjacentcs et sous-jacentes elle a conservé une netteté surprenante. Les lits de charbon de la formation dévonienne sont formés ou de houille, dans toutes ses variétés déterminées par l'éclat, la structure, la teneur en bitume, ou d'anthracite, degré le plus élevé de la carbonisation de masses de plantes. Un même lit peut, sur un point, être formé de houille, et sur un autre d'anthracite, selon que le gisement a favorisé ou non la décomposition. Par suite, entre les deux produits de carbonisation, il existe une série d'anneaux intermédiaires dont nous ne parlerons pas davantage. En étroite connexion avec les lits de houille se voient parfois des dépôts de sphérosidérite argileux, en rognons isolés ou réunis en masse et formant des bancs entre les argiles schisteuses à lits de charbon, comme c'est surtout le cas pour les formations carbonifères de Saarbrûck, du sud du pays de Galles, du Staffordshire, de Pennsylvanie. Les dépôts de minerai de fer et de charbon montrent aussi parfois une intime liaison et se mélangent, comme dans le bassin de la Ruhr, où ils forment 15 lits. Les calcaires ne sont qu'en sous-ordre au milieu du grès, des argiles et des houilles carbonifères, mais, en certaines régions, cette roche acquiert une importance énorme et forme une division inférieure indépendante, le calcaire carbonifère. Le gypse, la dolomie, Vanhydrile et le sel gemme prennent part aussi à la constitution de ce dernier niveau. Rapports de gisement de la formation carbonifère. — Partout où le groupe des formations paléozoïques est complètement développé, le carbonifère se présente intercalé au dévonien et au dyas, recouvrant ce premier terrain. Ainsi, dans le comté de Devon, les formations carbonifères succèdent en concordance aux formations dévoniennes ; la division inférieure du carbonifère de l'Ecosse repose régulièrement sur le vieux grès rouge; en Westphalie et dans le Oberhar/, sur le dévonien supérieur: en Pennsylvanie et en beaucoup d'autres contrées de l'Amérique du Nord, sur les grès deCatskill et de Chemung. D'autre part, le dyas du Kansas et, en général, du versant E. des Montagnes-Uocheuses, est en si parfaite concordance sur la formation carbonifère à laquelle il est, d'ailleurs, intimement lié par des formations intermédiaires, que l'on ne peut leur assigner à tous deux une limite tranchée. Le rothliegende , ou partie inférieure du dyas, repose régulièrement sur le carbonifère en certains points d'Allemagne, et c'est aussi ce qui se passe en Angleterre. De même, il arrive

carbonifère". 415

souvent que les couches carbonifères sont recouvertes en discordance par le dyas inférieur, ou qu'elles reposent de la même manière sur le dcvonien, ce qui indique des bouleversements au commencement et à la lin du carbonifère. Le carbonifère se ran}j;e donc comme troisième système paléozoïque dans la série des couches sédimcnlaires.

Rapports avcliifectoniqucs du carbonifère. — Ils sont étudiés avec beaucoup de soin, à cause des lits de houille qu'il contient. Les couches , carbonifères sont communément disposées en bassin, mais elles peuvent aussi être très-diversement développées, selon les inllucnccs qu'elles ont subies ; on peut les trouver horizontales, dressées à pic et dans toutes les situations intermédiaires, modifiées encore par des actions secondaires. La disposition unie de certains bassins peut être due à la forme correspondante du sous-sol ; le redressement des couches d'autres bassins doit être attribué à des pressions latérales, par conséquent à des phénomènes volcaniques, et nous en parlerons à propos de ces derniers. Les plus vastes bassins à couches non redressées se trouvent dans l'Amérique du Nord et en Russie. Ils s'étendent sur plusieurs milliers de milles carrés : les couches qui les forment sont presque horizontales ou à peine ondulées et se relèvent seulement sur les bords. On retrouve la même disposition, mais sur une plus petite échelle, par exemple, dans les bassins carbonifères d'Irlande, de la haute Silésie et de Saarbriick. Dans les points où le complexe des couches supérieures, fournissant la houille, ne s'est pas déposé, les rapports stratigraphiques de la division inférieure de la formation carbonifère (calcaire carbonifère et culm) sont essentiellement les mêmes que ceux du silurien et du dévonien, car les couches sont redressées et bouleversées de diverses façons.

Caraclères paléontologiques du carbonifère. — Bien que le règne végétal, pauvrement représenté à l'époque dévonienne, ait atteint un riche développement pendant le carbonifère, il est très-pauvre en formes à cette dernière époque, si on le compare à la flore actuelle. Alors manquaient complètement encore les Dicotylédones angiospermes et les Cycadécs ; les Conifères et les Palmiers ne se rencontraient que rarement et les Végétaux étaient limités presque exclusivement pour les Cryptogames dans les genres Calamités, Lepidodendron, Sigillaria et la famille des Fougères. Dans une telle pauvreté de formes, le luxuriant de la ilore carbonifère terrestre était réalisé par la grande multiplication des individus et leurs dimensions gigantesque3. L'accumulation des débris qui pourrissaient sur le sol a fourni par de lentes modifications les éléments de ces lits de charbon dont le nombre considérable, la puissance et l'extension ont donné le nom à la formation tout entière. . La flore de la période carbonifère porte le cachet d'une végétation de

AU CAKBONIFÈRE.

marais: elle se développait donc dans les pays bas du continent carbonifère (fig. 491). Parmi ses représentants, les Calamités surtout jouent un

Fiff. 191. — Forêt houillère.

rôle important ; leurs troncs, les fragments de leurs racines, leurs branches, leurs feuilles et leurs fructifications, ont été conservés, mais on ne peut que très-rarement trouver les connexions de ces parties entre elles. Aussi a-t-on coutume d'appeler les troncs Calamités, et de réunir toutes les branches et débris de feuilles sous le nom de Calamocladus ; mais quelquefois aussi on désigne ces dernières sous les noms de Asterophijllites, Annularia, Sphenophylluin. Les tiges de Calamités (fig. 192) possèdent une trachée centrale et de nombreuses trachées périphériques ; elles présentent des sillons longitudinaux et sont articulées en travers ; elles montrent souvent les cicatrices de leurs branches et se terminent en cône vei's le bas. Les Calamités atteignent 40 pieds et plus de longueur sur 5 pieds d'épaisseur, mais ils sont dans la plupart des cas fortement comprimés; réunis à leurs branches, ils ont fourni presque exclusivement l'élément de beaucoup de lits de houille. Les plus importantes espèces de ce genre, auxquelles pourraient être réunies la plupart des autres espèces, sont : Cal. approximatus, à courts articles (fig. 193) ; Cal. Suckowi, aux articles plus grands et aux côtes longitudinales larges ; Cal. cannœformis, avec de très-longs articles et de petites côtes (fig. 192), toutes trois extrême-

CARBOiNIFÈRE.

raent abondantes en Europe aussi bien que dans rAmériquc du Nord. Le Cal. transitionis Gôpp. est très-caractéristique pour la division inférieure de la formation carbonifère ; les sillons longitudinaux de chaque article concordent exactement avec ceux des suivants. Les branches des Calamités et

Fig. 193. — Calamités cannœfonnis Sclilolli. .

Fig. 192. — Calamités approsimatus Droiujn.

Fig. 191. — Extrémité inférieure d'une tige de Cal. Suckowi.

leurs feuilles disposées en verticille (fig. 195, 19C, 197) sont, d'après la forme de celles-ci, appelées Asterophyllites^ quand elles sont pointues, gréles; Sphenoplujllum, quand elles sont cunéiformes et ytre/iw/ana, lors-

Fig. 195. — Asterophyllites foliosus Brotign.

Fig. 196. — Sphœnophyllum Fig. 197. — .\nnularia Sclilolhcimi Brongn. fcrtilis Sternb.

qu'elles sont obtuses et soudées à leur base. Les Fougères de la période carbonifère étaient des végétaux arborescents avec des frondes longues de 2 à 5 mètres ; malheureusement leurs débris se trouvent mélangés les

CARBONIFERE.

uns avec les autres, et ce n'est qu'exceptionnellement que l'on peut les rapporter aux tiges qui les portaient. Quoique les Fougères, d'une manière générale, n'aient contribué que pour une faible part à la formation (lu charbon, il y a cependant des lits formés presque exclusivement par leurs troncs (Zwickau), sur lesquels on peut souvent encore reconnaître les cicatrices des feuilles avec leurs faisceaux de fibres vasculaires, tandis que

Fig. 198. — Nevropleris flexuosa Sternb. ¥ig. 199. — Odontoptcris Schlotheimi Brongn.

Jéim

%mmM

Fig. 200. — SphcnopterU tridactyliles Brongn

Fig. 20 1 . — Spbenoptcris obtusiloba Sternb. Fig. 202. — Alclhopteris lonchitidis Sternb. Fougères carbonifères.

les argiles schisteuses qui d'ordinaire accompagnent les lits de charbon sont quelquefois remplies par des débris de feuilles de ces. mêmes plantes. On a partagé, d'après leur nervation, les feuilles des Fougères fossiles en de nombreux genres ; les plus répandus à l'époque carbonifère et les plus riches en espèces sont les genres Sphenopferis^Neuropteris, Odontoptcris, Pecopteris, Cydopteris et Atellioplheris (fig. 198-202).

Les Sigillaria et les Lepidodendron ont une importance plus grande que les Calamités et les Fougères dans le monde végétal de l'époque carbonifère. Il ont des troncs longs de 15 m. 20 et morne 30 mètres et plus de long sur 2 mètres d'épaisseur, primitivement cylindri(|ues, fortement comprimés d'ordinaire, à l'état fossile. Ces troncs se bifurquent; ils étaient pourvus de feuille linéaires qui ont laissé de grandes cicatrices. Ces deux genres de plantes comblent une lacune entre les Conifères et les Cryptogames vasculaires : ils se rapprochent des premiers par leur structure interne et des seconds par leur faciès général. La surface des Sigillaria (fig. 203) est partagée par des sillons verticaux en bourrelets arrondis

a, Sigillaria Browni Daws (rcslaurc); b, empreinte de Si}f. oculata Drongn. ; c, Sig. Vollzi; d, Sliginaria riroidcs Drongn.

sur lesquels se trouvent les cicatrices des nervures. Leurs racines cylindriques, bifurquées plusieurs fois, s'étendent horizontalement du tronc jusqu'à une distance de 20 mètres, marquées de cicatrices arrondies (fig. 205 rf), sur lesquelles s'inséraient des fibrilles linéaires semblables à des feuilles qiii formaient un feutrage serré. Ces racines de Sigillaria ont été appelées du nom de Stigmaria. Les troncs de Lepidodendron (fig. 204. 203, 206) sont pourvus à leur surface de cicatrices rhombiques, lancéolées

CREORER, GÉOLOGIE. 27

CAHIJONIFÈUE.

OU hexagonales, serrées, disposées en spirale et qui donnaient naissance à de longues feuilles linéaires. Les branches fourchues portaient à leur

Fig. ti04.

Lepidodendron restauré

Fragment d'un Ironc de Lepid. clegans.

Cicatrices foliaires de Lepidodendron.

extrémité de longs épis cylindrique fructifères, (Lepidostrobus). Le genre Knorria, sous-carbonifère, est voisin des Lepidodendron, ses troncs ont conservé les traces d'insertion des feuilles, elles sont courtes, écailleuses, et se recouvrent par la base (fig. 207).

Les Cycadées et Conifères carbonifères, pour l'abondance des individus et surtout pour la multiplicité des formes, étaient loin derrière les Fougères, Calamités, Sigillaria et Lepidodendron d'alors; les premières se montrent dans les Nœggerathia, les seconds sont représentés par le bois de certaines Araucariées {Dadoxylon, Araucarites). Une certaine modification de la houille, le charbon fibreux, paraît être dû en grande partie à ces bois d' Araucariées.

Les Végétaux que nous venons de citer appartiennent exclusivement aux formations de rivage, de marais et de mers intérieures ; les nombreux restes de la faune carbonifère, à part quelques Reptiles, Poissons d'eau douce, Arthropodes et Bivalves, sont limités aux roches d'origine marine. Parmi les animaux les plus inférieurs, les Protozoaires, on connaît principalement un Foraminifère de la grosseur d'un grain de blé, la Fusulina

cijlindrica (fig. 208), qui s6 montre en nombre énorme dans le calcaire carbonifère de la Russie, de l'Ohio, de l'Illinois, du Kansas. Les Coraux carbonifères ont encore le faciès paléozoïque ; ils appartiennent exclusivement aux Zoantbaria rugosa et tabulata. Parmi les premiers, on peut citer les genres Lilhostrolion (lig. 210), Lonsdalia, Amplcxus, Cyatliaxonia,

Fig. 208.

Fusiilina ijliinliic-i tlo };raiul<'nr naturelle et grossie; renlèvcmenl partiel de l'écaillc montre les parois

dos cliaiiihres.

Fif,'. 207.

Knorria imbricala.

Fig. 209.

Lithostrotion basaltiforiiic Pliil.

Fig. 210.

Chœletcs radians Fiscli.

comme exclusivement carbonifères. Parmi eux la Lilhostrolion basalliforme et VAmplexus coralloides sont remarquables par leur abondance et leur large répartition en Allemagne, en Angleterre, en Belgique, en Russie et dans les États 0. de l'Amérique du Nord. Parmi les Zoantliaircs tabulés les Calamopora, Miclielinia et CJiœtetcs (fig. 209) sont particulièrement importants, bien qu'ils ne soient pas limités exclusivement à la formation carbonifère. Les Crinoïdes, aussi bien celles qui sont munies de bras que les Dlastoïdes, atteignent dans le calcaire carbonifère le maximum de leur développement ; l'extension verticale des dernières est presque limitée à la formation carbonifère, aussi peut-on les compter parmi les fossiles les plus caractéristiques de ce terrain. Les genres Ctjalhocrinus (fig. 211), Actinocrinus (lig. 212), Poleriocrinus (fig. 215), Amplioracrinus ci Platycrinus, et surtout les Pentalrema/ites (fig. 214 et 215), ont la plus grande importance, principalement pour le calcaire carbonilêre de l'Amérique du Nord. Les Cystidées sont disparues. Les représentants des «autres divisions des Echinodcrmes sont rares; on

439 CÂRBONiFÈKE.

ne rencontre que des Oursins de faciès exclusivement paléozoïque (Perischoëchinides). Leur squelette est formé de 30 à 50 séries de plaques,

Fig. 2H.

Cyalhocrinus cariocrynoidcs M'Coy.

Fig. 212. Actinocrinus Hall.

Fig. 215.

Poleriocrinus Missouriensis Se /ni III.

tandis que, chez tous les Oursins des époques postérieures et chez les formes actuelles, le nombre de ces séries ne dépasse pas 20. A ces Echinides

Pcntatremalites sulcatus, Rôna.

Fig. 215. — Pentatiematitcs florealis, Say.

Fi?. 216.

Palœchinus ellipticus, Schui».

a, vu de côlé ; b, vu de dessus ; c, vu de dos? ous.

paléozoïques appartiennent les Archœcidaris avec leurs longues baguettes portées par de gros tubercules et les Palœchiim s (fig. 21G),dont la surface est revêtue de petites tubérosités grenues ; les premiers sont bien développés, surtout en Russie et en Angleterre, les seconds au Missouri.

On observe, au carbonifère, une diminution toujours croissante des Brachiopotles et des Céphalopodes, mais cependant les deux ordres fournissent encore des formes nombreuses caractéristiques du calcaire carbonifère. Parmi les Brachiopodes nous citerons surtout les Productus, Spirifer et Spii'igera, parmi les Céphalopodes, les Orthoceras, Nautilus et Goniatiles. Les Productus semi-reticulaliis (fig. 217), gigonleus, scabriculus.

QRBONIFKRE.

le Spirifer glaber{C\g. 218) et hSpirifer slriatus (fig. 219), qui atteint un j pied de large, sont caractéristiques de la formation carbonifère : leur vaste répartition horizontile leur donne une double importance; on les connaît en Europe» en Asie, en Amérique et en Australie.

Les Bivalves sont déjà nombreux et variés dans le carbonifère; ils appartiennent aux genres Pecten, Avicula , Conocardiiim (fig. 220), Posidonomyff, parmi lesquel&le dernier surtout fournit une espèce extrêmement abondante dans les argiles du culm, la Pos. Becheri (fig. 221); sa mince

Fig. 217.

Produclus scnii-rcliculatus Flem.

Fig. 2i8.

Spirilcr glabcr Mari.

Fig. 220.

Cunocardium alifornic Sow.

coquille à côtes concentriques recouvre entièrement certaines couches. Les coquilles de Bivalves d'eau douce (Anthracosia) ne sont pas rares dans

Fig. 221.

Posidonomya Bcclicri Dr

Fig. 2-22.

Bellcrophon costatus Sow.

Fig. 223.

Goniatites sphœricus Haan.

les schistes argileux et les lits de charbon du carbonifère. Les genres de Gastéropodes du carbonifère sont les mêmes que ceux du dévonien ; les plus importants sont les Pleurotomaria, Turbo, Naiica et surtout les Euompholu» . Les Bellerophon (fig. 222) sont rangés parmi les Ilétéropodes; leur coquille non cloisonnée, semblable à celle de l'Argonaute, est très-fréquente dans certains calcaires carbonifères.

Parmi les Céphalopodes, les Orlhocères, de taille quelquefois géante, ne sont pas rares dans le calcaire carbonifère, de même que les Nautilus et les Goniatites qui fournissent des espèces caractéristiques. La pré-

«sis CARBONIFÈRE.

scnce dans le calcaire carbonifère et dans le culm à la fois de Gonialites sphœricus Ilaan (G. crenistria Pliil., fig. 223) est une preuve de l'équivalence de ces deux ten'ains.

Les Trilobiles sont disparus, à part quelques espèces petites et rares, appartenant surtout au genre Phillipsia (fig. 224), et sont déjà remplacées par quelques espèces du genre Limulus qui a persisté jusqu'aux temps actuels. Dans les restes d'un certain nombre d'autres Arthropodes et de quelques espèces de Pupa, nous voyons les premières traces d'animaux habitant la terre et

Fig. 224. ?'(?s/9iVa?inV/ir. Ils sont naturellement limités au houiller et vusitliaia appîïrtisnnent aux Scorpiotiides, Myriapodes, Tinéides,

Schioth. Termitides et Locustides. On a trouvé des ailes en bon état de ces dernières, principalement à Wettin, Saarbrùck, en Angleterre, à la Nouvelle-Ecosse, en Illinois, et des restes d'une véritable Aranéide dans la llaule-Silésie.

Les Poissons carbonifères sont répartis dans les dépôts marins et dans la formation houillère ; ce sont, d'une part, de vrais poissons Cartilagineux, et d'autre part les précurseurs des Poissons du zechslein, principalement les Ganoïdes hétérocerques à petites écailles. On ne possède guère des premiers (Ctenodus, Psammodus, Cochliodus, Xenacanthus) que les dents et les aiguillons des nageoires, quelquefois longs d'un pied. L'on a des seconds (Palteoniscus, Amblypterus) des empreintes complètes. Les Osseux ne sont pas encore apparus.

Le règne animal s'enrichit à la période carbonifère par l'apparition des Amphibies, représentants des plus anciens Vertébrés terrestres ; ils réunissent dans leur structure certains caractères qui ne resteront pas combinés plus tard, mais deviendront particularités de groupes entiers, à mesure que les formes iront se multipliant (types collectifs). Les Amphibies carbonifères appartiennent à la famille des Labyrinthodontes : ils avaient certains caractères communs avec les Lézards (dents grandes, coniques, enfoncées dans des alvéoles, cuirasse d'écaillés), mais, en général (par leurs courtes côtes, leurs grands trous palatins, leur condyle occipital double), ils sont plus voisins des Batraciens. Leurs dents se couvrent à la surface de plis rayonnants, leurs vertèbres incomplètement ossifiées sont restées, pour ainsi dire, à l'état embryonnaire, tandis que leur crâne est recouvert de plaques osseuses polies, comme on en connaît seulement chez les Poissons osseux. On a rencontré jusqu'ici huit genres carbonifères de Labyrinthodontes contenant onze espèces : la plupart proviennent du houiller de la Nouvelle-Ecosse. On les trouve à l'intérieur de troncs de Sigillaria restés droits, primitivement creux, plus lard remplis de sable et de boue, en compagnie de Pupa et d'un Myriapode. On a obtenu

CARBONIFKRE. 423

en entier les restes des Hylonomus et Dendrerpeton : l'un et l'autre genre ont le faciès général et le revêtement des Lézards écailleux, la structure du crâne des I^atraciens et les dents plissées en rayons; le premier atteignait i peine \ pied, le second avait jusque '2 pieds de long. On a découvert aussi en Angleterre des débris de ces Batrachosaures carbonifères et ils ont été décrits sous les noms de Anthrncosaiinis, Pholidnsaumjs, etc. On croit pouvoir rapporter aux Labyrinthodonles les empreintes de pieds que Ton observe en nombre assez considérable à la surface des grès carbonifères de Pennsylvanie et de la Nouvelle-Ecosse. Commq ces traces sont croisées par des crevasses disposées en réseau, semblables à celles qui se forment par le desséciiemenl des surfaces recouvertes de boue récente, il semble que les animau.v dont elles trahissent l'existence respiraient l'air et vivaient dans les lieux marécageux. Outre ces Labyrinlhodontcs qui habitaient les lagunes fangeuses de la période carbonifère, des Reptiles nageui's semblent avoir aussi existé à cette époque (Enaliosauriens) ; du moins a-t-on trouvé dans la Nouvelle-Ecosse de grosses vertèbres biconcaves (Eosaurus) que l'on a rapportées à un Enaliosaurien. Elles représentent les restes du plus ancien Ueptilc.

Division de la période carbonifère, variété de son faciès. La période carbonifère fut ménagée par des soulèvements continus, séculaires, des continents, par suite desquels l'étendue de ceux-ci augmenta aux dépens de l'Océan. Sur ces terrains unis, gagnés à la mer, s'amassèrent les eaux atmosphériques, dont le cours n'était pas encore réglé par un système de fleuves; elles formèrent d'innombrables étangs sans profondeur, des bas-fonds marécageux, sur lesquels s'éleva une flore luxuriante, origine des lits de houille. Pendant ce temps, la formation de roches continuait au sfcin des mère, les sédiments océaniques recouvraient les corps des animaux marins, édifiant ainsi des séries de couches fossilifères puissantes. Par suite des continuels changements de niveau, des parties de ces fonds de mer recouverts de sédiments marins (calcaire carbonifère et culm) s'élevèrent au-dessus de l'Océan et vinrent augmenter l'étendue de terre exondée : ils furent bientôt occupés par la flore carbonifère, et ainsi s'accumulèrent les éléments de la houille sur les dépôts fossilifères. C'est la raison pourquoi la série carbonilère, en certains points, est une formation de marais, d'eau douce ou de lagunes, tandis qu'elle est exclusivement marine, là où aucun soulèvement ne la (it émerger, ou bien encore pourquoi elle est formée en d'autres points de deux ordres de couches superposées, d'origine différente, dont l'une, l'inférieure, est manifestement marine et dont l'autre porte le caractère des formations de marais oii de lagunes. On regarde comme typique cette dernière disposition et on partage d'après cela la formation carbonifère en deux parties, l'une inférieure, la formation

^kU CARBONIFÈRE.

carbonifère inférieure ou calcaire carbonifère, l'autre supérieure, la formation houillère. La diversité des caractères tant pétrographiques que paléontologiques de ces groupes de couches montre de la façon la plus concluante la dilTérence des conditions sous lesquelles elles se sont formées.

I. — La formation carbonifère inférieure n'est pas également développée dans tous les points où on la rencontre ; elle se présente sous trois faciès dont un typique, le calcaire carbonifère. Comme son nom l'indique, la série du calcaire carbonifère est presque exclusivement formée de calcaire pur ou dolomitique ; elle est parfois extrêmement riche en débris d'animaux marins, Brachiopodes, Coraux et Crinoïdes, représentés principalement par les genres Goniatites, Productus, Rhynchonella, Chonetes, Spirifer, Lithostrotion, Cyathaxonia, Zaphrentis, Cyathocrinus, Aclinocrinus, Pentatrematitcs, auxquels s'ajoute comme fossile très-caractéristique la Fusulina cylindrica. Le calcaire carbonifère est principalement développé en Belgique, en Irlande, dans le pays de Galles, en Bussic et dans l'Amérique du Nord. Au sud de l'Angleterre, la formation carbonifère inférieure commence par une alternance de grès, d'argiles schisteuses et de calcaires, qui atteignent 260 mètres de puissance et sont suivis de 700 mètres de vrai calcaire carbonifère. La même chose s'observe dans la Russie centrale.

Au lieu du calcaire carbonifère proprement dit, on rencontre dans certains pays carbonifères comme en Westphalie, dans le Nassau, le Harz, en Silésie, en Moravie, dans le Devonshiri^ et en Irlande, un système de couches tout à fait différentes, le culm. Cette formation se compose de schistes argileux, de schistes siliceux, de grès, de grauwackes, de calcaire à dalles et de conglomérats, et elle n'est pas, de beaucoup, aussi fossilifère que le calcaire carbonifère; les Coraux et Crinoïdes, notamment, y manquent tout à fait, les Brachiopodes aussi, à part quelques espèces de Productus (Pr. antiquus, semi-reticulatus et latissimus). Les schistes argileux du culm fournissent Posidonomya Becheri, Goniatites sphericus, Orthoceras striatuluni, en commun avec le calcaire carbonifère, ce qui fait considérer les deux formations comme équivalentes et comme deux faciès différents de la formation. Les schistes argileux de couleur sombre qui se rangent ici sont souvent complètement recouverts à leur surface de stratification par la Posidonomya Becheri, d'où leur nom de schistes à Posidonomya. Différant en cela du calcaire carbonifère typique, qui n'a conservé qu'exceptionnellement des traces de plantes terrestres, les grauwackes et grès du culm, souvent de beaucoup prédominants sur les schistes à Posidonomya, offrent les restes d'environ 50 espèces de plantes parmi lesquelles nous citerons Calamités transitionis, Sagenaria Veltheimiana, Knorria imbricata, Stigmaria ficoides, Sphenopteris distans,

Cyclopteris tenuifolia, qui peuvent même finir par former des lits de houille. Le culm a donc été formé , comme le montrent surtout ses •^rauwaekes conglomératiques et ses conglomérats grossiers, à l'intérieur de baies unies, aux bords marécageux.

Enfin, la formation carbonifère inférieure peut avoir un troisième faciès, véritable faciès de rivage et qui est du, principalement, à des conglomérats grossiers et en outre à des grès, argiles schisteuses et à des marnes qui, en certains points, renferment des lils do houille, ailleurs du gypse, et qui peuvent cire liés de la manière la plus intime, en d'autres points, avec le calcaire carbonifère, par le fait que, entre ces dépôts de grès et de conglomérats du rivage, on trouve intercalés des bancs fossilifères isolés de calcaire carbonifère, disposés dans la direction de la mer ouverte d'alors, dont la puissance s'accroît progressivement aux dépens des conglomérats et des grès, jusqu'à ce qu'ils les aient complètement remplacés, faisant ainsi apparaître le faciès marin. On observe ces phénomènes, par exemple, dans les bassins anglo-écossais, dans le bassin carbonifère des Appalaches ; ils sont très- nettement développés dans la Nouvelle-Ecosse.

Sur le calcaire carbonifère ou son équivalent le culm, on voit, comme terme de passage entre les deux divisions, une série de couches, formée en prédominance degrés grossier et de conglomérats et qui, exceptionnellement, renferme des lits de houille très-peu développés. Ce complexe est appelé en Allemagne flotz leerer Sandstein^ en Angleterre et dans l'Amérique du Nord Millstone gril, ou graiiwacke supérieure du culm. Sur le bord E de l'aire carbonifère des Appalaches, il atteint 500 mètres de puissance et va diminuant de puissance en direction 0, pour faire place à des formations marines. Dans ces points où la formation carbonifère ne tire pas son origine des eaux de l'Océan, où par conséquent le calcaire carbonifère ou le culm n'ont point été déposés, le flotz leerer Sandstein est le membre le plus inférieur de la série carbonifère.

II. — Le /tot/i7/er est la division supérieure du terrain carbonifère, formé en prédominance de grès, de schistes argileux et de lits de houille. En Angleterre, dans la Haute-Silésie, à Saarbrûck, sa puissance s'élève à plus de 3500 mètres. Le nombre des lits de houille est quelquefois trèsimportant : il est d'environ 80 dans la basse Silésie, de plus de 150 en Weslphalie, de 250 à Saarbrûck, de 115 à Mons, en Belgique, et enfin, dans ledistrictde Donetz (Sud de la Russie), il atteint le chiffre de 225, dont, à la vérité, beaucoup ont une faible épaisseur et ne sont pas exploitables. Les j)lanles terrestres qui remplissent les argiles scbisteuses et qui ont fourni les éléments de la houille, les Sigillaria, Calamités, Lepidodendron, les Fougères et les Conifères, les restes d'animaux aériens. Myriapodes, Insectes, Araignées, .Mollusques et Reptiles que l'on a trouvés dans la houille d'Eu-

4te CARBONIFÈRE.

ropc et de l'Amérique du Nord, démontrent que la formation de celle roclic eu a lieu en partie dans des lagunes, dans des lacs, des marais d'eau douce, et dans les marais recouverts d'un peu d'eau, coupés de baies peu profondes fortement avancées dans les terres, à la surface desquels se développait une flore dont le luxuriant n'a plus été atteint depuis.

Dans le niveau inférieur du houiller, on rencontre près de Glasgow, dans le Yorksliire et dans les parties limitantes au nord, dans le Kentucky et dans la Nouvelle-Ecosse, dans la région de la Ruhr, à Liège, et dans la Ilautc-Silésie, certaines couches qui contiennent des fossiles marins, parmi lesquels nous citerons principalement les genres Productus, Spirifer, Pecten, Orthis, Chonetes, Nautilus, Goniatites, Orthoceras. Il résulte de ce fait que le continent carbonifère recouvert par les végétaux houillers a dû s'enfoncer temporairement sous les eaux pour en ressortir au bout de peu de temps, ou qu'il y a eu irruption de la mer, comme d'ailleurs les intercalations souvent très-puissantes de grès et de schistes entre les lits de houille indiquent en ces points des oscillations souvent répétées.

La formation houillère de Saxe a été divisée par Geinitz, d'après la flore des schistes argileux liés aux couches de charbon, en trois zones retrouvées depuis dans les dépôts houillers d'autres pays.

\) Zone des Lijcopodiacées avec, par ex., Sagenaria Veltheimiana, Sphenopleris distans, Calamités (ransilionis. Cette zone inférieure représente le culm.

2) Zone des Siçiillariées avec Sigillaria alternans, oculâta,Cortei, Stigmaria ficoides et, en outre, Calamités Suckowi, cannselormis, Âsterophyllites foliosus, Neuropteris auriculata, Alethopteris erosa.

5) Zone de la prédominance des Fou<jères avec beaucoup de Sphenopleris, Hymenopliyllites, Scliizopteris, Odonlopteris, Neuropteris, Cyclopteris, Alethopteris, Caulopleris.

La formation houillère du pays de la Sarre a été divisée par E. Weiss de la manière suivante :

A. PARTIE INFÉRIEURE RICHE EN LITS DE HOUILLE ; coDCHES RE Sarrebruck, principalement:

Lepidodendron et Sigillaria, Calamités, Asterophyllites, Annularia, Cyclopteris, Neuropteris, Odontopteris, Kœggerathia et Cordaites avec Anthracosaurus et restes d'Insectes.

1) Couches de Sarrebruck inférieures.

2) Couches de Sarrehrûck moyennes dont la séparation est plutôt basée sur des par-

ticularités locales que sur des caractères paléontologiques.

3) Couches de Sarrehrûck supérieures, conglomérats grossiers rouges, grès et

argiles schisteuses, lits houillers et restes de végétaux de peu d'importance.

B. PARTIE SUPÉRIEURE PAUVRE EN LITS DE HOUILLE ; COUCHES D'OtTWEILER.

4) Couches d'Ottweiler inférieures avec quelques lits de houille, avec Anthracosia,

Estheria, Leia, Candona ; écailles de Poissons et coprolithes ; Pecopteris arborescens, Odontopteris obtusa.

a 'Schistes à Lcia Baentschiana (crustacé).

b Grès sans Leia.

5) Couches d'Oltweiler inférieures avec grès rouges feldspathiques.

Répartition géographique de la formation carbonifère. Abstraction faite de ce que le groupe carbonifère avec sa faune et sa flore, à peu près identiques dans presque toutes les parties du monde et sous toutes les latitudes, est d'un haut intérêt scientincjuc. la répartition géographique de la houille a une importance économique considérable, puisqu'elle fournit la masse principale du combustible que nous employons.

De toute l'Europe, c'est la Grande-Bretagne qui possède le plus de terrain carbonifère ; il occupe là une surface d'environ 480 milles carrés. Les dépôts reposent sur les couches dévoniennes et sur les formations archaïques et ils forment, soit par les digues que leur opposaient ces dernières roches, ou par des dénudations, soit à cause des bras de mer qui coupaient les formations sus-jacenles plus récentes, un certain nombre de bassins isolés dont les plus importants sont ceux du sud du pays de Galles, du Derbyshire, du Yorksliire, du Northumberland, d'Ecosse et d'Irlande. Les séries de couches sont ici normalement ouvertes par le groupe soushouilïer, dont le membre* principal, le calcaire carbonifère, atteint surtout son maximum de développement au sud et au centre de l'Angleterre. Vers le nord, des argiles schisteuses, des grès et aussi des lits de charbon d'abord isolés, puis de plus en plus nombreux, s'intercalent et prédominent sur le calcaire carbonifère qu'ils remplacent presque complètement et finissent, dans le Northumberland et surtout en Ecosse, par former un système de couches houillères puissant d'environ 2000 mètres, tandis qu'à l'extrême sud de l'Angleterre, dans le comté de Devon, le calcaire carbonifère typique est représenté par les schistes du culm à Posidonomya Becheri. Sur le calcaire carbonifère et les formations équivalentes repose le millstone grit, qui annonce la houille, a»'ecune puissance variant entre 100 et 300 mètres. En Irlande, les membres les plus récents du carbonifère ne se sont point déposés ; ils ne sont représentés que par les schistes à Posidonomya, le calcaire carbonifère et le millstone grit. En Angleterre et en Ecosse, au contraire, les formations carbonifères inférieure et moyenne sont recouvertes par le houiller, qui atteint une puissance de 4000 mètres et contient, dans le sud du pays de Galles, par exemple, 76 lits de houille parmi lesquels 23 sont exploitables et ont ensemble une épaisseur de 32 mètres.

Si nous revenons sur le continent, nous trouverons des formations correspondantes à celles que nous venons de voir en Angleterre, reposant sur le bord nord du terrain dévonicn belgico-rhénan. Le carbonifère s'étend sous forme d'une bande relativement étroite de la pente nord de l'Ardenne»

de Bélliunc et Valenciennes, le long de la Meuse sur Namur, Liège et Aixla-Chapelle; elle subit alors une entaille importante par la vallée du Rhin pour reparaître plus loin à l'est sur le bord N. des pays dévoniens de AVestphalie émergeant des terrains plus récents sous lesquels elle était cachée, d'oii elle s'étend jusqu'à Stadtberg. Dans le terrain houiller de Belgique et d'Aix-la-Chapelle, les couches redressées du calcaire carbonil'ère reposent eu concordance sur les couches dévonieunes les plus récentes et sont recouvertes par des conglomérats qui commencent la série houillère. En Wesfphalîe, le carbonifère, quoique formé par le prolongement E.dela rive droite du Rhin, a un développement quelque peu aberrant. Le calcaire carbonifère se montre seulement près de Ratlingen parTaile tournée vers le Rhin; vers TE., il est remplacé par un système puissant de plus de 500 mètres, formé de schistes argileux, de schistes siliceux et de grauwacke, le culm, qui fournit Posidonomya Becheri, Goniatites sphaericus, etc. Le houiller est précédé par la série de couches du flotzleerer Sandstein; il atteint 2404 mètres de puissance dans le bassin de la Ruhr et fournit i 52 lits de charbon dont 7 4 sont exploitables et forment environ 74 mètres de houille. Le terrain carbonifère de AVestphalie est recouvert eu discordance par la craie sur laquelle sont bâties Bochum, Essen et Dortmund.

Le bassin de Sarrebrùck s'appuie contre la pente S. du Ilundsrùck. Les couches qui le forment appartiennent exclusivement au houiller et ont une puissance de 5500 mètres. On a trouvé jusqu'ici parmi elles 145 lits de houille non exploitables et 88 d'épaisseur importante pouvant atteindre de 2 à 4 mètres et formant en tout une puissance de 127 mètres. Elles figurent un bassin uni, en discordance sur les couches dévoniennes, mais elles sont recouvertes en concordance par les formations du dyas inférieur. La partie du bassin carbonifère riche en lits de houille occupe un espace de 7 milles carrés.

Sur le bord E. des terrains schisteux rhénans s'étend une bande carbonifère coupée de solutions de continuité nombreuses, suites de l'érosion, formée exclusivement par le carbonifère inférieur, qui se montre sous le faciès du culm avec Posidonomya Becheri à Dillenburg, dans le Nassau, et s'étend de là d'une part vers le S. dans le cercle de Wetzlar, d'autre part vers le nord jusque près de Stadtberg. où elle se joint au terrain carbonifère de Westphalie. Une grande partie du N.-O. du Ilarz, surtout les environs de Clausthal, sont formés de culm (schistes à Posidonomya et grauwackes à fossiles végétaux). C'est dans ce terrain que se trouvent les filons de galène.

Les points isolés formés de houille qui se dégagent des formations plus récentes dans le nord de la ^Vestphalie à Ibbenbùhren et sur le Piesberg près Osnabrùck sont vraisemblablement en connexion souterraine avec

le houiller weslphalien.A Ibbonbiilircn il y a sept Uls exploitables formant. 5 m. 26 de haut et trois bancs non exploitables ; à Piesberg il y a trois lits exploitables avec 2 ni. 74 do houille. Le terrain houiller de Weltin et de Lôbejun, dans la province de Saxe, avec quatre lits et 3 m. 45 de houille, a une moindre importance. Dans la Saxe royale, la formation carbonifère a son plus grand développement dans le district de Zwickau (neuf lits dont l'un puissant de 10 met.), dans le gisement de Floha, pauvre en charbon, les bassins d'Ilainichen et d'Ebersdorf, remarquables comme formation carbonifère inférieure fournissant de la houille, et de Postchappel entre Dresde et Tharand, avec trois lits exploitables, dont l'un a une puissance de 5 mètres. En outre, on trouve dans les Monts Métalliques quelques petits îlots de formation houillère (Brandau, Zaunhaus, Altenberg, Seida et Schônfeld) . Plus à l'E. de l'Allemagne, on rencontre les mines do la haute et de la basse Silésie, avec les divisions supérieure et inférieure de la formation carbonifère. Dans la basse Silésie, on peut observer une combinaison des deux faciès du groupe carbonifère inférieur : dos lits de calcaire carbonifère àSpiriferet Produclus sont intercalés aux grauwackes et schistes du culm avec Calamités et Lepidodendron. Le terrain carbonifère de ce dernier pays forme un bassin qui va du N.-O. vers le S.-E., dont l'aile S. s'appuie sur les gneiss des monls Eulen et dont l'aile 0. revient au jour en Bohême, à Schalzlar, tandis que toute sa partie moyenne est remplie parle rolhliegende et la craie. La formation houillère y donne trente cl un lits exploitables et 42,28 de charbon. Pendant le dépôt du terrain carbonifère de la basse Silésie, il y eut de nombreuses éruptions d'un quartz-porphyre de couleur rouge qui a déterminé des phénomènes de contact remarquables. Dans la haute Silésie, la formation carbonifère commence avec le culm, qui s'appuie à l'O. sur la zone dévonienne de Zuckmantel et se prolonge en direction S. vers la Silésie autrichienne et la Moravie, jusque dans les environs de Brùnn, occupant un espace de plus de 100 milles carrés. Il contient Posidonomya Becheri, Goniatites sphasricus, Calamités transilionis, Sagenaria Vellheimiana et autres Fougères, Calamités et Lepidodendrons. Le calcaire carbonifère n'est connu qu'à l'extrémité S.-E. du bassin de la haute Silésie ; on y trouve principalement les Productus scmi-reliculatiis et gigaiiteus. Le houiller forme plusieurs îlots qui s'élèvent au milieu du diluvium et dont le plus grand s'étend entre GIciwitz et Myslowilz ; ils appartiennent évidemment à un même bassin dont l'élendue peut être portée à 100 milles carrés et ils n'ont été séparés que par des dépôts plus récents. Les 104 lits de houille de la haute Silésie ont ensemble une puissance de 154 mètres; — la veine Xavier à elle seule atteint 10 mètres. Il est intéressant de rencontrer là, dans certaines couches appartenant au niveau inférieur

430 CARBONIFKUE,

du houiller, des fossiles d'origine marine, Orthis, Clioncles, Nucula, Arca, Gonialites, Nautilus, Bellerophon, etc., et surtout Produclus longispinus, Ortlioceras unduiatum, Bellerophon Uri, Chonetes Ilardrensis; — ce qui indique une submersion temporaire du continent carbonifère. Le carbonifère de la haute Silésie n'a point souffert des éruptions volcaniques, aussi ses couches sont-elles horizontales et régulières. Comme affleuiement de la formation carbonifère en Allemagne, il y a encore à citer les très-petits bassins de Tluiringer Wald (par exemple, Manebach et Goldlauter), la dépression de Berghaupten (duché de Bade) aux couches perpendiculaires, enclavées entre les gneiss et granités, et les dépôts de Stockheim et Neuhaus sur la pente S.-O. des monts de Franconie.

La Bohême est richement pourvue de houille. Elle forme quelques bassins près de Pilsen et se trouve en outre dans une bande de couches carbonifères, qui s'appuient sur le bord nord du silurien. Le groupe carbonifère inférieur n'a pas été rencontré en connexion avec ces couches; il possède cependant plus à l'E. une large répartition en Moravie.

En Russie^ la formation carbonifère occupe une aire énorme, bien qu'elle soit en grande partie recouverte de permien et de jurassique, car elle parait occuper, sous forme d'un bassin plat, plus d'un tiers de la Russie d'Europe. Le bord 0. de ce bassin arrive au jour en une bande qui s'étend de la mer Blanche jusqu'au S. de Moscou, tandis que le bord E. s'appuie contre l'Oural. Comme en Irlande, le carbonifère de la Russie est presque exclusivement représenté par le calcaire carbonifère marin dont le niveau supérieur est caractérisé par la Fusulina cylindrica. La formation houillère est représentée sur une étendue relativement très-limitée par le bassin isolé de Donetz qui, à la vérité, possède deux cent vingt-cinq lits. Sur la pente 0. de l'Oural on connaît des houilles carbonifères qui, par leur aspect, rappellent complètement les lignites.

Pour ce qui est des autres pays d'Europe, nous pouvons seulement rappeler ici que l'on a rencontré dans les Alpes aussi bien le groupe sous-carbonifère que le /tOMiV/cr, mais que leurs rapports avec les couches voisines sont très-difficiles à établir ; que, en Italie, ces terrains ne sont connus qu'en Toscane et en Sardaigne, où ils se montrent à l'état de schistes contenant des Végétaux, des conglomérats et de minces lits traversés par les porphyres; que, en France, le carbonifère a une extension très-limitée, mais qu'en Espagne et en Portugal il est plus développé; enfin, qu'à Vile des Ours et au Spitzberg on a découvert des dépôts puissants de carbonifère. En Asie, il y a des couches carbonifères sur l'Altaï et sur le fleuve Amour.

D'après Richthofen, la répartition de la formation houillère en Chine est énorme. Dans ce pays, on trouve déjà des couches de chai'bou dans le

Silurien et le dévonien, de même que dans le permien et dans le trias ; cependant, les lits les plus puissants el les plus étendus appartiennent à la formation carbonifère. De nombreuses éruptions de porphyres se sont aussi fait jour en Chine avant la période carbonifère.

Dans toutes les parties de V Amérique, on connaît des représentants de la formation carbonifère : à l'extrême nord du continent comme jusqu'à sa pointe sud. De tous les payscivilisés, c'est l'Amérique du Nord qui présente le plus grand développement du système carbonifère. Le calcaire carbonifère surtout possède là une énorme répartition et il occupe la plus grande partie de l'espace entre la chaîne des Appalaches et le Mississipi, et de vastes pays dans les Montagnes Rocheuses et les contrées arctiques de ce continent. 11 se caractérise par son incomparable richesse en vrais Crinoïdes, Blastoïdes, Coraux rugueux et Crachiopodes ; on le partage en plusieurs horizons: a) groupe de Kinderhook avec beaucoup de Productus semi-reticulatus; b) calcaire de Burlington formé parfois presque exclusivement de débris de Crinoïdes ; c) calcaire de Keokuk et de Warsaw à Archimedes reversa (calcaire à Archimèdes), beaucoup de Coraux rugueux, surtout des Zaphrentis ; d) calcaire de Saint-Louis avec Mclonites, Lithostrotion, Productus ; e) calcaires de Chcster ou de Kaskaskia à Pentiitreniites, Archimèdes, Poteriocrinus et beaucoup d'autres Crinoïdes. Le houiller occupe six grands territoires qui, toutefois, ont été entamés en de nombreux endroits par des bouleversements postérieurs et des dénudalions : 1) le grand dépôt de houille des Appalaches (fig. 229), qui s'appuie sur la pente 0. de la chaîne silurienne et présilurienne des Alleghanies, et s'étend sur une étendue considérable de l'Ohio, de Pennsylvanie, de Virginie, du Kentucky, du Tennessee et de l'Alabama. Les petits bassins séparés du Dassin principal qui se montrent près de son bord E dans la partie centrale de la Pennsylvanie fournissent exclusivement de l'anthracite ; le champ principal ne donne que du charbon bitumineux. La houille exploitable a là une puissance totale de 40 mètres sur une étendue d'environ 2400 milles géographiques carrés; 2) le terrain houiller de Vlllinois et du Missouri, presque aussi étendu, qui appartient aux États d'illinois, Indiana, Kentucky, lowa, Missouri, Kansas et Arkansas; 5) le houiller du Michigan étendu sur 200 milles carrés. La formation souscarbonifère qui supporte le houiller dans ces trois bassins est formée à l'E., par conséquent au rivage delà mer carbonifère, par des conglomérats et des grès dans lesquels ne se rencontrent que rarement des empreintes d'organismes. Plus vers PO., par conséquent au large de la même mer, on rencontre en place le calcaire carbonifère rempli de fossiles marins ; 4) le houiller du Texas ; 5) celui de Rhode-Island, de 54 milles carrés de superficie ; 6) celui de la Nouvelle-Ecosse et du Nouveau-Drunswick^

étendu sur 740 milles carrés environ. Sur la côte N. de la Nouvelle Ecosse, à Pictou, il y a quatre lits exploités qui ont 15 m., 8, 4 et 1 ,50 de puissance ; sur la côte 0., on connaît soixante-seize lits de houille dont sept seulement sont exploitables.

Conditions climalériques de la période carbonifère. — La luxuriante végétation houillère formée en grande prédominance de Calamités, Fougères arborescentes, Sigillaria et Lepidodcndrons, indique un climat insulaire, humide, chaud, sans gelées, dont on a évalué la température de 20" à 25°. En outre, l'extension de la flore carbonifère et des lits de houille par toute la terre et la concordance générale des formes végétales de cette période mènent à conclure qu'il y eut alors, aussi bien sous la zone équatoriale qu'aux régions arctiques, un climat uniforme, sans gelées, et que les différences présentées aujourd'hui par les pôles etl'équateur n'existaient que sur une échelle infiniment moindre ou même n'existaient pas du tout. A l'humidité et à la chaleur s'ajoutait, comme troisième facteur pour déterminer ce puissant développement végétal, la richesse en acide carbonique de l'atmosphère d'alors. Comme tout le carbone de la houille provient de l'acide carbonique de l'atmosphère, sa formation a dû employer une énorme quantité de ce gaz, et l'on peut conclure à juste titre que la teneur en acide caibonique de l'atmosphère carbonifère atteignait alors un chilîre beaucoup plus é!evé qu'aujourd'hui. Par suite, l'enveloppe gazeuse de la terre avait une plus grande densité, pesait par conséquent davantage et était moins facilement mobile, plus calme et non pas tourmentée comme elle le fut aux périodes ultérieures. Si l'on réunit toutes ces conditions météorologiques et climatériques de la période carbonifère, on s'explique 1 incomparable luxuriance et la taille gigantesijue des végétaux de cette époque, malgré leur j)auvrelé en formes. Les restes d'animaux marins identiques ou presque identiques en de nombreux points du globe, des zones arctiques à la pointe S. de l'Amérique du sud. nous font voir que l'Océan aussi, à cette époque géologique, avait une température uniforme sous toutes les latitudes.

Formation des lits de houille. — Comme non-seulement dans les argiles schisteuses remplies d'empreintes végétales qui accompagnent les lits de charbon, mais aussi dans la houille elle-même, la forme des végétaux a été très-souvent conservée, comme d'autre part la houille, d'après Gôppert, Daivson, Dailey, est formée de cellules de plantes visibles au microscope, on ne peut élever de doute sur l'origine végétale de ce terrain. Les observations ont montré d'ailleurs que les plantes terrestres ou des marécages, et jamais les Fucoïdcs, ont pris part à la formation de la houille. Au premier rang se tiennent les Sigillaria et les Stigmaria, ensuite viennent les Araucaria, Calamités et Lepidodendron, tandis que les Fou-

CARBONIFERE.

Itères n'avaient à cet égard qu'un rôlo subordonné. Les générations suivant les générations , les plantes mortes tombaient sur le sol et leurs détritus entassés en masses puissantes, recouverts de boue et de sable, traversaient les différents stades de la carbonisation, se transformant progressivement en houille et en anthracite. Cette dernière substance se rencontre surtout dans les points où la disposition primitive des couches carbonifères a subi des bouleversements considérables qui ont permis aux gaz produits par la carbonisation de se dégager par les crevasses. C'est le cas du bassin d'anthracite de la Pennsylvanie, par exemple. — i

La plupart des lits do houille ont été formés de plantes qui avaient l crû en place ; un très-petit nombre seulement peuvent être redevables de leur formation à la mer. Abstraction faite de la vaste étendue horizontale de certains lits de houille (000 milles carrés allemands à Pittsburg), et du fait que les détails les plus délicats nous ont été conservés comme par exemple sur les frondes des Fougères, cette manière de voir est basée sur ce que les argiles schisteuses sous-jacentes aux lits de houille sont très-souvent remplies et traversées de racines et de radicules dont les tiges, les rameaux et les feuilles, se sont amassés pour former un lit de houille sur ces argiles qui formaient le sol d'alors. Sur les côtes 0. de la Nouvelle-Ecosse, à l'intérieur d'une série découches de 4700 mètres, se répèlent 76 de ces horizons de racines, dont chacun est recouvert d'une couche de charbon plus ou moins épaisse, et même, en un très-grand nombre de cas, ils portent des troncs de Calamités et de Sigillaria,

Fig. 225. — Cou^jc . „ ÛLc de la Nouvclle-Étossc (Joggins) d'après Dawson.

1, schistes avec Stigmnria; 2, grés gris avec troncs droits de Sigillaria et Calamités; 3, lit de charbonépais de 3 pouces ; 4, Schistes avec stigniaria ; ael b, calninitcs ; c, stiginaria avec radicules ; d, tronc creux de Sigillaria haut de 3 m. avec Dendrerpeton, Pupa, etc.

restés droits. Les mêmes végétaux dans leur situation primitive et quelquefois encore en connexion avec leurs racines sont connus dans le pays houiller de Sarrebrùck, de Saint-Étienne en France, du Lancashire et du Staffordsl)ire en Angleterre. Sur la côte rocheuse de la Nouvelle-Ecosse, on a pu observer 18 niveaux superposés contenant des troncs droits. La

CRED^ER, GéotXHSIE. 28

répclilion de ces horizons de plantes terrestres entre de puissantes séries de {,M'ès et d'argiles schisteuses ou séparés par des bancs de calcaire carbonifère d'origine marine ne peut guère s'expliquer que par de lentes oscillations : à chaque affaissement, un nouveau système de couches de sable et de limon se formait et chaque soulèvement permettait le développement de nouveaux végétaux sur le sol émergé d'assez longue durée; le lit de détritus se dessinait et augmentait plus ou moins en épaisseur, jusqu'à nouvelle submersion.

Phénomènes volcaniques et formation de filons dans les régions carbonifères. A la période carbonifère, comme aux périodes précédentes, la réaction du feu central contre la croûte solide du globe terrestre s'est manifestée d'une part par l'éruption de matières incandescentes, d'autre part par des bouleversements de couches, des formations de failles, par des soulèvements et des affaissements locaux. Les roches principales du carbonifère sont les diabases et surtout le§ felsitporphyres^ comme aux temps dévoniens ; elles ont la plus étroite connexion avec les formations marines et de marais de cette époque, car il n'est pas rare de les voir former des tufs. Un des principaux théâtres des éruptions volcaniques à l'époque carbonifère est l'Ile d'Arran en Ecosse. A côté d'innombrables filons de diaase qui traversent en tout sens les grès de Kt formation sous-carbonifère, on remarque des dépôts en nappes de diabases, quelquefois riches en quartz, intercalés à différents niveaux entre les roches sédimentaires et en connexion avec les filons qui semblent leurs racines. Plus récents que ces diabases sont les filons, les amas et les "nappes de felsitporphyre rouges ou gris qui présentent une certaine analogie avec les trachytes par la nature de leur feldspath (sanidine) et la forme cristalline de leur quartz (dihexaèdre et prisme). Ces deux roches éruptives sont en grande partie partagées en plaques, divisées en colonnes qui peuvent diverger en faisceaux. On trouve en outre çà et là de la diorite quarlzifère et surtout du pechstein bien caractérisé dans le carbonifère d'Arran ; ils se présentent en filons ou intercalés aux couches normales en lits réguliers.

Dans d'autres parties de la Grande-Bretagne, dans le comté deDevon, par exemple, on trouve entre les conglomérats, schistes, calcaires et grès du carbonifère inférieur, de la diabase et des tufs diabasiques dont la contemporanéité est démontrée par ce fait que l'on trouve des fragments de tuf dans les conglomérats à manière de scories, et par la régularité avec laquelle les diabases sont intercalées aux roches sédimentaires. Les grauwackes et schistes argileux carbonifères des environs de Bleiberg alternent de«îa même façon avec les roches diabasiques.

Il y eut en Allemagne, pendant la période carbonifère, des éruptions de felsitporphyre qui se firent sentir en divers districts, par exemple,

Fig. 226. — Coupe à la côte 0. d'Arran.

a, schislos cl grès du carbonifère inférieur; b, dialMsc gmnuc (Ml filons, s'utendant en manteau ; c , filon de diaba^e très-line.

dans le bassin houillcr de Fltiha en Saxe. Ici l'éruption a eu lieu au milieu de la période; le fclaitporpliyre a traversé les roches de la moitié inférieure et s'est étendu au-dessus d'elle avec une puissance d'environ 60 mètres ; il a aloi"s été recouvert par les grès carbonifères, les schistes et de minces lits de charbon.

Dans la formation carbonifère delà Basse-Silésie, on rencontre du felsitporphyre en maintes localités; il a traversé les roches stratifiées et les lits de houille, les a bouleversées et s'est logé entre elles. Il en est de même en France (à Brossac, par exemple), le felsitporphyre s'y trouve en lits très-régulièrement intercalés et en connexion avec des filons. Dans le même pays, la fornialïon carbonifère est traversée de diabase qui a entraîné de nombreux fragments d'argile schisteuse et de houille ; ces derniers sont transformés en anthracite. ■ -^ ^ i'^^i

A ces exemples, on peut encore ajouter que les diabascs entre Sclimalkalden et Friedrichsroda ont fait éruption à la fin de l'époque carbonifère, pendanfc laquelle enfin on voit déjà apparaître certains mélaphyres, par exemple, aux environs de Sarrebriick et de Waldenburg, bien que ces dernières roches se rencontrent surtout dans le dyas.

Maisrinduence volcanique s'est encore bien plus montrée par le bouleversement des couches que par l'émission de roches fluides. Au lieu de la disposition primitivement horizontale, il n'est pas rare d'avoir affaire à une structure extrêmement compliquée par suite de déplacements variés. La formation tout entière a été affectée de mouvements considérables, les couches ont été redressées comme par une poussée latérale extrêmement forte et partagées en bassins et selles sans nombre, pliées en

Fig. 227. — Coupe par les bassins de Womi et d'Escbweiler.

c, grauwack'c dévonicnne; d, calcaire dcronien; e, formation carbonifère inférieure; f, calcaire carbonifère; 0, formation houillère; h, formation de ligniles.

zigzag, disposées en éventail et même complètement renversées. Une coupe du pays deWorm près Aix-la-Chapelle et du bassin d'Escbweiler (fiig. 227)

nous montre une semblable disposition des ailes d'un bassin qui, dans le pays de Worm, sont de plus plissées en nombreux zigzags. De semblables faits se retrouvent en >Vcstphalie, en Belgique et en France. L'architecture du grand bassin de Mons (fig. 228) est particulièrement remar-

Fig. 228. — Coupe théorique du bassin de Mons. a, formation dévonienne ; b, calcaire carbonifère; c, grès; d, groupe houiller.

quable ; son aile N. est unie et régulière et plonge vei-s le S., tandis que l'aile S. est redressée et plissée en zigzags répétés; celte disposition est aussi celle des couches dévoniennes.

Lesmêmes bouleversements se montrent aussi dans l'Amérique du Nord, mais sur une échelle beaucoup plus vaste. Les dépôts du carbonifère supérieur furent les derniers qui se formèrent sur la moitié E . du continent nord américain, car il sortit à cette époque de l'Océan. Des bouleversements considérables accompagnèrent ce soulèvement ; ils n'affectèrent pas seulement les dépôts carbonifères, mais furent ressentis par tous les membres des terrains azoïques dans le système des monts Appalaches tout entier. Les couches de ces formations quittèrent leur situation primitivement horizontale par suite d'une pression latérale et se disposèrent parallèlementaux côtesatlantiques actuelles, en plis dont la rapidité et la hauteur avaient atteint le maximum à l'E., par conséquent dans le système des Alleghanies proprement dit, et décroissent vers l'O., de sorte qu'elles font un angle moindre avec l'horizontale à mesure qu'elles s'éloignent de l'Océan atlantique.

Des plis comme ceux que nous venons de décrire dans le système des couches carbonifères n'ont pu se former sans déterminer des cassures de ces masses rocheuses peu plastiques. Les fentes qui en sont résultées ont déterminé deux phénomènes géologiques importants : la formation des fllons et le déplacement des couches. Presque tous les bassins carbonifères ont subi des bouleversements par les failles et les glissements accompagnés souvent de trituration delà roche voisine. La plupart du temps, ces failles n'ont à la vérité qu'une faible influence sur les rapports de stratification des couches, mais elles se répètent quelquefois, sur des espaces restreints, en nombre si considérable, qu'il y a un véritable démembrement des

CARBONIFERE.

couches qui prennent l'aspect d'un terrain formé noniagnei woie» de parties nombreuses irrégulièrement disposées (fig. 230). D'un autre côté, certaines de ces dislocations atteignent des proportions si considérables que les déplacements des couches qui forment les lèvres des failles pcu-

Mt Kitt.iliny lit Tuscarora

Broad^to;) CoalHeld

Ht Dunings

*M, N(s Alleghanips

Fi^. 230. — Coupe du pnys houiller d'Auckland (Durkam). a, b, c, lits de liouillc.

vent atteindre plusieurs centaines de mètres. Ainsi, un accident qui a frappé les couches d'une partie du bassin d'Eschweiler les a fait plonger de plus de 1250 mètres ; un autre , au bassin de la Ruhr, a produit un changement de niveau de 200 mètres. La partie nord de la formation carbonifère de Newcastle s'est enfoncée à plus de 530 mètres de profondeur , contre 'une fente qui s'est remplie de grès, de sorte que le zeclistein se trouve maintenant dans le prolongement des lits de houille. Les déplacements observés sur la pente 0. des Alleghanies atteignent des proportions encore plus considérables; on en connaît de 2 à 3000 mètres dans la partie S. 0. de la Virginie , par exemple ; ils ont placé les calcaires du silurien inférieur au niveau du calcaire carbonifère.

Mais si les cassures des couches carbonifères, dont nous venons de donner des exemples, offrent quelquefois des difficultés insurmontables pour l'exploitation de la houille et diminuent par conséquent la richesse minérale d'une contrée, d'autres failles ont permis la formation de filons de minerais et ainsi avantageusement .augmenté la matière exploitable. Les liions de galène du Ilara ont rempli les fentes du dévo-

Lnurelriilge Chcnutridge

nien et aussi celles du carbonifère inférieur, du culm. Ce dernier entouré au N. par le dévonien du Kahlenberg, à l'E. par les quarlzites du Bruchberg, au S. et à l'O. par le dyas, forme le haut plateau de Clauslhal traversé de liions qui s'étendent en direction N. 0., mais qui ne pénètrent pas dans les couches dyasiques sus-jacentes, preuve que la formation des fentes a eu lieu pendant que se déposait ailleurs le terrain houiller. Les dislocations ont été déterminées ici aussi par suite d'une pression latérale qui a plissé, comprimé et par places renversé les couches dévoniennes et carbonifères du Oberharz. Dans la plupart des cas, les filons ont accompagné de grands déplacements, comme près Bockswiese (fig. 251). Ici les couches sous-jacentes au filon sont , à la partie supérieure, les schistes à Calcéoles, etàla partie inférieure les grès à Spirifer du dévonien inférieur ; les couches sus-jacentes sont formées jusqu'à une profondeur de 430 mètres par le culm à Posid. Becheri et en dessous par le kramenzeikalke (dévonien supérieur). Le déplacement dépasse donc 500 mètres. Mais ce changement de niveau n'est point une exception dans le Oberharz : c'est bien plutôt une règle que les failles soient accompagnées de mouvements importants, par suite desquels Fijr. 251.— Coupe du puits Jean- elles sont descendues de leur niveau primitif. Frédéric à Bockswiese. Les filons eux-mêmes dans le plateau èulmien

de Clausthal sont groupés en plusieurs direc-

a grès à Spirifers ; b schistes â Cai- . i

ccoies;cA'r«menîc/fca/ke;dschis- tions. Daus chacun de CCS groupements, on tes siliceux ..«schistes du culm et jigjing^ig x^YifUon principal, très-puissaut, mais rempli par des schistes argileux, tendres, d'un noir brillant, à l'intérieur desquels sont des débris et des amas de minerais qui se ramifient et se coupent de la façon la plus variée. Les fragments se réunissent quelquefois en masses considérables, mais ils peuvent aussi se réduire au volume de quelques pouces en certains points, pour acquérir de nouveau une grande puissance plus loin. Les schistes noirs dont nous venons de parler qui, joints aux fragments peu modifiés arrachés aux roches voisines, forment le remplissage des filons et dans la masse desquels se trouvent les minerais, sont brillants, gras, doux au toucher et d'ordinaire fortement bitumineux ; ils semblent avoir été brisés, plies, séparés en lamelles. Cette masse de remplissage de nature particulière a eu, d'après Groddeck, l'origine suivante : lors de la formation des failles, il y a eu glissement de l'une des parois de la fente sur l'autre par suite d'un frottement considérable; une partie de la roche

a été réduite en poussière qui, mêlée à l'eau, a formé de la boue, s'est durcie par la pression des terrains voisins et a rempli la fente comme roche de nouvelle formation. C'est alors ou plus lard, par de nouveaux mouvements, que se formèrent les matières qui contiennent les minerais. La substance minérale que renferment essentiellement ces derniers est, soit le calcaire spatliique, soit le quartz, le spath pesant, le fer spathique, la sidérose, la galène, la blende, la pyrite de cuivre et le cuivre gris associés de la façon la plus variée et qui parfois imprègnent la masse de remplissage du fdon primitif, les schistes argileux.

Les célèbres gisements de galène et de blende des environs d'Aix-la-Chapelle, très-différents, il est vrai, par leur nature, de ceux de Clausthal, se trouvent en grande partie dans les couches carbonifères. La série de collines de ce district est formée de schistes et de calcaires dévoniens, de calcaire carbonifère, de schistes houillers et de formations crétacées. Les couches paléozoïques sont disposées en selles et en bassins, tandis que la craie repose horizontalement sur elles. Les minerais de blende, de galène, de pyrite de fer, sont accompagnés de quartz et de calcaire spathique. Ils. forment : l)des filons danslc calcaire carbonifère ; 2) des couches de contact entre le calcaire carbonifère et les schistes qui les surmontent, aussi bien qu'entre le carbonifère et les couches dévoniennes ; 3) des nids isolés dans le calcaire carbonifère et le dévonien ; 4 ) des imprégnations dans certains schistes carbonifères et calcaires dévoniens. Les rapports des minerais de zinc de la Belgique sont exactement les mêmes.

La formation sous-carbonifère du Derhyshire et du Northumberland montre la galène, accompagnée de spath-fluor, de calcaire spathique et de spath pesant, traversant le calcaire carbonifère et y formant des filons ou des dépôts étendus, unis, parallèles à la stratification . H est remarquable que la richesse en minerai du filon soit liée au calcaire carbonifère et qu'elle s'annule dans les schistes et diabases intercalés à ce dernier. Le minerai de zincd'Alston-Moor, dans le Cumberland, est dans les mêmes conditions. La formation carbonifère mférieure est représentée ici par l'alternance de calcaires puissants avec des schistes argileux et des grès subordonnés, auxquels s'ajoutent des dépôts de diabase avec amygdaloïdes. Les filons de galène, ici aussi, ne sont puissants et riches que dans les calcaires. Leur inclinaison varie avec la nature de la roche : tandis qu'ils traversent les calcaires presque perpendiculairement et sous une certaine puissance, ils diminuent dans les intercalations schisteuses et ont une très-faible inclinaison, ce qui rend les filons scalariformcs. La partie 0. de l'Amérique du Nord (États du Missouri et de l'IUinois, par exemple) est également riche en gisements de minerais de zinc et de plomb qui se trouvent dans les mêmes conditions.

4M CARBUNIFÈRE.

Pour terminer, nous citerons encore le cas d'un filon disposé d'une manière toute spéciale. La partie nord de la province anglaise du Nouveau-Brunswick est formée, en partie, de schistes carbonifères en minces feuillets bitumineux, à odeur forte, de couleur noir-brun, blanchissant à l'air, qui renferment de nombreux débris de Paleoniscus. Cetle série de couches est traversée par un filon d'asphalte dont la puissance oscille entre 1 et 6 mètres, formé d'asphalte pur, brillant, avec des fragments de coquilles nettement caractérifsés, que l'on a appelé albcrtile du nom de la mine dans laquelle il se trouve. Çà et là le filon enferme quelques fragments de la roche voisine, et presque partout il pénètre dans les fentes de la paroi qui le limite. Évidemment, ce filon était primitivement une fente qui s'est remplie de pétrole provenant des roches voisines; celui-ci, par la perte de ses carbures volatils et une oxydation partielle, est devenu plus compacte et s'est transformé en asphalte.

Résumé. — Au commencement de la période carbonifère, les continents

présentaient déjà une assez grande diversité : ils se partageaient en séries de hauteurs, en bas-fonds plats et marécageux et en lacs de peu de profondeur. L'atmosphère était pleine de vapeurs et riche en acide car- 40- — > bonique; le climat exempt de gelées avait une

Fig. 232. — Filon d'asphalte dans température uniforme. Ces conditions favorila Mine- Albert. « , i i .• > j

serent dans les parties marécageuses des {Nouveau-Brunswick.) continents unc florc luxuriante, d'abord

pauvre en formes et limitée aux Cryptogames vasculaires et aux Conifères, Sigillaria, Lepidodendron, Calamités, Fougères et Araucaria, à l'abri desquels vécurent les premiers êtres qui respiraient l'air. Quelques Scorpions, Myriapodes et Termites, et plusieurs Sauriens batrachoïdes, étaient les rares représentants des animaux terrestres. Toute pauvre qu'est cette faune, toute peu riche qu'ait été la llore carbonifère, le règne organique présente cependant à celte période un important progrès sur les âges plus anciens, pendant lesquels les îles siluriennes étaient nues et désertes, ne possédant alors qu'un petit nombre de plantes et aucun auimal.

Un changement semblable jse manifeste dans la faune marine carbonifère. Les Coraux caractéristiques du dévonien, tels que les Calceola, Cystiphyllum, Ileliolites, disparaissent, les Cyslidées et certains représentants des vrais Crinoides (exemple : Cupressocrinus et Eucalyptocrinus) sont détruits et avec eux les Brachiopodes des genres Atrypa, Strigocephalus et Uncites. Des formes nouvelles et plus nombreuses viennent remplacer celles qui sont éteintes. Les Brachiopodes de la famille des Produc-

DVAS. 441

lides et des Spiriférides, les vrais Crinoïdes cl les Blasloïdcs atteignent le maximum de leur développement dans lamercarLonifère : à la place des Trilobites apparaissent les Limulides et les vrais Crustacés macroures, au lieu des Ganoïdes cuirassés se montrent, à côté des Cartilagineux sélaciens, les Ganoïdes à petites écailles et, en même temps, on trouve les traces, encore disculées, il est vrai, de ces Sauriens marins qui acquerront tant d'importance dans une des formations suivantes.

'^ DYAS OU FORMATION PERMIENNE.

Dans les contrées où la formation carbonifère est développée typiquement, elle se compose, comme nous l'avons dit, d'un complexe découches inférieures calcaires (calcaire carbonifère), d'une partie moyenne formée de conglomérais ou de grès (grès stériles) et d'une série de couches supérieures contenant la houille, soit d'une formation marine, d'une formation de rivage ef d'une formation de marais, de lagunes ou d'eau douce. On peut se représenter facilement comment une semblable disposition a pu prendre naissance, en admettant des soulèvements séculaires du fond de mer primitif sur lequel s'était déposé le calcaire carbonifère : comme celui-ci émergeait, les galets et les sables grossiers se sont amassés à sa surface et, le soulèvement se continuant, les produits de marais, de lagunes et de rivage, se sont déposés à leur tour. 11 est arrivé alors que certaines parties de ces derniers dépôts, de la formation houillère par conséquent, ont été affectées de mouvements en sens contraire et se sont affaissées. Pendant que progressivement ces portions du continent retournaient à l'clal de fond de mer, une même série de formations devait se répéter, mais en ordre inverse. Et, en réalité, partout où l'affaissement sous la mer a suivi de près la formation des houilles, les mêmes phénomènes se sont reproduits. En Allemagne et en Angleterre, le groupe houiller est suivi de grès et de conglomérats, quelquefois riches en houille à leur partie inférieure, formation de rivage tout à fait semblable aux grès stériles et au millstone gril, et, au-dessus, on rencorttre une formation de calcaire, de dolomie et de gypse correspondant au membre le plus inférieur de la formation carbonifère, au calcaire carbonifère. C'est à cause de cette division en deux parties nettement caractérisées par les différences paléontologiques el pélrographiques que l'on a appelé le terrain qui va nous occuper du nom de dyas : les stades successifs de ce cycle auquel appartiennent les formations dévoniennes et carbonifères sont donc les suivants :

44S DYAS.

5. Mer profonde. Formations marines. Calcaire. Animaux marins. Zechêlein \

4. Affaissement Formations de rivage Conglomérats liothliegende. ]

sous la mer. " et grés. i

DISCOItDANCE FnÉQUE.VTE. / ^^îf"*'

Formations de marais 1 „ ...