Kitabı oxu: «Mémoire sur les groupes du Cantal et du Mont-Dore»

Léonce Élie de Beaumont, Armand Dufrénoy

Mémoire sur les groupes du Cantal et du Mont-Dore

Et sur les soulèvemens auxquels ces montagnes doivent leur relief actuel

Publié par Good Press, 2022

goodpress@okpublishing.info

EAN 4064066334543

Table des matières

Introduction.

II. GROUPE DU CANTAL.

III. GROUPE DES MONTS DORE.

ADDITION

Au Mémoire sur le Cantal et le Mont-Dore, par MM. Dufrenoy et Élie de Beaumont.

Introduction.

Table des matières

SUR LES CRATÈRES DE SOULÈVEMENT EN GÉNÉRAL.

Pendant long-temps la géologie positive n’a été qu’une extension de la minéralogie. On étudiait les élémens minéralogiques, dont la réunion constitue la masse des montagnes, et on se bornait à conclure l’origine ignée ou aqueuse de ces masses d’après la nature de ces mêmes élémens, d’après la possibilité de concevoir leur formation par la voie sèche, par la voie humide ou par voie de sédiment mécanique. Les incertitudes que présentait ce genre de spéculation ont fait naître les disputes opiniâtres des vulcanistes et des neptuniens.

Depuis lors les progrès des observations ont conduit les géologues à envisager de plus haut la structure des montagnes. Ils ont appris à lire dans leurs formes extérieures, et dans la disposition relative de leurs différentes parties, les effets des mouvemens qu’ont subis, après une consolidation plus ou moins complète, les masses qui les constituent. De ce nouveau genre de considérations est résultée une branche particulière de la science, celle qu’on désigne vulgairement sous le nom de théorie des soulèvemens.

Les montagnes volcaniques, qui reposent sur les portions de l’écorce de notre globe les plus sujettes à des mouvemens intérieurs, et qui sont composées en partie de roches dont la position originaire est facile à assigner, puisqu’elle a été commandée par les lois de l’hydrostatique, présentaient le champ le plus naturellement ouvert à ce genre d’investigation; aussi ont-elles donné naissance à celle de toutes les théories géologiques qui offre le plus complétement ce caractère d’évidence et de rigueur qu’on désirerait trouver dans toutes les parties d’une science basée avant tout sur l’application des lois générales de la physique. Nous voulons parler de la théorie des cratères de soulèvement, par M. Léopold de Buch.

Cette théorie, toute simple qu’elle est, a rencontré des objections qui pourraient faire croire qu’un grand nombre de géologues ne l’ont pas envisagée sous son véritable point de vue. Nous espérons donc qu’on nous pardonnera de faire précéder ce mémoire, consacré à l’étude de deux groupes de montagnes auxquels elle s’applique en partie, par quelques remarques qui nous semblent propres à en mieux faire saisir l’esprit.

Supposons qu’à la cime d’un monticule d’une forme conique, à peu près régulière, jaillisse une source dont les eaux, après avoir coulé sur sa déclivité suivant la ligne de plus grande pente, se rassemblent dans un lac situé à son pied.

Concevons que la température s’abaisse d’un certain nombre de degrés au-dessous du terme de la congélation de l’eau. Les eaux de la source n’arriveront plus en entier à la base du cône, une partie se congèlera sur la surface du sillon que leur écoulement aura préalablement creusé sur la déclivité du cône. Ce sillon sera bientôt rempli, et l’eau, obligée de suivre un autre cours, ne tardera pas à revêtir une partie plus ou moins considérable de la surface du monticule de traînées de glace concrétionnée. Si le phénomène se prolonge, et si le monticule est à peu près régulier, il finira par être complétement recouvert de filets de glace disposés suivant les arêtes de la surface conique extérieure.

Les eaux du lac auront gelé en même temps que celles qui coulent sur la pente du monticule et nous pouvons supposer, en second lieu, qu’une explosion souterraine, ou toute autre force agissant de bas en haut, fasse céder la glace de ce lac, en produisant d’abord une cassure rayonnée analogue à celle d’une bouteille étoilée par un choc léger, et en relevant ensuite autour du centre de rupture les pointes des fragmens triangulaires convergens. Ces fragmens triangulaires, en tournant chacun autour de celui de ses côtés, qui est opposé à leur sommet commun, pourront s’élever de manière à ce que leurs plans prolongés passant par un même point de la verticale du centre de rupture, forment une pyramide dont le sommet correspondra verticalement à ce même centre. Cette pyramide, sur toutes les arêtes de laquelle les triangles relevés laisseront nécessairement quelques vides, pourra cependant au premier aspect, si les dimensions générales sont analogues de part et d’autre, présenter quelque ressemblance avec le cône revêtu de glace, dont nous avons parlé en premier lieu. De part et d’autre ce serait de la glace inclinée de toutes parts à partir d’un point central. Un observateur, qui ne ferait pas attention aux interstices que présente la seconde pyramide, ou qui les attribuerait à quelque cause accidentelle indépendante de son origine, pourrait croire d’abord que les deux pyramides ont été formées de la même manière. Mais s’il porte successivement le marteau sur la glace de l’une et de l’autre, s’il en détache des fragmens, et s’il examine d’un œil attentif et avec des instrumens convenables leur structure cristalline, il s’apercevra que celle du premier cône a été formée par la superposition graduelle de coulées qui peuvent s’être solidifiées dans leur position actuelle, tandis que la glace du second a cristallisé à la surface d’une eau tranquille et par conséquent dans une position horizontale, et ne peut avoir été placée dans sa position inclinée actuelle que par l’effet d’un mouvement postérieur à sa consolidation.

Les terrains volcaniques présentent deux espèces de montagnes, qui, par le mode de leur formation et par les moyens qu’on peut employer pour les distinguer, correspondent aux deux monticules revêtus de glace dont nous venons de parler.

Les cônes du Vésuve et de l’Etna, couverts en partie de traînées étroites de laves scoriacées ou au moins bulbeuses qui se sont arrêtées dans les sillons qui altéraient la régularité de leurs flancs, appartiennent à la première espèce.

Les surfaces de l’île de Palma, de l’île de Ténériffe, du massif du Cantal, appartiennent à la seconde espèce; elles sont revêtues de nappes de basalte qui n’ont pu s’étendre uniformément en tous sens, et se diviser tranquillement en prismes perpendiculaires à leurs surfaces supérieure et inférieure, que dans une position sensiblement horizontale, et dont l’inclinaison actuelle est aussi évidemment l’effet d’un mouvement postérieur à leur origine, que le serait celle de la glace du second des deux monticules dont nous avons parlé précédemment.

Cette distinction repose sur le fait observé au Vésuve, à l’Etna, à Ténériffe, en Islande, à l’île de Bourbon, et sur plusieurs des volcans modernes de l’Auvergne et du Vivarais, que les coulées de laves n’ont laissé, sur les flancs inclinés des cônes qui les ont vomies, que des traînées étroites de matières scoriacées, résultat de la solidification rapide de leur surface; tandis que la matière de ces coulées, lorsqu’elle était abondante, s’est toujours dégagée de dessous le manteau irrégulier, dont le froid atmosphérique la recouvrait, et n’a cessé de prendre les caractères qui sont le résultat nécessaire d’un refroidissement rapide, que dans des positions où, quoique liquide encore, elle ne pouvait plus couler; qu’elle ne s’est étendue en larges nappes, comparables par leur structure minéralogique et géométrique aux nappes de basalte, que dans des dépressions à fond plat, qu’elle n’a guères rencontrées que vers le pied des cônes. Conformément aux lois de l’hydrostatique, la matière fondue s’est arrêtée sur ces terrains plats en formant des lacs enflammés, où elle a pris, par un refroidissement lent, une structure plus serrée et moins bulleuse que celle des laves figées rapidement sur les flancs inclinés des montagnes, et où elle a conservé après sa congélation une surface horizontale.

Les nappes basaltiques, soit qu’elles aient été produites, comme l’ont pensé quelques géologues, par d’anciens cratères aujourd’hui détruits, soit qu’elles doivent plutôt leur origine, comme la lave de lancerote, à un épanchement à travers des fentes, n’offrent d’analogie qu’avec ces larges expansions que présentent vers leurs parties inférieures un grand nombre de coulées modernes. C’est cette analogie qui a conduit M. de Humbolt à opposer, avec la justesse et la profondeur d’aperçus qui caractérisent tous ses ouvrages, les laves qui coulent en bandes étroites des cratères des volcans permanens, aux nappes basaltiques qui constituent de larges plateaux.

Un courant de lave pourrait s’étendre en larges nappes sur la croupe même d’un volcan, s’il y rencontrait une dépression semblable, par exemple, à celles dans lesquelles prennent ordinairement naissance les tourbières des pays de montagnes; mais dans ce cas sa surface serait sensiblement horizontale, et une large nappe basaltique disposée en plan incliné ne peut avoir eu une telle origine. Celles dont le Cantal est revêtu ne se sont pas plus formées dans des dépressions complétement circonscrites, que les terrains d’eau douce qui s’élèvent graduellement depuis les plaines du Berry jusqu’au delà de Brioude. Dans un cas, pas plus que dans l’autre, on n’aperçoit la moindre trace des rebords qui auraient achevé de former l’enceinte des bassins supposés.

Une pente couverte de basalte est donc aussi évidemment, et même plus évidemment, due à un mouvement de l’écorce du globe, qu’une pente formée par une couche de calcaire à lymnés déposée dans les eaux d’un marais; il en résulte qu’un cône revêtu de basaltes est nécessairement un cône de soulèvement.

L’analogie qu’on a cru trouver entre les alternations de tufs et de laves qui s’étendent de la cime à la base d’un cône d’éruption, et les alternations de basalte solide et de tufs que peut présenter un cône dont la surface est formée par des nappes basaltiques inclinées, est donc une pure déception; en effet, elle disparaît d’elle-même si, au lieu de comparer deux coupes passant par le point central, on compare deux coupes faites par des cylindres verticaux, concentriques aux axes de deux montagnes appartenant aux deux classes dont il s’agit. Dans la coupe ainsi obtenue dans le cône revêtu de basalte, on verra les assises successives de basalte et de tuf se terminer par de longues lignes à très-peu près parallèles et horizontales. Dans la coupe fournie par le cône d’éruption, chaque coulée de lave ne présentera au contraire qu’une section isolée, peu étendue, et les sections des différentes coulées seront disposées irrégulièrement, au milieu de la masse générale des tufs dus aux déjections incohérentes. Les assises successives de ces tufs devront elles-mêmes présenter de grandes irrégularités, puisque chacune d’elles, avant le dépôt de la suivante aura été soumise aux agens de destruction qui agissent avec une si grande violence sur les flancs des volcans en éruption.

Le même mode de distinction s’applique avec la même évidence, si on compare aux bandes étroites laissées sur les cônes des volcans permanens par les différentes coulées de lave, les énormes nappes trachytiques qui constituent en partie le massif du Mont-Dore, et qui forment presque toute la surface de ses pâturages élevés.

Il serait aisé d’exprimer par le calcul les rapports qui existent nécessairement entre la position que peuvent avoir reçue les glaçons résultant de la rupture de la glace d’un étang, et celle qu’ils avaient primitivement au moment de leur cristallisation. Si l’observation constate que certaines masses de roches, dont la surface est aujourd’hui rectiligne et continue, mais inclinée, se sont formées comme des glaçons par la consolidation tranquille d’une masse liquide, le même genre de rapports existera entre la position actuelle de leur surface et sa position primitive; ces rapports pourront se calculer directement et indépendamment des mouvemens plus composés que devront avoir éprouvés les masses plus profondément situées qui leur servent de support. C’est le cas, par exemple, des nappes balsatiques, c’est également celui des trachytes lorsqu’ils forment des nappes étendues en tous sens; les calculs qu’on pourrait faire, relativement à des masses rectilignes et continues, mais inclinées, de roches de ce genre, s’appliqueraient même presque rigoureusement à des montagnes dont les surfaces seraient formées de parties rectilignes et continues, mais sensiblement inclinées de couches de sédiment.

Supposons, par exemple, que des nappes basaltiques, dont l’étendue en tous sens, et la compacité annoncent que le refroidissement a eu lieu dans une position horizontale, se relèvent uniformément à partir d’une circonférence de cercle vers une verticale élevée au centre de cette circonférence. Ces diverses nappes, dans leur position relevée, font partie de la surface d’une pyramide ayant pour base la surface plane que composaient ces mêmes nappes avant leur relèvement. La surface supérieure de la pyramide étant nécessairement plus grande que celle de sa base, il est évident que les nappes relevées ne peuvent l’occuper en entier, et qu’elles doivent au contraire laisser entre elles des vides le long des arêtes et autour du sommet. Le nombre et la disposition de ces vides dépend de la manière dont la surface plane primitive aura pu s’étoiler au moment de la première action de la force soulevante et du nombre de fractures divergentes qui se seront formées autour du point central de soulèvement. Ce nombre n’est pas limité ; il serait même possible que, dans la plus grande partie de sa surface, la masse soulevée n’eût fait que se fendiller d’une manière presque imperceptible vers les bords, et se fût alors élevée suivant la forme d’un cône régulier, présentant seulement à son sommet une crevasse rayonnée. Ce dernier cas est la limite des formes que comporte l’hypothèse que nous considérons; et comme dans une pareille question ce n’est qu’une limite qu’on peut se proposer de trouver pour le calcul, ce sera ce cas extrême seulement que nous traduirons en analyse.

Soit donc R le rayon d’un cercle tracé sur une surface basaltique primitivement horizontale, et qui se trouve relevée de toutes parts de la circonférence vers un point central; soit H la hauteur comprise entre la position primitive du centre et le point de la verticale de ce même centre vers lequel se dirigent les surfaces basaltiques relevées. Le cône limite, que nous substituons par la pensée à la pyramide plus ou moins régulière à laquelle le soulèvement aura donné naissance, présentera les élémens suivans.

La somme des interstices produits dans le soulèvement par l’écartement des élémens de la surface primitive, aura pour mesure l’excès de la surface extérieure du cône sur la surface de sa base.—Si donc on appelle S la surface totale des fractures on aura:

ou, en développant le radical et supprimant l’unité qui se trouve en plus et en moins:

Cette série peut se mettre sous la forme suivante:

de manière à ne présenter qu’un premier terme affecté du signe + et une suite infinie de termes affectés du signe -.

Dans tous les cônes de soulèvement auxquels il y aura lieu de faire l’application de cette formule, l’inclinaison des nappes basaltiques ou trachytiques est toujours plus petite que 45°. A Stromboli, d’après M. Hoffmann, elle est de 25 à 30°, et c’est la plus considérable qu’on ait citée. Par conséquent on a toujours H < R, d’où il résulte d’abord que tous les termes affectés du signe moins sont réellement négatifs. Le terme π H² est donc la seule partie positive de la série et forme la limite supérieure de sa valeur. La valeur absolue de chacun des termes négatifs décroît à mesure que le rapport de H à R diminue, de sorte que pour les valeurs de ce rapport qui se présentent ordinairement, le 1^er. terme de la série π H² donne une approximation de la valeur de S plus que suffisante dans une question du genre de celle qui nous occupe. Dans le cas de H = R, qui est un cas extrême, la partie négative de la série se réduirait à la somme de ses coefficiens numériques multipliée par π H² ou à (- √2 ) π H² = 0,0858 π H² et la série complète à ( 0,5 - 0,0858 ) π H², expression dont le second terme peut être négligé sans commettre une erreur supérieure à du total. Lorsque l’inclinaison des arêtes du cône est de 26° 33′ 54″, inclinaison qui s’éloigne peu de celle observée par M. Hoffmann à Stromboli, et qui est supérieure aux inclinaisons observées dans la plupart des cas analogues, est égal à , et la partie négative de la série se réduit à π H² (4, 5 - 2 √5) = π H² × 0,02986, et la série totale à π H² (0,5 - 0,02986), expression dont de second terme peut être négligé sans commettre une erreur supérieure à du total. Pour des inclinaisons plus petites, l’approximation serait encore plus grande; on peut donc dire que la somme des interstices que laissent entre elles les nappes basaltiques relevées, est donnée avec une approximation suffisante par la formule

(1)

qui est la mesure de la moitié du cercle décrit avec un rayon égal à la hauteur H.

Cette expression étant indépendante du rayon R de la base, on voit que, dans tous les cônes de soulèvement de même hauteur, la somme des interstices laissés entre elles par les nappes basaltiques, doit être sensiblement la même. Seulement ces interstices sont répartis sur une surface d’autant plus grande, que la base du cône est plus large. De là il résulte que, toutes choses égales, un pareil cône présente des élémens d’autant plus divisés, d’autant plus accessibles à l’action des agens atmosphériques, et par conséquent d’autant plus susceptibles de s’écrouler et d’être entraînés par suite de l’action destructive de ces agens, qu’il offre une base plus étroite et des flancs plus inclinés.

Nous avons supposé que l’espace soulevé était sensiblement circulaire. Si au lieu de cela il s’étendait de différens côtés à des distances diverses du centre de soulèvement, on pourrait le partager en plusieurs secteurs qu’on assimilerait respectivement aux secteurs correspondans de différens cônes ayant tous une même hauteur H. Les vides que présenteraient ces secteurs auraient pour mesure approchée des fractions correspondantes à leur amplitude respective du demi-cercle π H^2. Ainsi, dans un secteur de 45°, pris dans une direction quelconque autour du centre de soulèvement, la somme des interstices produits par les déchiremens serait toujours à très-peu près π H², quelleque fût dans celle direction la douceur ou la rapidité de la pente. On voit aisément d’après cela que dans une pyramide de soulèvement telle que celle que nous considérons, le côté le plus court et le plus rapide, doit, toutes choses égales, être le plus fendillé.

Ce qui précède ne s’applique qu’à la surface supérieure des nappes basaltiques soulevées, et n’est rigoureusement vrai que pour la pellicule extérieure de la pyramide de soulèvement. Tous les points situés à une profondeur sensible au-dessous de la surface extérieure se gênent réciproquement dans le mouvement ascensionnel que nous leur supposons. En effet, si on traçait un triangle isocèle sur la surface supérieure et horizontale d’une masse d’une épaisseur sensible, et si, après avoir coupé et dégagé cette masse suivant les deux côtés égaux du triangle, on l’inclinait en la faisant tourner autour du 3^e. côté comme charnière, les différens points de cette même masse, qui dans sa position primitive se trouvaient dans une même verticale, se trouveraient, après le mouvement, dans une même tangente au cercle décrit par celui d’entre eux qui fait partie de la surface supérieure. Le mouvement que je viens d’indiquer ne peut s’effectuer, sans que tous les points intérieurs de la masse en question éprouvent un déplacement relatif plus ou moins considérable, qu’autant que cette masse se trouve, ainsi qu’on l’a supposé, préalablement dégagée sur deux de ses côtés. Dans tout autre cas, il doit nécessairement y avoir, au moins dans le premier moment, un déplacement relatif plus ou moins considérable des différentes parties de la masse soulevée.

Il est aisé de voir que, lorsqu’une portion de la surface du globe se relève circulairement autour d’un point central, ses divers points n’acquièrent la liberté complète de mouvement dont il vient d’être question, qu’à mesure qu’ils atteignent le plan de la surface primitive, et que jusque - là ils sont forcés à un déplacement relatif qui nécessite dans toute la masse une sorte d’écrasement latéral. Les différens élémens qui, dans la position originaire, sont placés sur une circonférence dont l’axe de soulèvement traverse le centre, doivent rester sur une circonférence égale tant que le mouvement de charnière des différens secteurs tend à les rapprocher de l’axe; ils ne peuvent sortir de cette position que, lorsque ayant dépassé le plan horizontal de la surface primitive, le même mouvement de charnière tend à les écarter de l’axe. On déduit aisément de là que les fentes produites par le soulèvement n’ont pas la même largeur à toutes les hauteurs; qu’elles sont nulles dans le plan de la surface primitive, et prennent, à mesure qu’on s’élève au-dessus de cette surface, des largeurs de plus en plus grandes; si on considère l’ensemble des points qui, dans ce mouvement, occupent simultanément le plan de la surface primitive, et si en les suivant par la pensée dans leur mouvement, on leur applique le même calcul qu’à la surface primitive elle-même, on voit que sur chacun des cônes qui auraient même base et même axe que le cône extérieur et des hauteurs H′, H″, H‴, comprises entre o et la hauteur H du cône extérieur, la somme des interstices aurait pour expression approchée

et pourrait être représentée aproximativement par la surface d’un demi-cercle dont le rayon serait H′, H″, H‴.

En basant uniquement le calcul sur la disposition dés parties extérieures, qui sont les seules qu’on puisse observer, on fait une chose rationnelle et conforme au véritable esprit de la géologie, qui est toujours de chercher à deviner le dessous par l’inspection du dessus, ce qui est invisible d’ après ce qui se montre au jour. On peut faire des hypothèses diverses sur la structure physique de la partie de l’écorce solide de la terre qui est inaccessible à nos regards, et les anomalies observées dans la longueur des arcs terrestres et dans celle du pendule à secondes, montrent que ce ne seraient que des hypothèses compliquées qui présenteraient quelques chances de réalité. Des hypothèses que l’on ferait à cet égard, dépendraient celles qu’on pourrait admettre sur la manière dont cette écorce a pu être pénétrée, et dont sa pellicule extérieure a pu être brisée et soulevée par des matières venues de l’intérieur. Ici nous avons l’avantage de nous trouver en dehors de toutes ces hypothèses puisque les circonstances observées dans la pellicule extérieure peuvent directement se traduire en analyse.

La difficulté qu’on éprouve à rendre complétement raison des mouvemens relatifs qu’auront dû éprouver les parties de l’écorce terrestre situées à une profondeur un peu considérable au - dessous de la pellicule extérieure dans la quelle on reconnaît les preuves d’un soulèvement, pourrait cependant, au premier abord, paraître à quelques personnes un motif pour révoquer en doute la validité de ces preuves. Mais, pour ne pas sortir des terrains volcaniques, nous nous bornerons à opposer à cette objection un fait qui s’observe très-souvent dans les éruptions. Tout le monde sait que les laves ne coulent pas toujours par le cratère du volcan, que souvent elles s’épanchent par ses ouvertures latérales; que souvent, dans une même éruption, ces ouvertures latérales sont en grand nombre, et que, dans une éruption latérale du Vésuve, il s’en est ouvert jusqu’à quinze dans le même moment; que dans le cas où il s’ouvre ainsi plusieurs bouches latérales, elles sont en général rangées à peu près sur une même arête du cône volcanique, ce qui indique qu’elles sont comprises dans le plan d’une fissure dont le prolongement passe par le foyer volcanique même. Toutes les fois qu’on a pu étudier la structure d’un cône qui a eu une longue série d’éruptions, on l’a trouvé traversé par un grand nombre de filons produits par des laves qui ont rempli de pareilles fissures, dont l’épaisseur des filons montre qu’elle a été l’ouverture. Cette épaisseur est souvent de plusieurs mètres. Or, il est évident que ces fissures, avec écartement sensible des parois, n’ont pu se produire sans que tout le terrain qu’elles traversent ait été soulevé d’une quantité correspondante a leur largeur. Il est donc de fait que les foyers volcaniques, lors même qu’ils sont munis de cratères et de cheminées, qui leur servent pour ainsi dire de soupapes de sûreté, ont une énergie suffisante pour soulever d’une quantité notable toute la surface du sol qui les recouvre; ainsi on ne serait pas fondé à nier la possibilité du soulèvement d’une masse de matières volcaniques. Le phénomène dont je viens de parler ne diffère absolument que par sa grandeur de la production des cônes de soulèvement, à la forme desquels s’appliquait le calcul précédent, et une fois qu’il est prouvé que le soulèvement est possible en lui-même, et qu’il ne s’agit plus que d’en reconnaître l’existence locale et la quantité, les données qui résultent de la comparaison de la position actuelle et de la position originaire des nappes de matières volcaniques, ne sauraient être regardées comme insuffisantes.