Observations géologiques sur les îles volcaniques

La grande accumulation de particules calcaires incohérentes sur le rivage, près du Settlement, commence au mois d’octobre en progressant vers le sud-ouest ; ce fait est dû, d’après le lieutenant Evans, à un changement dans la direction des courants prédominants. A cette époque, les rochers exposés à l’action de la marée à l’extrémité sud-ouest de la côte, où s’accumule le sable calcareux, et qui sont baignés par les courants, se recouvrent peu à peu d’une incrustation calcaire épaisse d’un demi-pouce. Elle est absolument blanche, compacte, légèrement spathique en quelques parties, et elle adhère fortement aux rochers. Elle disparaît graduellement après un temps assez court, soit qu’elle se redissolve quand l’eau est moins chargée de calcaire, soit qu’elle soit enlevée mécaniquement, ce qui est plus vraisemblable. Le lieutenant Evans a observé ces faits pendant les six années de son séjour à l’Ascension. L’épaisseur de l’incrustation varie suivant les années ; elle était exceptionnellement forte en 1831. Lors de ma visite, au mois de juillet, il n’y avait plus de trace d’incrustation, mais elle s’était parfaitement conservée sur un pointement de basalte d’où les ouvriers carriers avaient enlevé, peu auparavant, une masse de pierre de taille. En tenant compte de la position des rochers exposés à l’action de la marée, et de l’époque de l’année pendant laquelle ils se recouvrent d’incrustations, il n’est pas douteux que, par le déplacement et le bouleversement de cette vaste accumulation de particules calcaires dont un grand nombre avaient déjà été partiellement agglutinées, les eaux de la mer se chargent tellement de carbonate de chaux qu’elles le déposent sur les premiers objets avec lesquels elles viennent en contact. Le lieutenant Holland, R.N., m’a dit que ces incrustations se font en un grand nombre de points de la côte, sur la plupart desquels il y a aussi, je crois, de grandes masses de coquilles brisées en menus fragments.

[Illustration : FIG. 5. — Incrustation de calcaire et de matière organique tapissant les rochers exposés à l’action de la marée à l’île de l’Ascension.]

On peut souvent discerner nettement la nature du dépôt, au début de sa formation, quand un fragment de coquille blanche se trouve serre entre deux frondes ; le dépôt offre alors l’aspect d’une couche très mince de vernis gris pâle. Sa teinte plus ou moins foncée varie un peu, mais la couleur noir de jais qu’offrent les frondes et les masses botryoïdales paraît due à la translucidité des couches grises superposées. On constate pourtant ce fait singulier que, lorsque le dépôt s’opère sur la face inférieure des rochers en saillie, ou dans des fissures, il paraît être toujours d’une couleur gris-perle pâle, même quand il atteint une épaisseur considérable ; on est amené ainsi à croire que l’action d’une lumière abondante est nécessaire au développement de la couleur foncée, ainsi que cela semble se produire pour les coquilles des mollusques vivants, dont la partie supérieure, tournée vers la lumière, est toujours d’une teinte plus foncée que la surface inférieure et que les parties ordinairement recouvertes par le manteau de l’animal. Cette circonstance, la décoloration immédiate et la production d’une odeur par l’action du chalumeau, le degré de dureté et de translucidite des bords, le beau poli de la surface ³⁶, qui rivalise, lorsqu’elle est à l’état frais, avec celui des plus fines olives, tous ces faits établissent une analogie frappante entre cette incrustation inorganique et les coquilles de mollusques vivants ³⁷. Cela me paraît être un fait physiologique intéressant ³⁸.

1. Une roche gris-pâle, irrégulièrement et grossièrement lamellaire ³⁹, rude au toucher, ressemblant à un phyllade qui aurait subi le contact d’un dyke de trapp ; sa cassure est à peu près la même que celle que donnerait une structure cristalline.

Cette roche et les variétés suivantes fondent facilement en un verre de couleur pâle.

La plus grande partie de la roche est disposée en forme de gâteau de miel à cavités irrégulières et anguleuses, de sorte que l’ensemble offre un aspect carié, et que certains fragments ressemblent d’une manière remarquable à des morceaux silicifiés de bois décomposé. Cette variété, surtout lorsqu’elle est compacte, est souvent traversée de fines raies blanchâtres ; celles-ci sont droites ou elles ondulent les unes derrière les autres autour des vides allongés et cariés.

2. Une roche gris bleuâtre ou brun pâle, compacte, lourde, homogène, à cassure angulaire, inégale et terreuse ; cependant, lorsqu’on l’examine avec une forte loupe, la cassure se montre nettement cristalline, et l’on peut même y reconnaître des minéraux individualisés.

3. Une roche de la même nature que la précédente, mais striée d’un grand nombre de lignes blanches, parallèles, légèrement ondulées, de l’épaisseur d’un cheveu. Ces lignes blanches sont d’une nature plus cristalline que les parties intercalées entre elles, et la roche se fend suivant leur direction ; elles se dilatent fréquemment en formant alors de petites cavités qui sont souvent à peine visibles à la loupe. La matière dont les lignes blanches sont formées est mieux cristallisée dans ces cavités, et le professeur Miller est parvenu, après plusieurs essais, à déterminer que les cristaux blancs, les plus grands de tous, se rapportent au quartz ⁴⁰, et que les petites aiguilles vertes transparentes sont de l’augite, ou suivant la dénomination qu’on leur donne le plus généralement, de la diopside. A cote de ces cristaux on observe de petits points de couleur foncée, sans trace de cristallisation, et une matière cristalline blanche, fine et grenue qui est probablement du feldspath. Les petits fragments de cette roche sont facilement fusibles.

4. Une roche cristalline compacte zonée de lignes très nombreuses, droites, blanches et grises, dont la largeur varie de 1/30^e à 1/200^e de pouce ; ces couches semblent composées principalement de feldspath, et elles renferment un grand nombre de cristaux bien développés de feldspath vitreux orientés dans le sens de leur longueur ; elles sont aussi abondamment parsemées de points noirs microscopiques et amorphes disposés en rangées, et isoles les uns des autres, ou plus fréquemment, réunis deux à deux, trois à trois, ou en plus grand nombre, et formant des lignes noires plus fines qu’un cheveu. Quand on chauffe au chalumeau un petit fragment de cette roche, les points noirs se fondent facilement en globules noirs brillants, qui deviennent magnétiques, caractères applicables à bien peu de minéraux, à l’exception de la hornblende et de l’augite. D’autres points, colorés en rouge, sont associés aux points noirs ; ils sont magnétiques et sont certainement formés d’oxyde de fer. Dans un échantillon de cette variété, j’ai observé que les points noirs étaient agrégés sous forme de cristaux minuscules autour de deux petites cavités ; ils ressemblaient à des cristaux d’augite ou de hornblende, mais ils étaient trop ternes et trop petits pour pouvoir être mesurés au goniomètre. J’ai pu distinguer aussi, dans le feldspath cristallin du même échantillon, des grains qui avaient l’aspect du quartz. J’ai constaté à l’aide d’une règle à parallèles que les couches grises minces et les lignes capillaires noires étaient absolument droites et parallèles entre elles. Il est impossible de suivre le passage de la roche grise homogène à ces variétés striées, ou même de comparer le caractère des différentes couches d’un échantillon sans se convaincre que la blancheur plus ou moins parfaite de la matière feldspathique cristalline dépend du degré d’agrégation plus ou moins complet de la matière diffuse, sous forme de taches noires et rouges de hornblende et d’oxyde de fer.

5. Une roche lourde et compacte, non lamellaire, à cassure irrégulière, anguleuse et très cristalline ; elle contient un grand nombre de cristaux isolés de feldspath vitreux ; la base feldspathique cristalline est tachetée par un minéral noir qui, sur la surface altérée, se montre agrégé en petits cristaux, dont quelques-uns sont bien développés, tandis que le plus grand nombre ne l’est pas. J’ai montré cet échantillon à un géologue expérimenté, et je lui ai demandé quelle en était la nature. Il m’a répondu, comme tout autre je pense l’eut fait é sa place, que c’était un greenstone primitif. De même, la surface altérée de la variété zonaire que nous avons étudiée tantôt (n° 4) ressemble d’une manière frappante à un fragment usé de gneiss finement lamellaire.

Ces cinq variétés, ainsi que plusieurs termes intermédiaires, passent et repassent l’une à l’autre. Comme les variétés compactes sont absolument subordonnées aux autres, tout l’ensemble peut être considéré comme lamellaire ou comme zonaire. En résumé, les lamelles sont tantôt tout à fait droites, tantôt légèrement ondulées et tantôt contournées ; elles sont toutes parallèles entre elles et aux couches d’obsidienne intercalées, et sont d’ordinaire extrêmement minces. Ces lamelles consistent soit en une roche compacte d’apparence homogène, rayée de diverses nuances de gris et de brun, soit en couches cristallines de feldspath plus ou moins pur, dont l’épaisseur varie, et qui renferment des cristaux isolés de feldspath vitreux alignés suivant leur longueur ; soit enfin en couches très minces composées en grande partie de petits cristaux de quartz et d’augite, ou de points noirs et rouges d’un minéral augitique et d’un oxyde de fer, amorphes ou imparfaitement cristallisés. Après cette description détaillée de l’obsidienne, je reviens à la lamellation des roches de la série trachytique.

Le passage des lits que nous venons de décrire aux couches d’obsidienne vitreuse s’opère de diverses manières : 1. des masses angulo-noduleuses d’obsidienne de dimensions très variables apparaissent brusquement, disséminées dans une roche feldspathique de couleur pâle, feuilletée ou amorphe, et à cassure plus ou moins perlée ; 2. de petits nodules d’obsidienne, isolés ou réunis en couches dont l’épaisseur dépasse rarement un dixième de pouce, alternent à plusieurs reprises avec des couches très minces d’une roche feldspathique offrant, comme une agate, des zones parallèles de couleurs différentes, extrêmement fines, et passant parfois à la résinite ; les interstices entre les nodules d’obsidienne sont généralement remplis par une matière blanche, tendre, ressemblant à des cendres ponceuses ; 3. la roche encaissante tout entière passe brusquement à une masse concrétionnee et fragmentaire d’obsidienne. Ces masses d’obsidienne sont souvent vert pâle, comme les petits nodules, et généralement bigarrées de diverses nuances, parallèlement aux feuillets de la roche environnante ; ainsi que les nodules, elles renferment généralement de petits sphérulites blancs dont une moitié est souvent empâtée dans une zone d’une nuance, et l’autre moitié dans une zone de nuance différente. L’obsidienne n’acquiert sa couleur noir de jais et sa cassure parfaitement conchoïdale que lorsqu’elle est en grandes masses ; pourtant, par un examen minutieux, et en exposant les échantillons à la lumière sous différentes incidences, j’ai pu généralement discerner des zones parallèles de teinte plus au moins foncée, même quand la roche était en grandes masses.

L’une des roches de transition les plus communes mérite, à divers égards, une description détaillée. Sa nature est fort complexe ; elle est formée d’un grand nombre de couches minces, légèrement ondulées, d’une matière feldspathique à teinte pâle, passant souvent à une rétinite imparfaite, alternant avec des couches constituées par d’innombrables petits globules de deux variétés d’obsidienne, et par deux variétés de sphérulites empâtés dans une pâte perlée dure ou tendre. Les sphérulites sont blancs et transparents ou brun foncé et opaques ; les premiers sont parfaitement sphériques, de petite dimension, à structure nettement rayonnée. Les sphérulites brun fonce ne sont pas aussi exactement sphériques et leur diamètre varie de 1/20^e à 1/30^e de pouce ; lorsqu’on les brise, ils montrent une structure vaguement rayonnée vers leur centre qui est blanchâtre. Quelquefois deux sphérulites unis n’ont qu’un seul centre d’où part la structure rayonnée ; il existe parfois au centre comme un indice de cavité ou de crevasse. Ces sphérulites sont tantôt séparés et tantôt réunis par deux, par trois ou en plus grand nombre, et forment des groupes irréguliers, ou plus communément des couches parallèles à la stratification de la masse. L’agrégation est souvent si intime que les faces supérieure et inférieure de la couche formée par les sphérulites sont exactement planes. Lorsque ces couches deviennent moins brunes et moins opaques, on ne peut plus les distinguer des zones de la roche feldspathique à teinte pâle qui alternent avec elles. Quand les sphérulites ne sont pas agrégés, ils sont généralement comprimés dans le sens de la structure lamellaire de la masse, et dans ce même plan ils offrent souvent à l’intérieur des zones de différentes nuances de couleur, et à l’extérieur ils sont ornés de petites crêtes et de petits sillons. Les sphérulites avec leurs sillons et leurs crêtes parallèles sont représentes grossis dans la partie supérieure de la gravure ci-jointe, mais ils ne sont pas bien dessinés ; leur mode ordinaire de groupement est indiqué dans la partie inférieure de cette figure. Dans un autre échantillon, une couche mince de sphérulites bruns, intimement unis, traverse une couche de même composition, comme le montre la figure 7, et cette trainée de sphérulites, après avoir suivi sur une faible longueur une direction légèrement courbe, la recoupe ainsi qu’une autre couche située un peu au-dessous de la première.

[Illustration : FIG. 6. — Sphérulites bruns opaques, grossis. Les sphérulites représentés dans la partie supérieure de la figure portent à la surface des sillons parallèles. La structure radiée interne des sphérulites du bas de la figure est accusée beaucoup trop fortement.]

Les petits nodules d’obsidienne portent aussi quelquefois des crêtes et des sillons externes, disposés parallèlement à la lamellation de la masse, mais toujours moins marqués que ceux des sphérulites. Les nodules d’obsidienne sont généralement anguleux, à bords émoussés ; souvent ils portent l’empreinte des sphérulites adjacents qui sont toujours plus petits qu’eux. Les nodules isolés semblent rarement s’être rapprochés les uns des autres par attraction mutuelle. Si je n’avais pas trouvé quelquefois un centre d’attraction distinct dans ces nodules d’obsidienne, j’aurais été porté à les considérer comme un résidu de cristallisation qui s’est isolé durant la formation de la perlite qui les empâte et des globules sphérulitiques.

[Illustration : FIG. 7. — Couche formée par l’agrégation de petits sphérulites bruns, coupant deux autres couches semblables. L’ensemble est représenté à peu près en grandeur naturelle.]

Les sphérulites naturelles de ces roches ⁴⁶ ressemblent beaucoup à celles qui se produisent dans le verre lorsqu’il se refroidit lentement. Dans de beaux échantillons de verre partiellement dévitrifié appartenant à M. Stokes, on voit les sphérulites reunies en couches rectilignes à faces planes, parallèles les unes aux autres et à l’une des surfaces extérieures, absolument comme dans l’obsidienne. Ces couches se ramifient parfois et s’anastomosent ; mais je n’ai constaté aucun cas de véritable intersection. Elles forment le passage des parties parfaitement vitreuses à celles qui sont presque entièrement homogènes et pierreuses, et qui ne présentent qu’une structure concrétionnée peu nette. Dans les mêmes échantillons, on observe aussi des sphérulites engagées dans la masse et très rapprochées les unes des autres, elles sont faiblement différenciées par leur structure et leur couleur. En présence de ces faits, les idées que nous avons exposées plus haut sur l’origine concrétionnaire de l’obsidienne et des sphérulites naturelles trouvent une confirmation dans l’intéressante notice que M. Dartigues ⁴⁷ a publiée sur ce sujet et où il attribue la production des sphérulites dans le verre a ce que les divers éléments s’agrègent en obéissant chacun à son propre mode d’attraction. Il est amené à cette conclusion en observant la difficulté qu’on éprouve à refondre du verre sphérulitique sans avoir au préalable pilé soigneusement et mélange toute la masse, et en considérant aussi le fait que la transformation s’opère le plus facilement dans du verre composé d’un grand nombre de substances. En confirmation des idées de M. Dartigues, je ferai remarquer que M. Fleuriau de Bellevue ⁴⁸ a constaté que les parties sphérulitiques du verre dévitrifié se comportent autrement sous l’action de l’acide nitrique et au chalumeau que la pâte compacte dans laquelle elles étaient engagées.

La grande ressemblance qui existe, sous tant de rapports, entre les formations d’obsidienne de Hongrie, du Mexique, du Pérou, de certaines îles italiennes et celles de l’Ascension, me fait croire qu’en toutes ces contrées l’obsidienne et les sphérulites doivent leur origine à un concrétionnement de la silice, et de quelques-uns des autres éléments constituants, s’opérant pendant que la masse liquéfiée se refroidissait avec la rapidité voulue. On sait cependant qu’en diverses localités l’obsidienne s’est répandue en coulées comme la lave, par exemple à Ténérife, aux îles Lipari et en Islande ⁵⁴. Les parties superficielles sont alors les plus parfaitement vitreuses, l’obsidienne se transformant à la profondeur de quelques pieds en une pierre opaque. Dans une analyse faite par Vauquelin d’un échantillon d’obsidienne de l’Hecla, qui avait probablement coulé comme une lave, la proportion de silice est à peu près la même que dans l’obsidienne noduleuse et concrétionnée du Mexique. Il serait intéressant de déterminer si les parties intérieures opaques et la surface vitreuse externe contiennent la même proportion d’éléments constitutifs. Nous savons, d’après M. Dufrenoy ⁵⁵, que la composition des parties internes et externes d’une même coulée de lave est parfois fort différente. Quand même la masse totale de la coulée serait uniformêment composée d’obsidienne noduleuse, il suffirait, d’après les faits que nous venons de rapporter, de supposer qu’au moment de l’émission de la lave ses éléments constituants étaient mélangés en même proportion que dans l’obsidienne concrétionnée.

Les feuillets des bancs qui alternent avec l’obsidienne à l’Ascension plongent, suivant un angle très prononcé, sous la montagne au pied de laquelle les bancs se trouvent, et ils ne semblent pas devoir cette inclinaison à un mouvement violent. Au Mexique, au Pérou et dans certaines des îles italiennes ⁶¹, ces bancs offrent habituellement une forte inclinaison ; en Hongrie, au contraire, les couches sont horizontales. En outre, si je comprends bien la description qui en a été donnée, les lamelles d’un certain nombre des coulées de lave citées plus haut semblent être fortement inclinées ou verticales. Je doute qu’en aucun de ces cas les feuillets aient été amenés à leur position actuelle postérieurement à leur formation, et dans certains exemples, comme dans celui du trachyte décrit par M. Scrope, il est presque certain qu’ils ont été formés originairement dans une position fortement inclinée. Dans plusieurs de ces cas, il est évident que la masse de roche liquéfiée s’est déplacée suivant la direction des lamelles. A l’Ascension, plusieurs des vacuoles paraissent étirées et sont traversées par des fibres grossières semi-vitreuses dirigées dans le sens des lamelles, et certaines couches qui séparent les globules sphéruliliques ont un aspect scoriacé qui paraît dû au frottement que les globules leur ont fait subir. J’ai vu dans la collection de M. Stokes un spécimen d’obsidienne zonée du Mexique, dans lequel les surfaces des couches les plus nettement définies étaient striées ou sillonnées de lignes parallèles, et ces lignes ou stries ressemblaient exactement à celles qui se produisent à la surface d’une masse de verre artificiel en fusion quand on le répand du vase qui le renferme. Humboldt aussi a décrit de petites cavités, qu’il compare à la queue des comètes et qui s’étalent derrière des sphérulites dans des obsidiennes lamellaires du Mexique ; et M. Scrope a décrit d’autres cavités à la partie postérieure de fragments empâtés dans un trachyte lamellaire ; il croit qu’elles se sont formées pendant que la masse était en mouvement ⁶². D’après ces faits, plusieurs auteurs ont attribué la lamellation de ces roches volcaniques au mouvement qu’elles ont subi quand elles étaient à l’état liquide. Quoiqu’il soit facile de comprendre pourquoi chaque vacuole, ou chaque fibre de pierre ponce ⁶³ doit être étirée dans le sens du mouvement de la masse, on ne voit nullement pour quelle raison le mouvement aurait dispose ces vacuoles et ces fibres dans les mêmes plans, et en lames absolument droites et parallèles entre elles qui sont souvent d’une finesse extrême ; et l’on voit encore beaucoup moins pour quelle cause ces couches arrivent à présenter une composition presque semblable avec une structure différente.

Pour chercher à établir la cause qui a déterminé la lamellation de ces roches feldspathiques ignées, rappelons les faits décrits d’une manière si détaillée à l’Ascension. Nous voyons qu’un certain nombre des couches les plus minces sont constituées, en très grande partie, par de nombreux cristaux excessivement petits, quoique parfaits, de divers minéraux ; que d’autres couches sont formées par la réunion de globules concrétionnés de différentes espèces, et que souvent on ne saurait distinguer les couches ainsi constituées des couches feldspathiques ordinaires et des couches de rétinite, dont la masse totale est constituée en grande partie. A en juger par plusieurs cas semblables, la structure fibro-radiée des sphérulites paraît allier la tendance à la concrétion avec la tendance à la cristallisation ; en outre, les cristaux isolés de feldspath sont tous disposés dans les mêmes plans parallèles ⁶⁴. Ces forces en se combinant ont joué, par conséquent, un rôle important dans la lamellation de la masse, mais elles ne sauraient être considérées comme la force primordiale ; car les nodules des différentes espèces, les petits aussi bien que les plus grands, sont striés intérieurement par des zones nuancées excessivement fines, parallèles à la lamellation de la masse totale ; et un grand nombre d’entre eux portent aussi à la surface des sillons et des crêtes parallèles dirigés dans cette même direction, et qui n’ont pas été produits par décomposition.

On peut voir distinctement que quelques-unes des stries colorées les plus fines des couches lithoïdes alternant avec l’obsidienne sont dues à un commencement de cristallisation des minéraux constitutifs. On peut aussi constater avec certitude que le degré de cristallisation atteint par les minéraux est en rapport avec la dimension plus ou moins grande, et avec le nombre des fissures ou des petites vacuoles aplaties et échancrées. Des faits nombreux prouvent que la cristallisation est considérablement facilitée quand elle peut s’opérer dans un espace libre, comme le montrent les géodes, et les cavités du bois silicifié, des roches primaires et des filons. J’en conclus que si, pendant le refroidissement d’une masse rocheuse volcanique, une cause quelconque vient à provoquer la formation d’un certain nombre de petites fissures, ou de zones de moindre tension (qui pourront souvent se transformer par dilatation en vacuoles à contours irréguliers sous l’action des vapeurs comprimées), la cristallisation des parties constitutives et probablement la formation de concrétions s’opèrera dans ces zones ou y sera notablement facilitée. Il se produira ainsi une structure lamellaire du genre de celle que nous étudions en ce moment.

Quelle que soit l’opinion qu’on puisse avoir sur l’interprétation que je viens de donner ici de la structure lamellaire des roches trachytiques, je me permets d’attirer l’attention des géologues sur ce seul fait, qu’à l’île de l’Ascension, dans une masse rocheuse d’origine incontestablement volcanique, il s’est produit des couches souvent très minces, absolument droites et parallèles entre elles. Une partie de ces couches sont composées de cristaux isolés de quartz et de diopside, auxquels s’ajoutent des taches amorphes de nature augitique et des grains de feldspath. D’autres couches sont entièrement constituées par ces taches augitiques noires avec des granules d’oxyde de fer. Enfin, un certain nombre de couches sont formées de feldspath cristallin plus ou moins pur, associé à de nombreux cristaux de feldspath orientés dans le sens de leur longueur. Il y a des raisons de croire que, dans cette île, les lamelles ont été formées originairement dans la position fortement inclinée qu’elles occupent aujourd’hui, et ce fait est parfaitement établi pour d’autres roches analogues. Les faits de ce genre sont incontestablement importants quant à l’origine de la structure de cette grande série de roches plutoniques qui, de même que les roches volcaniques, ont été soumises à l’action de la chaleur, et qui sont formées de couches alternantes de quartz, de feldspath, de mica et d’autres minéraux.

Observations géologiques
sur les îles volcaniques (1844)
Chapitre IV