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La montagne au point de vue géologique
Avec 2 illustrations ( n08 142, 143 ) et 2 croquis.
Par le Prof. Dr R. de Girard
( Section Moléson ).
Introduction.
La géologie, science de la Terre, étudie particulièrement la structure des montagnes. Or, ils sont nombreux les alpinistes qui, voyant les assises rocheuses courbées dans la paroi qui domine le lac d' Oeschinen, repliées sur elles-mêmes dans la Petite Dent de Morcles ou intensément froissées dans le Ballenberg, se demandent quelle peut être l' origine d' une disposition aussi étrange.
C' est à eux que s' adresse le présent travail. Il dira, dans une forme brève, en restant dans les généralités et en s' appuyant sur des exemples réels, tout ce que la géologie peut dire des montagnes.
La formation des montagnes.
Constitution de l' édifice terrestre. Notre globe se compose d' un noyau central magmatique, autour duquel son refroidissement fit naître une écorce cristalline dans laquelle subsistèrent des loupes magmatiques. Plus tard, les déformations du noyau causèrent la dislocation de l' écorce, ce qui engendra des inégalités. Cela permit aux agents atmosphériques d' eroder les saillies, d' en transporter les débris dans les dépressions et de les y déposer comme un revêtement sédimentaire ( localisé ) de la croûte primitive, plan et horizontal comme celle. Le même processus, se répétant, accumula de nouvelles masses sur celles déjà déposées ce qui, les comprimant, les assécha et les rendit cohérentes. Ainsi la croûte primitive, issue du refroidissement, fut recouverte de couches nées de l' agglutination de ses débris.
Cause première des dislocations 1 ). Tout le monde connaît le régulateur des machines à vapeur: un lozange; aux extrémités de son diamètre horizontal deux boules métalliques; selon son diamètre vertical un axe autour duquel le lozange peut tourner. Quand sa rotation s' accélère, le lozange s' aplatit, les boules s' éloignent; quand la vitesse diminue, le lozange reprend sa forme normale, les boules se rapprochent.
Notre globe est semblable à cet appareil: quand il est retenu par l' attrac combinée du Soleil et de la Lune, il tourne lentement sur lui-même et sa forme demeure sphéroïdale. Quand l' attirance astrale diminue, notre rotation s' accélère et notre globe s' aplatit2 ).
1 ) On a émis, à ce sujet, diverses théories; chacune d' elles se heurte à quelque objection ou est incapable d' expliquer tous les faits. Seule, ma théorie de l' aplatissement, que j' ai présentée en 1941 ( dans Le Globe, organe de la Société de Géographie de Genève, tome 80e ), rend compte du phénomène orogénique dans son ensemble et réfute toutes les objections. Je donne, ci-dessus, un résumé de cette théorie.
2 ) L' attraction exercée sur la Terre par le Soleil seul est relativement faible, malgré la grosseur de l' astre, à cause de sa distance. Cette attirance augmente lorsque — selon la théorie de Hörbiger — un météore venu du fond des espaces s' ajoute, sous forme de Die Alpen - 1943 - Us Alpes.26 LA MONTAGNE AU POINT DE VUE GÉOLOGIQUE.
L' aplatissement du noyau exerce sur l' écorce un triple effet: Il raccourcit les méridiens, dans la zone tropicale, les allonge dans les zones subpolaires et allonge aussi les parallèles. Il en résulte que l' écorce, formée avant ces changements, se trouve trop longue ians la zone tropicale et doit s' y rider en plis courant E—W. Dans les zones subpolaires, elle se trouve trop courte et doit se fendre, en direction E—W également. Selon les parallèles, l' écorce est distendue et doit se fendre sur quelques-uns de ses méridiens. L' océan universel pénètre dans ces déchirures et y dépose ses sédiments.
Quand survient une phase de déplatissement, les plis E—W s' écartent et l' océan dépose entre eux la matière dont pourront être faits des plis ultérieurs. A la même époque, toutes les déchirures se referment et les dépôts qui y avaient été entassés sont mis à l' étroit et ridés.
Origine du refoulement. Quand une couche se ride, ses plis concaves se resserrent; quand une déchirure se referme, ses bords se rapprochent. Dans un cas comme dans l' autre, le contenu de la dépression subit un refoulement horizontal. Pour établir que l fut le sort des couches rocheuses, il n' est besoin d' aucune théorie. La forme de leurs plis le démontre à elle seule: ils ont toujours les jambages amincis, les inflexions épaissies, ce qui prouve qu' il y eut transport de matière des parties droites aux régions courbes. Or, les flancs d' une ride prenant nécessairement une position inclinée, la seule force capable, en se décomposant, de donner des tractions dans les flancs et des compressions dans les « charnières » est une pression horizontale venant de l' extérieur et provoquant une réaction venant de l' intérieur du pli —autre-ment dit, un refoulement horizontal.
A cet argument génétique s' ajoute la constatation que les corps étrangers ( galets, cristaux, fossiles ) qui peuvent se trouver dans les bancs disloqués sont, eux-mêmes, disloqués comme le serait la portion de roche qui aurait occupé leur place. Cela prouve que, lorsqu' elles furent plissées, les roches avaient une cohésion au moins égale à celle des corps inclus, sinon elle eût coulé entre eux, sans les disloquer.
Que, malgré cela, les couches aient pu être plissées, Albert Heim l' a expliqué par la pression que les roches subissent en profondeur et qui les met dans un état de « plasticité latente« ». Dans le bas d' une paroi, les couches plient sans ruptures; vers le haut, elles sont cassantes: toutes leurs courbures sont fendues. Tresca en France, Fairbairn en Angleterre ont montré, par des expériences industrielles qu' en effet un solide comprimé en tous sens par des forces supérieures à sa cohésion devient plastique au point de s' échap de la presse par une ouverture un croix, par exemple, et de garder cette forme sans avoir perdu sa résistance à l' écrasement.
Lune, pour nous attirer. Elle diminue de nouveau lorsque celte « lune » est désagrégée par l' attraction de notre masse, plus grande que la sienne. L' arrivée d' un nouveau météore la ferait croître de nouveau et ainsi de suite. D' on le caractère biphasé de notre mouvement rotatoire et du phénomène orogénique qui en découle.
Les chaînes de montagnes. II est rare qu' une région montagneuse ne présente qu' un seul pli: en général, on a affaire à un groupe de rides: à une chaîne * ).
Au point de vue géologique, c'est-à-dire quant à sa structure, une chaîne est une réunion de plis rocheux à peu près de même âge et courant plus ou moins parallèlement 2 ). La formation d' une chaîne comprend deux phases: celle de la sédimentation et celle de la dislocation.
1° Durant la première se déposent sur le fond de la mer les débris arrachés aux falaises littorales par les vagues ou à l' intérieur des terres par l' éro atmosphérique et amenés par les cours d' eau. S' ils ont la grosseur d' un caillou, ces débris se réunissant formant un conglomérat; si ce sont des grains de sable, ils forment un grès ( Sandstein ); si ce sont des limons, ils forment une masse très fine qui, se stratifiant, devient un schiste. Ces trois faciès se distinguent donc par le format auquel un fragment de roche a été amené; ce format diminue à mesure que le transport s' allonge, il caractérise donc la distance entre le point d' arrachement et le point de dépôt d' un fragment. Mais, compare à la longueur immense des périodes géologiques, ce transport est bien court; on peut donc dire que les faciès sont synchroniques.
Quand ils arrivent à la mer, les débris rocheux demeurent d' abord en suspension dans l' eau, puis, tombant verticalement ( ou à peu près ) sur le fond, ils le tapissent de couches étendues, planes et horizontales, car les fonds océaniques ont ce même aspect sur de très grandes étendues.
2° Malgré leur largeur, les espaces sur lesquels s' effectuent les dépôts marins sont des coulisses, ce sont les plis concaves d' une chaîne plus ancienne qui s' élevait dans cette région et qui constitue donc le substratum de celle qui se forme maintenant. Les plis de la chaîne jeune naissent emboîtés dans ceux de l' ancienne.
Lorsqu' un refoulement horizontal resserre ces vieilles coulisses, les strates qui s' y trouvent empilées sont mises à l' étroit et plissées: c' est la phase de dislocation pour la chaîne récente.
Dans la formation d' une chaîne, deux phénomènes moins simples — et moins connus — que le plissement méritent un mot d' explication:
Nappification ( fig. 1 ). Les plis couches, les plis-nappes, sont un élément caractéristique de la structure des montagnes. On en trouve dans toutes les chaînes. Leur formation s' accomplit en deux actes:
Dans le premier, la coulisse où se forment les sédiments de la chaîne qui va naître commence à se resserrer. Les strates incluses sont mises à l' étroit et plissées. Déjà leurs bords jaillissent hors de la coulisse ( en j ) et LA MONTAGNE AU POEVT DE VUE GÉOLOGIQUE.
glissent sur le terrain environnant.! ls ne glissent pas vite, car ils doivent surmonter les rugosités de cette surface.
Au second acte, la coulisse se resserrant davantage, les strates qu' elle renferme sont comprimées plus violemment et des portions nées vers le milieu de la coulisse débordent à leur tour. Elles forment, au-dessus de ce qui avait été expulsé d' abord, une boucle qui, plus fortement poussée moins entravée, gagne de vitesse, devance le bord et progresse au loin. Elle vient reposer dans les dépressions, les ombilics ( o ), qu' elle rencontre. Recouvrant X.1.
Nappification.
ainsi des régions étrangères à lui, le pli couché reçoit Le nom de pli-nappe, ou de « nappe » simplement.
Quand des plis nés en arrière se déversent sur ceux nés en avant, qui furent expulsés déjà, ils les raboten :. de tout leur poids et leur arrachent des copeaux ( Schürflinge ) qui sont transportés aussi loin que va le pli-rabot. Ces copeaux s' appellent lambeaux de recouvrement, s' ils sont grands comme le Chablais; klippes, s' ils sont petits comme les Mythe a.
A l' origine, un pli couché, un pli-nappe comporte nécessairement trois jambages. Celui du milieu présente les couches dans l' ordre inverse de leur superposition originelle, ce qui lui vïiut le nom de flanc renversé. Mais, laminé entre les deux autres, ce jambage est habituellement aminci; il peut même disparaître, remplacé seulement par une surface de friction.
Listriîieation ( fig. 2 ). Pour que, sous l' influence da refoulement horizontal, une masse rocheuse puisse se rider, il faut évidemment qu' elle soit flexible. C' est le cas des sédiments à l' état normal1 ), ce n' est pas celui des masses cristallines ou des sédiments que le métamorphisme a fait cristalliser2 ).
Les « massifs centraux » de la zone helvétique des Alpes: Mont Blanc, etc. vieux anticlinaux hercyniens raidis déjà avant la crise alpine, par des plissements multiples et des injections eruptives — ne possédaient guère de flexibilité.
LA MONTAGNE AU POINT DE VUE GÉOLOGIQUE.
Lorsqu' ils reçurent, dans le dos, le choc des nappes penniques, la masse granitique de ces massifs — étranglée entre les nappes qui l' assaillaient et son avant-pays immuable, se partagea en bancs qui se disposèrent en éventail ( e, dans la fig. 2 ). La pression continuant, croissant même, cette masse s' ef feuilla, par des surfaces transversales aux bancs1 ), en copeaux pointus ( c ), montant de l' arrière bousculé vers l' espace libre à l' avant, c'est-à-dire vers le NW.
Dans le synclinal de Chamonix se voit de façon parfaite la différence de comportement des deux genres de roches: son remplissage sédimentaire s' est plissé, ça donna la nappe de Morcles avec les plis secondaires qui raccorci- pagnent. Le fond cristallin de la coulisse ne put que s' effeuiller en coins ' ) dont chacun occupe le cœur d' un anticlinal sédimentaire.
Oscillations axiales. Plissement, nappification, listrification sont des dislocations transversales à la direction d' une chaîne. Longitudinale, par contre, est l' oscillation qui, par places, relève le faîte d' un pli en une culmination ou l' abaisse en un ensellement. La cause du premier phénomène est la présence d' une loupe magmatique ( cas du Mont Blanc ) ou le croisement d' un pli ancien par un plus récent: le plissement transverse ( Sierra Morena d' Espagne ).
Un exemple du second phénomène est la descente axiale que les massifs cristallins du Luisin, de l' Arpille et du Mont Blanc subissent, sous le Sanetsch et le Rawil, avant de se cambrer à nouveau dans le Gasteren et le Bietschhorn. Les plis-nappes déversés par-dessus reproduisent nécessairement l' inflexion et, comme ils s' inclinent au N, il en résulte une cuvette penchée qui rassemble les eaux et donne naissance à plusieurs rivières. La plus importante est la Sarine, je donne donc à cet ensellement le nom de sarinien.
LA MONTAGNE AU POINT DE VUE GÉOLOGIQUE.
L' âge des montagnes.
Avant d' aller plus loin, il faut établir cette notion, dont nous aurons constamment besoin dans la suite.
L' âge des dislocations. Une chaîne se compose de strates plissées, mais ces couches, quelles qu' elles soient, furent, à l' origine, planes et horizontales. Pour en faire une chaîne, il a donc fallu un ridement qui les plissât. Avant ce ridement, la contrée ne présentait aucune montagne. La montagne a donc l' âge du ridement qui l' a produite, non celui des assises qui la composent.
Dans bien des régions on est en présence de deux groupes d' assises. Les unes — groupe 1 — sont plissées; les autres — groupe 2 — reposent, planes et horizontales, contre les jambages des plis que forme le groupe 1 ou sur les bancs redressés de celui-ci. Dans le second cas, c' est que la chaîne formée par 1, après avoir émerge du synclinal où elle r.aquit, a été nivelée par l' érosion ou qu' une déformation du noyau l' a enfoncée au-dessous du niveau océanique. Pour l' une ou l' auti e raison, la mer, transgressant ses limites, a pu recouvrir l' ancienne chaîne et déposer des sédiments neufs — le groupe 2 — sur ce qui restait d' elle. Ptens et horizontaux, ces dépôts donnent l' illu d' une plaine, mais la géologie — qui étudie les structures profondes — découv. e dans les flancs redressés, dans les courbures concaves qui n' ont pu disparaître, les vestiges d' une chaîne qui ne paraît plus à la surface. Pour le géologue, cette région n' est une plaine qu' en apparence: c' est presque une plaine; il la qualifie de pénéplaine ( Fastebene ).
Dans l' une comme dans l' autre des suppositions que nous venons de faire pour expliquer la disparition de la vieille chaîne, il est évident que la dislocation dont elle procéda fut postérieure au dépôt de la plus jeune des couches 1, qu' elle put affecter et antérieure à la constitution de la plus ancienne des couches 2, dont elle ne put modifier la situation originelle.
Les couches 1 sont redressées par le plissement c u' elles ont subi; les couches 2 sont restées horizontales. ïl y a donc, entre les deux groupes d' assises, une discordance de position et, si le ridement s' est fait en plusieurs fois, il y aura, par suite de chacune de ses phases, discordance entre le système de couches que le ridement atteignit cette fois-là et le système que la phase en question n' a pas touché. De plus, comme après le ridement des couches 1 la contrée est restée à sec pendant un certain temps, les couches 2 qui vinrent ensuite la recouvrir ne sauraient être d' âge immédiatement consécutif aux assises 1. Entre les deux groupes de couches, il y a forcément une lacune stratigraphique. Celle-ci ne porte d' ailleurs que sur les sédiments pélagiques, des dépôts continentaux ayant pu continuer à se former sur la chaîne, durant toute son émersion.
La formation d' un système montagneux comme l' alpin, le hercynien ou tout autre embrasse une longue durée, elle constitue un cycle forme par la réunion de plusieurs phases. Les phases successives d' un cycle peuvent être d' intensité orogénique différente: l' une se bornant à esquisser des embryons de plis que la suivante développera complètement. Il peut aussi arriver que les phases se succèdent à des intervalles si longs que la chaîne produite chaque fois ait le temps d' être nivelée avant que son relief ne soit revivifié par une nouvelle phase d' activité orogénique.
Quoiqu' il en soit de ces détails, l' essentiel est que l' âge d' une dislocation se détermine en fonction de l' âge des couches présentes dans la contrée. C' est un âge relatif qui ne s' exprime pas en chiffres, mais présuppose la connaissance de rage des couches.
L' âge des couches. L' âge des roches eruptives et du cristallin originel peut être fixé en chiffres par la considération des propriétés radioactives que possèdent les minéraux constituants. C' est une question que nous ne saurions aborder ici, d' ailleurs les méthodes basées sur ce principe sont loin de fournir des résultats concordants1 ). L' âge des sédiments s' établit d' après les restes organiques que ces couches renferment à l' état fossile et cela en vertu de deux principes aujourd'hui établis:
1° Le monde organique — tant végétal qu' animal — s' est modifié, au cours de l' histoire géologique, par étapes successives et avec la tendance à se rapprocher des types actuellement vivants. Dans son évolution, d' ail, il a été constamment régi par les conditions de milieu auxquelles nous le voyons soumis aujourd'hui.
2° Ces modifications du monde organique se sont produites sur toute la Terre à peu près en même temps, de sorte qu' un fossile donné caractérise comme étant de même âge tous les sédiments qui le renferment, si éloignées les unes des autres que soient les contrées d' où ils proviennent.
Le résultat auquel on arrive, pour l' âge des sédiments comme pour celui des dislocations, est une indication purement relative.
Les principes indiqués fournissent, pour la répartition des chaînes, dans le temps, la succession suivante:
Avant le cambrien: chaîne huronienne ( E—W ).
Avant le dévonien: chaîne calédonienne ( N—S ).
En plusieurs phases, pendant le carbonifère: chaîne hercynienne ( E—W ).
Au permien: chaîne pennine ( N—S ).
En plusieurs phases, durant le mésozoïque et le tertiaire: chaîne alpine ( E—W ).
Résultant, les E—W d' aplatissements, les N—S de déplatissements, et ces deux phénomènes étant nécessairement alternatifs, on comprend que les chaînes des deux groupes le soient aussi.
Tectoniques successives. Les anticlinaux d' une chaîne ancienne et emboîtante sont terre ferme, tandis que ses synclinaux sont des coulises marines dans lesquelles se déposent les sédiments dont sera faite la chaîne suivante de même direction, récente et emboîtée. Les vieux anticlinaux ren- ferment, par places, des loupes magmatiques qui tiennent leurs strates écartées, formant, sur le parcours des plis, des séries de culminations élargies. Lorsque le deuxième plissement froissera en chaînons les sédiments contenus LA MONTAGNE AU POINT DE VUE GÉOLOGIQUE.
dans les vieux synclinaux, ces culminations gêneront le développement des plis neufs qui, pour éviter ces massifs obstacles, devront s' écarter en mailles, sauf à se réunir en serrées ( Scharungen ), quand ils les auront dépassés. La chaîne jeune présentera donc, dans sa surface, l' aspect d' une pâte bour-souflée par des amandes.
Il est possible que, dans le même temps où les plis jeunes s' élèvent, les vieilles culminations s' affaissent, dégonflées par la contraction de leurs loupes qui se refroidissent. Si la contraction est modérée, ce qui était une culmination deviendra une plaine basse entourée par des chaînes: ce sera la Hongrie. Si la contraction va jusqu' à abaisser la ci-devant culmination en-dessous du niveau océanique, on aura les méditerranées de l' Asie orientale, bordées par les chaînes insulaires du Japon et des Philippines.
Si les plis anciens sont assez grands pour qu' on y voie des traits fondamentaux de l' architecture de la Terre ( Gè ), on les nommera gèanticlinaux ( GA ), gèosynclinaux ( GS).a suivre. )