Incrustation calcaire frondescente.—C'est un dépôt très remarquable à divers points de vue; il recouvre durant toute l'année les roches volcaniques exposées à la marée et qui surplombent des plages de coquilles brisées. Son aspect général est fidèlement reproduit dans la gravure, mais les frondes ou les disques dont il est formé sont ordinairement rapprochés au point de se toucher. Les bords sinueux de ces frondes sont finement découpés, et elles surplombent leurs piédestaux ou supports; leur surface supérieure est légèrement concave ou légèrement convexe; elles offrent un beau poli et une couleur gris-foncé ou noir de jais; leur forme est irrégulière, généralement circulaire, et leur diamètre varie d'un dixième de pouce à un pouce et demi; leur épaisseur ou la hauteur dont elles s'élèvent au-dessus du rocher qui les porte, varie beaucoup; elle est, le plus ordinairement peut-être, d'un quart de pouce. Parfois les frondes deviennent de plus en plus convexes, jusqu'à passer à l'état de masses botryoïdes, dont les sommets sont fissurés; lorsqu'elles affectent cette forme, elles sont luisantes et d'un noir intense, au point de ressembler à une matière métallique fondue. J'ai montré cette incrustation à plusieurs géologues, tant sous cette dernière forme que sous sa forme ordinaire, et aucun d'entre eux n'a pu lui assigner une origine, si ce n'est qu'elle était peut-être de nature volcanique!
[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.]
La cassure de la substance dont les frondes sont formées est très compacte et souvent presque cristalline, avec des bords translucides et assez durs pour rayer facilement le spath calcaire. Au chalumeau elle devient immédiatement blanche et émet une odeur animale très prononcée, semblable à celle de coquilles fraîches; elle est surtout composée de carbonate de chaux; traitée par l'acide chlorhydrique elle fait une vive effervescence et laisse un résidu de sulfate de chaux et d'oxyde de fer, mêlés à une poudre noire insoluble dans les acides à chaud. Cette dernière substance, qui est évidemment la matière colorante, paraît de nature charbonneuse. Le sulfate de chaux se trouve ici à l'état de matière étrangère, et il se présente en lamelles distinctes, excessivement petites, répandues à la surface des frondes et engagées entre les couches minces dont elles sont formées; quand on chauffe un fragment au chalumeau, ces lamelles deviennent immédiatement visibles. On peut souvent suivre le contour extérieur primitif des frondes, soit jusqu'à un petit fragment de coquille fixé dans une fente du rocher, soit jusqu'à une agglomération de ces fragments cimentés ensemble. On constate que tout d'abord l'action des vagues corrode profondément ces esquilles et les réduit à l'état de crêtes aiguës, et qu'elle les recouvre ensuite de couches successives du calcaire incrustant gris et luisant. Les inégalités du support primitif se trahissent à la surface de chaque couche successive, comme on le voit souvent dans les pierres de bézoard, lorsqu'un objet, tel qu'un clou, forme le centre de l'agrégation. Pourtant les découpures des bords paraissent dues à l'action corrosive que le ressac exerce sur son propre dépôt, alternant avec la formation de dépôts nouveaux. J'ai trouvé sur des roches basaltiques tendres de la côte de San Thiago une couche extrêmement mince de matière calcaire brune qui, vue à la loupe, ressemblait en miniature aux frondes découpées et polies de l'île de l'Ascension; dans ce dernier cas, il n'y avait pas de base constituée par des particules étrangères faisant saillie. Quoique l'incrustation persiste à l'Ascension durant toute l'année, l'aspect délabré de certaines parties et l'aspect frais de certaines autres parties font croire que tout l'ensemble subit un cycle de destruction et de renouvellement, dû sans doute aux modifications de forme de la plage qui se déplace et, par suite, aux modifications que subit l'action des brisants; c'est probablement pour cette raison que l'incrustation n'acquiert jamais une grande épaisseur. En considérant à la fois la composition de la matière incrustante et la situation des rochers qui la portent, au milieu d'une plage calcaire, je crois qu'il n'est pas douteux qu'elle est due à la dissolution et au dépôt subséquent de la matière qui forme les fragments arrondis de coquilles et de coraux[18]. C'est à cette source qu'elle puise la matière organique qui constitue évidemment le principe colorant.
On peut souvent discerner nettement la nature du dépôt, au début de sa formation, quand un fragment de coquille blanche se trouve serré 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 translucidité des bords, le beau poli de la surface[19], 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[20]. Cela me paraît être un fait physiologique intéressant[21].
Bancs lamellaires remarquables alternant avec l'obsidienne et passant à cette roche.—On rencontre ces bancs dans la région trachytique, à la base occidentale de Green Mountain, sous laquelle ils plongent suivant des inclinaisons très fortes. Ils n'affleurent qu'en partie seulement, car ils sont recouverts par des produits d'éruption modernes; c'est pourquoi je n'ai pu constater leur contact avec le trachyte, ni déterminer s'ils se sont étalés comme des nappes de lave ou s'ils ont été injectés dans les strates surincombantes. On observe trois bancs principaux d'obsidienne, dont le plus puissant constitue la base de la coupe. Ces bancs pierreux alternants me paraissent fort intéressants; je les décrirai d'abord et m'occuperai ensuite de leur transition à l'obsidienne. Ils offrent un aspect très varié; on peut reconnaître cinq variétés principales, mais elles passent insensiblement l'une à l'autre par toutes les transitions.
1. Une roche gris-pâle, irrégulièrement et grossièrement lamellaire[22], rude au toucher, ressemblant à un phyllade qui aurait subi le contact d'un dike 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[23], 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 côté 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 1/30e à 1/200e 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 isolés 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'eût fait à sa place, que c'était un greenstone primitif. De même, la surface altérée de la variété zonaire que nous avons étudiée tantôt (no. 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 concrétionnée 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 foncé ne sont pas aussi exactement sphériques et leur diamètre varie de 1/20e à 1/30e 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 représentés 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 traînée 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 et les petits nodules d'obsidienne de ces roches ressemblent si bien par leur structure et leur forme générale aux concrétions des dépôts sédimentaires, qu'on est tenté, à première vue, de leur attribuer une origine analogue. Ils ressemblent aux concrétions ordinaires sous les rapports suivants: par leur forme extérieure; par l'agrégation de deux, de trois ou d'un plus grand nombre d'individus en une masse irrégulière ou en une couche à faces planes; parce qu'il arrive parfois qu'une de ces couches en coupe une autre comme on l'observe pour les silex de la craie; par la présence dans une même masse fondamentale de deux ou trois espèces de nodules souvent serrés les uns contre les autres; par leur structure fibreuse et radiée et l'existence accidentelle de cavités en leur centre; par la coexistence des structures lamelleuse, concrétionnée et radiée, si bien développées dans les concrétions de calcaire magnésien décrites par le professeur Sedgwick[24]. On sait que les concrétions des dépôts sédimentaires sont dues à la séparation partielle ou totale d'une substance minérale de la masse environnante, et à son agrégation autour de certains centres d'attraction. Guidé par ce fait, j'ai cherché à découvrir si l'obsidienne et les sphérulites (auxquels on peut ajouter la marékanite et la perlite qui se présentent toutes deux en concrétions noduleuses dans les roches trachytiques) diffèrent par leur composition des minéraux qui forment généralement les roches trachytiques. Les résultats de trois analyses ont démontré que l'obsidienne contient en moyenne 76 p. 100 de silice; d'après une analyse, les sphérulites en contiennent 79,12 p. 100; la marékanite 79,25 p. 100 (deux analyses) et la perlite 75,62 p. 100 (deux analyses)[25]. Or, pour autant qu'on puisse les déterminer, les éléments du trachyte sont le feldspath contenant 65,21 p. 100 de silice, ou l'albite, qui en contient 69,09 p. 100, la hornblende, qui en renferme 55,27 p. 100[26], et l'oxyde de fer; de sorte que les substances vitreuses concrétionnées que nous avons mentionnées plus haut contiennent toutes une proportion de silice supérieure à celle qui existe ordinairement dans les roches feldspathiques ou trachytiques. D'Aubuisson[27] a fait remarquer aussi combien la teneur en silice est forte relativement à celle de l'alumine dans six analyses d'obsidienne et de perlite données dans la Minéralogie de Brongniart. De tous ces faits je conclus que les concrétions susdites ont été formées par un procédé d'agrégation identique à celui dont on constate l'action dans les dépôts sédimentaires. Ce procédé agit principalement sur la silice, mais il exerce aussi son action sur une partie des autres éléments de la masse environnante, et produit ainsi les diverses variétés concrétionnées. En considérant l'influence bien connue du refroidissement rapide[28] sur la production de la texture vitreuse, il paraît nécessaire d'admettre que, dans des cas semblables à celui de l'Ascension, la masse entière a dû se refroidir uniformément, mais en tenant compte des alternances multiples et compliquées de nodules et de couches minces à texture vitreuse avec d'autres couches entièrement pierreuses ou cristallines, sur un espace de quelques pieds ou même de quelques pouces, il est possible, à la rigueur, que les diverses parties se soient refroidies avec des rapidités différentes, et qu'elles aient acquis ainsi leurs textures variées.
Les sphérulites naturelles de ces roches[29] 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 réunies 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[30] a publiée sur ce sujet et où il attribue la production des sphérulites dans le verre à 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 mélangé 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[31] 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.
Comparaison des bancs d'obsidienne et des couches alternantes de l'Ascension avec ceux d'autres contrées.—J'ai été frappé de voir à quel point les observations que j'ai faites à l'Ascension concordaient avec l'excellente description des roches d'obsidienne de Hongrie, qui a été donnée par Beudant[32], avec celle de la même formation au Mexique et au Pérou par de Humboldt[33], et avec les descriptions des régions trachytiques des îles italiennes données par divers auteurs[34]. Plusieurs passages auraient pu être copiés sans modifications dans les ouvrages des auteurs que je viens de citer, et auraient pu s'appliquer à notre île. Tous les auteurs s'accordent sur le caractère lamellaire et stratifié de la série entière, et de Humboldt parle de quelques bancs d'obsidienne qui sont rubanés comme du jaspe[35]. Tous constatent le caractère noduleux ou concrétionné de l'obsidienne, et le passage des nodules à des couches. Tous insistent sur les alternances répétées de couches vitreuses, perlées, lithoïdes et cristallines qui se produisent souvent suivant des surfaces ondulées. Pourtant les couches cristallines semblent beaucoup mieux développées à l'Ascension que dans les autres contrées désignées plus haut. D'après de Humboldt, un certain nombre des bancs lithoïdes ressemblent de loin à des couches de grès schisteux. Suivant ces auteurs, les sphérulites sont toujours abondantes, et elles paraissent marquer partout le passage des bancs parfaitement vitreux aux bancs lithoïdes et cristallins. La description que Beudant[36] donne de sa «perlite lithoïde globulaire» pourrait avoir été écrite, jusque dans ses moindres détails, pour les petits globules sphérulitiques bruns des roches de l'Ascension.
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[37]. 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'Hécla, 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. Dufrénoy[38], 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 uniformément 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.
Structure lamellaire de roches volcaniques de la série trachytique.—Nous avons vu que, dans des contrées diverses et fort éloignées les unes des autres, les strates qui alternent avec les lits d'obsidienne sont fortement lamellaires. En outre, les nodules de l'obsidienne, quelles que soient leurs dimensions, sont zonés de différentes nuances, et j'ai vu dans la collection de M. Stokes un échantillon provenant du Mexique dont la surface externe était décomposée[39] et portait des crêtes et des sillons correspondant à des zones plus ou moins vitreuses. En outre, de Humboldt[40] a trouvé au pic de Ténérife une coulée d'obsidienne subdivisée par des couches de ponce alternantes et très minces. Un grand nombre d'autres laves de la série feldspathique sont lamellaires; ainsi, à l'Ascension, des masses de trachyte ordinaire sont divisées par des lignes terreuses fines, suivant lesquelles la roche se divise et qui séparent de minces couches à couleurs peu tranchées. En outre, la plupart des cristaux empâtés de feldspath vitreux sont alignés suivant cette même direction. M.P. Scrope[41] a décrit un trachyte colonnaire remarquable des îles Ponza, qui paraît avoir été injecté dans une masse surincombante de conglomérat trachytique; il est rayé de zones souvent extrêmement fines se distinguant par la texture et la couleur; les zones les plus dures et les plus foncées paraissent contenir une plus grande proportion de silice. Dans une autre partie de l'île, il existe des couches de perlite et de rétinite ressemblant, sous beaucoup de rapports, à celles de l'Ascension. Dans le trachyte colonnaire, les zones sont ordinairement contournées; elles s'étendent sans interruption sur une grande longueur, suivant une direction verticale paraissant être parallèle aux faces latérales de la masse qui affecte la forme d'un dike. Von Buch[42] a décrit à Ténérife une coulée de lave contenant d'innombrables cristaux de feldspath minces et tabulaires, disposés comme des fils blancs, l'un derrière l'autre, et orientés pour la plupart suivant une même direction. Dolomieu[43] constate aussi que les laves grises du cône moderne de Vulcano, dont la texture est vitreuse, sont rayées de lignes blanches parallèles; il décrit ensuite une roche ponceuse résistante à structure fissile comme celle de certains schistes micacés. Le phonolite, qui, comme on le sait, est souvent, sinon toujours, une roche d'injection, a fréquemment aussi une structure fissile; cette structure est due généralement à l'orientation parallèle des cristaux de feldspath empâtés, mais semble parfois à peu près indépendante de leur présence, comme on l'observe à Fernando Noronha[44]. Ces faits nous montrent que des roches feldspathiques de diverses espèces présentent soit une structure lamellaire, soit une structure fissile, et que ces structures s'observent sur des masses injectées dans des strates surincombantes, et sur d'autres masses qui ont coulé comme des laves.
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[45], 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[46]. 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[47], doit être étirée dans le sens du mouvement de la masse, on ne voit nullement pour quelle raison le mouvement aurait disposé 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[48]. 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'opérera 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.
Pour expliquer la formation des zones parallèles de moindre tension dans les roches volcaniques durant leur consolidation, nous devons admettre l'intervention d'une cause encore indéterminée; tel est le cas pour les couches minces alternantes d'obsidienne et de ponces décrites par de Humboldt, et pour les petites vacuoles aplaties et irrégulières qu'on observe dans les roches lamellaires de l'Ascension; car nous ne pouvons concevoir autrement pour quelle raison les vapeurs contenues dans la masse formeraient par leur expansion des vacuoles ou des fibres disposées en plans séparés parallèles, au lieu de se répandre irrégulièrement dans la roche tout entière. J'ai vu dans la collection de M. Stokes un bel exemple de cette structure dans un spécimen d'obsidienne du Mexique, nuancé et zoné comme la plus belle agate, de nombreuses couches droites et parallèles, plus ou moins blanches et opaques ou presque parfaitement vitreuses; le degré d'opacité et de vitrification dépendant de l'abondance plus ou moins grande de vacuoles aplaties microscopiques. Dans cet exemple il semble certain que la masse à laquelle appartenait le fragment a été soumise à quelque action, vraisemblablement prolongée, qui a déterminé une légère différence de tension entre les plans successifs.
Plusieurs causes paraissent pouvoir provoquer la formation de zones d'inégale tension dans des masses à demi liquéfiées par la chaleur. J'ai observé dans un fragment de verre dévitrifié des couches de sphérulites qui, d'après la manière dont elles étaient brusquement recourbées, semblaient formées par une simple contraction de la masse dans le vase où elle s'était refroidie. Pour certains dikes de l'Etna décrits par M. Élie de Beaumont[49], et qui sont bordés par des bandes alternantes de roches scoriacée et compacte, on est conduit à supposer que l'étirement des couches environnantes qui a provoqué la formation des fissures s'est continué pendant que la roche injectée demeurait fluide. Cependant, si on se laisse guider par la description si lucide donnée par le professeur Forbes[50] de la structure zonaire de la glace des glaciers, on arrive à admettre que l'interprétation la plus vraisemblable de la structure lamellaire de ces roches feldspathiques doit être cherchée dans l'étirement qu'elles ont subi lorsqu'elles s'écoulaient lentement suivant la pente alors qu'elles étaient encore à l'état pâteux[51], exactement comme la glace des glaciers en mouvement s'étend et se fissure. Dans les deux cas on peut comparer les zones à celles des plus fines agates; elles s'étendent toujours dans la direction suivant laquelle la masse a coulé, et celles qui sont visibles à la surface sont généralement verticales. Dans la glace les lames poreuses sont rendues distinctes par la congélation subséquente d'eau infiltrée, et dans les laves feldspathiques lithoïdes par l'intervention postérieure des actions cristalline et concrétionnaire. Le fragment d'obsidienne vitreuse de la collection de M. Stokes et qui est zoné de petites vacuoles, doit ressembler d'une manière frappante à un fragment de glace zonaire si on en juge d'après la description du professeur Forbes. Si le mode de refroidissement et la nature de la masse avaient favorisé sa cristallisation, ou le concrétionnement, nous aurions pu constater dans l'échantillon dont il s'agit, de belles zones parallèles différenciées par leur texture et leur composition. Dans les glaciers les zones de glace poreuse et de petites fissures paraissent dues à un commencement d'étirement provoqué par le fait que les parties centrales du glacier progressent plus rapidement que les parties latérales et que le fond, dont la marche est retardée par le frottement. C'est pour cette raison que les zones deviennent horizontales dans certains glaciers d'une forme déterminée, et à l'extrémité inférieure de presque tous les glaciers. On pourrait se demander si les laves feldspathiques à lamelles horizontales ne nous offrent pas un cas analogue. Tous les géologues qui ont étudié des régions trachytiques sont arrivés à conclure que les laves de cette série n'ont été qu'imparfaitement fluides. Il est évident, en outre, que les matières qui ont eu une faible fluidité sont les seules qui puissent se fissurer et où les différences de tension puissent provoquer la disposition zonaire, comme nous l'admettons ici. C'est peut-être pour cette raison que les laves augitiques, qui semblent généralement avoir joui d'un haut degré de fluidité, ne sont pas[52] divisées en lames de composition et de texture différentes, comme les laves feldspathiques. En outre, dans la série augitique, il ne paraît jamais exister de tendance à l'action concrétionnaire qui joue, comme nous l'avons vu, un rôle important dans la structure lamellaire des roches de la série trachytique, ou qui, tout au moins, contribue à rendre cette structure apparente.
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.
Notes:
[1] Geographical Journal, vol. V, p. 243.
[2] M. Lesson a observé ce fait (Voir la Zoologie du voyage de la «Coquille», p. 490). M. Hennah (Geolog. Proceedings, 1835, p. 189) fait observer en outre qu'à l'Ascension les lits de cendre les plus étendus se trouvent invariablement du côté sous le vent.
[3] Nichol, Architecture of Heavens.
[4] Voyage aux Quatre Isles d'Afrique, t. I, p. 222.
[5] Voyage en Hongrie, t. II, p. 214.
[6] Une variété de cette pépérine ou tuf est assez dure pour ne pouvoir être brisée même sous la pression la plus forte des doigts.
[7] A la partie nord de Green Mountain, on observe une couche mince d'oxyde de fer compacte, épaisse d'un pouce environ, qui s'étend sur une surface considérable; elle est en stratification concordante avec la partie inférieure de la masse stratifiée de cendres et de fragments. Cette substance est d'un brun rougeâtre, à éclat presque métallique; elle n'est pas magnétique, mais le devient lorsqu'elle a été chauffée au chalumeau, elle noircit alors et fond en partie. Cette roche compacte retient la petite quantité d'eau de pluie qui tombe dans l'île, et donne naissance ainsi à une petite source coulant goutte à goutte, que Dampier a découverte le premier. C'est la seule eau douce que l'on trouve dans l'île, de sorte qu'elle n'est habitable que grâce à l'existence de cette couche ferrugineuse.
[8] Le professeur Miller a bien voulu examiner ce minéral. Il a observé deux bons clivages de 86°30' et 86°50'. La moyenne de plusieurs clivages que j'ai mesurés était 86°30'. Le professeur Miller constate que ces cristaux, réduits en poudre fine, sont solubles dans l'acide chlorhydrique avec résidu de silice; l'addition d'oxalate d'ammonium donne un abondant précipité de chaux. Il fait remarquer, en outre, que, d'après von Kobell, l'anorthite (minéral qu'on rencontre dans les fragments projetés au Monte Somma) est toujours blanche et transparente, de sorte que, s'il en est ainsi, ces cristaux de l'Ascension doivent être considérés comme du feldspath Labrador. Le professeur Miller ajoute qu'il a vu dans Erdmann's Journal für technische Chemie la description d'un minéral rejeté par un volcan, qui offrait les caractères extérieurs du Labrador, mais dont la composition différait de celle donnée pour cette espèce par les minéralogistes. L'auteur attribuait cette différence à une erreur dans l'analyse du Labrador qui est fort ancienne.
[9] Daubeny remarque, dans son ouvrage sur les Volcans (p. 386), qu'il en est ainsi; et de Humboldt dit (Personal Narrative, vol. I, p. 236) qu' «en général les masses de roches primitives connues, je veux parler de celles qui ressemblent parfaitement à nos granites, gneiss et micaschistes, sont fort rares dans les laves; les substances que nous désignons généralement sous le nom de granite et qui ont été projetées par le Vésuve, sont des mélanges de néphéline, de mica et de pyroxène».
[10] Cette aire est limitée approximativement par une ligne embrassant Green Mountain et se prolongeant jusqu'aux collines désignées sous les noms de Weather Port Signal, Holyhead et the Crater of an old volcano (cette dernière appellation est inexacte dans le sens géologique du mot).
[11] Le porphyre est de couleur foncée; il contient de nombreux cristaux de feldspath blanc opaque, souvent brisés, et des cristaux d'oxyde de fer en décomposition; ses vacuoles renferment de petites masses cristallines capillaires qu'on pourrait rapporter à l'analcime.
[12] Le Dr Daubeny (On Volcanoes, p. 180) parait avoir été amené à croire que certaines formations trachytiques d'Ischia et du Puy-de-Dôme, qui ressemblent de très près à celles de l'Ascension, étaient d'origine sédimentaire; il basait principalement cette opinion sur la présence fréquente dans ces roches «de fragments scoriacés dont la teinte diffère de celle de la masse englobante». Le Dr Daubeny ajoute que, d'un autre côté, Brocchi et d'autres géologues éminents ont considéré ces lits comme des variétés terreuses de trachyte; d'après lui le sujet mérite de faire l'objet de nouvelles études.
[13] D'Aubuisson, Traité de Géognosie, t. II, p. 548.
[14] Beudant (Voyage en Hongrie, t. III, p. 502, 504) décrit des masses réniformes de jaspe opale, qui passent insensiblement au conglomérat trachytique environnant ou y sont empâtées comme des silex dans la craie, et il les compare aux fragments de bois opalisé qui abondent dans la même formation. Pourtant Beudant semble avoir considéré le processus de leur formation plutôt comme une simple infiltration que comme un échange moléculaire, mais la présence d'une concrétion différant absolument de la matière englobante me semble exiger un déplacement, soit chimique, soit mécanique, des atomes qui occupaient l'espace ultérieurement rempli par cette concrétion, si elle ne s'est pas formée dans une cavité préexistante. Le jaspe opale de Hongrie passe à la calcédoine, c'est pourquoi, dans ce cas comme dans celui de l'Ascension, l'origine du jaspe paraît être en rapport intime avec celle de la calcédoine.
[15] Beudant (Voyage minéralogique, t. III, p. 507) en cite des exemples en Hongrie, en Allemagne, au Plateau Central de France, en Italie, en Grèce et au Mexique.
[16] Les oeufs de tortues enfouis par ces animaux peuvent quelquefois être emprisonnés dans cette roche massive. M. Lyell a donné une figure (Principles of Geology, livre III, ch. xvii) représentant des oeufs ainsi empâtés dans la roche et renfermant le squelette de jeunes tortues.
[17] Researches in Theoretical Geology, p. 12.
[18] Ainsi que je l'ai fait remarquer, le sulfate de chaux constitue une matière étrangère et doit avoir été extrait de l'eau de mer. C'est donc un fait intéressant de voir les vagues de l'Océan assez chargées de sulfate de chaux pour le déposer sur les rochers contre lesquels elles se brisent à chaque marée. Le Dr Webster a décrit (Voyage of the Chanticleer, vol. II, p. 319) des lits de gypse et de sel marin atteignant deux pieds d'épaisseur, formés par l'évaporation des embruns sur les rochers de la côte exposés à l'action du vent dominant. De belles stalactites de gypse, ressemblant à des stalactites calcaires, se sont formées près de ces lits. On trouve aussi des masses amorphes de gypse dans des cavernes de l'intérieur de l'île, et j'ai vu à Cross Hill (un ancien cratère) une quantité considérable de sel suintant d'une pile de scories. Dans ces derniers cas le sel et le gypse semblent être des produits volcaniques.
[19] D'après le fait décrit dans mon Journal of Researches (p. 12), d'une couche d'oxyde de fer déposée par un ruisseau sur les roches de son lit (comme un revêtement à peu près semblable qui existe aux grandes cataractes de l'Orénoque et du Nil) et qui prend un beau poli aux endroits où le remous se fait sentir, je suppose que le polissage est produit ici également par la même cause.
[20] J'ai décrit, dans le chapitre consacré aux rochers de Saint-Paul, une substance luisante et perlée qui recouvre ces rochers, et une incrustation stalactitique, de l'île de l'Ascension, d'une nature analogue, dont la croûte ressemble à l'émail des dents, mais est assez dure pour rayer le verre. Ces deux substances renferment une matière organique qui paraît provenir de l'eau filtrant au travers d'amas de fiente d'oiseaux.
[21] M. Horner et sir David Brewster ont décrit (Philosophical Transactions, 1836, p. 65) une singulière «substance artificielle ressemblant à celle qui constitue les coquilles». Cette substance se dépose en lames fines de couleur brune, transparentes, présentant une surface très lisse et des propriétés optiques spéciales, à l'intérieur d'un vase contenant de l'eau, où l'on fait tourner rapidement un linge enduit d'une couche de colle et ensuite d'une couche de chaux. Cette substance est beaucoup plus tendre, plus transparente, et contient plus de matière organique que l'incrustation naturelle de l'Ascension; pourtant nous constatons encore une fois ici la forte tendance que manifestent le carbonate de chaux et la matière organique à former une substance solide voisine de celle de la coquille des mollusques.
[22] Ce terme peut prêter à un malentendu parce qu'on peut l'appliquer soit à des roches divisées en feuillets de composition identique, soit à des couches fortement adhérentes les unes aux autres sans tendance à la fissilité, mais constituées par des minéraux différents, ou présentant des zones de couleurs différentes. Au cours du présent chapitre le terme lamellaire est pris dans ce dernier sens, et j'ai employé le mot fissile lorsqu'une roche homogène se divise suivant une direction déterminée comme c'est le cas pour les ardoises.
[23] Le professeur Miller m'informe que les cristaux qu'il a mesurés présentaient les faces P, z, m de la figure 147 donnée par Haidinger dans sa traduction de Mohs; et il ajoute qu'il est remarquable qu'aucun de ces cristaux ne présente la moindre trace des faces r du prisme hexagonal régulier.
[24] Geological Transactions, vol. III, part. 1, p. 37.
[25] Ces analyses ont été prises dans le Traité de Minéralogie de Beudant, t. II, p. 113; et une analyse d'obsidienne dans Phillips's Mineralogy.
[26] Ces analyses sont prises dans von Kobell, Grundzüge der Mineralogie, 1838.
[27] Traité de géognosie, t. II, p. 535.
[28] On constate ces faits dans la fabrication du verre ordinaire, et dans les expériences de Gregory Watt sur le trapp fondu; on les observe aussi sur la surface naturelle des coulées de lave et sur les flancs latéraux des dikes.
[29] J'ignore s'il est généralement connu qu'on rencontre parfois dans les agates des corps présentant exactement le même aspect que les sphérulites. M. Robert Brown m'a montré une agate formée dans une cavité d'un morceau de bois silicifié, portant de petites taches à peine visibles à l'oeil nu; vues à l'aide d'une forte loupe, ces taches offraient un très bel aspect; elles étaient exactement circulaires et consistaient en fibres extrêmement fines, de couleur brune, rayonnant fort régulièrement autour d'un centre commun. Ces petites étoiles rayonnantes sont quelquefois coupées et partiellement entamées par les fines zones rubanées de l'agate. Dans l'obsidienne de l'Ascension, les deux moitiés d'une sphérulite sont souvent engagées dans des zones de couleur différente, mais elles ne sont pas entamées par ces dernières comme dans l'agate.
[30] Journal de physique, t. LIX (1804), pp. 10, 12.
[31] Id., t. LX (1805), p. 418.
[32] Voyage en Hongrie, t. I, p. 330; t. II, pp. 221 et 315; t. III, pp. 369, 371, 377, 381.
[33] Essais géognostiques, pp. 176, 326, 328.
[34] P. Scrope, Geological Transactions, vol. II (second series), p. 195. Consulter aussi: Dolomieu, Voyage aux Isles Lipari, et D'Aubuisson, Traité de géognosie, t. II, p. 534.
[35] J'ai observé que dans les obsidiennes du Mexique formant la belle collection de M. Stokes, les sphérulites sont ordinairement beaucoup plus grandes que celles de l'Ascension; elles sont généralement blanches, opaques, et sont accolées en couches distinctes. Plusieurs variétés remarquables diffèrent de toutes celles de l'Ascension. Les obsidiennes présentent des zones minces, absolument droites ou ondulées, qui ne se distinguent de la masse que par des différences extrêmement faibles de nuance, de porosité ou d'état vitreux plus ou moins parfait. En suivant un certain nombre des zones les moins nettement vitreuses, on constate qu'elles se montrent bientôt parsemées de sphérulites blanches très petites qui deviennent de plus en plus nombreuses et finissent par se réunir en une couche distincte. A l'Ascension, au contraire, les sphérulites brunes seules se réunissent et forment des couches; les blanches sont toujours disséminées irrégulièrement. Certains échantillons appartenant aux collections de la Société géologique, et rapportés à une formation d'obsidienne du Mexique, ont une cassure terreuse et sont divisés en lamelles extrêmement fines par des taches d'un minéral noir semblables aux taches d'augite et de hornblende des roches de l'Ascension.
[36] Voyage de Beudant, t. III, p. 373.
[37] Pour Ténérife, voir von Buch, Descript. des isles Canaries, p. 184 et 190; pour les îles Lipari, voir le Voyage de Dolomieu, p. 34; pour l'Islande, voir Mackenzie's Travels, p. 369.
[38] Mémoire pour servir à une description géologique de la France, t. IV, p. 371.
[39] Mac Culloch constate (Classification of Rocks, p. 531) que, sur les dikes de rétinite à l'île d'Arran, les surfaces exposées à l'air sont sillonnées «de lignes ondulées, ressemblant à certains genres de papier marbré et qui résultent évidemment d'une différence correspondante dans la structure lamellaire».
[40] Personal Narrative, vol. I, p. 222.
[41] Geological Transactions, vol. II (seconde série), p. 195.
[42] Description des îles Canaries, p. 184.
[43] Voyage aux îles de Lipari, pp. 35 et 85.
[44] Dans ce cas, comme dans celui de la pierre ponce fissile, la structure s'écarte beaucoup de celle des roches précédentes, dont les lamelles consistent en couches alternantes qui diffèrent de composition ou de texture. Cependant il y a des raisons de croire avec d'Aubuisson que dans certaines formations sédimentaires qui semblent homogènes et fissiles, par exemple, dans une ardoise à éclat micacé, les lamelles sont dues réellement à des couches alternantes de mica excessivement minces.
[45] Voir Phillips' Mineralogy, p. 136, pour les îles italiennes. Pour le Mexique et le Pérou, voir l'Essai géognostique, de de Humboldt. M. Edwards décrit aussi la forte inclinaison des obsidiennes de Cerro del Navaja, au Mexique, dans les Proc. of the geolog. Soc. de juin 1838.
[46] Geological Transactions, vol. II (seconde série), p. 200, etc. Dans certains cas, ces fragments empâtés consistent en trachyte lamellaire détaché de la masse «et enveloppé dans les parties qui restaient encore liquides». Beudant aussi, dans son grand ouvrage sur la Hongrie, cite plusieurs fois des roches trachytiques irrégulièrement tachetées de fragments appartenant aux variétés qui forment ailleurs les rubans parallèles. Dans ces divers cas, nous devons supposer qu'après qu'une partie de la masse fondue eût pris la structure lamellaire, une nouvelle éruption de lave vint la bouleverser et en envelopper les fragments, et que plus tard tout l'ensemble prit une nouvelle disposition lamellaire.
[47] Dolomieu, Voyage, p. 64.
[48] En effet, la formation d'un grand cristal d'un minéral quelconque dans une roche de composition complexe suppose la réunion des atomes nécessaires, en même temps qu'une action de concrétion. La cause pour laquelle tous les cristaux de feldspath sont orientés suivant le sens de leur longueur dans ces roches de l'Ascension est probablement la même que celle de l'allongement et de l'aplatissement dans cette même direction de tous les globules sphérulitiques bruns (qui offrent au chalumeau les caractères du feldspath).
[49] Mém. pour servir, etc., t. IV, p. 131.
[50] Edinburgh New Phil. Journal, 1842, p. 350.
[51] Je suppose que c'est à peu près la même explication que M. Scrope entendait donner en parlant (Geolog. Transact., vol. II, seconde série, p. 228) de la structure rubanée de ces roches trachytiques, qui provient d'une «extension linéaire de la masse imparfaitement liquide, accompagnée d'une action de concrétion».
[52] Il n'est pas rare que des laves basaltiques, ainsi que plusieurs autres roches, soient divisées en lames ou plaques épaisses, de même composition, et qui sont tantôt droites et tantôt courbées; ces lames, coupées par des lignes de fissure verticales, s'unissent quelquefois pour constituer des colonnes. Cette structure parait se rapprocher, quant à son origine, de celle que présentent un grand nombre de roches ignées et sédimentaires traversées par des systèmes de fissures parallèles.
CHAPITRE IV
SAINTE-HÉLÈNE
Laves des séries feldspathique, basaltique et sous-marine.—Coupe de Flagstaff Hill et du Barn.—Dikes.—Baies Turk's Cap et Prosperous.—Enceinte basaltique.—Crête centrale cratériforme avec rebord intérieur et parapet.—Cônes de phonolite.—Bancs superficiels de grès calcareux.—Coquilles terrestres éteintes.—Lits de détritus.—Soulèvement de la région.—Dénudation.—Cratères de soulèvement.
L'île tout entière est d'origine volcanique; suivant Beatson[1], sa circonférence est d'environ 28 milles. Le centre et la plus grande partie de l'île sont constitués par des roches de nature feldspathique, généralement très décomposées, et offrant alors une remarquable succession de lits argileux tendres, alternants, rouges, pourpres, bruns, jaunes et blancs. Par suite du peu de durée de notre séjour, je n'ai pu examiner ces lits avec soin; quelques-uns d'entre eux, spécialement ceux à nuances blanches, jaunes et brunes, constituaient originairement des coulées de lave, mais la plupart de ces lits ont probablement été éjaculés sous forme de scories et de cendres; d'autres lits, colorés en pourpre, avec des plages à contours cristallins constituées par une substance blanche tendre, semblent avoir été autrefois des porphyres argileux compacts et résistants; ils sont aujourd'hui onctueux au toucher, et donnent, comme la cire, une rayure luisante sous l'ongle. Les lits argileux rouges offrent généralement une structure bréchiforme, et ont été formés, sans aucun doute, par la décomposition de scories. Cependant, plusieurs coulées fort étendues, appartenant à cette série, conservent leur caractère lithoïde, elles sont soit d'une couleur vert-noirâtre avec de petits cristaux aciculaires de feldspath, soit d'une teinte très pâle; dans ce dernier cas, elles sont formées principalement de petits cristaux de feldspath souvent écailleux, portant un grand nombre de taches noires microscopiques. Ces coulées sont généralement compactes et lamellaires; pourtant d'autres coulées, d'une composition semblable, sont celluleuses et légèrement altérées. Aucune de ces roches ne renferme de grands cristaux de feldspath ni ne présente la cassure rugueuse caractéristique du trachyte. Ces laves et ces tufs feldspathiques recouvrent les autres roches et appartiennent donc à la dernière phase éruptive; cependant d'innombrables dikes et de grandes masses de roches fondues y ont été postérieurement injectés. Ils convergent, en s'élevant, vers la crête curviligne centrale, dont un point atteint l'altitude de 2.700 pieds. Cette crête est la partie la plus élevée de l'île, et elle a constitué autrefois le bord septentrional d'un grand cratère, d'où se sont écoulées les laves de cette série; la structure de ce cratère est rendue fort obscure par l'état de dégradation dans lequel il se trouve, par la disparition de sa partie méridionale et par les dislocations violentes que l'île a subies.
Série basaltique.—La côte de l'île consiste en un cercle, grossièrement dessiné, de grands remparts de basalte, noirs et stratifiés, s'inclinant vers la mer et que les flots ont transformés en falaises souvent presque perpendiculaires, dont la hauteur varie de quelques centaines de pieds à 2.000 pieds. Ce cercle, ou plutôt cette enceinte en forme de fer à cheval est ouverte du côté du sud et entamée par plusieurs autres grandes brèches. Son rebord supérieur ou sommet ne s'élève ordinairement qu'à une faible altitude au-dessus du niveau de la contrée intérieure voisine, et les laves feldspathiques plus récentes, descendant des hauteurs centrales, viennent généralement buter contre son plan interne qu'elles recouvrent; mais, dans la partie nord-ouest de l'île (pour autant qu'on en puisse juger de loin) les laves semblent avoir débordé cette barrière et l'avoir masquée en partie. En certains endroits où l'anneau basaltique est rompu et où cette enceinte noire est divisée en tronçons, les laves feldspathiques ont coulé entre ces derniers et surplombent aujourd'hui la côte sous forme de falaises élevées. Ces roches basaltiques ont une couleur noire et sont stratifiées en couches minces; elles sont habituellement très celluleuses, mais parfois compactes; quelques-unes d'entre elles renferment de nombreux cristaux de feldspath vitreux et des octaèdres de fer titanifère; d'autres abondent en cristaux d'augite et en grains d'olivine. Les vacuoles sont fréquemment tapissées de petits cristaux (de chabasie?), ce qui donne même parfois à la roche une structure amygdaloïdale. Les coulées de lave sont séparées les unes des autres par des cendres ou par un tuf salifère friable, d'un rouge vif, offrant des lignes superposées comme celles que provoque la sédimentation et qui présente parfois une structure concrétionnée mal définie. Les roches de la série basaltique ne se montrent que près de la côte. Dans la plupart des contrées volcaniques les laves trachytiques sont plus anciennes que les laves basaltiques; mais ici nous constatons qu'un grand amas de roches, dont la composition est très voisine de celle de la famille trachytique, a été éjaculé après les nappes basaltiques: cependant les nombreux dikes injectés dans les laves feldspathiques, et où abondent de grands cristaux d'augite, dévoilent peut-être une tendance au retour vers le mode ordinaire de superposition.
Laves sous-marines de la base.—Les laves de la série inférieure se trouvent immédiatement au-dessous des roches basaltiques et feldspathiques. Suivant M. Seale[2], on peut les observer, en divers points de la plage, sur le pourtour entier de l'île. Dans les coupes que j'ai étudiées, leur nature est fort variable; quelques-unes des couches abondent en cristaux d'augite; d'autres, colorées en brun, sont laminaires ou formées de galets, et plusieurs sections sont rendues fortement amygdaloïdes par la présence de matières calcaires. Les nappes successives sont intimement unies entre elles, ou séparées les unes des autres par des bancs de roches scoriacées ou de tuf laminaire renfermant souvent des fragments nettement arrondis. Les interstices de ces couches sont remplis de gypse et de sel; le gypse se présente parfois aussi en lits minces. L'abondance de ces deux substances, la présence de cailloux roulés dans les tufs et l'abondance des roches amygdaloïdes me portent à croire que ces couches volcaniques inférieures sont d'éruption sous-marine. Peut-être cette remarque doit-elle être appliquée aussi à une partie des roches basaltiques surincombantes; mais je n'ai pu trouver de preuve bien nette de ce dernier fait. Partout où j'ai examiné les couches de la série inférieure, j'ai constaté qu'elles étaient traversées par un très grand nombre de dikes.
Flagslaff Hill et le Barn.—Je décrirai maintenant quelques-unes des coupes les plus remarquables en commençant par ces deux collines qui constituent les traits les plus caractéristiques de la partie nord-est de l'île. Le profil carré et anguleux du Barn ainsi que sa couleur noire montrent au premier coup d'oeil qu'il appartient à la série basaltique, tandis que la surface adoucie et la forme conique de Flagstaff Hill, et ses teintes vives et variées prouvent avec la même évidence que cette dernière colline est formée des roches feldspathiques altérées, dont il a été question au commencement du chapitre. Ces deux hautes collines sont réunies (comme on le voit dans la figure no. 8) par une crête aiguë constituée par les laves à galets de la série inférieure. Les couches de cette crête plongent vers l'ouest sous un angle qui diminue graduellement à mesure qu'on s'avance vers le Flagstaff, et l'on peut constater, quoique assez difficilement, que les couches feldspathiques supérieures de cette colline plongent uniformément vers l'W.-S.-W. Près du Barn, les couches de la crête sont presque verticales, mais leur allure est masquée par d'innombrables dikes; leur inclinaison change probablement sous cette colline et, de verticales qu'elles étaient, les couches se montrent inclinées dans un sens opposé: en effet, les couches supérieures basaltiques, qui ont environ 800 à 1.000 pieds d'épaisseur, plongent vers le nord-est sous un angle de 30 à 40°.
[Illustration: FIG. 8. Les lignes épaisses représentent les couches basaltiques; les lignes fines, les couches sous-marines inférieures; les lignes pointillées, les couches feldspathiques supérieures. Les dikes sont indiqués par des hachures transversales.]
La crête ainsi que les collines de Flagstaff et de Barn sont sillonnées de dikes, dont plusieurs conservent un parallélisme remarquable suivant une direction N.-N.-W—S.-S.-E. Les dikes sont formés principalement d'une roche à laquelle de grands cristaux d'augite donnent la structure porphyrique, d'autres dikes sont formés d'un trapp brun à grains fins. La plupart de ces dikes sont recouverts d'une couche brillante[3], épaisse de un à deux dixièmes de pouce, fusible en un émail noir, contrairement à ce qui se produit pour la rétinite véritable. Cette couche est évidemment analogue au revêtement superficiel brillant qu'on observe sur un grand nombre de coulées de lave. On peut suivre souvent les dikes sur de grandes surfaces, tant dans le sens horizontal que dans le sens vertical, et ils paraissent conserver une épaisseur à peu près toujours uniforme[4]. M. Seale rapporte qu'un dike situé près du Barn ne décroît en largeur que de 4 pouces seulement sur toute sa hauteur, qui est de 1.260 pieds,—de 9 pieds à la base elle se réduit à 8 pieds 8 pouces au sommet. Dans cette crête la direction suivie par les dikes paraît avoir été surtout déterminée par l'alternance de couches tendres et dures; souvent ils sont intimement associés aux couches les plus dures, et restent parallèles sur des longueurs si considérables que fréquemment il devient impossible de distinguer les bancs qui sont de vrais dikes, des nappes de lave. Quoique les dikes soient si nombreux sur cette crête, ils sont plus nombreux encore dans les vallées voisines situées au sud, à tel point que je n'en ai vu nulle part un aussi grand nombre. Dans ces vallées ils ont une orientation moins régulière et couvrent le sol d'un réseau semblable à une toile d'araignée; en certains points la surface du sol paraît même exclusivement constituée par des dikes entrelacés.
Cette disposition complexe des dikes, la forte inclinaison et l'anticlinal des couches de la série inférieure recouvertes aux extrémités opposées de cette crête par deux grandes masses rocheuses, d'âge et de composition différents, devaient, à mon avis, conduire presque infailliblement à une fausse interprétation de cette coupe. On a même supposé que la région qui nous occupe avait fait partie d'un cratère, mais cette opinion s'écarte tellement de la vérité que le sommet de Flagstaff Hill a constitué autrefois l'extrémité inférieure d'une nappe de lave et de cendres éjaculées par la crête cratériforme centrale. A en juger par la pente des coulées contemporaines dans une partie voisine et non bouleversée de l'île, les couches de Flagstaff Hill doivent avoir été soulevées de 1.200 pieds au moins, et probablement d'une quantité beaucoup plus considérable encore, car les grands dikes tronqués qu'on observe au sommet de la colline démontrent qu'elle a été fortement dénudée. Le sommet de Flagstaff Hill atteint à peu près la même hauteur que la crête cratériforme, et, avant d'avoir subi une dénudation, il était probablement plus élevé que cette crête, dont il est séparé par une région fort étendue et beaucoup plus basse; par conséquent, nous constatons ici que l'extrémité inférieure d'un système de coulées de lave a été redressée de manière à atteindre une altitude égale ou même peut-être supérieure à celle du cratère sur les flancs duquel elles ont coulé originairement. Je crois que les dislocations de cette amplitude sont extrêmement rares[5] dans les régions volcaniques. La formation de dikes aussi nombreux dans cette partie de l'île prouve que la surface de la région doit avoir subi une dislocation tout à fait extraordinaire. Sur la crête entre les collines de Flagstaff et de Barn cette dislocation ou extension s'est probablement produite après le redressement des couches, ou a peut-être suivi immédiatement ce phénomène, car, si les couches avaient été alors horizontales, elles auraient fort probablement été fissurées et injectées dans le sens transversal et non suivant le plan de stratification. Quoique la contrée qui s'étend entre le Barn et Flagstaff Hill présente une ligne anticlinale bien nette dirigée du nord au sud, et quoique la plupart des dikes suivent cette même ligne avec beaucoup de régularité, les couches occupent cependant leur position primitive à un mille seulement au sud de la crête. Cela démontre que la force perturbatrice a exercé son action plutôt sur un point isolé que suivant une ligne. Son mode d'activité se trouve probablement expliqué par la structure du Little Stony-top, montagne de 2.000 pieds de hauteur, située à quelques milles au sud du Barn; nous distinguons là, même de loin, une sorte de coin aigu, formé d'une roche colonnaire compacte, de couleur sombre, et les couches feldspathiques aux teintes brillantes descendant sur ses deux flancs, à partir de son sommet dénudé. Ce coin, qui a fait donner à la montagne le nom de Stony-top, consiste en une masse rocheuse injectée à l'état liquide dans les couches surincombantes; et si nous supposons qu'une masse rocheuse semblable a été injectée sous la crête reliant le Barn et Flagstaff Hill, on pourrait expliquer ainsi la structure de cette région.
Baies Turks' Cap et Prospérous.—Prospérous Hill est une grande montagne noire et escarpée, située à 2 milles et demi au sud du Barn, et constituée de couches basaltiques comme cette dernière colline. Ces couches reposent d'un côté sur les bancs porphyriques bruns de la série inférieure, et d'un autre côté sur une masse fissurée d'une roche fortement scoriacée et amygdaloïde, qui paraît avoir constitué un centre d'éruption sous-marine peu étendu et contemporain de la série inférieure. Prosperous Hill est traversé, comme le Barn, par un grand nombre de dikes, dont la plupart courent du nord au sud, et ses couches plongent obliquement, peut-on dire, de l'île vers la mer, sous un angle d'environ 20°. Comme on le voit dans la figure no. 9, l'espace compris entre Prosperous Hill et le Barn est occupé par des falaises élevées, formées de laves de la série supérieure ou feldspathique, reposant en stratification discordante sur les strates sous-marines inférieures, comme nous avons vu qu'elles le font à Flagstaff Hill. Néanmoins, à l'opposé de ce qui se présente sur cette dernière colline, les couches supérieures sont presque horizontales et s'élèvent doucement vers l'intérieur de l'île. En outre, ces couches sont composées de laves compactes, noir-verdâtre, ou plus communément brun pâle, au lieu d'être constituées par des matériaux devenus tendres, et colorés de teintes vives. Ces laves compactes brunes sont formées presque entièrement de feldspath en petits éclats luisants ou en petits cristaux aciculaires très rapprochés les uns des autres et associés à de nombreuses petites taches noires qui sont probablement de la hornblende. Les strates basaltiques de Prosperous Hill ne s'élèvent qu'à une faible hauteur au-dessus du niveau des coulées feldspathiques doucement inclinées qui viennent buter contre leurs bords redressés et les entourent. L'inclinaison des couches basaltiques paraît trop prononcée pour être due au fait qu'elles auraient coulé sur une pente, et elles doivent avoir été amenées à leur position actuelle par un redressement survenu avant l'éruption des coulées feldspathiques.
[Illustration: FIG. 9.—Les lignes doubles représentent les couches basaltiques; les lignes simples, les couches sous-marines inférieures; les lignes pointillées, les couches feldspathiques supérieures.]
Enceinte basaltique.—En faisant le tour de l'île, on observe qu'au sud de Prosperous Hill les laves de la série supérieure forment des falaises très élevées surplombant la mer. Le cap désigné sous le nom de Great Stony-top, et qu'on rencontre ensuite, est composé, je crois, de basalte ainsi que le promontoire appelé Long Range Point, auquel aboutissent, du côté de la terre, les couches colorées. Sur la côte sud de l'île nous voyons les strates basaltiques de South Barn plonger obliquement vers la mer sous un angle très prononcé; ce cap dépasse légèrement aussi le niveau des laves feldspathiques plus modernes. Plus loin encore, la côte a été fortement dénudée sur une grande longueur, de chaque côté de Sandy Bay, et il ne semble plus être resté en cet endroit que les débris de la base du grand cratère central. Les couches basaltiques reparaissent avec leur inclinaison vers la mer, au pied de la colline appelée Man-and-Horse; et elles se poursuivent sur toute la longueur de la côte nord-ouest, depuis ce point jusqu'a Sugar-Loaf Hill, qui est situé près du Flagstaff. Ces coulées offrent partout la même inclinaison vers la mer, et elles reposent, en certains points au moins, sur les laves de la série inférieure. Nous voyons ainsi que la circonférence de l'île est formée par une enceinte de basalte fortement ébréchée, ou plutôt par des masses de basalte disposées en forme de fer à cheval ouvert vers le sud et coupé par plusieurs larges brèches du côté de l'est. La largeur de cette frange marginale paraît varier de 1 mille à 1 mille et demi du côté nord-ouest, qui est le seul où elle soit parfaitement complète. Les couches basaltiques et celles de la série inférieure, qu'elles recouvrent, sont faiblement inclinées vers la mer aux endroits où leur allure primitive n'a pas été modifiée. La dégradation plus prononcée de l'anneau basaltique autour de la moitié orientale de l'île qu'autour de sa moitié occidentale, est due évidemment à ce que la puissance érosive des vagues est beaucoup plus considérable sur la côte orientale, exposée au vent, que sur la côte placée sous le vent, c'est ce que prouve du reste la hauteur plus forte des falaises sur la première de ces côtes. On ne saurait affirmer si les brèches ont été ouvertes dans la bordure de basalte avant ou après l'éruption des laves de la série supérieure; mais, comme certaines parties détachées de l'enceinte basaltique paraissent avoir été redressées avant que ce phénomène se fût produit, et pour d'autres raison encore, il est fort probable que tout au moins un certain nombre des brèches sont antérieures à l'éruption. Si on reconstitue hypothétiquement cette enceinte circulaire de basalte, l'espace interne, ou la cavité, qui a été comblée ultérieurement par les matières éjaculées par le grand cratère central, paraît avoir présenté une forme ovale, longue de 8 à 9 milles sur 4 milles environ de largeur, et dont l'axe était dirigé suivant une ligne N.-E.-S.-W. coïncidant avec le grand axe actuel de l'île.