L’Activité souterraine et l’histoire géologique du grisou
Le spectacle des progrès industriels réalisés sans relâche, avec une activité chaque jour plus grande, suscite devant l’esprit des préoccupations fort diverses. On se demande, par exemple, si, malgré la médiocrité de ses dimensions, mais à cause de la continuité de ses efforts, l’homme ne parviendra pas, sans le vouloir et comme à son insu, à modifier les conditions du milieu dans lequel il est condamné à vivre, peut-être même à compromettre quelque condition essentielle de l’équilibre terrestre. Le réseau, à mailles chaque jour plus serrées, dans lequel circulent les courans électriques, doit nécessairement changer la distribution des forces auxquelles notre planète est soumise. Qui saurait prévoir les effets ultimes de semblables modifications poussées à l’excès ? Déjà on a prétendu démontrer que le simple établissement du canal maritime de Suez a complètement révolutionné la météorologie de la région des lacs amers et d’une grande partie de l’isthme. En conséquence, l’opinion s’est établie que la submersion des chotts de l’Algérie et de la Tunisie, naguère proposée par Roudaire, — si elle était possible, — changerait le climat de toute l’Afrique du Nord en supprimant la fournaise où les vents se dessèchent actuellement. N’est-on pas allé récemment jusqu’à émettre cette supposition bien singulière, puisqu’elle donnerait une cause générale à un phénomène local, que le régime exagérément pluvieux et les inondations dont eurent tant à souffrir récemment diverses régions de l’Europe, et spécialement la France et Paris, seraient un contre-coup de l’emploi, en télégraphie sans fil, des ondes hertziennes, aptes, comme on sait, à déterminer des condensations aqueuses ?...
Sans insister sur des conséquences que les faits se chargeront de préciser, nous pouvons remarquer que les travaux de l’homme ont déjà eu pour effet d’ajouter des formes nouvelles aux innombrables causes d’accidens dont la nature est si prodigue à son égard. En remuant la terre, réceptacle ordinaire des substances précieuses, nous avons modifié des équilibres et déterminé des écroulemens ayant à s’y méprendre l’allure des déplacemens qui résultent du jeu même des agens propres de la terre. Tantôt c’est le sol recouvrant des galeries de mines qui se met à vibrer de telle sorte que l’on peut croire à un véritable séisme, et qu’il inflige aux habitations des détériorations toutes pareilles à celles des tremblemens de terre. Ainsi, en 1895, la petite ville de Brux, en Bohême, fut en partie ravagée par un effondrement consécutif à l’exploitation souterraine du charbon : 31 maisons furent entièrement détruites, 60 autres endommagées plus ou moins gravement, laissant 2 000 habitans privés de tout abri. Inversement, la surcharge du sol par l’accumulation de matériaux a plus d’une fois développé par contre-coup la tuméfaction de la terre, aux grands dépens des constructions qui s’y trouvaient : témoin les ruines nombreuses qui résultèrent vers 1840 de la construction du viaduc du Val-Fleury, à Meudon (Moulineaux) sur la ligne ferrée de Paris à Versailles.
C’est dans la même série de désastres dont l’homme, — que ne découragent jamais les conséquences éventuellement mortelles de ses efforts, — souffre par le fait des travaux « imprudens » auxquels le pousse l’instinct sacré des entreprises, qu’il faut placer les explosions de grisou. Dans les pages qui vont suivre, je voudrais faire sentir comment ces catastrophes, qui supposent tant de conditions non réalisables sans l’intervention humaine, résultent cependant de dispositions naturelles essentiellement harmoniques dans les conditions générales de la terre. Il nous sera impossible de tracer, même en raccourci, le tableau de cette merveilleuse histoire, sans toucher aux fondemens de tout l’édifice terrestre et sans y constater la liaison et la collaboration réciproque des forces physico-chimiques et de l’impulsion propre à l’activité vivante.
L’explosion du grisou est l’une des catastrophes les plus terrifiantes que l’on puisse imaginer. Le lieu souterrain où elle se déchaîne, sa soudaineté, le nombre des victimes, la difficulté de porter les secours et même de constater l’étendue du désastre, le doute où l’on reste souvent longtemps de la captivité, derrière des éboulemens volumineux, de malheureux qu’on ne sait délivrer, la marque fatale que portent si souvent en eux les échappés et qui les tue après une langueur incurable et plus ou moins longue, le concours autour des puits éprouvés de toute une population de femmes et d’enfans qui se livrent aux éclats de leurs craintes et de leur désespoir, — tout s’associe pour donner un caractère spécialement dramatique aux catastrophes des houillères.
On sait comment est installé le travail dans les mines : l’équipe d’ouvriers, dont c’est le tour, a remplacé les hommes fatigués par huit heures de travail et remontés au jour : elle prend la tâche où ceux-ci l’avaient laissée, abattant le charbon aux fronts de taille, poussant les galeries, selon le plan adopté par l’ingénieur. L’abatage se fait au pic et à la pince ; les fragmens sont emportés par des wagonnets roulant sur un chemin de fer et parviennent au fond du puits où des bennes les reprennent pour les monter à la surface. Tout cela est admirablement réglé et se fait avec une précision remarquable.
Rappelons d’ailleurs, en dépit de l’opinion contraire, que le mineur de houille peut être considéré comme un ouvrier favorisé. Le séjour de la mine, si effrayant pour qui ne le connaît pas, est relativement salubre, affranchi de toutes les vicissitudes de froid, de pluie, inhérentes à la surface et qui sont parfois si pénibles. L’habitat minier est favorable aux animaux eux-mêmes : « Les chevaux qui traînent les wagons sur les chemins de fer souterrains, dit Simonin[1], s’habituent vite à leur nouveau métier et savent bientôt reconnaître tous les passages, les courbes, les points dangereux. On les soigne comme d’utiles serviteurs ; l’écurie est vaste et bien aérée, la litière renouvelée souvent, le foin, l’avoine d’excellente qualité garnissent les râteliers à l’heure des repas. Les chevaux deviennent gras et dodus, leur poil s’allonge et reluit, et ils semblent préférer le séjour de cet air chaud, de température égale, à celui des grandes routes ou des champs par le soleil, le vent, la pluie ou la gelée. »
Quand le mineur, sa tâche faite, remonte à la surface, il trouve, pour le recevoir, sa petite maison entretenue avec soin par sa femme, s’il est marié, par d’autres mains, s’il est célibataire. Il se lave et se savonne des pieds à la tête et revêt un habillement fraîchement lessivé et repassé pour remplacer celui qu’il quitte et que la poussière de charbon a noirci sans le salir. Il n’y a pas de population plus propre que celle des mineurs de houille.
Dans le plus grand nombre des Compagnies, par exemple à Lens, dans le Pas-de-Calais, on a dès longtemps pris toutes les mesures propres à assurer le bien-être présent et futur de l’ouvrier : toutes les combinaisons d’assurances et de mutualités ont été mises à contribution. Dans plus d’une région, le mineur qui remplit les conditions de retraite devient en même temps propriétaire de son habitation.
Certes, tout le monde doit désirer ardemment que la condition du mineur soit encore améliorée, et chacun dans la mesure de ses moyens doit contribuer à cette amélioration ; mais si on compare le mineur, non pas au rentier, comme on le fait souvent, mais aux autres ouvriers, on est conduit à reconnaître qu’il est parmi les plus heureux.
On a souvent rapproché l’attachement du mineur pour la mine de l’amour du pêcheur pour l’Océan. Les périls auxquels les uns et les autres sont exposés du fait des élémens constituent un autre trait de ressemblance ; le grisou, c’est la tempête du mineur.
L’équipe de travail répartie dans les différentes tailles sent constamment, à son odeur de gaz d’éclairage, le fléau à son contact, et il en entend aussi le chant dans les abîmes souterrains. C’est un faible crépitement très caractéristique, qui a son origine sur la paroi même du charbon récemment recoupé par les outils. Il s’accompagne de la projection de très petites particules de houille arrachées de la couche par de toutes petites explosions. On en a conclu que le grisou est incorporé dans les pores du combustible avec une pression suffisante pour faire sauter, quand elle est près de l’atmosphère extérieure, la mince cloison qui l’en sépare.
Dans le langage des mineurs, le grisou est dit aussi : brisou, mofette, mauvais air, mauvais goût, terroux, feu-grieux, feu-sauvage ; les Anglais disent : puff, fire live (feu-ardent), fire damp (feu-mofette) ; les Allemands : schlagende Wetter.
Bien qu’il y ait beaucoup de mines de houille qui ne soient point grisouteuses, on peut dire que c’est l’état ordinaire et que les différences d’une localité à l’autre sont plutôt dans la quantité variable du grisou que dans sa présence ou dans son absence. Presque toutes les houilles contiennent du grisou, et la preuve, c’est qu’on l’en retire par la distillation. Mais certaines variétés en renferment de tout formé et même en quantités considérables, et avec si peu d’adhérence qu’il s’en dégage sous la seule influence de la décompression résultant de l’ouverture des puits et des galeries.
Le gaz grisou qui nous occupe est surtout formé, comme le gaz d’éclairage, d’hydrogène bicarboné, appelé aussi méthane ou formène et plus anciennement, d’une manière plus pittoresque, gaz des marais, parce qu’il se dégage, et parfois en abondance, des contrées marécageuses. Cette composition suffit pour indiquer que le grisou est inflammable : il y a des mines où l’on a trouvé moyen de le canaliser et de l’amener ainsi jusqu’à la surface du sol, ou au fond de puits à des becs où l’on l’allume pour servir à l’éclairage et au chauffage. Elle indique aussi que, mélangé à une proportion convenable d’air, le grisou doit détoner : les explosions des mines sont dues à l’inflammation du mélange de l’air avec le gaz souterrain.
On a comparé la houille imprégnée de gaz à une éponge mouillée, c’est-à-dire imprégnée d’eau : le front de taille correspond à la surface par laquelle l’éponge se dessèche spontanément ; dans les deux cas, la quantité de matière d’imprégnation va en diminuant de la surface de dégagement vers les zones internes qui peuvent être uniformément pourvues.
L’exhalaison spontanée du grisou charge petit à petit l’atmosphère des travaux de substance carburée ; et, au bout d’un temps plus ou moins long, cette atmosphère deviendrait explosive et en même temps irrespirable. On s’est donc depuis bien longtemps préoccupé de se débarrasser du grisou au fur et à mesure de son dégagement. Les tentatives ont été innombrables et très variées, et certaines d’entre elles furent singulières. C’est ainsi qu’en divers pays, on faisait appel au dévouement du canonnier ou pénitent. Sous ce nom pittoresque on désignait un mineur qui, chaque fois que le travail devait reprendre après une interruption plus ou moins longue, telle que celle du dimanche ou des jours de fête, allait seul par les puits et les galeries et jusqu’au fond des travaux, pour les assainir. Vêtu d’épais habits de bure d’où lui venait son surnom monacal et qui devaient le préserver des brûlures, il rampait sur le sol, en élevant sous les plafonds des couloirs une chandelle allumée fixée au bout d’un long bâton. Le grisou, que sa légèreté appelle toujours vers les points hauts, brûlait parfois tranquillement, souvent avec explosion et grand bruit. L’opérateur ayant accompli sa périlleuse entreprise, ses camarades savaient que, pendant plusieurs heures, les galeries étaient purgées du gaz dangereux. On a renoncé depuis longtemps au pénitent, et on l’a remplacé par une savante ventilation où des courans d’air lancés au fond par de puissantes souffleries chassent devant eux les vapeurs funestes.
Ce dernier remède, en agitant l’atmosphère confinée et en y soulevant des nuages de poussière, a d’ailleurs suscité un nouveau péril qu’il importera de signaler tout à l’heure.
Pour le moment, constatons cette situation normale dans un grand nombre de mines, d’une atmosphère qui acquiert peu à peu les qualités explosives et qui profitera de la moindre étincelle pour s’enflammer. Alors, un vent de feu s’élance le long des galeries, s’élève dans les puits ; et, par les changemens de pression qu’il inflige au milieu, renverse les étais qui soutiennent les toits, arrache les portes, projette à distance les blocs de rochers qui faisaient obstacle à sa progression. Sur son passage, les hommes sont écrasés contre les parois des couloirs, jetés les uns sur les autres, baignés par une atmosphère brûlante qui pénètre dans les poumons, désorganisant et tuant tout ce qu’elle touche.
« On se représente ce terrible phénomène, m’écrivait M. Grand’Eury, — savant si célèbre pour ses magnifiques études sur la houille, — comme une flamme rouge chassée avec violence du point où a éclaté le coup de grisou : gare à l’ouvrier qui respire cette flamme ! S’il n’est pas tué sur le coup, il meurt quelques jours après l’accident. La dilatation qui se produit est bientôt suivie d’un second choc dû au vide déterminé par la condensation de l’eau. C’est alors que les galeries s’effondrent, complétant l’horreur de la catastrophe. Un des effets de l’explosion du gaz des mines est de noircir et de cuire la peau des malheureux qui sont atteints : celle-ci s’enlève facilement. C’est affreux ; rien ne peut dépeindre l’aspect des victimes retirées du trou noir. Ceux qui échappent à la mort sur le coup même, succombent quelques jours après, s’ils ont, comme on dit, « avalé le feu. » S’ils ne l’ont pas avalé, ils ont respiré de l’oxyde de carbone qui les anémie et les affaiblit souvent pour toujours. »
Parfois, la catastrophe prend des caractères un peu différens, étant plus soudaine encore et plus violente : c’est quand le banc de houille exploitée a livré passage à un soufflard. On appelle ainsi une poche gazeuse contenue dans la roche combustible et qui déverse tout à coup son contenu fortement comprimé en avant du front de taille. Alors l’air respirable est immédiatement chassé par l’afflux des gaz carbonés, et l’asphyxie des ouvriers doit être presque instantanée. Il est difficile d’ailleurs que le gaz combustible, s’échappant par les puits, ne trouve pas au jour quelque cause d’inflammation, et c’est ce qui est arrivé le 17 avril 1879, à Frameries, près de Mons.
A sept heures et demie du matin, le puits d’extraction, qui normalement était le siège d’un appel d’air vers le fond, exhalait une odeur fétide. La salle de la machinerie établie au jour, s’étant remplie de grisou, une explosion s’alluma au foyer, tua le mécanicien et mit le feu au puits. Celui-ci se couronna, comme un gigantesque fanal, d’une flamme de 3 m, 60 de diamètre et de 40 mètres de haut qui, au bout de deux heures, perdit de sa violence et commença à descendre dans le puits. Successivement, elle détermina, de quart d’heure en quart d’heure, neuf explosions de plus en plus violentes.
On a cherché, d’après l’allure de cette extraordinaire éruption gazeuse, à évaluer le volume de grisou dégagé pendant ces quatre heures ; mais les chiffres obtenus varient de 100 000 à 500 000 mètres cubes, discordance qui provient de l’incertitude inévitable des mesures.
Le point de départ de ce gigantesque soufflard était à 610 mètres de profondeur, au travail préparatoire. A 20 mètres plus haut, on avait entendu siffler la trombe. Les ouvriers étaient remontés à 580 mètres où les éboulemens les avaient protégés. Au bout de quatre jours passés dans une somnolence léthargique, ils croyaient, disaient-ils, n’être restés que vingt-quatre heures dans la mine.
Le dégagement par les soufflards comprend généralement deux périodes, dont la première ne dure que quelques heures : c’est un jet instantané résultant de la détente du gaz précédemment comprimé, — tandis que la seconde se prolonge plus longtemps et quelquefois des années, en conséquence de la forme des poches souterraines et de la disposition de leur ouverture de décharge.
Parmi les autres formes de dégagement subit de grisou, il convient de citer celles qu’on observe spécialement en Belgique : elles ont l’allure d’explosions de poches gazeuses libérées de l’obstacle qui s’opposait à leur expansion par la diminution d’épaisseur de la paroi rocheuse qui les sépare des galeries par le progrès même des travaux d’abatage. La houille pulvérisée est lancée en abondance en avant du front de taille et les mineurs sont fréquemment ensevelis sous les débris. Cette allure se rattache avant tout à la structure poreuse de la houille qui appartient au type désigné à Bessèges et ailleurs sous l’appellation de « fusain. » Un accident grave dû à cette cause se produisit le 29 juillet 1864 dans la mine de Marcinelle, en Belgique. 150 tonnes de charbon furent tout à coup projetées dans la galerie où deux ouvriers furent ensevelis. Trois autres, qui se trouvaient dans le même chantier, furent asphyxiés par le grisou.
Ces deux formes d’explosions : par dégagement continu et uniforme de grisou et par éruption d’un soufflard contenu dans une poche, sont loin d’être également redoutables. On peut dire que, pour le premier cas, on est arrivé à diminuer considérablement le péril : tantôt, on « draine » le gaz dangereux par un traçage préalable et on le noie dans un courant d’air suffisamment abondant pour que sa proportion dans l’atmosphère des galeries soit trop faible pour déterminer une explosion ; tantôt, on se borne à supprimer toutes les chances d’inflammation, le feu sous toutes ses formes : de lampes à feu nu, de coups de mine, d’étincelles électriques. Et c’est alors qu’acquiert toute sa valeur la lampe de sûreté, à toile métallique, inventée il y a cent ans par H. Davy et Stephenson et considérablement perfectionnée depuis lors. Mais il n’en est pas de même pour les brusques invasions provenant des « sacs à grisou, » des soufflards, des zones de charbon, dit « fusain, » imprégnés d’un excès de gaz, etc.
Dans les deux cas, il peut se présenter une complication que nous avons déjà fait pressentir et qui atteint parfois un caractère d’extrême gravité : c’est l’intervention des poussières charbonneuses. Celles-ci, — soulevées dans l’air par des causes très variées, telles qu’un éboulement, un coup de dynamite-gomme ou simplement par un courant d’air, sont aptes à propager l’inflammation indéfiniment loin dans les galeries, même en l’absence de grisou, si le sol est recouvert de fine poussière que les progrès du phénomène enlèvent devant lui. Déjà, en 1844, à propos de l’explosion de la mine de Haswell, Faraday a appelé l’attention sur ce nouveau danger ; mais c’est surtout à partir de 1879 et à propos des expériences de Galloway, que des études sérieuses ont été faites.
Le résultat est que les poussières constituent le facteur le plus redoutable dans les explosions de mines. Certains auteurs, poussant probablement les choses à l’excès, sont même allés jusqu’à dire que le grisou serait presque inoffensif sans les poussières. A diverses reprises, en effet, des explosions tout à fait typiques de poussières se sont produites, et nous nous bornerons à mentionner celle qui se déchaîna en 1889 à Brancepetts, en Angleterre, dans une trémie de charbon au jour et par conséquent loin de toute influence grisouteuse. D’ailleurs, le charbon pulvérisé n’est pas le seul artisan possible de semblables accidens et toutes les matières combustibles se comportent de même à l’occasion. On connaît la catastrophe survenue il y a trente ans dans un gigantesque moulin établi sur la chute du Niagara, par suite du mélange du contenu d’un sac de farine accidentellement crevé avec l’air de l’escalier intérieur où brûlait une lampe.
On a du reste soumis la grave question des poussières combustibles à une série d’expérimentations raisonnées. Les Compagnies houillères françaises ont pris en 1907 l’initiative d’organiser au jour une galerie d’essais destinée à permettre de faire pratiquement et sans danger, en même temps que dans des conditions aussi voisines que possible de la réalité, une série d’expériences sur le grisou et sur les poussières charbonneuses. Cette galerie, installée à Liévin (Pas-de-Calais), a coûté 300 000 francs, sans compter 60 000 francs pour les frais d’expériences. Elle a été employée notamment à élucider le rôle si discuté des poussières dans les grands accidens, et c’est même à la suite de la catastrophe de Courrières qu’elle a été construite.
L’inflammation locale de ces poussières n’est pas douteuse ; mais est-elle capable de se transmettre sur toute la longueur d’une galerie, et pourrait-on éviter cette transmission en mouillant les poussières de place en place, etc. ? Les études déborderont plus tard le domaine du grisou et s’étendront à toutes les questions d’hygiène dont on se préoccupe aujourd’hui si justement. D’ailleurs, les programmes de 1907 sont déjà dépassés et des complémens d’étude sur ce sujet si important ont été ajoutés jusque dans ces derniers temps. Le Geological Survey des États-Unis, par exemple, a publié, il y a seulement quelques mois, un intéressant volume où l’état de la question est complètement exposé et où de nombreuses expériences toutes récentes sont minutieusement décrites.
Un résultat remarquable des études expérimentales, c’est qu’au point de vue de la chaleur, les explosions de poussières ressemblent intimement aux explosions de grisou. La proportion de fine poussière de charbon donnant lieu au maximum de violence, et par conséquent de danger, est de 3 grammes par mètre cube d’air et, dans ce cas, la chaleur totale dégagée par l’inflammation du mélange est de 907 grandes calories (c’est-à-dire 907 fois la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’un kilogramme d’eau de 0° à 1°). Or, un mètre cube d’air grisouteux, au maximum théorique d’explosivité, c’est-à-dire renfermant 9,42 parties de grisou pour 100, donne 901 grandes calories. La température communiquée aux produits engendrés est de 2 579° dans le premier cas et de 2131° dans l’autre. Toutefois, s’il y a presque identité au point de vue thermique, une différence réside dans le processus de l’inflammation.
D’après M. Taffanel, directeur des mines de Liévin, le mécanisme des coups de poussière comprend deux phases bien distinctes : 1° la mise en suspension de particules charbonneuses dans l’air ; 2° leur inflammation.
« Nous supposerons, — dit-il, dans le compte rendu des expériences exécutées en avril 1910, — qu’à l’origine du phénomène, une cause unique, qui pourra être une petite explosion de grisou (et qui sera en l’espèce la détonation de dynamite-gomme dans un mortier d’acier sans bourrage), produit un ébranlement d’air assez fort pour mettre instantanément les poussières en suspension aux alentours du point initial et une flamme assez chaude, assez volumineuse et assez durable, pour communiquer le feu au nuage immédiatement soulevé. L’inflammation n’est d’ailleurs possible que si les poussières en suspension satisfont à certaines conditions de quantité, de composition, de pureté, etc., qui définissent les limites d’inflammabilité et que diverses séries d’essais ont permis de déterminer. »
Les préservatifs relatifs aux poussières coïncident en partie avec ceux qui concernent le grisou. Il faut y ajouter l’arrosage qui n’est d’ailleurs pas sans inconvénient. L’existence dans les galeries de mares d’eau stagnante est le moyen le plus sûr de propager l’ankylostomiase, cette terrible maladie parasitaire des mineurs. En outre, les déversemens d’eau ne peuvent manquer d’entraîner des chutes de toits, des éboulemens.
Un remède paraît être d’intercaler entre des tronçons de galerie, des espaces sablés avec des poussières schisteuses, qui sont, dit-on, capables d’arrêter la traînée de flamme.
Après divers essais, M. Taffanel, déjà cité, a eu ta très ingénieuse idée de placer au toit des galeries des planchettes interrompues de distance en distance et chargées de fines poussières incombustibles. Celles-ci, soulevées par le début de l’explosion, remplissent l’air et opposent à la propagation de la flamme une barrière infranchissable. Ce sont de vrais barrages établis en avant du fléau et qui en arrêtent la marche.
Depuis les recherches que nous venons de résumer, la vapeur d’eau lancée en jets dans les travaux a été préconisée comme efficace contre les accidens, au moins en certains cas.
Pour résumer cette première partie de nos études, insistons un moment sur les considérations qui nous arrêtaient déjà à notre point de départ. Il convient, en effet, de constater que le péril auquel nous expose le grisou est exclusivement, comme nous le disions, d’origine humaine.
Dans les profondeurs du sol, le grisou existe à certains niveaux de combustibles fossiles ; il y est contenu à l’état de substance d’imprégnation, fortement comprimé, peut-être liquéfié, au moins en partie, comme le supposait Grüner ; en tout cas et certainement à l’état d’équilibre de pression avec les environs immédiats. Il n’est d’ailleurs pas inerte dans le gisement, mais nécessairement en voie de déplacement très lent et continu parmi les élémens solides qui l’encaissent : il lui arrive fréquemment de sortir de la houille et de se répandre dans les roches poreuses du voisinage. Les mineurs le retrouvent fréquemment dans les schistes et dans les grès ; il y a des cas où ces roches non combustibles sont plus grisouteuses que les charbons eux-mêmes. Et lorsque la houille est en communication avec quelque cavité souterraine, comme une faille bâillante, le grisou s’y amasse jusqu’à ce qu’il y acquière une tension égale à celle qu’il a dans les terrains avoisinans.
On s’imagine facilement que, de proche en proche, il doit en maints endroits parvenir à la surface du sol et se dégager dans l’atmosphère, quelquefois même y brûler sous la forme de ces feux éternels qui ont impressionné les populations primitives et instauré le culte des Guèbres.
Mais nulle part on ne conçoit qu’il engendre des explosions violentes. Pour qu’il en fût ainsi, il faudrait supposer que de l’air s’insinue dans les régions souterraines et y alimente une combustion. Rien ne justifie une semblable hypothèse, et l’on voit bien ici la confirmation de notre assertion du début que c’est le trouble apporté par l’homme à l’équilibre naturel des choses qui détermine les catastrophes que nous avons en vue, justifiant, par exemple, les appréhensions déjà mentionnées de ceux qui redoutent, dans la multiplication indéfinie des réseaux électriques, quelque motif de dérangement du régime planétaire.
Édifiés que nous sommes maintenant sur l’allure du grisou, recherchons à quelle cause se rattache légitimement l’existence de ce gaz souterrain. Le fait de son association normale avec la houille ou avec les substances analogues est spécialement instructif à cet égard. Le grisou est un élément essentiel de la houille, puisque de toutes les houilles on peut retirer du grisou par des manipulations convenables, même si ces houilles proviennent de mines non grisouteuses. C’est sur cette circonstance qu’est fondée l’industrie du gaz. Il est logique de conclure d’innombrables observations que le grisou s’engendre dans la houille.
La houille est un produit de décomposition de plantes, et chacun sait même que l’étude de ces plantes a conduit à reconnaître l’existence à l’époque carbonifère de toute une flore magnifique dont aucun élément ne correspond à une plante actuellement vivante. C’est aux résultats de l’altération des matières botaniques qu’il faut attribuer l’origine du corps qui nous occupe.
Or, l’observation quotidienne montre bien vite que le bois et les autres tissus des végétaux se décomposent, suivant les circonstances, de deux manières essentiellement différentes. Un vieil arbre, abandonné après sa mort sur le sol d’une forêt, ne tarde pas à tomber en une poussière qui, plus ou moins vite, disparaît elle-même tout à fait, de façon à ne rien laisser subsister qui rappelle la forme du géant défunt. L’étude attentive du phénomène nous apprend que les élémens chimiques du bois donnent naissance à un dégagement lent de gaz carbonique et de vapeur d’eau qui sont justement les produits de la combustion du bois dans un foyer.
Ailleurs, un arbre est tombé dans l’eau après sa mort, et s’étant gorgé de liquide, il coule à fond ; peu à peu il est enseveli dans la vase submergée. Alors, à l’inverse du précédent, il conserve sa forme, mais il brunit et passe à l’état de cette substance bien connue sous le nom de lignite, dont une variété spécialement pure est admise en bijouterie de deuil sous les noms de jayet et de jais. En suivant comme tout à l’heure le détail de la transformation, on découvre que celle-ci tient à ce que le bois dégage une partie de ses élémens sous la double forme d’eau (comme tout à l’heure) et d’une substance qualifiée depuis bien longtemps sous le nom de gaz des marais, parce que dans presque tous les pays marécageux où des plantes sont enfouies sous l’eau, le sol exhale ce même produit. Le gaz des marais, c’est l’élément essentiel du gaz d’éclairage, et si les produits de l’érémacausie correspondent à ceux que donne la combustion du bois, les produits de la macération sous l’eau coïncident avec ceux que procure la distillation de ce même bois.
Ceci mérite de nous arrêter un instant. Entre les deux opérations de combustion et de macération, il n’y a qu’une différence essentielle : la présence de l’air pour la première, son absence pour la seconde, et ces deux conditions opposées caractérisent en effet deux régions mutuellement contrastantes de la superficie terrestre. Là où l’air, c’est-à-dire l’oxygène abonde, les matières organiques se détruisent très vite, ou, plus exactement, elles livrent très vite les élémens qui les constituent au tourbillon des réactions rapides sur lesquelles comptent pour vivre les générations qui se succèdent de végétaux et d’animaux.
On ne réfléchit pas toujours assez à la nécessité pour chaque génération de se constituer avec les molécules matérielles qui ont servi à ses ancêtres : de merveilleux phénomènes de circulation fournissent à chaque individu les alimens d’où il retire, par les réactions physiologiques, l’étoffe même de ses tissus ; mais parle fait seul de la vie, cette étoffe s’use et se détruit sans répit, et les débris qui en résultent sont expulsés, pour concourir à des travaux chimiques qui les rétabliront dans leur condition alimentaire. J.-B. Dumas, dans l’ample langage qu’il savait si bien mettre au service de la plus haute philosophie naturelle, a décrit en ce genre les migrations organiques du carbone. Il a montré que l’animal peut, à un certain point de vue, être comparé à un appareil de combustion, c’est-à-dire d’oxydation conformément à l’aphorisme de Lavoisier que « respirer, c’est se brûler. » Et en face de cette activité comburante, Dumas a signalé la plante verte comme un appareil de réduction, capable de reprendre l’acide carbonique qui fait le résidu de la respiration de tous les êtres, et d’en associer les élémens avec ceux de l’eau, pour constituer ainsi la matière même du bois, ce qui suppose l’exhalaison d’une quantité correspondante de gaz oxygène, c’est-à-dire de la matière respiratoire par excellence. Dans sa Statique chimique des êtres organisés, livre magistral dont les progrès de la science ont cependant modifié la portée sur quelques points, Dumas fait voir comment le même carbone passe sans cesse et alternativement de la cellule végétale à la cellule animale et vice versa, assurant ainsi, sous un poids limité, la persistance indéfinie d’un merveilleux état d’équilibre entre les deux règnes organiques.
Il va sans dire que ce qui est vrai pour le carbone s’étend à tous les autres élémens des tissus vivans et qu’il y a bien des chances pour que chacune des molécules qui composent notre corps aujourd’hui ait déjà passé par les tissus d’une infinité d’êtres humains, d’animaux et de végétaux, sans compter, comme incidens, leur fixation provisoire dans certaines masses non organiques, comme l’atmosphère, la masse des océans et même diverses roches pierreuses.
Pourquoi ne pas ajouter en passant, et au profit de nos conclusions ultérieures, que cela fait apparaître un être vivant considéré à part sous un jour très particulier ? Ce qui le constitue essentiellement n’étant pas la substance de ses tissus, puisqu’elle est changeante de jour en jour, on est réduit à voir en lui avant tout un foyer dynamique, un centre d’où émane un concert de forces auxquelles cèdent les particules extérieures. Attirées par lui, celles-ci constituent, autour de ce point singulier, une enveloppe dont il détermine la forme et qui seule lui permet d’entrer en relation avec ce qui n’est pas lui ; repoussées après leur service accompli, ces particules retournent au grand Tout, sans rien conserver en elles qui puisse rappeler leur éphémère condition de corps organisé et vivant.
Ce torrent vital a été plus d’une fois comparé à des objets purement matériels dans lesquels l’activité biologique est remplacée simplement par des dynamismes physiques, capables de déterminer des apparences stables relativement à l’état essentiellement errant de leurs élémens. Une chute d’eau quelconque est dans l’état dont il s’agit : le poète assis devant le tourbillon aqueux, vibrant d’émotion au spectacle des paraboles liquides et des remous écumans, accorde à ce tumultueux ensemble une personnalité véritable ; et cependant celui-ci, malgré la précision de ses formes que la photographie peut reproduire, est sans cesse reconstitué par des myriades d’atomes qui ne font que traverser avec une vertigineuse rapidité une région où sont associées, et souvent en conflit, des forces de projection et de résistance convenablement distribuées. La chute existe incontestablement, mais la substance qui la compose se signale avant tout par son insaisissable inconsistance.
Cependant, et pour en revenir aux migrations chimiques du carbone, le tourbillon qui l’emporte au travers des catégories d’êtres vivans, admet une espèce de tempérament et il se concilie avec des momens de stagnation au moins relative. La conservation du bois dans la vase submergée, bien qu’elle dégage du gaz des marais qui est un composé carboné, assure la persistance relative de la plus grande partie du charbon renfermé dans la substance végétale au détriment de la circulation décrite par Dumas. Si, d’un côté, il ressort de là la nécessité de quelque source de carbone qui vient combler le déficit causé par la réalisation des phénomènes de fossilisation (source qui est parfaitement connue et dont le siège réside dans les plus grandes profondeurs de l’écorce terrestre) ; — d’un autre côté, la transformation souterraine du bois et des matières végétales comporte des conséquences d’un immense intérêt, aussi bien au point de vue philosophique qu’en ce qui regarde le chapitre économique, puisque toute l’histoire de la houille s’y rattache directement.
En effet, le dégagement du gaz des marais, c’est-à-dire du grisou, dans les localités où le tissu des plantes s’altère à l’abri de l’action comburante de l’air, nous fournit un premier éclaircissement dans l’histoire du grisou. L’analyse chimique apprend que le gaz est directement extrait du bois de telle sorte que si, à un moment donné, on restituait au végétal qui subit la macération le fluide élastique qui s’en est dégagé, on lui rendrait la composition de la plante vivante. Pour son compte, ce végétal macéré s’éloigne surtout de sa première manière d’être, en perdant de plus en plus de gaz des marais, c’est-à-dire d’une combinaison de carbone et d’hydrogène, ou, si on l’aime mieux, en concentrant le carbone dans sa substance, où l’hydrogène est trop peu abondant, pour convertir en ce même gaz tout le charbon qui y est renfermé.
Et ici doit trouver sa place un petit aperçu de ce qu’on pourrait qualifier d’évolution du charbon de terre ; histoire merveilleuse qui nous expliquera l’origine et le mode de formation de la plus précieuse des substances minérales, — or et diamant compris, — et qui rattachera le grisou aux traits les plus impressionnans de l’économie générale de notre planète.
L’étude de la croûte terrestre nous enseigne que bien avant l’existence de nos marécages où macèrent et parfois en si prodigieuse abondance, comme dans le Dismal Swamp, des États-Unis, des débris d’arbres et de plantes diverses, il y a déjà eu des marécages maintenant fossilisés. Même on reconnaît que certains de nos marécages, connus sous le nom de tourbières, par exemple aux environs d’Abbeville et d’Amiens, dans la vallée de la Somme, existent depuis une antiquité qui dépasse de beaucoup les durées historiques : tandis que, dans les profondeurs moyennes de l’amas combustible, on trouve des débris provenant des générations humaines qui nous ont immédiatement précédés, des médailles et des armes gauloises, des briques à rebord, les ruines d’une voie romaine, comme aux Ponts, en Suisse. A une profondeur plus grande, se présentent les armes et des outils de pierre préhistoriques associés à des ossemens fossilisés de mammouth et d’autres animaux qui n’existent plus, comme le Megaceros, ce cerf à bois gigantesque des tourbières de l’Irlande. Dans ce cas, la tourbe du fond a des caractères spéciaux, par suite de l’énorme durée de la macération qui dépasse des centaines de siècles ; par suite aussi de la pression que lui ont infligée les masses superposées. Elle s’est ainsi dépouillée de la structure moussue qu’elle avait d’abord, et elle a acquis une compacité et une nuance noire qui en font déjà un charbon.
Mais il est facile de s’imaginer son avenir par la rencontre de gisemens plus anciens. Par exemple, il existe dans le terrain secondaire supérieur des Bouches-du-Rhône, à Fuveau, un dépôt de lignites, d’une épaisseur de plus de cent mètres et d’exploitation très profitable. C’est cependant un charbon de qualité relativement médiocre, ne dégageant, à la tonne brûlée, qu’une quantité de chaleur inférieure à celle des bonnes houilles. Il représente un produit plus éloigné que la tourbe de la composition du bois ; c’est-à-dire que, pour le ramener à l’état de celui-ci, il faudrait, si la chose était pratiquement possible, lui incorporer les élémens du grisou en plus grande proportion qu’il n’était nécessaire de le faire dans le cas de la tourbe. La différence est évidemment relative à la durée et à la profondeur plus grandes de l’enfouissement, comme si une certaine opération chimique, toujours la même, avait accumulé ses résultats en plus grande proportion.
Allons plus loin et arrêtons-nous un instant au Tonkin, dans l’île de Kebao, concédée par le gouvernement à Jean Dupuis et où, en commençant l’exploitation, on avait cru trouver de la houille. On dut bien reconnaître l’erreur, quand il fallut, pour faire des briquettes utilisables par la marine militaire, y mélanger un poids égal de houille véritable, à prendre au plus près au Japon. C’est toutefois un combustible plus perfectionné que celui de Fuveau, étant plus ancien, puisqu’il est subordonné à des couches géologiques dépendant du terrain secondaire le plus inférieur. Mais, pour le ramener à la composition du bois initial, il faudrait lui incorporer plus abondamment encore qu’à ce dernier les élémens du grisou. Ce n’est pas encore de la houille, son évolution souterraine n’étant pas poussée assez loin.
C’est dans des terrains antérieurs à ceux du Tonkin qu’on trouve la houille proprement dite, dont les propriétés incomparablement précieuses sont liées à la durée précise depuis laquelle elle subit la chimie souterraine ; car dans des assises encore plus vieilles, — et cela achève la démonstration, — le charbon a dépassé ce que l’on pourrait appeler la condition « optima. » Ce n’est plus de la houille : c’est de l’anthracite, et la liaison de cet état nouveau avec le temps nécessaire à le produire ressort déjà de cette particularité que, bien fréquemment, des houillères renfermant le combustible normal dans leurs couches supérieures, ne présentent plus que de l’anthracite dans leurs parties les plus profondes, autrement dit les plus anciennes.
Il y a, bien entendu, une foule de degrés entre les différens anthracites ; le type est procuré par les colossales assises qui s’en sont conservées dans les entrailles des monts Alleghanys, aux Etats-Unis. C’est là que se présente, entre autres, la couche dite « Mammouth, » épaisse de trente mètres et dont la substance a mérité le nom imprévu qu’elle a gardé aussi longtemps qu’on n’eut pas de foyers convenables, de « houille incombustible. » C’est une roche dont l’aspect est celui d’un verre noir très compact, et que le choc du marteau réduit en éclats extrêmement tranchans. On n’a pas à craindre de s’y noircir les mains : loin de se pulvériser sous le contact des doigts, elle est si dure qu’elle raye le verre et peut même quelquefois le couper comme fait un diamant. L’analyse n’y trouve plus que quelques centièmes de substances volatiles, et l’on serait tenté d’y voir le terme ultime des transformations des substances végétales soumises aux réactions souterraines, si certains pays ne nous procuraient des gisemens de graphite, ou mine de plomb qui sont plus avancés encore.
A cet égard, j’ai plaisir à citer une pittoresque localité appelée Cariât, aux portes d’Aurillac, dans le Cantal, et où un petit ruisseau coule au fond d’une étroite gorge creusée en plein massif de gneiss. Sur l’escarpement, on voit la roche granitique comprendre, entre ses feuillets, un lit très régulier de graphite ou « mine de plomb. » On pourrait à première vue supposer que cette variété de charbon pur, cristallisé parfois en paillettes très nettes, doit son origine à d’exclusives réactions minérales, mais l’examen du gisement et sa comparaison avec d’autres points situés plus ou moins loin, et jusqu’au Canada, démontrent à l’évidence qu’il s’agit d’une couche qui, en son temps, fut de la houille encastrée entre deux assises plus ou moins schisteuses et renfermant sans doute des fossiles. En conséquence des réactions dont nous venons de voir les progrès successifs, la substance organique n’a plus conservé à la fin que son charbon, et celui-ci est devenu cristallin après sa libération des associations chimiques, pendant que les élémens de ses roches encaissantes, subissant un sort analogue, passaient de l’état d’argile à celui de quartz, de feldspath, de mica et d’autres minéraux comparables.
L’histoire, que nous ne pouvons qu’ébaucher, de ces étapes successives de l’évolution souterraine des combustibles fossiles, acquiert une nouvelle et plus large signification, si nous la reprenons au point de vue plus spécial du grisou. Elle peut se résumer en disant que, malgré le degré relativement faible de la température, qui n’approche jamais de celle où sont portées les cornues dans les usines à gaz, il s’agit ici d’une véritable distillation. Le mécanisme en est d’ailleurs très spécial, et c’est l’eau chaude en circulation continue qui en est l’agent décisif. On se flatte d’en avoir observé toutes les parties et d’y avoir constaté une ressemblance d’autant plus remarquable avec nos usines qu’elle s’accommode de contrastes plus accentués.
La région orientale de l’Amérique du Nord fournit des documens bien frappans à cet égard et ils méritent d’être rapidement mentionnés. Les amas colossaux d’anthracite qu’on y exploite, et spécialement cette couche Mammouth mentionnée tout à l’heure, représentent, dans l’assimilation que nous avons en vue, le résidu de la distillation poussée jusqu’à sa complète réalisation. C’est donc l’analogue du coke des usines, et si son état physique, éminemment compact, est tout autre que l’état avant tout spongieux et presque spumeux du coke, cela tient à la forte pression des profondeurs terrestres, remplaçant l’absence de pression dans nos cornues. Restent à retrouver les autres produits de l’opération devant consister en grisou d’abord, représentant le gaz d’éclairage, mais aussi en huiles et goudrons et même en eaux salines qui s’accumulent dans nos condenseurs industriels. Or, l’Est des Etats-Unis qui contient ce coke, — l’anthracite, — dans les assises des Appalaches, nous livre les autres substances complémentaires de celles-là, dans un très grand nombre de localités et avec des dimensions proportionnées.
En novembre 1836, on fit à Findlay, petite ville alors, maintenant centre considérable de l’Ohio, une découverte originale. Un puits creusé dans les alluvions de la rivière Blanchard ayant atteint la profondeur de 35 mètres, l’eau désirée commença à sourdre. Voulant y descendre pour fixer les conditions du travail final, les puisatiers y jetèrent une torche destinée à montrer si l’atmosphère y était respirable ; mais quelle ne fut pas la stupeur de l’assistance d’entendre une violente explosion ? En un instant, le puits fut en feu, exactement comme le puits de Frameries devait s’y mettre quarante-trois ans plus tard ; mais il brûla plusieurs mois et il fallut les neiges de l’hiver pour mettre fin à l’incendie. Peu à peu on s’aperçut que dans toute la région les trous de sonde percés pour divers motifs jusqu’aux abords du calcaire sous-jacent au gravier superficiel donnaient invariablement lieu au dégagement des gaz inflammables. Le docteur Foster, habitant de Findlay, forma le projet d’utiliser cet amas gazeux renfermé dans le sol et disposa, au-dessus d’un forage, une espèce de gazomètre, puis il le pourvut de conduites en bois permettant d’amener le grisou naturel dans une salle de sa maison où sa combustion procura un chauffage singulièrement économique. Depuis lors, cet appareil primitif fut entretenu, et quand, bien des années plus tard, la maison fut vendue, le nouveau propriétaire augmenta l’arrivée du gaz, étendit la surface chauffée et même éclaira ses appartemens.
C’est vers 1862 que des applications plus générales furent tentées par des entrepreneurs, et en 1883, le docteur OEsterlin fonda la Findlay natural gaz Company au capital modique de 25000 francs. Des faits analogues se reproduisirent dans un très grand nombre de localités, dans la Pennsylvanie à Pittsburg, dans l’Ohio à Oak Harbor, Fremont, Bowling-Green où l’on fora 15 puits, Luna où l’on en fit 350, Sainte Mary ; dans l’Indiana à Portland, Marion, Anderson-City, Nobles Ville, etc. Cependant, vers la fin de 1888, une réduction sensible s’était manifestée dans la production : puis l’été avait ramené l’abondance.
Les mêmes symptômes d’épuisement se renouvelèrent au commencement de la saison froide et, depuis lors, dans toutes les localités précédemment énumérées, une certaine inquiétude se manifeste sur l’avenir de l’exploitation des gaz. D’autres pays, en échange, paraissent destinés à reproduire les conditions qui viennent d’être résumées et, par exemple, la Louisiane, située plus à l’ouest sur les rivages du golfe du Mexique, fait beaucoup parler d’elle en ce moment, comme en fait foi un volume publié en 1910 par le Geological Survey des Etats-Unis.
Quel que soit d’ailleurs le sort réservé à cette richesse minérale, le point que nous voulons mettre en relief, c’est qu’il n’est pas déraisonnable de voir dans le grisou naturel, si abondamment emmagasiné en certains points du sous-sol, le complément des produits de distillation dont l’anthracite des Appalaches nous représentait le « coke. » Il semble même que la démonstration soit complète, si l’on ajoute que le gaz n’est pas le seul corps volatil qui se soit conservé.
En effet, les puits suffisamment profonds des environs de Pittsburg et de maintes autres localités des Etats-Unis occidentaux donnent fréquemment lieu à un singulier phénomène : le jaillissement en l’air d’une gerbe d’eau rappelant celle de nos puits artésiens, mais poussée avec une violence visiblement plus grande et présentant en outre des traits de composition tout à fait spéciaux. C’est de l’eau salée, et même très salée, par suite de la dissolution de substances variées dont beaucoup coïncident avec celles des eaux condensées dans les usines par les appareils où se lave le gaz d’éclairage.
Le jaillissement de cette eau ne dure pas indéfiniment ; un moment vient où il est remplacé par la sortie du pétrole : ce pétrole dont la découverte a révolutionné l’état économique de tous les pays. Le pétrole vient procurer un nouveau terme à notre comparaison entre le sous-sol et l’usine à gaz : il correspond à tout l’ensemble des huiles lourdes et des huiles légères.
L’éruption violente du pétrole a, à son tour, un terme, et à sa suite émergent des jets de gaz inflammables, présentant tous les caractères de ceux de Findlay et des localités semblables. Aussi l’ensemble de ces manifestations successives se faisant jour par le même trou foré, a conduit à supposer la disposition relative des choses en profondeur. Ce qui paraît le plus vraisemblable, c’est de s’imaginer que la houille des Appalaches ayant subi la distillation souterraine, les produits extraits par l’activité des eaux chaudes en circulation ont été transportés dans des réservoirs naturels. Dans les cas où ces réservoirs n’existaient pas, ces produits se sont dissipés dans le sol et de proche en proche dans l’atmosphère, sans laisser de traces ; mais une fois parvenus dans ces réservoirs, ils s’y sont disposés d’après leurs densités relatives : l’eau occupait le plus bas niveau, le pétrole surnageait et les gaz s’accumulaient au-dessus, se comprimant de plus en plus, pendant que la quantité en augmentait progressivement. Le tube de sondage étant poussé jusqu’à la région de l’eau, le gaz tendait à se détendre à cause de la communication de sa pression, par les liquides, avec l’atmosphère extérieure, et provoquait le jaillissement de l’eau ; puis, quand celle-ci était épuisée, le jaillissement du pétrole. Une fois ces produits expulsés, le gaz lui-même sortait à son tour.
Il se pourrait bien qu’à Findlay et dans les localités similaires qui ne donnent que du gaz, on ait commis la faute de ne pas pousser les tubages assez bas. Dans ce cas, les gaz sortent directement, et les liquides sous-jacens, pétrole et eau salée, n’ont plus aucune raison pour jaillir. Pour les obtenir, une fois le gaz dissipé, il faudrait recourir à des pompes, ce qui évidemment ne serait pas pratique.
D’ailleurs, cette question sort de notre sujet et tout ce que nous voulons retenir des détails précédens, c’est que les gîtes de gaz et les gîtes de pétrole, complémens des phénomènes de distillation subis sous terre par les amas de charbon, constituent des élémens de l’histoire, bien plus large que la leur, de l’évolution chimique des matières végétales enfouies.
Dans ces conditions, il est utile de revenir en deux mots sur quelques-unes des manières d’être du grisou, qui préciseront ses relations avec le charbon. On a vu que les plantes, submergées après leur mort dans les eaux superficielles, dégagent du gaz des marais qui n’est que du grisou et passent ainsi à l’état, de tourbe puis de lignites. Dans les gîtes de ces derniers, on ne constate pas ordinairement de dégagement grisouteux, ce qui vient sans aucun doute de ce que ce gaz se dissipe au fur et à mesure de sa production dans les roches avoisinantes récentes et très perméables et, par elles, gagne l’atmosphère. Les lignites du Bas-Rhin, et principalement de Lobsann et de Bechelbronn, sont accompagnés cependant de pétrole et de véritable grisou. Dans les houilles, nous voyons que les unes sont grisouteuses, tandis que les autres ne le sont pas. On observe tous les intermédiaires entre l’absence de gaz et la teneur des houilles de Dorthmund, en Westphalie, qui en donnent de 22 à 67 mètres cubes à la tonne, c’est-à-dire, dans ce dernier cas, plus de 40 fois le volume du charbon. La différence tient tout entière à ce que certaines houilles sont enclavées entre des roches perméables qui laissent le gaz se dégager, tandis que les autres sont recouvertes de couches compactes au travers desquelles les fluides élastiques ne se dissipent pas. La pression considérable du gaz ne peut être équilibrée que par le poids des morts-terrains qui recouvrent le charbon, et c’est pourquoi les couches grisouteuses ne se rencontrent jamais qu’à une grande profondeur. L’ouverture des puits et des galeries, en atteignant la houille et en supprimant localement la couverture dont elle était munie, détermine une véritable fuite de grisou et les vieux travaux continuent parfois pendant des années à dégager celui-ci.
Mallard a montré que l’augmentation progressive de la pression du grisou, à partir de la surface libre du charbon, s’explique en admettant que le gaz imprègne le combustible comme l’eau imprègne une roche poreuse et que son écoulement au dehors résulte exclusivement de la différence de pression entre l’intérieur de la masse et l’extérieur. Le calcul fait voir en outre que la répartition du grisou dans l’intérieur d’un massif de houille se fait comme celle de la température dans une masse de même forme et soumise à des conditions thermiques que l’on obtiendrait en remplaçant le coefficient de perméabilité par le coefficient de conductibilité, les pressions par les températures et le poids du gaz dégagé par les quantités de chaleur perdues.
Enfin, quant aux anthracites, le dégagement de grisou y est faible et souvent même à peu près nul, circonstance en rapport avec la proportion très minime des matières distillables contenues encore dans ces roches.
Il va sans dire que l’évolution des combustibles est bien plus compliquée que nous ne venons de la résumer. Les vicissitudes sédimentaires et, avant tout, les palpitations verticales du sol, en conséquence des bossellemens généraux et de tout le cortège des phénomènes orogéniques, y introduisent des incidens infiniment nombreux. Cette remarque suffit pour expliquer les variétés de houilles du même âge, d’après les localités d’où elles proviennent.
La quantité de matière volatile que chacune de ces variétés a perdue spontanément, est le reflet des conditions thermiques auxquelles le combustible a été soumis. La déperdition totale en est prodigieusement lente, ce qui tient à ce que, d’habitude au moins, les sédimens si anciens de l’époque carbonifère, ou même de l’époque dévonienne qui l’a précédée, n’ont pas été portés dans les abîmes de la croûte terrestre à une température rouge, c’est-à-dire comparable à celle de nos usines. Il en résulte que, malgré leur grand âge, la plupart des charbons fossiles peuvent encore être soumis à la distillation. Les meilleures variétés à cet égard dégagent trois cents mètres cubes de gaz à la tonne, c’est-à-dire, d’après les chiffres précédens, plusieurs fois autant que la macération sédimentaire en a libéré dans les pores de leurs tissus à l’état d’imprégnation.
Nous résumerons les faits principaux concernant l’origine du grisou, en constatant que celui-ci est un produit métamorphique. Le métamorphisme est l’ensemble des modifications que subissent les roches par l’action suffisamment prolongée des eaux chaudes souterraines. L’intensité des modifications s’accentue avec le temps et c’est pour cela que les roches anciennes sont d’ordinaire les plus métamorphiques. Mais le temps se traduit ici par un échauffement progressivement plus grand des roches et des eaux qui les imprègnent, à cause de l’enfouissement qu’elles éprouvent du fait des sédimens plus récens qui, les uns après les autres, se déposent sur elles et les font véritablement pénétrer à des profondeurs de plus en plus grandes. Cette notion est rendue incontestable par la rencontre de localités où le métamorphisme est déterminé par des eaux échauffées autrement que par la température de leurs gisemens souterrains.
Parfois elles éprouvent le contre-coup calorifique des poussées de roches éruptives émanées des laboratoires volcaniques et qui parviennent dans les régions plus ou moins superficielles de la croûte terrestre : ces poussées ou filons sont compris entre des terrains encaissans qui ont acquis les mêmes caractères minéralogiques que les sédimens les plus anciens.
Dans d’autres cas, les eaux souterraines ont bénéficié de réchauffement consécutif à la destruction des forces vives dans les refoulemens horizontaux qui engendrent, à coups de tremblemens de terre, la surrection des chaînes de montagnes.
Dans les trois cas, les calcaires soumis à cette chimie, où « l’eau suréchauffée » joue le plus grand rôle, passent à l’état de marbre, les sables à la condition de quartzites et les argiles à celle de schistes, d’ardoises et même de gneiss. Dans les trois cas, les couches de débris végétaux se transforment, d’après l’intensité ou la durée du régime éprouvé, en lignites, en houilles, en anthracites ou même en graphite suivant la durée et l’énergie des réactions.
Dès lors, le trait essentiel qui distingue ces roches combustibles des autres formations métamorphiques, c’est qu’elles sont d’origine organique ; c’est que la vie a présidé à leur élaboration première. À ce titre, elles méritent de nous retenir, à cause des considérations générales qui dérivent de leur examen.
A la vue des plantes en pleine végétation, on oublie bien aisément qu’il se passe en elles, en même temps que les phénomènes physiologiques normaux, une accumulation d’énergies dont l’intervention opportune, dans l’ensemble de la nature, détermine des effets tout spéciaux. Cette accumulation peut se conserver à longue échéance, beaucoup plus longue qu’on ne l’imaginerait, puisqu’elle embrasse normalement des séries entières de périodes géologiques. L’outil qui permet ce résultat n’a d’ailleurs aucune analogie avec les instrumens mis en œuvre dans le monde purement inorganique, et rien dans l’évolution de la planète ne pourrait remplacer la force biologique et remplir son rôle.
Cet outil, c’est la cellule microscopique, répétée des milliards de fois dans chaque plante et qui contient une substance particulière dite chlorophylle, à laquelle les feuilles et les jeunes rameaux, les calices et les fruits non encore mûris, doivent leur coloration verte. Placée en contact avec le gaz carbonique, résidu de toutes les respirations et avec l’eau vaporisée dont l’atmosphère est toujours imprégnée, cette matière verte sait employer la puissance qui lui vient du Soleil sous la forme de lumière, pour développer entre ces deux substances une merveilleuse réaction chimique. Merveilleuse est bien le qualificatif qui convient, car nos plus habiles chimistes sont incapables de l’imiter, même de loin, à moins de faire intervenir des conditions si brutales que la vie ne saurait s’en accommoder un instant. Elle consiste dans la soudure des trois élémens des deux corps réagissans, c’est-à-dire du carbone, de l’hydrogène et de l’oxygène, sous la forme de la substance essentielle des plantes qu’on appelle, suivant les cas, de l’amidon ou de la cellulose, et cela de telle façon qu’une partie de l’oxygène contenu dans les réactifs, se trouvant en trop, est rejeté dans l’atmosphère où il sert à notre respiration comme à celle des autres êtres vivans.
La cellulose, matière fondamentale des plantes dont elle forme le squelette, ne peut se produire sans déterminer la disparition d’une grande quantité de la chaleur du Soleil ; mais cette chaleur n’est pas détruite ; elle est seulement dissimulée, attendant quelque occasion favorable pour se manifester de nouveau, ce qui entraînera fatalement la destruction même de la substance dans laquelle il semble qu’elle soit condensée.
Quand nous brûlons des bûches de chêne dans une cheminée, nous nous chauffons, sans métaphore, aux rayons du Soleil qui a brillé une série d’étés pendant la croissance de l’arbre. Quand nous brûlons du charbon de terre, nous nous chauffons à la chaleur du Soleil qui brillait pendant les étés de l’époque houillère, il y a des millions de siècles, durant la croissance des fougères, des calamités, des lépidodendrées, des cycadées, des conifères et des autres arbres dont la substance s’est transformée en houille. Nous nous éclairons aux mêmes rayons solaires, quand nous allumons le bec où brûle le gaz fabriqué dans l’usine distillatoire ; et nous succombons aux effets directs de la même énergie, quand nous sommes pris dans un coup de grisou.
Il ne faudrait pas croire que l’intervention humaine, sans laquelle, nous l’avons déjà dit, il n’y aurait pas d’explosions de mines, soit nécessaire pour empêcher l’immobilisation à tout jamais de l’énergie solaire emmagasinée dans le sol. Au contraire, et nous venons d’une manière plus ou moins inconsidérée, sinon troubler, au moins modifier l’allure des phénomènes complémentaires qui toujours et de tous côtés constituent les cycles harmoniques de la nature.
Sans nous, le combustible fossile subit fatalement les effets de la distillation souterraine : la chaleur rouge en est fatalement exclue, mais la circulation de l’eau chaude des profondeurs éloigne progressivement le bois de sa composition initiale, exactement comme faisait réchauffement rapide et brutal qui répond à nos besoins pressans. Et non seulement il se fait peu à peu de l’anthracite et du grisou, mais ces deux produits se brûlent à leur tour, par une combustion qui, pour être insensible d’ordinaire à la vue, n’en est pas moins démontrée par ses produits caractéristiques. La production d’acide carbonique à laquelle donne lieu l’exposition à l’air de la houille, aux tailles des galeries de mines, comme dans les cours des usines ou dans les soutes des bateaux, se reproduit sans variante sur le flanc des escarpemens naturels où des assises de combustible ont été ramenées au jour dans tant de localités de nos montagnes. On sait que c’est par ces « affleuremens » que les hommes ont été mis sur la voie de la découverte des gisemens souterrains. On sait aussi que la houille des affleuremens est de qualité inférieure : le contact de l’atmosphère la détruit peu à peu, et peu à peu libère les énergies qui lui avaient donné naissance. De sorte que les produits de tous genres, à l’élaboration desquels nous assistons sans cesse, résultent de causes plus variées qu’on ne le croirait d’abord, et parmi lesquelles figurent les différens genres de forces emmagasinées de tous côtés et sous toutes les formes.
De même, le grisou dont le dégagement est incessant au fur et à mesure des progrès de la distillation souterraine, qui imprègne certains bancs de houille, qui est retenu plus ou moins longtemps dans les fissures des roches voisines ou dans leurs pores, parvient toujours, peu à peu, par capillarité si l’on veut, jusqu’aux régions épidermiques du globe ; là, il rencontre les causes comburantes et, au cours de réactions plus ou moins compliquées, il ramène ses deux élémens, carbone et hydrogène, à l’état de gaz carbonique et de vapeur aqueuse, prêts, l’un et l’autre, à recommencer les mêmes circulations.
A côté de l’impression profonde résultant du spectacle d’une semblable activité, qui suppose d’une façon nécessaire l’établissement d’une harmonie parfaite entre les parties de la Terre où, sans gain, comme sans perte, les transformations sont incessantes, il est impossible de ne pas souligner encore une fois le rôle dans ce mécanisme merveilleux de la force à laquelle les êtres vivans doivent les caractères qui les distinguent si absolument de tous les autres élémens du Monde.
Cette force nous apparaît comme capable de travaux chimiques et de travaux géologiques où aucune autre entité dynamique ne serait propre à la suppléer. Sans la faune et la flore, la masse rocheuse qui compose la croûte terrestre serait profondément différente de ce qu’elle est. Non seulement les combustibles ne se seraient pas produits, mais un volume gigantesque d’autres roches dues à la faculté des plantes et des animaux de retirer des eaux océaniques les substances qui y sont dissoutes pour en faire la matière de leur charpente, de leur squelette, de leur coquille, n’existerait pas davantage. Supprimez la force biologique, considérée seulement en ce moment comme puissance exclusivement géologique, et le globe terrestre change immédiatement de caractère, d’allure, de composition.
Aussi, n’est-ce pas un mince sujet de surprise qu’en comparant, à l’antiquité de la planète, l’apparition de la vie sur la terre, on la trouve toute récente. Bien entendu, il importe essentiellement en pareille matière de se dépouiller des points de vue relatifs aux durées humaines, historiques ou même traditionnelles et de tâcher de mesurer les temps, au moins approximativement, à l’intensité des changemens qui se sont produits pendant leur durée dans l’économie de la Terre.
La conclusion unanimement acceptée des grandes spéculations dont l’évolution de la Terre fut l’objet, de la part des penseurs, depuis l’antiquité jusqu’à nos jours, peut se résumer en disant que notre planète résulte de l’individualisation d’un lambeau de substance vaporeuse séparée de la grande nébuleuse dont le résidu est devenu plus tard le Soleil. Par suite des attractions développées entre les atomes de ce lambeau et l’acquisition d’une forme définie, la température s’y est élevée de façon à approcher de celle dont le Soleil est le siège actuellement. Depuis lors, la Terre se refroidit et les principaux incidens de son histoire marquent les étapes de son refroidissement continu.
A un certain moment, analogue à celui où le Soleil semble parvenu aujourd’hui, la masse, jusque-là entièrement fluide et sans doute gazeuse a été le siège d’une solidification partielle. A une certaine distance de sa limite extérieure, une zone sphérique s’est chargée de particules solides résultant de la brusque concrétion des vapeurs précédentes et il s’est fait une sorte de givre (si ce mot peut s’appliquer à des produits sans doute portés à plus de 1 000°) tout pareil à celui qui compose la photosphère du Soleil. On n’a pas assez remarqué en général la haute signification d’un semblable phénomène qui correspond à la subite entrée en jeu des forces physiques et à l’établissement de lois naturelles jusque-là sans objet. Il s’agit de l’association brusque du corps solide, à des matières universellement fluides et pour la plupart gazeuses. Sous la seule influence du refroidissement spontané, les particules matérielles, soumises exclusivement jusque-là aux réactions des corps sans structure, se trouvent en présence d’attractions qui les disposent selon l’architecture des édifices cristallins, et la question serait de savoir si c’est la matière en se solidifiant qui détermine la création des forces qui vont la soumettre à leur empire, — ou si ces forces, représentées par des centres d’activité disséminés dans l’espace, y attendaient la concrétion par condensation, comme un motif de s’exercer. On verra tout à l’heure que cette seconde manière de voir est apte à s’appliquer, au prix de. faibles changemens, à la conception d’un autre phénomène de signification encore plus haute que la manifestation soudaine de la cristallologie.
Quoi qu’il en soit, l’apparition de l’état solide fut certainement une grande époque dans l’évolution générale de la planète : c’est celle de la constitution de la croûte rocheuse qui n’aura plus qu’à s’accroître au cours des temps.
A un autre moment, les régions extérieures à cette zone solide, épaissie progressivement et passée peu à peu à l’état de croûte ou d’écorce, se sont débarrassées, par précipitation, d’une énorme masse de substances lourdes peu volatiles et qui les encombraient. Ce fut la naissance de l’atmosphère ; ce fut rentrée en fonction de la lumière et, par conséquent, ce fut l’association au refroidissement, — dominant jusque-là toute la physique terrestre, — d’énergies émanant de centres extérieurs et qui devaient imprimer à la surface de la planète une allure autonome presque indépendante, à certains égards, de celle de la masse générale qu’elle limite.
C’est comme complément de cette épuration de l’enveloppe gazeuse qu’il faut considérer la clarification de la couche aqueuse ou marine accumulée de son fait à la surface solide. Parmi les matériaux très complexes qui s’y mélangeaient, les uns se concrétionnèrent par suite du refroidissement ou de réactions chimiques mutuelles ; d’autres cédèrent simplement à la gravité et constituèrent les premiers sédimens. Le résidu de ces divers travaux, riche surtout en eau capable de persister liquide à cause de l’adoucissement des températures externes et contenant dans cette eau la collection des substances qui y sont solubles, comme le sel gemme et ses analogues, — ce résidu constitua l’océan. L’apparition de celui-ci caractérisa une nouvelle étape, digne pendant des phases antérieures de l’évolution planétaire.
Enfin, à un moment ultérieur, déterminé par l’état d’épuration convenablement perfectionnée de l’atmosphère et de l’océan, par la surrection au-dessus du niveau des mers de régions insulaires et continentales, par l’adoucissement suffisant de la température, se déclara un phénomène sans lien immédiatement visible avec les précédens et qui, grâce au Soleil, était destiné à devenir prépondérant à la surface : l’apparition de la vie organique.
Comme la force cristallogénique qui, tout à l’heure, s’emparait des molécules solidifiées à peine constituées pour en faire des cristaux élémens des roches, de même la force biologique prit possession des arrangemens matériels convenables constitués par les influences physico-chimiques. A son tour, elle imprima aux substrata qu’elle adopta une architecture caractéristique et, grâce aux appareils ainsi réalisés, elle donna une allure spéciale, — physiologique, — à des réactions chimiques soumises d’ailleurs aux mêmes lois primitives que les réactions du monde inorganique.
D’où vient cette force biologique ? Comment agit-elle ? Sans doute d’une origine et selon un plan comparables à ceux qui concernent la force cristallogénique. Ici, nul moyen de préciser les indications et libre carrière laissée à l’imagination, au bénéfice, certain d’avance, des progrès scientifiques possibles, — l’hypothèse, même ultérieurement contredite par les faits, procurant si souvent un profit de découvertes.
A quelle époque cette force biologique s’est-elle manifestée ? Encore une question à laquelle toute réponse formelle est interdite, mais dont l’examen conduit cependant à un résultat remarquable. Il consiste en ce que, malgré l’âge du phénomène qui ne saurait s’exprimer en aucune unité compréhensible pour nous, il est cependant bien récent en comparaison de l’antiquité des étapes mentionnées tout à l’heure et que caractérisent, en remontant le cours des temps : la constitution de l’océan, l’épuration de l’atmosphère, la condensation de la croûte primitive. Pour que celles-ci se produisissent et se succédassent, il a fallu que le refroidissement spontané de la planète fît parcourir à la température superficielle des distances thermométriques colossales. Au contraire, depuis que la vie est venue compliquer et compléter les phénomènes géologiques, les conditions extérieures ont singulièrement peu varié, ce qui suppose que le laps écoulé n’a aucun rapport de durée avec les précédens.
De cette dernière conclusion nous sommes bien assurés, car c’est le témoignage des fossiles qui la procure éloquente et formelle. En effet, et contrairement à ce qu’on aurait certainement supposé, la Nature, dans la succession des faunes et des flores, loin de se livrer aux caprices d’une fantaisie sans frein, s’est astreinte à une discipline très étroite. C’est avec surprise qu’on reconnaît les analogies les plus intimes de structure entre les animaux les plus anciens et les bêtes d’à présent. Un exemple sera suffisant à cet égard : il concerne une faune très caractéristique des temps qualifiés de primaires, celle des trilobites. Ces crustacés, loin de révéler un milieu tout différent de celui où nous vivons, se signalent, même à première vue, par leur ressemblance intime avec des êtres marins qui nous sont familiers : les homards, les langoustes, etc. Ils viennent se ranger docilement dans les grandes divisions taxonomiques à l’usage de la faune actuelle. On peut pousser à cet égard la comparaison extrêmement loin, grâce à l’état de conservation parfaite de certains spécimens, comme on en trouve par exemple aux environs d’une petite ville des environs de New-York qui s’appelle Rome. On y voit des trilobites dont les yeux, les pattes, les tégumens, les antennes, les empreintes laissées dans la carapace par certains viscères, sont si délicatement conservés qu’on peut en reconstituer véritablement l’anatomie en même temps que la morphologie. Cette anatomie cadre si exactement avec celle des crustacés de l’époque actuelle, qu’on peut proclamer hardiment sans la moindre imprudence que ces antiques animaux jouissaient de la même physiologie que nos homards et que nos langoustes. Ils devaient donc vivre nécessairement dans un milieu favorable aux fonctions qui s’exercent autour de nous et l’on en doit conclure que les conditions de la mer primaire cadraient exactement avec les conditions de nos océans tropicaux. Un trilobite oublié par la mort prospérerait sans difficulté dans la mer des Indes ; un homard du golfe du Mexique aurait vécu fort à l’aise dans l’Océan silurien.
Cela veut dire que, depuis les plus anciennes époques fossilifères, la Terre a éprouvé très peu de changemens au point de vue planétaire. Les millions de siècles écoulés depuis l’éclosion de la vie sont compris dans la minute géologique actuelle.
Il résulte aussi de là des conséquences qui s’appliquent en particulier à l’histoire du grisou : c’est qu’au cours des temps sédimentaires, aucun phénomène général violent n’est venu interrompre la marche d’une évolution majestueuse. Les suppositions émises de circonstances spéciales pour expliquer certaines productions à un moment ou à un autre sont controuvées d’avance. Par exemple, au spectacle des accumulations parfois énormes de houille que recèle le sol de certaines régions, on s’est laissé aller jusqu’à imaginer des modifications momentanées dans la composition chimique de l’atmosphère : au lieu de 3 dix millièmes de gaz carbonique qu’on y trouve aujourd’hui, l’océan aérien aurait contenu, à l’état gazeux, toute la masse de charbon renfermée dans les combustibles fossiles. En réfléchissant aux conséquences d’une semblable modification en ce qui concerne l’économie de toute la Terre et la vie des animaux, on est contraint à renoncer tout de suite à de semblables romans.
N’insistons donc pas sur des considérations qui auraient vite fait de nous écarter de notre sujet, et constatons seulement, en terminant, que l’histoire du grisou, à première vue si spéciale et même si incompatible avec la doctrine de l’harmonie des choses, nous révèle le gaz calamiteux qu’elle concerne, comme un trait essentiel d’un mécanisme dont le fonctionnement est si délicatement réglé, que la moindre perturbation dans son allure entraînerait les conséquences les plus graves pour l’équilibre général de la Terre.
STANISLAS MEUNIER.
- ↑ La Vie souterraine, p. 130, 1 vol. gr. in-8. Paris, 1867.