Les Migrations de l’acide carbonique et les phénomènes de rochage
LES
MIGRATIONS DE L’ACIDE CARBONIQUE
ET LES PHÉNOMÈNES DE ROCHAGE.
Les gaz se dissolvent non-seulement dans les corps liquides à la température ordinaire, mais aussi dans les corps fondus sous l’influence du feu. Toutes les personnes qui ont suivi un cours de chimie se rappellent que lorsqu’on coule dans un têt en terre de l’argent fondu, on voit se produire, au moment où le métal se refroidit, une vive effervescence ; la masse bouillonne, se boursoufle, des parcelles d’argent sont projetées ; on assiste à une véritable éruption volcanique en miniature. Pour que la ressemblance soit complète, l’argent solidifié est tuméfié, caverneux, couvert de petits cônes percés au centre, simulant la forme des volcans.
L’argent fondu dissout l’oxygène ; il l’abandonne au moment du refroidissement : c’est là le phénomène désigné sous le nom de rochage. Plus le refroidissement est brusque, et plus le dégagement est rapide ; quand, au contraire, on laisse l’argent se refroidir lentement, l’oxygène se dégage insensiblement sans boursoufler la surface du métal, sans qu’il y ait de projections, qui sont importantes à éviter quand l’argent obtenu doit être pesé.
Ce phénomène, découvert par Gay-Lussac, il y a déjà fort longtemps, est beaucoup plus fréquent qu’on ne le supposait d’abord. La litharge fondue dissout aussi de l’oxygène, qu’elle abandonne au moment du refroidissement ; les gaz combustibles qui se trouvent dans les foyers où fondent les métaux s’y dissolvent encore ; récemment enfin, MM. Troost et Hautefeuille[1] ont montré que la fonte retenait, après son refroidissement, une quantité assez notable de gaz, formé surtout d’oxyde de carbone et d’hydrogène ; M. Cailletet, M. Caron, et surtout le célèbre chimiste anglais, Th. Graham, avaient fait de ces gaz dissous, retenus, occlus dans les métaux, une étude approfondie.
Un fil de fer ordinaire, nettoyé avec soin et chauffé dans le vide pour expulser le gaz qu’il peut contenir dans ses pores, absorbe, d’après M. Graham, quand on le chauffe dans différents gaz, 46 parties pour 100 en volume d’hydrogène et 4,5 pour 100 d’oxyde de carbone. Le gaz spécial au fer du commerce, dont la nature dépend d’ailleurs de la forge dans laquelle il a été chauffé, est surtout l’oxyde de carbone ; la proportion de ce gaz s’élève de 7,00 à 12,50 pour 100.
Dans leurs récentes expériences, MM. Troost et Hautefeuille n’ont pas obtenu des quantités de gaz aussi considérables, mais ils ont parfaitement vérifié le fait même de l’occlusion des gaz par les corps chauffés, et c’est là ce qui nous importe pour l’instant.
Ainsi les corps fondus dissolvent des gaz et les abandonnent parfois au moment de leur refroidissement. Des corps simplement ramollis par l’action du feu peuvent même se charger de gaz, les conserver après le refroidissement et ne les perdre que lentement sous l’influence d’une nouvelle élévation de température et d’un vide presque parfait.
Ces faits sont non-seulement très-curieux, ils ont peut-être une très-grande importance au point de vue géologique. M Th. Graham en a donné, il y a déjà quelques années, une preuve remarquable en étudiant un échantillon de fer météorique provenant de Lenarto. Ce métal, soumis à l’action du feu dans un tube de porcelaine où l’on avait, d’abord fait le vide, a abandonné 2,85 fois son volume de gaz, dont les 86 centièmes sont de l’hydrogène, l’oxyde de carbone ne dépassant pas 4 1/2 pour 100. Les gaz fournis par le fer ordinaire sont bien différents : des clous de fer à cheval, soumis à la même épreuve, ont, en effet, donné 2,66 fois leur volume de gaz, renfermant 50 pour 100 d’oxyde de carbone et seulement 35 pour 100 d’hydrogène.
On sait aujourd’hui que l’hydrogène constitue le gaz le plus abondant des étoiles, et M. Janssen l’a reconnu en quantités énormes dans les protubérances du soleil ; et comme d’autre part on sait que le fer ne peut à la pression de notre atmosphère absorber plus de son volume de gaz hydrogène, il faut en conclure que le fer de Lenarto provient d’un astre dans lequel l’hydrogène existait à une pression considérable et à une température élevée ; l’hydrogène qu’on en a tiré nous dévoile donc la nature, la température, la pression de l’atmosphère de l’astre inconnu, dont provient le fer de Lenarto.
Revenons sur la terre, et voyons si les considérations précédentes ne sont pas de nature à éclaircir un phénomène remarquable dont l’explication n’est pas encore complète.
Les volcans, au moment de leurs éruptions, émettent des gaz variés : d’abord de l’acide chlorhydrique, de l’acide sulfurique, de l’acide sulfhydrique ; plus tard, quand l’époque de l’éruption est déjà plus reculée, les hydrogènes carbonés dominent ; enfin apparaît le dégagement d’acide carbonique, qui se continue pendant des siècles ; nos volcans d’Auvergne sont éteints depuis des milliers d’années, et cependant les sources chargées d’acide carbonique se rencontrent abondamment, à Royat, au mont Dore, à Saint-Nazaire, etc. Le dégagement de l’acide carbonique a été constaté dans une foule d’évents volcaniques : la grotte du Chien, près de Naples, est trop célèbre pour qu’il soit nécessaire de la rappeler ; au volcan de Proto, les fumerolles sont presque exclusivement formées d’acide carbonique ; à Java, c’est le même gaz qui se dégage avec une abondance extrême de la solfatare éteinte nommée, Guevo Upas ou Vallée du poison. Le sol est partout couvert de carcasses de tigres, de chevreuils, d’oiseaux, et même d’ossements humains, car tout être vivant est asphyxié dans ce lieu de désolation.
Ainsi le dégagement d’acide carbonique se continue des évents volcaniques pendant des siècles, et sur un très-grand nombre de points du globe. Si l’activité volcanique n’excite qu’une médiocre attention en Europe, il n’en est pas de même dans d’autres contrées ; Humboldt compte 407 volcans à la surface du globe, dont 225 seulement en activité depuis les temps modernes ; depuis, on a porté ce nombre à 270, parmi lesquels 190 sont dans les îles ou sur les bords de l’océan Pacifique ; la plus grande partie de ces volcans sont situés le long de la grande fracture, probablement très-récente, du globe qui, commençant à la Terre-de-Feu, longe toute la côte du continent américain et se prolonge par le Kamtchatka, le Japon, jusqu’aux Moluques, à Java et à Sumatra. En dehors de cette série remarquable, on trouve encore des volcans actifs dans la Nouvelle-Bretagne, les îles Salomon, les Nouvelles-Hébrides, la Nouvelle-Calédonie, la Nouvelle-Zélande et jusque dans le voisinage du pôle antarctique, où l’illustre marin anglais sir John Ross a découvert l’Erèhe et le mont Terror au milieu des glaces.
La quantité d’acide carbonique dégagé par ces foyers volcaniques est à coup sûr immense. M. Boussingault a trouvé, en 1827, que 95 pour 100 du gaz émis par les volcans de l’Amérique méridionale étaient formés d’acide carbonique ; M. Bunsen a constaté la même composition dans les gaz émis par l’Hécla.
Nous arrivons enfin au point qu’il s’agit d’éclaircir : Quelle est l’origine de l’acide carbonique, d’où vient-il ? Quel est le réservoir inépuisable qui fournit depuis des milliers d’années à cette dépense excessive ?
Il est clair que notre atmosphère n’a pas toujours eu la composition qu’elle a aujourd’hui. Quand la terre s’est séparée du soleil, elle devait avoir exactement la même température que lui, et par suite la masse gazeuse qui l’entourait renfermait de l’hydrogène incandescent, du sodium, du fer, comme il y en a actuellement dans le soleil ; à mesure que la température s’est abaissée, les combinaisons sont devenues possibles, et par suite, les différents corps, d’abord maintenus séparés par l’excessive température à laquelle ils étaient soumis, se sont unis d’après leurs affinités respectives : l’hydrogène et l’oxygène ont formé de l’eau ; l’oxygène et le carbone ont donné de l’acide carbonique ; le chlore et le sodium : le sel marin, etc.
Les roches incandescentes, encore liquides, se sont donc trouvées en contact avec une atmosphère dense renfermant divers gaz, et ceux-ci ont pu y pénétrer, s’y condenser, comme nous voyons l’oxygène pénétrer dans l’argent ou dans la litharge fondus, l’oxyde de carbone et l’hydrogène dans le fer ou la fonte. Il est possible que ces roches se soient chargées en plus grande quantité d’acide carbonique que des autres gaz existants dans l’atmosphère, par une sorte d’affinité relative, exactement comme l’argent se charge d’oxygène et non d’azote, bien qu’il soit fondu dans l’air ordinaire.
Pour que nous puissions trouver l’origine de l’acide carbonique des volcans, dans les roches encore incandescentes et abandonnant lentement, à mesure qu’elles se refroidissent, les gaz qu’elles renferment, par suite d’un phénomène de rochage se continuant pendant des milliers d’années, il faut qu’il y ait eu dans l’atmosphère primitive du globe une quantité immense d’acide carbonique ; mais cette hypothèse n’a rien qui nous choque.
Il est clair, en effet, que dans l’atmosphère primitive l’oxygène était en excès, comme il l’est encore aujourd’hui dans l’atmosphère actuelle ; et, quand par suite de l’abaissement de température du globe, les combinaisons ont été possibles, il a dû se former de l’acide carbonique ; celui-ci, au contact des roches fondues qui formaient la surface, s’y est probablement dissous peu à peu ; et comme les dislocations étaient fréquentes, que les roches ne séjournaient pas constamment à la surface, mais étaient souvent remplacées par d’autres venant des profondeurs, on conçoit qu’une masse considérable d’acide carbonique ait pu être occlus ainsi peu à peu. Tant que la température des roches s’est maintenue au-dessus de leur point de fusion, elles ont conservé le gaz qu’elles renfermaient ; mais celui-ci a commencé à se dégager, au moins partiellement, au moment de leur solidification ; et si, comme tout le prouve, il existe encore dans les profondeurs du globe une masse incandescente dont le refroidissement se poursuit d’une façon constante, le dégagement du gaz continue par les évents volcaniques qui mettent en communication ces profondeurs avec notre atmosphère.
Le gaz acide carbonique ne saurait au reste s’accumuler dans notre atmosphère en quantité notable ; en effet, les parties vertes des végétaux le décomposent, et toute la matière organique qui existe sur le globe renferme du carbone provenant de cette décomposition ; en outre, l’acide carbonique est soluble dans l’eau ; la pluie qui lave notre atmosphère l’entraîne dans les eaux courantes jusque dans la mer. Là, son rôle n’est pas terminé ; il dissout du carbonate de chaux et le met à la disposition de tous les animaux marins, qui en confectionnent leurs coquilles, leurs demeures, et finissent par constituer de véritables îlots, souvent dangereux pour les navigateurs quand ils ne sont pas encore émergés.
Les immortelles recherches de Lavoisier nous ont appris que la matière était indestructible ; mais la série de métamorphoses qu’accomplit un même corps est loin d’être encore complètement connu, et il n’est pas sans intérêt de suivre ces longues migrations de la matière et de déterminer les formes variées qu’elle affecte, les gisements successifs qui la recèlent. L’acide carbonique de l’atmosphère primitive du globe, dissous par les roches incandescentes et enfoui dans les entrailles de la terre, y a séjourné des milliers d’années. Peu à peu cependant, à mesure que le refroidissement du noyau central se continue, il s’échappe de sa prison souterraine et remonte jusqu’à notre atmosphère, où, entraîné par l’eau de la pluie, il est conduit par les rivières dans le sein de la mer. Là enfin il dissout le carbonate de chaux et fournit aux microscopiques animaux marins la matière première, qu’ils mettent en œuvre, pour faire surgir des abîmes océaniques, les îles madréporiques, destinées peut-être à former un jour de nouveaux continents !
- ↑ Comptes rendus de l’Académie des sciences, t. LXXVI, p. 561 (1873).