Henri Fayol, géologue perspicace et novateur ?
Par Bernard BEAUDOIN, professeur à l'Ecole nationale supérieure des mines de Paris
Introduction
Pendant
de longues années, les géologues de toutes les écoles … se sont trouvés
d’accord pour admettre que les couches de houille sont d’anciennes couches de
tourbe, enfouies à la suite d’un affaissement du sol. Cette théorie dut être
abandonnée lorsqu’il fut constaté que la houille est formée… de débris charriés
par les eaux. On continuait d’ailleurs à regarder comme évident que les
différentes couches… avaient dû prendre naissance successivement…
C’est
cette idée, qui semblait en quelque sorte évidente, qu’a osé déclarer fausse un
ingénieur qui dirigeait les mines de Commentry et qui avait su observer en géologue perspicace le terrain qu’il exploitait en
ingénieur habile… Les couches du terrain
houiller ne se sont donc pas formées successivement, mais, en quelque sorte,
simultanément, en progressant toutes ensemble.
Pour
confirmer cette théorie ingénieuse, mais qui heurtait
de front des idées considérées comme ayant l’évidence d’un axiome, M. Fayol s’est adressé d’abord à
l’observation géologique… M. Fayol ne s’est pas borné à contrôler sa théorie
par l’observation des faits géologiques. Il
a aussi fait appel à l’expérimentation…
Par
l’introduction, dans la Science, d’une idée
absolument neuve et qui paraît d’accord avec les faits… M. Fayol
a rendu d’importants services à la Géologie, et votre Commission n’hésite pas à
lui attribuer le prix Delesse...
Ces
lignes sont extraites du Rapport de la Commission de l’Académie des Sciences
qui, en 1893, concluait à l’attribution du prix Delesse à Henri Fayol. Ce même H.
Fayol, qui est certainement beaucoup plus connu aujourd’hui comme dirigeant
d’entreprise et théoricien du management, voire comme ingénieur des mines
(habile), que comme géologue (perspicace).
Un décalage
considérable apparaît entre l’appréciation enthousiaste des rapporteurs (idée
absolument neuve…) et l’oubli à peu près complet dans lequel sont tombés
ses travaux.
L’idée
était-elle neuve ?
Qu’en demeure-t-il
aujourd’hui ?
La démarche suivie
est-elle exemplaire ?
Pourquoi cet
oubli ? Est-il mérité ?
Convient-il de
réhabiliter Fayol
en tant que géologue ?
Telles sont les
questions abordées ici par un géologue (sédimentologue), lui-même ingénieur des
mines.
I. Les publications géologiques d’Henri FAYOL
Fayol avait 40 ans (dont une vingtaine d’années passées dans
le bassin de Commentry) quand il livra pour la première fois à la communauté
scientifique ses observations géologiques sous la forme d’une série de quatre
notes à l’Académie des Sciences, présentées aux Séances des 16 mai, 30
mai, 20 juin et 18 juillet 1881 :
- Etude
sur le terrain houiller de Commentry.
- Sur le terrain houiller
de Commentry ; expériences faites pour en expliquer la formation.
- Etude sur le terrain
houiller de Commentry, sa formation
attribuée à un charriage dans un lac profond.
- Sur l’origine des troncs
d’arbres fossiles perpendiculaires aux strates du terrain houiller.
L’ensemble sera repris en 1886 dans son œuvre majeure,
- Etude
sur le terrain houiller de Commentry,
avant d’être résumé en 1888 dans le Bulletin de la Société
Géologique de France :
- Résumé de la théorie des deltas et Histoire du Bassin de Commentry.
La production est peu abondante (six titres : quatre
courtes notes, un mémoire conséquent - plus de 500 pages, 25 planches
admirables - et son résumé) et ramassée (1881 - 1888).
Les notes de 1881, forcément concises, rassemblent déjà
l’essentiel du propos, dès leur titre : étude, expériences, lac
profond, terrain houiller, Commentry. En y joignant la Note de 1888, on y
ajoute théorie des deltas et l’apport de Fayol se trouve (presque
résumé).
Regardons de plus près, dans notre langage d’aujourd’hui,
les contenus de ces publications. Les quatre premières ont été, bien entendu,
rédigées dans un même mouvement.
16 mai 1881
Mise en question de la
théorie dominante :
Le terrain houiller de
Commentry présente, dans son ensemble comme dans ses détails, de nombreuses
particularités qui ne peuvent s’expliquer d’une manière plausible par la
théorie généralement admise de l’horizontalité primitive des dépôts avec
affaissements successifs du sol…
Les faits géologiques
:
A l’Est on rencontre une
couche, d’abord très mince, qui se renfle peu à peu, et de laquelle se
détachent successivement un grand nombre de ramifications, dont huit
constituent à l’Ouest des couches exploitables. Ces ramifications vont en
s’écartant les unes des autres… puis elles disparaissent, soit en
s’amincissant, soit en passant graduellement au schiste…
La réunion de huit couches en
une seule implique la disparition de tous les bancs intercalés. Cette
disparition est graduelle et ordinairement accompagnée d’un changement dans la
nature des bancs…
Hypothèse
alternative :
Ces divers faits… paraissent
naturels, au contraire, et s’expliquent facilement si l’on admet que tous les
matériaux… ont été charriés par les eaux et déposés dans un lac profond pendant
une période géologique tranquille.
Contrôle
expérimental :
On peut d’ailleurs reproduire
tous ces faits, au moyen d’expériences très simples qui confirment cette
dernière hypothèse.
30 mai 1881
Le protocole expérimental :
Pour étudier les lois qui président à la formation
des dépôts lacustres, j’ai fait les expériences suivantes : un bassin à
niveau constant reçoit un cours d’eau dans lequel on a jeté les matières qui
doivent constituer le dépôt…
Les faits
constatés :
Dans l’eau dormante, les
sédiments forment un delta qui se compose de
deux parties : l’une extérieure, déposée par le cours d’eau sur son lit ou
sur ses rives, hors du bassin ; l’autre, immergée.
La partie extérieure, qu’on
peut appeler fluviatile, s’épaissit par
couches à peu près horizontales et s’étend à mesure que progresse le delta. Quant à la partie immergée, qui est
généralement de beaucoup la plus importante, voici comment elle se
constitue : arrivés au bord du bassin, les éléments denses et grossiers
tombent les uns sur les autres en prenant une assez forte
inclinaison, qui peut s’élever jusqu’à 40° ;
les éléments plus ténus ou plus légers vont plus loin avec une pente de plus en
plus faible. A mesure qu’on s’éloigne de l’embouchure du cours d’eau, le dépôt
est moins incliné et les éléments grossiers font place au sable plus fin, puis
à l’argile et aux végétaux… Dans ces conditions, les bancs de la partie
supérieure du bassin, perdent peu à peu de leur puissance et leur inclinaison,
et changeant de nature, se rapprochent de la
couche de végétaux et disparaissent successivement au contact de cette
couche…
A mesure que le delta s’étend, la partie supérieure du dépôt vient charger
les couches inférieures composées d’argile plastique et de végétaux
incomplètement tassés. Il en résulte des déformations variées…
L’analogie avec le
terrain :
On peut reproduire ainsi, artificiellement, la série complète des dépôts
lacustres que présente la nature, et qui se relient d’un côté aux dépôts
fluviatiles, de l’autre aux formations marines.
Dans
ces deux Notes, Fayol traite bien entendu du Bassin houiller de Commentry, sa
référence constante, mais plus encore il propose une interprétation dynamique
de la sédimentation houillère, dans un environnement lacustre (et même
au-delà), ses expériences corroborant ses observations de terrain. Il fonde là
sa théorie des deltas.
Cette
seconde note donne en quelques phrases une description claire de l’anatomie sédimentaire des corps deltaïques et du fonctionnement de l’appareil : architecture des dépôts, passages
latéraux des faciès, progradation de
l’ensemble, esquisse de l’idée de compaction.
20 juin 1881
Paléogéographie :
Dès maintenant je crois pouvoir
tirer de mes études la conclusion suivante : tous les matériaux qui
constituent le terrain houiller de Commentry ont été charriés par les eaux et
déposés dans un lac profond pendant une
période géologique calme…
Application pour
l’exploration et l’exploitation :
De grands
intérêts industriels sont attachés à une connaissance exacte de la
théorie de la formation des terrains houillers… On comprend que les chercheurs
de houille qui s’appuyaient sur l’horizontalité primitive des dépôts avec
affaissement du sol aient éprouvé dans le centre de la France de nombreuses
déceptions, compensées quelques fois, il est vrai, par des découvertes
imprévues.
Au-delà du coup de patte (on comprend… déceptions…),
on retrouve la démarche du praticien qui mobilise les processus génétiques dans
le but d’une application industrielle (la recherche
orientée, dirions-nous à l’Ecole des Mines…).
18 juillet 1881
Cette quatrième note n’a pas, semble-t-il, l’ampleur des
trois précédentes. Le sujet en paraît presque anecdotique : Sur
l’origine des troncs d’arbres fossiles perpendiculaires aux strates du terrain
houiller.
Elle constitue en réalité une réfutation d’un argument fort
des opposants à l’allochtonie générale défendue par Fayol des matériaux des séries
houillères, végétaux compris.
Ses contradicteurs, non mentionnés dans cette Note mais on
les retrouvera plus tard, affirment que ces troncs d’arbre debout témoignent en
fait de massifs forestiers en place, de sols de végétation avec racines en
position dans le sédiment, observation évidemment incompatible avec l’hypothèse
d’un dépôt dans un lac profond.
Mise en question de la
théorie dominante :
Il est généralement admis que
les troncs d’arbres fossiles que l’on trouve debout dans le terrain
houiller… ont été enveloppés de sédiment et fossilisés au lieu même de leur
croissance. J’ai pu observer un assez grand nombre d’arbres debout dans le
bassin de Commentry, et j’ai acquis la conviction que ces arbres avaient été
charriés et déposés au fond des eaux, comme tous les autres éléments
constitutifs du terrain houiller…
Les faits géologiques :
Autour
des tiges, les strates sont fréquemment courbées et relevées comme pour former
un cône dont l’axe serait l’axe même de la tige…
On
voit que les arbres debout du terrain houiller de Commentry sont ordinairement
dans les grès, quelquefois dans les poudingues, rarement dans les
schistes ; on n’en a pas encore rencontrés dans les couches de houille.
Les arbres couchés sont au contraire extrêmement nombreux dans les schistes,
peu abondants dans les grès et rares dans les poudingues…
L’expérience :
En jetant dans l’eau une
fougère commune, récemment arrachée, de 1 à 2 m de hauteur… on la voit d’abord
prendre la position verticale et rester en suspension la racine en bas ;
puis elle s’enfonce jusqu’au fond …Si l’on abandonne des fougères semblables
dans un courant d’eau chargé de sédiments minéraux… dans un bassin de dépôt, on
retrouve ces fougères dans le dépôt… Avec leurs racines denses et fermes, leur
longue tige à tissu central lâche et leur sommet couronné d’une ombelle de
grandes feuilles légères, la plupart des arbres de l’époque houillère devaient
se comporter dans l’eau comme les fougères dont je viens de parler…
On
le voit la démarche didactique d’Henri Fayol est la même que dans les Notes
précédentes : mise en question de la théorie dominante, exposé des faits
géologiques, contrôle expérimental et affirmation de la théorie alternative.
Son
ouvrage majeur, Etude sur le terrain houiller de Commentry, publié en 1886-87 au Bulletin de la
Société de l’Industrie Minérale, constitue un mémoire exemplaire. Un Résumé en sera donné en 1888 au Bulletin de la
Société Géologique de France, à l’occasion d’une Réunion sur le terrain, avec
visite d’affleurements de tranchées.
On
y retrouve les bases posées dans les quatre Notes de 1881, mais aussi :
-
de remarquables descriptions et figurations des objets géologiques observés par Fayol,
-
un compte rendu détaillé, et illustré,
des multiples expériences réalisées,
-
une reconstitution précise et dynamique
des paléogéographies successives,
-
une approche des vitesses de
sédimentation et de la durée de
fonctionnement du bassin,
-
une perception précoce du phénomène de compaction,
-
des commentaires sur l’accueil reçu par
ses idées,
-
une mention des travaux antérieurs aux
siens.
Ces
deux derniers points étaient absents des Notes de 1881 et seront examinés
ci-après.
Il
ne servirait à rien de citer ou de paraphraser les descriptions des corps
sédimentaires ; la reproduction de quelques illustrations empruntées à son
Mémoire suffit à convaincre de la pertinence de l’observateur (figures 1, 2 et 3) :
les participants à l’excursion de 1888 qui visitèrent les tranchées en furent
bien convaincus.
Figure
1 :
Coupe de la Tranchée St Edmond (noter les passages latéraux de faciès de la
houille aux schistes et aux grès et l’amincissement corrélatif vers la gauche) [Fayol,
1886, planche 6, figure 6]
Figure
2 :
Coupe de la Tranchée de Forêt (noter les passages latéraux de faciès et les
déformations syn-dépôt) [Fayol,
1886, planche 9, figure 1]
Figure 3 : Coupe de la Tranchée du Pré
Gigot (noter les passages latéraux de faciès, les biseaux et les troncatures) [Fayol,
1886, planche 7, figure 4]
Les expériences
sont non seulement convaincantes, scientifiquement (figures 4, 5 et 6), mais aussi
impressionnantes par les moyens mis en oeuvre :
-
le
bassin servant aux expériences de sédimentation mesure 120 mètres de longueur, pour 3,5 m de largeur et
1,2 m de profondeur (il fait partie d’une ancienne laverie) ;
-
le
devenir des matières organiques charriées par les cours d’eau est simulé dans un cylindre en fonte… (dans
lequel Fayol a) introduit des cailloux anguleux… des feuilles, des branches,
du bois, des écorces de fougères et de sapin… de l’eau…, cylindre animé d’un
mouvement de rotation…
Au
bout de huit jours, les feuilles étaient réduites en bouillie, les fragments de
bois et d’écorce avaient de l’usure… Au bout de 50 jours, les fragments de bois
et d’écorce avaient perdu la moitié de leur volume primitif… Au bout de 360
jours, toutes les matières végétales formaient avec le limon minéral une
boue noire qui desséchée avait l’apparence de certains schistes houillers… (p. 401)
-
les
effets de la température et la pression sont examinés de façon analogue : j’ai
fait quelques expériences dans le but de constater les effets de la chaleur, de
la pression et de la nature des sédiments qui enveloppent les matières
organiques. Des débris végétau … des animaux… ont été placés dans les diverses
conditions suivantes : au fond d’un tube de 60 m de hauteur,
pendant 1 an ½,
pendant 3 ans ½,
dans un récipient de 1 m rempli d’eau dont la température a oscillé entre 90 et
100 degrés, dans une chaudière renfermant de l’eau à 150°... pendant 8 mois…
ces expériences ont donné lieu aux observations suivantes…
Figure 4 : Expérience de progradation (noter les indentations
de faciès, les passages latéraux, les variations de pendage et de courbure des
dépôts successifs [Fayol, 1886,
planche 20, figure 17]
Figure 5 :
Expérience de progradations successives (noter la superposition des séquences
sédimentaires, les troncatures, les variations de pendage et de courbure des
dépôts successifs, l’amincissement général vers l’aval [Fayol, 1886, planche 20, figure 24]
Figure 6 : Expérience de progradations successives avec
obstacle (noter les évolutions de faciès , les variations de pendage et de
courbure des dépôts successifs, l’amincissement général vers l’aval [Fayol, 1886, planche 24, figure 17]
Les processus et
les conditions du dépôt sont présentés, et illustrés,… comme nous le ferions
aujourd’hui (figures 7 et
8), avec un souci didactique affirmé qui rapproche notamment l’ancien,
l’actuel et l’expérimental.
Figure 7 : Paléogéographie - le fonctionnement du Lac de
Commentry et le rôle des deltas [Fayol,
1886, planche 4, figure 2]
Figure 8 : Comparaison entre des exemples de deltas naturels
et des deltas artificiels produits expérimentalement en bassin
étroit (confinement) ou illimité [Fayol,
1886, planche 25]
Deux points
retiennent encore mon attention :
- la mesure du
temps, avec l’estimation de vitesses de sédimentation et de la durée de vie du
Bassin de Commentry (tableau
1).
Tableau 1 :
Estimation de la durée des dépôts dans le Bassin de Commentry (noter la valeur
de 170 siècles !) [Fayol,
1886, son tableau p. 321]
- l’intuition du
rôle de la compaction dans l’évolution du sédiment, avec des figurations qui
permettent de mesurer le taux de compaction (figures 9 et 10).
Figure 9 : Compaction de la houille autour d’un galet de
granulite : on peut mesurer un taux de compaction de la houille de plus de
3 (sans doute sous-estimé) [Fayol,
1886, planche 11, figure 11]
Figure 10 : Compaction autour d’un élément de charbon
remanié : on peut également mesurer le taux de compaction ultérieur [Fayol, 1886, planche 11, figure 8]
Ces
deux approches sont résolument modernes après avoir été enfouies pendant plus
d’un siècle ! (relisons encore Fayol,
p. 324 : On connaît les calculs d’Elie de Beaumont : l’illustre savant
a compté qu’une couche de bois sans interstices, si elle pouvait être changée
en houille sans perte de carbone, diminuerait d’épaisseur dans le rapport de 1
à 0,228 [ce qui se traduit par un
taux de 4,4], la Grande couche, avec ses 25 m de puissance …)
II. L’accueil reçu par les idées de
Fayol et l’état des connaissances vers 1880.
Si
l’on s’en tient au Rapport de la Commission de l’Académie des Sciences de 1893,
les idées d’Henri Fayol sont absolument
neuves.
Si
on l’écoute en 1886 :
Telles
sont les idées que j’ai exposées succinctement à diverses reprises [1881].
Accueillies d’abord avec la prévention qui s’attache ordinairement aux idées
nouvelles, elles ont été moins contestées à partir du moment où M. de Lapparent leur a donné l’appui de
sa grande autorité [Traité de Géologie, 2° édition, 1885].
Le double courant
d’opinions qui s’est manifesté à ce sujet peut être résumé dans les deux
extraits suivants :
M. Grand’Eury disait, en 1882 : M. Fayol , inventeur
d’une nouvelle théorie de la formation lacustre en eau profonde… croit être
parvenu, par des expériences imitées de celles de M. Constant Prévost, à
expliquer la formation du bassin de Commentry par l’arrivage simultané de
toutes sortes de débris… Les rapports des couches de houille avec les roches ne
sont pas ceux-là, et au bout des stériles il n’y a pas de houille… Pour les
besoins de sa théorie, il soutient que les arbres debout ne sont pas à leur
endroit natal. Cependant, à la tranchée de l’Espérance, j’ai vu des racines complètes
en place …
M. de Lapparent a dit, en 1886 : Pour la grande majorité
des couches de combustible, une seule théorie, celle de M. Fayol,
est en mesure de rendre compte de toutes les particularités observées.
Il
ajoute :
La théorie des deltas que je
soutiens n’est pas absolument nouvelle, elle a été entrevue par les premiers
savants qui se sont occupés de la houille. [Il
évoque Jussieu, Buffon] Je crois qu’on y reviendra lorsque les
phénomènes sédimentaires seront mieux connus.
Il
est clair que l’accueil de ses confrères (et de ses maîtres à l’Ecole des Mines
de Saint- Etienne) ne fut pas unanimement positif.
Mais
pour autant s’agissait-il d’idées absolument nouvelles, tant sur le plan
des processus de sédimentation deltaïque que sur celui de la compréhension des
dépôts houillers ou de la démarche expérimentale ? L’horizontalité originelle des dépôts était-elle un axiome partagé par l’ensemble des géologues, vérité
fondamentale qu’il fallait d’abord contester ?
Sans
doute pour Fayol lui-même, dans
ses premières observations :
Au début, à ma sortie de
l’Ecole des Mines de Saint-Etienne, tout imbu de la théorie des tourbières que
je venais d’apprendre, je fus surpris de rencontrer, à chaque pas, des
phénomènes incompréhensibles. Peu à peu, j’acquis la conviction que la théorie
des tourbières est fausse, et je crus reconnaître que le terrain houiller de
Commentry s’est formé dans un lac, comme se forment actuellement certains
deltas lacustres.
Mais cette conception
attaquait l’hypothèse de l’horizontalité primitive des couches sédimentaires,
considérée jusqu’ici comme l’une des vérités fondamentales de la
géologie ; avant de l’adopter, je me livrai à une étude approfondie des
phénomènes qui s’accomplissent à l’embouchure des cours d’eau. Cette étude me
prouva que les bancs houillers se sont déposés sous toutes les inclinaisons
comprises entre zéro et quarante degrés…
[Etude sur le terrain
houiller de Commentry, 1886, introduction]
Mais
dans ce même ouvrage, il cite directement ou au second degré, une série de
travaux et débats antérieurs qui donnent un cadre à ses propres résultats.
Partant
de ses références, complétées par un accès aux sources et quelques ajouts, on
peut (sans prétendre être exhaustif) remonter progressivement d’une
cinquantaine d’années.
Fayol souligne,
en 1886, l’appui d’A. de Lapparent dans
son Traité de Géologie, 2° édition, 1885.
L’auteur
cite bien Fayol qui identifie
dans les deltas la partie neptunienne recouverte de la nappe
alluviale qui marque la conquête progressive du bassin par le delta.
Figure 11 : Coupe d’un delta torrentiel par de Lapparent,
1883 [sa figure 33]. Noter les pendages sédimentaires obliques et l’évolution
de la courbure vers l’aval.
Mais la figure 44 de de Lapparent était déjà présente à
l’identique dans l’édition de 1883 qui ne mentionnait pas Fayol (sa figure 33, ici figure 11 ), mais était
accompagnée du texte de la page 192 :
Lorsqu’un cours d’eau torrentiel vient
déboucher dans un lac, il doit donner naissance à un cône de déjection immergé…
Bientôt… le cône immergé forme en avant du talus de débris… un promontoire,
conique, capable de garder une inclinaison beaucoup plus raide que celle des
cônes à l’air libre… Ce promontoire s’accroît par couches successives appliquées
les unes sur les autres suivant la même inclinaison, qui peut aller jusqu’à
35°… Quant aux plus gros galets… à partir du moment où le cône immergé a
commencé à se constituer avec sa pente normale, ils ne peuvent plus se déposer
qu’à sa surface…
Le trait caractéristique de ces deltas
est la superposition d’une couche horizontale de gros galets à un ensemble
d’assises très inclinées de sable et de gravier. Sur les rives de certains
lacs… de Genève, de Brienz, de Lugano… des formations de ce type
apparaissent aujourd’hui à l’air libre… mais cette inclinaison va en diminuant
à mesure qu’on s’approche de l’extrémité du dépôt où les sables deviennent de
plus en plus fins ; au pied du cône, les assises de sable sont tout à fait
horizontales et finissent par être recouvertes d’un limon vaseux.
De pareils deltas peuvent se former sous
la mer… Tel est le cas du Var…
Colladon décrivait
en 1875 les Terrasses lacustres du Lac Léman et (la) constitution de
la terrasse d’alluvions sur laquelle est construite la ville de Genève :
Il résulte de ces données
théoriques
-
que
la constitution finale intérieure de tout delta produit par une rivière
torrentielle… doit se composer de couches successives notablement inclinées…
-
que
toutes les couches inclinées se terminent brusquement sur un niveau supérieur
presque horizontal, qui correspond au niveau même du lac à l’époque de la
formation du delta,
-
que
le couronnement final du delta… sera formé de gros graviers ou de galets
disposés par couches à très peu près horizontales…
Les
thèses ci-dessus résultent, en grande partie, d’idées et d’observations
récentes ou nouvelles
[note infra-paginale : les deux premières seules font peut-être exception, car
elles ont dû être implicitement entrevues par la plupart des géologues qui se
sont occupés de la formation des deltas. Je ne crois pas que la troisième ait
été indiquée avant moi].
Dausse (1866) marque sa surprise :
A
la rencontre du lac… l’apport de l’affluent se dépose et progresse toujours en
talus roide,… et forme ainsi des couches parallèles de la forte inclinaison du
talus.
Quelque
élémentaire que soit cette théorie, le géologue, jusqu’à elle, aurait pu
attribuer l’inclinaison des couches alluviales dont il s’agit à un soulèvement,
et l’on voit à présent quelle serait son erreur. Mais est-il possible qu’une
chose aussi simple… ne soit, que je sache, écrite nulle part ?…
Mais
cette lacune que j’ose accuser… un modeste habitant d’Omegna, Antonio Nobili,
devait la combler avant moi…
Dausse se
trompait, plusieurs auteurs l’ont précédé.
De Wegman
(1850)
entretient
la Société d’une expérience qu’il a faite en Savoie, l’été dernier, dans le but
de rechercher, par voie d’analogie, si des couches sédimentaires ont pu se
déposer au fond des eaux sur des plans inclinés.
Dans
un bassin… fond factice… pentes… 40 degrés… des couches alternantes s’étaient
régulièrement moulées sur le fond du bassin…
Il
pourrait n’être pas toujours nécessaire de recourir à des soulèvements… pour
expliquer l’inclinaison de certaines couches s’appuyant sur d’autres en
stratification discordante… enfin qu’on pourrait déduire de ce mode de
sédimentation par couches inclinées la contemporanéité de couches déposées à
des niveaux différents.
Sa
communication déclenche une belle empoignade.
M.
Constant Prévost… a lui-même fait
à diverses reprises des tentatives analogues… et dans tous les cas il est
parvenu à obtenir des dépôts successifs nettement séparés… sur des pentes de
20, 30 et 35 degrés… depuis longtemps il
a communiqué les résultats de ces essais dans ses cours et à la Société
elle-même… la non-horizontalité des dépôts
sédimentaires ne prouve pas toujours leur dislocation…
C’est
par des actions de ce genre que M. Constant
Prévost cherche depuis longtemps à se rendre compte… des dépôts
houillers… il est incontestable que chaque lit de
charbon est réellement contemporain d’un lit de grès et d’un lit de schiste et
vice versa et que chaque moment, si court qu’il puisse être supposé, a pour
représentants à la fois les trois substances charbonneuse, arénacée et argileuse.
Tout est dit dans ces quelques mots. Si bien qu’en
1886 Fayol écrit :
Je poursuivais depuis longtemps ces études…
lorsque la lecture de la discussion précédente m’apprit que j’étais, sans le
savoir, un disciple de Constant Prévost. Si les idées que cet illustre géologue a
émises… avaient prévalu, les erreurs que je combats seraient depuis longtemps
abandonnées.
Pendant
ce temps, toujours en 1850, Elie de Beaumont rappelle que dans ses leçons au Collège
de France, il a traité ces questions avec une grande étendue… il se borne à
quelques remarques sur les expériences… qu’il traite de récréation géologique….
Martins communique en 1844 le résultat
des mesures effectuées avec Bravais sur le delta de l’Aar, à son
embouchure dans le lac de Brienz. Il décrit le
talus
sublacustre dont l’inclinaison est de 30° au commencement de la pente ;
mais ce talus devient de moins en moins rapide, et à 300 mètres du rivage, la
pente n’est plus que de 20° environ. Le talus immergé se raccorde avec la
partie horizontale du delta par un petit talus émergé dont la hauteur est d’un
mètre et la pente de 10°.
Sortons
de la littérature francophone quelques instants.
Avec
Lyell,
considéré par beaucoup comme un des pères de la Géologie. Dans ses Principes
de Géologie et ses Eléments de Géologie, il traite des stratifications
diagonales, fausses stratifications, stratifications
entrecroisées (cross stratification) et en considère l’obliquité
comme originelle. Ses figures sont explicites (figures 12a et 12b).
a
B
Figures 12 a et b : Progradation des niveaux
de 1 à 8, troncature et discordance, dépôt des niveaux de 9 à 11 [Lyell,
1941, figures 4 et 5]
Mieux encore : dans la seconde édition de ses Elements of Geology (1841)
il décrit précisément et figure des affleurements spectaculaires situés à
l’Ouest de Nice au long du torrent Magnan (fig. 13):
Figure 13 : Les conglomérats pliocènes progradants à l’Ouest de
Nice [Lyell, 1941, figure
7]
The dip of these beds is remarkably uniform, being
always southward or towards the Mediterranean, at an angle of about 25 degrees.
They are exposed to view in nearly vertical precipices, varying from 200 to 600
feet in height, which bound the valley through which the river Magnan flows.
Although,
in a general view, the strata appear to be parallel and uniform, they are
nevertheless found, when examined closely, to be wedge-shaped, and to thin out
when followed for a few hundred feet or yards, so that we may suppose them to
have been thrown down originally upon the side of a steep bank where a river or
Alpine torrent discharged itself into a deep and tranquil sea, and formed a
delta, which advanced gradually from the base of Monte Calvo to a distance of
nine miles from the original shore. If subsequently this part of the Alps and
bed of the sea were raised 700 feet, the delta may have emerged, a deep channel
may then have been cut through it by the river.
… so
that it may be safely assumed that deposits like those of the valley of the
Magnan, consisting of coarse gravel alternating with fine sediment, are still
in progress at many points, as, for instance, at the mouth of the Var. They
must advance upon the Mediterranean in the form of great shoals terminating in
a steep talus ; such being the original mode of accumulation of all coarse
materials conveyed into deep water, especially where they are composed in great
part of pebbles, which can not be transported to indefinite distances by currents
of moderate velocity…
Nous reconnaissons
là les conglomérats pliocènes, exposés aux entours de Nice (notamment dans la
vallée du Var), avec leur pendage sédimentaire accusé, correspondant à la
progradation de la partie marine du delta du Var et des torrents voisins ( 5,3
- 2 Ma) après la ré-inondation de la Méditerranée qui succédait à son
assèchement fini-miocène (messinien). Il aura fallu plus d’un siècle pour
revenir à l’interprétation judicieuse proposée par Lyell ! Qui met en garde contre les erreurs que l’on
commettrait en supposant l’horizontalité originelle du dépôt : But were
we to assume that all the strata were once horizontal…
Plus tôt encore,
la controverse était déjà lancée.
Ainsi en 1836
De Collegno communique ses
réflexions sur les expériences de MM. Rozet
et de la Bèche
relativement à la limite de l’inclinaison sous laquelle peuvent se former les
dépôts de sédiments… Il ne croit pas… M. de
la Bèche a publié récemment des expériences… Appliquant les résultats de
son expérience à ce qui se passe dans les lacs alpins,… ce mode de dépôt se
continuant, les strates de gravier se trouveraient bientôt recouvrir le
commencement des couches de sable et d’argile, et à la fin, le centre du lac
venant à être comblé, on y aurait une suite de couches presque horizontales
d’argiles et de sables recouvertes par une couche tout aussi peu inclinée de
strates de gravier à strates très obliques… Je ne rappellerai pas combien
l’ensemble de cette disposition est fréquent dans les couches arénacées de tous
les âges… l’idée la plus naturelle sur le mode de dépôt des sédiments, celle
qui les représente comme formant les enveloppes successives d’un cône aplati…
c’est sur le rapport entre la base et la hauteur de ces cônes qu’ont roulé
longtemps les discussions des géologues. Or cette question me paraît
complètement résolue… [dans le sens d’un angle très faible]
A l’opposé :
M. Rozet :
il n’est pas étonnant que les dépôts de sédiment puissent se former sur des
surfaces assez inclinées…
M. Boubée soutient qu’il s’est formé et qu’il se forme encore au fond
des mers… des couches régulières ayant une certaine inclinaison.
M.
de Beaumont objecte [déjà !]… M. Boubée ne persiste pas moins…
Il est
vraisemblable que l’on pourrait remonter plus avant, et pas seulement dans les
publications en langue française (La Société Géologique de France a été créée
en 1830).
On retiendra de
cette brève revue de travaux antérieurs que les idées exprimées par Fayol n’étaient pas absolument
neuves (y compris dans leur application à la genèse des séries houillères),
et que leur expression dans les années 1880 intervenait dans une controverse
déjà ancienne.
Dans ses premières
Notes de 1881, dans les années d’observation et d’expérimentation antérieures, Fayol ignorait sans doute ces travaux
qu’il ne cite qu’en 1886.
Et qui allaient à
l’encontre de l’enseignement qu’il avait reçu.
Ceci n’enlève rien
ni à la pertinence de ses observations géologiques ni à la brillante
démonstration expérimentale à laquelle il s’est, avec sa culture d’ingénieur,
livré.
Ni, bien entendu,
à l’utilisation de ces concepts par l’exploitant habile qu’il était.
III. Qui se souvient de Fayol géologue
aujourd’hui ?
On
pourrait, sans grand risque de se tromper, répondre : pratiquement
personne !
Un
sondage approfondi sur le Net le montre bien, de même que l’examen des
listes de citations de nombreuses publications, ou encore les réactions
d’étudiants ou de collègues : Fayol ?…
Interrogez
delta : vous trouverez partout Gilbert, avec des
références de 1885 et/ou 1890.
Dans
les cours et les publications, dans toutes les langues, on décrira des Gilbert-deltas…, mais jamais des Fayol-deltas !
G.K. Gilbert fut un remarquable géologue
nord-américain, en charge notamment de la direction du Service Géologique
naissant.
Ses contributions
scientifiques furent nombreuses, diversifiées et pertinentes.
Une des premières,
et des plus citées, concerne les traits morphologiques des bordures de lacs [The topographic features of Lake shores] ; elle fut publiée en 1885 et
reprise, sans modification, dans son ouvrage "classique" de 1890
consacré au Lac Bonneville.
Ses illustrations
de l’agencement des strates dans un delta sous-lacustre et leurs commentaires
sont explicites (figures
14 et 15):
Figure 14 : Coupe idéale d’un delta [Gilbert, 1885, figure 4]
Figure
15 : Les structures sédimentaires dans un delta [Gilbert, 1885,
figure 4]. On parlerait
aujourd’hui de
top-sets, fore-sets et bottom-sets.
The slope of the delta face merges by a curve with
the slope of the bottom beyond …
As the
delta is built lakeward, the steeply inclined layers of the delta are
superimposed over the more level strata of the lake bottom and in turn come to
support the gently inclined layers of the delta plain…
The
characters of the fossil delta… are as follow : the upper surface is a terrace
with the form of an alluvial fan. The lower slope or face is steep, ranging
from 10° to 25° ; it joins the upper slope by an angle and the plain below by a
gentle curve. The line separating the upper from the outer slope or face is
horizontal and… is approximately a circular arc… The structure as seen in
section is tripartite…
Qu’y
a-t-il de plus que dans Fayol qui
décrivait ces objets quelques années plus tôt ?
Et que
dans les travaux de ses prédécesseurs, de Lapparent,… voire Lyell… ? Rien sans doute.
Alors,
pourquoi cet oubli ? Les raisons sont sans doute à la fois banales et
multiples.
Sans
ordre :
-
H. Fayol était ingénieur (des Mines) et se
mêlait de géologie. En observateur averti, mais aussi en expérimentateur, en
physicien. En praticien, avec le souci de l’application industrielle.
-
Il combattait, avec détermination, les
idées (encore) dominantes [l’axiome de l’horizontalité originelle…]
défendues peu avant par des sommités peu contestées (Elie de Beaumont…).
-
Les géologues français des séries
houillères qui lui succéderont s’intéresseront plus aux séries paraliques du
Nord et de l’Est de la France, oublieront ou négligeront l’approche
sédimentologique…
-
Les géologues anglophones ignorent
parfois les travaux publiés en français…
-
Le vocabulaire anglais est plus compact,
plus direct que le nôtre (topset, foreset, bottomset)…
-
Les concepts et la terminologie
nord-américaine s’importent très bien, et l’on oublie les travaux des pionniers…
-
Nul n’est prophète en son pays…
Et pour conclure…
Au terme de cette revue des travaux géologiques d’Henri Fayol,
resitués dans leur contexte, doit-on retenir les propos louangeurs de 1893 [Par
l’introduction, dans la Science, d’une idée absolument neuve… M. Fayol a rendu
d’importants services à la Géologie…] ou les laisser dans l’oubli. Ou
plutôt laisser dans l’ombre cette composante de l’ingénieur et du chef
d’entreprise.
Certes il ne fut pas le premier à émettre une telle théorie des deltas (quand on reprend l’historique
de telle ou telle découverte soudaine, il est fréquent d’en retrouver, après
coup, des prémices…). Notamment en France, où, comme on l’a vu, les précurseurs
furent nombreux.
Ni le premier à observer, ni le premier à expérimenter.
Mais le premier sans doute à en éprouver une telle nécessité
pour conduire au mieux son exploitation, mettant en œuvre les moyens
correspondants avant de théoriser ses découvertes. Et de les proposer à la
communauté scientifique.
Il n’a pas, de nos jours, dans le domaine sédimentologique
et particulièrement des deltas, la notoriété qu’il mériterait - pour le moins -
de partager avec le célèbre G.K. Gilbert. Cette injustice pourra-t-elle être
réparée ?
Mais si je me garde bien de commenter l’ingénieur habile,
je souscris sans réserve à l’expression forte de géologue
perspicace employée à son endroit.
Références
Colladon D.,
1875.
Terrasses
lacustres du Lac Léman et constitution de la terrasse d’alluvions sur laquelle
est construite la ville de Genève.
Bull. Soc. géol. France, 3,
III, p. 661 - 667.
De Collegno,
1836.
Bull. Soc. géol.
France, 1, VII, p. 116 - 120.
Dausse B., 1866.
Bull. Soc. géol. France, 2, XXIII, p. 449 - 453.
Fayol H., 1881.
Etude sur le terrain houiller de Commentry
Comptes Rendus des séances de l’Académie des Sciences,
16 mai 1881, 92, p. 1172 - 1175.
Fayol H.,
1881.
Sur le terrain houiller de Commentry ; expériences
faites pour en expliquer la formation.
Comptes Rendus des séances de l’Académie des Sciences,
30 mai 1881, 92, p. 1296 - 1298.
Fayol
H., 1881.
Etude sur le terrain houiller de Commentry, sa
formation attribuée à un charriage dans un lac profond.
Comptes Rendus des séances de l’Académie des Sciences, 20
juin 1881, 92, p. 1467 - 1470.
Fayol
H., 1881.
Sur l’origine des troncs d’arbres fossiles
perpendiculaires aux strates du terrain houiller.
Comptes Rendus des séances de l’Académie des Sciences,
18 juillet 1881, 93, p. 160 - 163.
Fayol
H., 1886-87 .
Etude sur le terrain houille de Commentry.
Bulletin de la Société de l’Industrie Minérale, tome XV, 543
pages et Atlas de 25 planches.
Fayol
H., 1888.
Résumé de la
théorie des deltas et Histoire du Bassin de Commentry
Bull. Soc. géol. France, p. 968 - 1005.
Gilbert G.K., 1885.
The topographic features of Lake shores.
U.S.G.S. 5th
annual report, p. 75 - 123.
Gilbert G.K., 1890.
Lake Bonneville.
U.S.G.S. Monograph 1, 438 p.
de Lapparent A., 1883.
Traité
de Géologie, 1° édition.
de Lapparent A., 1885.
Traité
de Géologie, 2° édition.
Lyell C., 1840.
Principles of Geology, 6th edi.
Lyell C.,
1841.
Elements of Geology,
2nd ed.
Mallard, 1893.
Rapport présenté à
l’Académie des Sciences pour l’attribution du prix Delesse.
Comptes Rendus des
séances de l’Académie des Sciences, 93, p. 920 – 922.
Martins, 1844.
Note sur le delta
de l’Aar, à son embouchure dans le lac de Brienz.
Bull. Soc. géol. France, 2, II, p. 118 - 122.
De Wegman, 1850.
Bull. Soc. géol. France, 2, VII, p. 353 - 363.
Liste des figures et tableaux
Figure 1. Coupe de
la Tranchée St Edmond
Figure 2. Coupe de
la Tranchée de Forêt
Figure 3. Coupe de
la Tranchée du Pré Gigot
Figure 4. Expérience
de progradation (n° 24)
Figure 5. Expérience
de progradations successives (n° 33)
Figure 6. Expérience
de progradations successives avec obstacle
Figure 7.
Paléogéographie - le fonctionnement du Lac de Commentry et le rôle des
deltas
Figure 8.
Comparaison entre des exemples de deltas naturels et des deltas
artificiels
Figure 9. Compaction
de la houille autour d’un galet de granulite
Figure 10. Compaction autour d’un élément de charbon remanié
Figure 11. Coupe d’un delta torrentiel par De Lapparent,
1883
Figure 12a et b. Progradation, troncature et discordance
Figure 13. Les conglomérats pliocènes progradants à l’Ouest
de Nice
Figure 14. Coupe idéale d’un delta
Figure 15. Les structures sédimentaires dans un delta
Tableau 1. Estimation de la durée des dépôts dans le Bassin
de Commentry
Bernard BEAUDOIN
Ecole des Mines de Paris, CGES-Sédimentologie
35 rue Saint-Honoré, 77305 Fontainebleau cedex
tél. : 01 64 69 49 24 –fax : 01 64 69 49 87
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