Jacques de Lapparent

Au début de sa carrière, et notamment au cours de l'élaboration de sa thèse de doctorat (thèse d'État à l'époque), Jacques de Lapparent s'est entièrement consacré aux roches auxquelles sa formation le destinait à s'intéresser en priorité : les roches ignées. Les « porphyroïdes françaises », objet de sa thèse[5], roches au demeurant assez peu enthousiasmantes (ce sont in fine des microgranites affectés à des degrés divers par des déformations et des recristallisations), sont décrites avec une grande minutie des points de vue minéralogique et textural ; l’auteur tire en particulier de cette étude des arguments en faveur de la mobilité des éléments chimiques, tant au sein même de la roche éruptive qu’à travers son encaissant proche. C’est cette mobilité qu’il défendra ensuite, notamment au cours de ses études sur le gabbro de Saint-Quay-Portrieux[6] et sur les enclaves du granite de La Haya[7] ; dans ces deux sites, il donne un rôle majeur à des « émanations » de pegmatites dans la transformation de magmas gabbroïques en diorites dans un cas, en monzonites et en syénites dans l’autre, par des apports notamment d’alcalins et de silice.

Sa vision, très moderne à l’époque, est de nos jours en bonne partie rendue obsolète par les connaissances actuelles sur l’origine et le comportement des roches éruptives ; ses interrogations sur les possibilités de mélanges magmatiques restent toutefois d’actualité. À la même époque, Jacques de Lapparent consacre un travail magistral au Pic du Midi d'Ossau, vieux volcan stéphano-permien des Pyrénées[8] ; il identifie dôme, filons couches, masses laccolithiques et coulées, ainsi que, à la suite de Bresson, puis de de Romeu, dacites et andésites à orthopyroxène et grenat. Il offre une description minéralogique très détaillée de ces roches qui appartiennent à ce qui est considéré aujourd’hui comme une série calco-alcaline ; ce travail servira de base, 70 ans plus tard, à un modèle de "caldeira" calco-alcaline[9].

Jacques de Lapparent, à partir de 1914, n’entreprendra plus d’étude détaillée de roches ni d’ensembles éruptifs ou métamorphique, sauf de façon très conjoncturelle. Ainsi, à la suite d’une excursion organisée par Jakob Sederholm en 1931, il consacre un article synthétique au vieux bouclier finlandais dont il souligne la complexité pétrographique et structurale[10]. En 1934, cette fois-ci sous la direction d’Edward Bailey et de Cecil Tilley, il visite les terrains anciens des Highlands et met en relief l’alternance au cours du temps[11] de phases de tension (métamorphisme) et de détente (granitisation). Il reviendra longuement en 1941 sur l’origine des granites[12] en se fondant principalement sur la « logique » des minéraux qui en constituent la part essentielle : les feldspaths dont la structure est caractérisée par la situation tétra-coordonnée des atomes d’aluminium qui jouent alors le même rôle que les atomes de silicium. Sa vision, très intéressante car fondée sur la cristallographie et le problème de la minimisation de l’énergie, pâtit aujourd’hui de la forte influence des concepts métasomatiques qui pesait encore sur ses idées alors qu’aujourd’hui, une part prépondérante est donnée aux phénomènes de fusion crustale et de cristallisation fractionnée dans la genèse des batholites granitiques.

Pour finir, Jacques de Lapparent s’attaque à la minéralogie de roches qu’il a rencontrées à différentes reprises, en petits massifs dans les Pyrénées par exemple, et en enclaves dans les basaltes du Massif central français : les péridotites[13]. De façon imagée, il présente ces roches comme "de l’oxygène compact", par référence à la structure de leurs minéraux essentiels, olivine et spinelle ; la présence de grenat dans certaines péridotites et dans des roches associées ("ariégites") le conforte dans l’idée que des pressions fortes sont intervenues pour provoquer un tassement des atomes d’oxygène, et souligne une "sorte d’opposition génétique" entre roches péridotitiques et roches felspathiques telles que les granites. Il relance ainsi le débat engagé par Alfred Lacroix[14] et qui sera développé plus de 20 ans plus tard[15] - [16], sur l’origine des péridotites et leurs liens génétiques avec les basaltes. Curieusement, il ne semble pas avoir imaginé la possibilité que les péridotites puissent représenter des matériaux empruntés au manteau supérieur du Globe terrestre, comme les données sismiques de Mohorovicic auraient pu le lui suggérer[17].

Jacques de Lapparent et les « Rosalines » (maintenant Globotruncana) a) Rosalina (G.) stuarti lapparent, 1918 ; b) G. Lapparenti brotzen, 1936. Dessin de Jules Rhin d’après les auteurs.

Contact entre le Danien (D) et le Sénonien (S) visible à la Baie de Loia (Hendaye). Le Danien est dépourvu de « Rosalines » alors que le Sénonien en est pétri. Ainsi, selon Jacques de Lapparent, le contact entre ces deux formations « marque l’aurore d’une nouvelle ère ». Ce contact sera identifié plus tard comme la limite KT à iridium. Ce superbe affleurement a disparu en 2005 sous l’ effet de l’érosion côtière.

En 1914, coupé de son laboratoire lillois, Jacques de Lapparent trouve refuge au Collège de France où, en contact permanent avec Lucien Cayeux, il s’intéresse de près à la pétrographie sédimentaire. Il applique à cette discipline ses méthodes d’observation méticuleuse au microscope polarisant et ne tarde pas à mettre en évidence des faits intéressants et nouveaux sur la nature de certaines brèches. Sur des exemples tirés principalement du Crétacé du Pays basque et des Hautes-Pyrénées, ainsi que du Dévonien des Vosges, il montre que nombre de faciès bréchiques sont d’origine sédimentaire et non pas tectonique[18] ; il montre également que les éléments des brèches et le ciment qui les réunit correspondent à des domaines de sédimentation plutôt opposées, les premiers s’étant déposés dans des conditions beaucoup plus hauturières que le second : « c’est la formation marine qui, consolidée à l’état de roche, peut être remaniée dans la formation littorale, tandis que l’inverse n’a jamais lieu »[19]. Il en déduit que (les brèches sédimentaires) « doivent leur origine à un mouvement de la mer agissant, soit positivement en entraînant vers le rivage les sédiments déjà consolidés du large et les mélangeant à la matière des dépôts littoraux, soit négativement en entraînant ces derniers vers le large et fragmentant du même coup les sédiments marins"[19]. On sait avec certitude depuis 1929, avec l’observation directe d’un glissement de terrain majeur au large de Terre Neuve, à la suite d'un tsunami[20], que la seconde solution est la bonne, les « courants de densité » ou de « turbidité » étant une constante liée à la dynamique des bassins. Son approche détaillée de la pétrographie des roches sédimentaires a conduit Jacques de Lapparent à s’intéresser aux microorganismes qu’elles contiennent ; il décrit plusieurs espèces nouvelles (Globotruncana cayeuxi, G. stuarti) et, signe de reconnaissance, plusieurs espèces lui furent dédiées (G. lapparenti Brotzen par exemple[21]). Il a poussé la finesse de ses observations jusqu’à identifier[22] des "œufs" de Globigérines dans les calcaires daniens des environs d’Hendaye et entra en querelle à propos de "prétendus embryons de Lagena"[23]. Il fut incontestablement l’un des acteurs du développement de cette jeune science qu’était alors la micropaléontologie. Il mit en particulier en évidence un fait capital qu’il considérait lui-même comme important : la disparition totale des « Rosalines » (c’est le nom qu’il donnait au groupe des Globotruncana) à la limite entre le Crétacé supérieur et l’Eocène, mise en évidence dans la région d’Hendaye (Basses-Pyrénées à l’époque), et en particulier à la Baie de Loia ; « Le Danien marque l’aurore d’une nouvelle ère qui plus tard, dans le cours de ce qu’on nomme l’Éocène, aura ses dépôts caractérisés par des Nummulites »[24]. Cette limite entre les deux systèmes – Crétacé supérieur et Éocène, qui constitue ce qui est appelé aujourd’hui la limite KT (pour Crétacé-Tertiaire), est marquée de par le monde par une forte anomalie en iridium qui est considérée comme la trace laissée par un impact météoritique[25] ; elle est bien identifiée au Pays basque, notamment à Bidart[26] et était parfaitement visible à la Pointe Sainte Anne, déterminant une fissure ouverte qui servit, jusqu’à son éboulement en 2005, de raccourci pour accéder à la Baie de Loia. S’étant pourtant maintes fois glissé dans cette fissure entre Danien et Sénonien (ainsi d’ailleurs que 4 générations de ses descendants !), Jacques de Lapparent ne discerna cependant pas le caractère exceptionnel du niveau sur lequel elle s’était installée, mais constata clairement le changement total de régime sédimentaire entre le Sénonien et le Danien.

Les bauxites du Parnasse aux environs d’Itea (Phocide, Grèce).

À la fin des années 1920, la bauxite était assez largement exploitée dans le Midi de la France, notamment comme minerai pour produire l’aluminium suivant le procédé électrolytique Héroult[27] qui avait définitivement supplanté le procédé Sainte-Claire Deville[28] ; la société Alfred Rangod Pechiney et Cie était l’un des principaux acteurs de cette exploitation. Reconnue comme produit d’altération en climat tropical, la bauxite était considérée à cette époque comme constituée d’un mélange de produits amorphes[29] ; pour en savoir plus toutefois, la société Pechiney a demandé à Jacques de Lapparent de procéder à une étude minéralogique détaillée de ces matériaux. Grâce à ses très grandes connaissances en optique cristalline, et à l’habilité du technicien du laboratoire de pétrographie de l’université de Strasbourg (Monsieur Wagner), capable de dresser des plaques minces ultrafines (de l’ordre de 20 m d’épaisseur), Jacques de Lapparent eut tôt fait de montrer une composition minéralogique complexe ; il identifie ainsi ce qu’il appelle à l’époque de l’hydrargillite (hydrate d’alumine monoclinique maintenant connu sous le nom de gibbsite), des minéraux argileux (kaolinite et halloysite), des oxydes de fer (hématite et goethite) et du dioxyde de titane (rutile) ; tous ces minéraux se sont formés in situ dans la bauxite, parfois cimentés par un hydrate d’alumine amorphe.

Cet inventaire est complété au fil du temps[30] par le diaspore (une autre variété d’hydrate d’alumine, moins hydratée que la gibbsite), l’anatase (TiO2), et la manganite (hydroxyde de manganèse). Il confirme aussi l’existence, dans certaines bauxites, d’un hydrate d’alumine orthorhombique dont la composition diffère de celle de la gibbsite (il est moins riche en eau) mais est identique à celle du diaspore[31] ; cette espèce, déjà identifiée par Julius Boehm[32] avait été dénommée "bauxite" par cet auteur, nom assez cocasse entraînant des confusions avec la roche qui la contient ; Jacques de Lapparent appelle ce minéral « boehmite »[33], nom qui sera adopté par la communauté internationale. Il se penche naturellement sur les causes de l’existence de plusieurs espèces d’hydrates d’alumine dans les bauxites[34] ; il postule que les bauxites à gibbsite résultent d’une altération superficielle se produisant au-dessus de la nappe phréatique tandis que la boehmite caractériserait plutôt une altération au niveau de la nappe ; enfin le diaspore témoignerait d’une subsidence des matériaux bauxitiques (ou de la montée des isothermes régionaux). L’étude des bauxites métamorphiques de Grèce (les émeris de Samos et de Naxos), lui montre qu’à Samos, le diaspore est le seul hydrate d’alumine présent, accompagné de chloritoïde et de magnétite[35], tandis qu’à Naxos, le diaspore a disparu au profit du corindon parfois accompagné de disthène et de staurotide[36].

À cette époque, Jacques de Lapparent apparaît ainsi comme l’un des plus éminents spécialistes de la minéralogie et de la pétrographie des bauxites. Mais il fut aussi un très bon observateur des conditions de gisement de ces roches. Alors que les gîtes des bauxites du sud de la France étaient géologiquement bien connus avant ses propres travaux, il n’en était pas de même des bauxites de Grèce (Parnasse, Delphes, Eubée) situées dans un environnement tectonique compliqué. Faisant preuve de belles qualités d’analyse structurale, Jacques de Lapparent montre[37] que ces bauxites à diaspore peuvent apparaître en couches continues mais aussi en gîtes dispersés remplissant des cavités karstiques, tout comme les bauxites du Midi de la France. En ce qui concerne ces bauxites karstiques (par opposition aux bauxites latéritiques), il restera accroché à l’hypothèse d’autochtonie de Dolfuss[38], selon laquelle les matériaux dont elles dérivent par altération tropicale sont les argiles de décalcification accumulés sur place (Terra Rossa) ou apportées par des circulations souterraines ; il faut admettre que, sur ce point, il faisait erreur, et que ce type de bauxites résulte plutôt d’un transport éolien de poussières latéritiques piégées dans les cavités des karsts[39].

Structure atomique de l'attapulgite d'après de Lapparent (1938). Projection de la couche tétraédrique (en noir) sur la couche octaédrique (en rouge). Les triangles verts représentent les tétraèdres à centre H4. Largeur de l'image: 20 Å environ. Dessin de Jules Rhin

L’étude des bauxites a conduit Jacques de Lapparent à s’intéresser à certaines espèces de minéraux argileux, partie intégrante des assemblages minéralogiques de ces roches. En 1932, il s’est lancé dans une tentative de classification des argiles sédimentaires[40] qui ne peut être réellement considérée comme son chef-d’œuvre. Mais, à partir de 1934, il procède à l’étude détaillée de certaines espèces ou formations argileuses. Il montre ainsi, strictement sur la base de l’observation optique[41], le caractère mixte de la leverriérite qui résulte de l’interstratification de feuillets de kaolinite et de muscovite, anticipant ainsi sur un concept – celui des interstratifiés – qui prendra après lui une grande importance dans l’étude des minéraux argileux. Son travail sur la localisation des hydrocarbures dans les roches[42] l’amène ensuite à s’intéresser aux « terres à foulon », et d’une façon plus générale aux argiles qui sont amenés à jouer un rôle croissant dans l’exploitation des gisements pétroliers et le traitement des huiles[43].

En 1935, il entreprend l’étude comparative des terres à foulon de Mormoiron (Vaucluse) et d’Attapulgis (Georgie, États-Unis), par les méthodes optiques habituelles appuyées sur des analyses chimiques, des clichés de rayons X et des analyses thermiques[44]. Il met en évidence dans ces formations de la sépiolite, mais aussi une phyllite à 10 Å qui présente certaines caractéristiques de la palygorskite ; considérant que la palygorskite est en réalité un mélange de sépiolite et de kaolinite, il préfère considérer comme une espèce nouvelle le minéral qu’il a étudié et qu’il nomme attapulgite. Il réaffirme plusieurs fois cette conviction et s’engage ainsi dans une querelle scientifique à peine courtoise, qui ne sera pas achevée à l’heure de son décès (1948). Plusieurs auteurs[45] - [46] mettent ainsi en doute la pertinence de la définition de l’attapulgite. De fait, l’association internationale pour l’étude des argiles recommande aujourd’hui l’utilisation du terme palygorskite pour définir ce minéral, mais l’usage veut que le mot attapulgite soit conservé pour les gros amas argileux de palygorskite exploités en carrière. Un laboratoire pharmaceutique français a d’ailleurs baptisé d’un nom très proche un pansement intestinal fabriqué à partir des argiles de Mormoiron ! Jacques de Lapparent a aussi apporté des précisions sur la structure et la composition chimique de la montmorillonite[47] ; il a également caractérisé l’origine – à partir de matériaux rhyolitiques – des gisements de montmorillonite et de sépiolite d’Afrique du Nord[48] et s’est lancé dans une discussion précise sur la signification structurale des réflexions observées sur les clichés Debye-Scherrer réalisés sur les divers types de minéraux phylliteux[49]. Il s’est également penché sur les raisons qui conduisent certaines kaolinites à présenter un caractère adsorbant que ne possèdent pas les autres[50]. En bref, Jacques de Lapparent s’est montré, dans ce domaine encore, un véritable précurseur auquel Georges Millot a dédicacé son ouvrage magistral - Géologie des argiles et son adaptation anglaise[51] : I consider him to be the founder of the geochemistry of the formation of clays écrivait-il en 1970.