L'astroblème de Rochechouart–Chassenon et ses impactites

Philippe Chèvremont

Géologue retraité du BRGM

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

05/04/2017

Résumé

Pas de cratère visible mais des formations caractéristiques à (re)connaitre : les impactites (éjectas et socle impacté).


À la mémoire de François Kraut (1907-1983) qui trouva en 1967 la solution de l'une des plus extraordinaires énigmes géologiques du territoire métropolitain français : les singulières brèches de la région de Rochechouart-Chassenon sont dues à l'impact d'un gigantesque astéroïde.

L'astroblème[1] de Rochechouart-Chassenon est décrit dans trois articles complémentaires :

Un impact d'astéroïde en France, il y a environ 200 Ma autour de la limite Trias‒Jurassique

Sur le territoire de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon, situé géographiquement de part et d'autre de la limite entre les départements de Charente (16) et de Haute-Vienne (87), affleurent différents types de brèches et des cônes de percussion qui témoignent de la chute d'un astéroïde, avec formation d'un cratère d'impact au sein du socle cristallin varisque de la bordure occidentale du Massif central (figures 1 et 2), il y a environ 200 Ma (millions d‘années). D'après P. Lambert (1977) [18] et l'anomalie de Bouguer négative (Pohl et al. , 1978 [24]), le cratère initial avait probablement un diamètre de l'ordre de 20 km (cercle blanc, figure 2).

Figure 1. Localisation de l'astroblème de Rochechouart-Chassenon sur fond géologique de la France

Localisation de l'astroblème de Rochechouart-Chassenon sur fond géologique de la France

L'astroblème se situe au bout de la flèche blanche.

Carte géologique de la France à 1/1 000 000, 6e édition révisée, Chantraine et al., 2003.


Figure 2. Localisation régionale de l'astroblème de Rochechouart-Chassenon

Localisation régionale de l'astroblème de Rochechouart-Chassenon

Localisation de l'astroblème (cercle blanc) sur un extrait de la carte géologique de la France à 1/1M (6e édition révisée) avec les limites des cartes à 1/50 000 et des départements, et localisation de la zone des forages ANDRA-Vienne de 1994-96 (ellipse rouge).


L'histoire géologique régionale a été très mouvementée autant avant l'impact, avec l'édification de la chaîne varisque (hercynienne), qu'après l'impact avec notamment un recouvrement par la mer jurassique, l'ouverture du Golfe de Gascogne au cours de l'Aptien-Albien (113 à 96 Ma), un nouveau recouvrement par la mer au Crétacé supérieur, et plusieurs périodes d'altération et d'érosion. Des articles spécifiques présenteront par ailleurs cette complexe histoire régionale anté- et post-impact.

La morphologie en creux du cratère initial a complètement disparu du paysage (figure 3). Les témoins de l'impact d'astéroïde sont différents types d'impactites, comprenant notamment des brèches polylithologiques de retombée, qui apparaissent actuellement sous forme de lambeaux de taille variable, dispersés sur des plateaux, et témoignent ainsi d'un original phénomène d'inversion de relief.

Un témoin géophysique de l'impact est l'anomalie gravimétrique de Bouguer, négative, qu'ont mis en évidence Pohl et al. (1978) [24] et qui a permis de mieux caractériser le cratère initial et de remonter à l'énergie cinétique et à la masse de l'impacteur (cf. Impact d'un astéroïde géocroiseur et métamorphisme de choc, cas de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon ).

Figure 3. Vue aérienne de la région de l'astroblème de Rochechouart-Chassenon

Vue aérienne de la région de l'astroblème de Rochechouart-Chassenon

Aucun indice dans le paysage ne laisse supposer la présence d'un astroblème.

Position des principales localités et limite (train blanc fin) entre les départements de Charente à l'Ouest et de Haute-Vienne à l'Est.

Le cercle en gros pointillés blancs délimite l'extension du cratère initial dans l'hypothèse d'un cercle de 20 km de diamètre.


Un historique détaillé de la mise en évidence d'un impact d'astéroïde dans cette région est donné, entre autres, sur la page Wikipédia dédiée à l'astroblème de Rochechouart-Chassenon. Ici ne sont rappelés que les principaux faits.

Pendant près de 160 ans, l'origine des singulières brèches de la région de Rochechouart a constitué une énigme géologique. Elles étaient décrites ainsi dans la dernière édition de la notice de la carte géologique à 1/80 000 de Rochechouart (Caillère et al. , 1967) :

Sb. Brèches volcaniques. Les brèches volcaniques constituent un îlot étendu autour de Chassenon entre Rochechouart et Chabanais. Elles affleurent aussi près de Montoume au nord-ouest de Vayres où on peut les observer dans une carrière.

Ces brèches englobent des fragments de roches éruptives et cristallophyliennes de la région ainsi que des débris de verre volcanique.

Brèches tectoniques. Les brèches tectoniques abondent à Rochechouart près de Videix et de Saillat. Il s'agit de fragments de roches métamorphiques cimentés par une pâte résultant du broyage des mêmes éléments.

Coïncidence, François Kraut a résolu cette énigme en 1967 [14] grâce à l'observation, au microscope polarisant, de grains de quartz présentant des figures de déformation planaire (PDFs, Planar Deformation Features ) ou pseudoclivages. Ces plans de dislocation très fins et très rapprochés (figures 4 et 5) sont spécifiques du métamorphisme de choc dû à un impact d'astéroïde ou à une explosion nucléaire souterraine, car leur genèse nécessite une pression d'au moins 100 kbar soit 10 GPa (cf. Impact d'un astéroïde géocroiseur et métamorphisme de choc, cas de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon ).

En 1969, la découverte de cônes de percussion (Kraut, 1969a [15]) a permis de confirmer définitivement l'origine impactitique des brèches de Rochechouart (Kraut, 1969b [16]) ; ces cônes sont décrits plus loin. Par la suite les principaux travaux réalisés par des géologues français ont été ceux des thèses de P. Lambert (1974 [17], 1977 [18]), de la carte géologique de la France à 1/50 000 – feuille Rochechouart (n°687) par Chèvremont et Floc'h (1996) [6], ainsi que les travaux de synthèse de P. Lambert (2010, [19]).

Figure 4. Cristal de quartz choqué, dans une brèche de dislocation affectant un gneiss "leptynitique" (LPNA)

Cristal de quartz choqué, dans une brèche de dislocation affectant un gneiss "leptynitique" (LPNA)

Dans cette lame, le feldspath potassique est jaune par suite d'une coloration sélective au cobaltinitrite de sodium, après attaque aux vapeurs d‘acide fluorhydrique sous hotte aspirante.

Microphotographie en lumière polarisée non analysée (LPNA).


Figure 5. Cristal de quartz choqué, dans une brèche de dislocation affectant un gneiss "leptynitique" (LPA)

Cristal de quartz choqué, dans une brèche de dislocation affectant un gneiss "leptynitique" (LPA)

Microphotographie en lumière polarisée et analysée (LPA).


La géochronologie relative permet d'affirmer que l'impact est postérieur à la mise en place des filons de lamprophyres[2] datés à 290-295 Ma. Depuis 1971, ont été réalisées, par des méthodes diverses, de nombreuses datations radiométriques dont le détail est donné dans la partie "datation" de la page Wikipédia astroblème de Rochechouart-Chassenon. Quelques points sont ici rappelés.

La datation radiométrique la plus fiable semble être la plus récente, c‘est-à-dire la datation par la méthode 40Ar/39Ar publiée par Schmieder et al. (2010) [32], qui donne un âge de l'ordre de 200 Ma. Cette datation a été faite sur des cristaux de sanidine[3] et d'adulaire[4] prélevés dans des fragments de gneiss impactés prélevés dans le secteur de Videix, dans la partie Sud-Ouest de l'astroblème. Les cristaux de sanidine ont été formés lors de la recristallisation du feldspath après l'impact, et ceux d'adulaire par les phénomènes hydrothermaux qui ont suivi. La datation 40Ar/39Ar, effectuée à l'Université d'Heidelberg, donne des âges de 201,4±2,4 Ma pour la sanidine et 200,5±2,2 Ma pour l'adulaire. Ces deux mesures permettent de placer l'impact autour de la limite Trias-Jurassique (203 Ma dans l'échelle en vigueur depuis 2014).

Cette datation à environ 200 Ma permet de corréler l'impact avec les tsunamites[5] datées de la fin du Trias qui se trouvent dans les îles anglo-normandes (Schmieder et al., 2010 [32]). À cette époque, le climat mondial est chaud : la température moyenne sur Terre est de 22°C alors qu'elle n'est que de 15°C aujourd'hui. Le territoire correspondant à la France métropolitaine actuelle est en partie recouvert par des mers épicontinentales ouvertes sur l'océan Téthys.

La macrofaune de l'époque est constituée par des ancêtres des dinosaures. L'actuel Limousin se trouve hors d'eau et l'impact a lieu dans une région située à proximité de la côte. Selon la date précise à laquelle l'astéroïde est tombé, la région de Rochechouart est immergée ou émergée, mais il semble que l'impact a eu lieu sur la terre ferme car à ce jour aucun débris de roche sédimentaire marine n'a été trouvé dans les brèches d'impact.

Répartition des différents types d'impactites

La figure 7 correspond au schéma structural qui figure en marge de la carte géologique de la France à 1/50 000 - feuille Rochechouart (n°687, Chèvremont et Floc'h, 1996 [6]). Les impactites y sont représentées de façon simplifiée dans leur contexte géologique régional anté- et post-impact.

À partir de la maquette de la carte géologique à 1/50 000 précitée, Guy Colombeau (laboratoire de géologie, Université de Limoges) a établi en 1995 une carte simplifiée (figure 8).

Aujourd'hui, le cratère d'impact est fortement érodé, de sorte qu'il ne reste plus aucune trace morphologique de l'ancien cratère et qu'il ne subsiste plus que des lambeaux de brèches d'impact, répartis de façon à peu près symétrique par rapport à l'actuelle limite départementale entre la Charente (16) à l'Ouest et la Haute-Vienne (87) à l'Est (figures 2 et 3). Ces brèches se divisent en deux catégories : d'une part, des brèches polylithologiques et allochtones, constituées d'un matériel éjecté de la cavité transitoire, puis retombé, et d'autre part des brèches de dislocation et des cataclasites d'impact associées, subautochtones à autochtones et généralement monolithologiques, issues de la fracturation sans (ou avec peu de) déplacement du matériel du substratum impacté.

Figure 6. Schéma d'un cratère d'impact localisant les différents types d'impactites

Schéma d'un cratère d'impact localisant les différents types d'impactites

Ce schéma permet de bien distinguer, d'une part, les éjectas ou brèches diverses de retombée (= brèches allochtones) (en kaki) pouvant contenir du matériel fondu (rouge) et, d'autre part, le socle marqué de fractures (stylisées en noir), cônes de percussion (stylisés en bleu), cataclasites et autres brèches dites (sub)autochtones.

Contrairement à ce schéma général d'un "petit" cratère, le fond du cratère de Rochechouart-Chassenon est relativement plat (cf. Impact d'un astéroïde géocroiseur et métamorphisme de choc, cas de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon ).


Les brèches allochtones comprennent :

  •  des brèches[6] lato sensu à fort taux de fusion, appelées impact melt rocks en anglais, situées au cœur de l'astroblème (figure 6) : localement, ce sont les "brèches" de type Babaudus ;
  • des brèches[6] stricto sensu issues de la retombée, au fond du cratère, de la nuée ardente dans laquelle se sont mêlés en proportions variables (i) des fragments de roches du socle de taille très variable, (ii) des débris de verre et des vapeurs dues à la fusion et à la vaporisation du socle autour du point d'impact, et (iii) des vapeurs issues de la sublimation de l'astéroïde. On distingue localement trois types de brèches selon leur teneur décroissante en verres : les types Montoume, Chassenon et Rochechouart.

Le socle impacté contient, lui :

  • des brèches autochtones à aspect vitreux (pseudotachylites) ou riches en ciment hydrothermal ;
  • des brèches généralement monolithologiques de dislocation, et des cataclasites d'impact ;
  • des cônes de percussion (ou de pression), marqueurs des brèves et fortes forces d'impact.

Figure 7. Schéma structural de la carte géologique de la France, feuille de Rochechouart à 1/50 000

Schéma structural de la carte géologique de la France, feuille de Rochechouart à 1/50 000

Figure reproduite avec l'aimable autorisation du BRGM.


FORMATIONS SUPERFICIELLES

1. et 2.

-

IMPACTITES environ 200 Ma

3. Brèches polygéniques de retombée

3a. "Brèches" de fusion de type Babaudus

4. Brèches monogéniques de dislocation et cataclasites d'impact (la teinte du fond est celle de la roche cristalline affectée)

5. Limite du cratère initial (Ø = 20 km d'après P. Lambert, 1974)

SOCLE VARISQUE

6. à 15. : Roches plutoniques à subvolcaniques

16 à 28 : Roches métamorphiques (USG, UIG, UPA)

-

MÉTAMORPHISME

29. Métamorphisme de contact

30. à 34. Métamorphisme régional

Nous passerons, ici, en revue, de façon analytique, les différents types d'impactites. Une présentation basée sur l'ordre croissant du métamorphisme de choc correspondant est proposée dans l'article traitant du métamorphisme de choc et de l'impacteur (cf. Impact d'un astéroïde géocroiseur et métamorphisme de choc, cas de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon ).

Les brèches de retombée

Les brèches de retombée recouvraient le fond du cratère initial sur une épaisseur de 60 à 90 m. Actuellement, après érosion, elles ne subsistent que sous forme de lambeaux dispersés sur les plateaux, ce qui traduit un original phénomène d'inversion de relief. Elles se divisent en trois types selon leur teneur en verre : les types Montoume, Chassenon et Rochechouart. Au-dessus des brèches de type Chassenon se trouvent ponctuellement des vestiges d'impactoclastites qui représentent les retombées ultimes. Au centre de l'astroblème, les "brèches" de type Babaudus sont présentes sous formes de petits corps aux contours difficiles à cerner.

Figure 8. Carte géologique simplifiée de l'astroblème de Rochechouart‒Chassenon

Carte géologique simplifiée de l'astroblème de Rochechouart‒Chassenon

Fond réalisé d'après la maquette de la carte géologique de la France à 1/50 000 – feuille Rochechouart (Chèvremont et Floc'h, 1996). Ont été ajoutées les impactoclastites de Chassenon, les suévites rouges du Puy de Chiraud et le tracé de la coupe AA' (figure suivante).


Figure 9. Coupe géologique schématique N-S à travers l'astroblème de Rochechouart-Chassenon, d'après la carte géologique de la France à 1/50000 – feuille Rochechouart

Coupe géologique schématique N-S à travers l'astroblème de Rochechouart-Chassenon, d'après la carte géologique de la France à 1/50000 – feuille Rochechouart

On peut noter que la base des brèches de retombée, avec les affleurements actuellement connus, semble subhorizontale : moins de 100 m de dénivelé entre les altitudes extrêmes relevées.

La géométrie du corps constitué de "brèches" de Babaudus est inconnue et n'est dessinée, ici, qu'à titre tout à fait indicatif.


Les "brèches" de type Babaudus

Les "brèches" de type Babaudus ne se trouvent qu'au centre de l'astroblème, sur de petits affleurements et, surtout, dans les murs des constructions anthropiques ou en "pierres volantes" dans des champs. Elles se singularisent par la présence de fragments de roches de socle de petite taille (1 mm à 1 dm), plus ou moins fondus, digérés et/ou vaporisés, ainsi que par sa richesse en K2O (9 à 12%) et une contamination en chrome, nickel et cobalt, métaux issus en majeure partie de l'astéroïde, vaporisé au moment de l'impact. Elles constituent, au milieu de brèches de dislocation, de petits corps dont la géométrie est difficile à cerner, notamment en ce qui concerne leur enracinement en profondeur, que seuls des forages pourraient permettre de préciser, comme cela devrait être le cas au cours du programme de forages carottés prévu pour septembre-novembre 2017.

Ces "brèches" comprennent deux faciès principaux, de teinte variable : l'un avec peu ou pas de vacuoles (figure 10), l'autre riche en vacuoles, de taille allant de 1 mm à plusieurs centimètres, subsphériques ou aplaties et plus ou moins orientées (figures 11 à 14). Dans la plupart des échantillons, notamment dans ceux qui sont franchement vacuolaires, les éléments lithiques ou monominéraux provenant du socle varisque impacté sont peu abondants voire totalement absents, de sorte que la roche correspondante n'est plus une brèche stricto sensu , mais une impactite qualifiée d' impact melt rock en anglais. Ce dernier terme pourrait être traduit en français par "impactite de fusion avec composante clastique" pour le faciès avec peu ou pas de vacuoles et par "impactite de fusion dépourvue de (ou pauvre en) clastes" pour le faciès franchement vacuolaire. Dans ce dernier, les éléments de socle sont rares et fréquemment eux-mêmes vacuolaires, avec des contours évanescents, comme dans le cas de l'échantillon de la figure 14, trouvé en "pierre volante", qui, en dehors de l'enclave rose, se singularise en outre par sa teinte vert pâle, due à la présence de phyllosilicates relativement riches en Cr et Ni comme cela est décrit plus loin.

Au microscope la matrice des impactites de type Babaudus présente différentes textures : vitreuse diaplectique (figures 15 et 16) ; vitreuse, fluidale (figure 17) ou non ; microlitique (figure 18)…

Le "verre" diaplectique se forme par un phénomène d'isotropisation et d'effondrement du réseau cristallin affectant notamment des cristaux de quartz et de feldspath(s), et cela sans qu'il y ait fusion. Sa genèse est revue dans l'article complémentaire sur le métamorphisme de choc et l'impacteur (cf. Impact d'un astéroïde géocroiseur et métamorphisme de choc, cas de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon ). Les figures 15 et 16 montrent un exemple de verre diaplectique dans lequel le réseau cristallin est très fortement isotropisé et effondré, ce qui se traduit par un fond grisâtre très fin, quasiment amorphe.

Dans les impactites à texture microlitique, les microlites sont constitués d'orthose et sont sertis dans un fond riche en phyllosilicates divers. Cette texture microlitique présente des analogies avec la texture "trachytique" de certaines roches volcaniques et apparait dans des roches très fortement potassiques (K2O = 9 à 12%), qui ont d'ailleurs une composition de trachyte dans le diagramme de classification chimique Total Alkali vs Silica (diagramme TAS, Le Bas et al., 1986 [20]). La richesse en K2O est due, d'une part, aux microlites d‘orthose formés au cours du métamorphisme de choc généré lors de l'impact, et, d'autre part, aux phyllosilicates, plus ou moins potassiques, dont l'origine est plus complexe et comprend probablement une part d'altération hydrothermale soit synchrone de l'impact, soit légèrement ou nettement postérieure. Cette altération potassique a été très peu étudiée jusqu'à présent et amène à se poser la question suivante : l'adularisation mise en évidence sous la couverture jurassique du Seuil du Poitou a-t-elle affecté ou non les impactites et en particulier les "brèches" de fusion de type Babaudus ?

Un cas exceptionnel est celui d'une texture de trempe[7] observée dans un échantillon qui est macroscopiquement analogue à celui de la figure 14. Cette texture, analogue à celles des quenched impact melts décrits par B.M. French (1998)8 , est caractérisée par un développement de cristaux aciculaires et curvilignes (figures 19 et 20), constitués, les uns, d'orthose, différant notablement, par sa forme, de celle des microlites (figure 16), et, les autres, d'un silicate (autre feldspath ou pyroxène ?) plus ou moins opacifié. Cet échantillon se singularise en outre par la présence, d'une part, d'oxydes de fer et surtout, d'autre part, de phyllosilicates dont la teinte vert-émeraude (figures 19 et 20) est due à leur teneur relativement élevée en Cr et Ni. Ces phyllosilicates ont une composition de céladonite potassique d'après une analyse par diffractométrie X, faite par F. Pillard au BRGM en 1992.

Figure 19. Impactite à texture de trempe renfermant des phyllosilicates de teinte vert-émeraude - LPNA

Impactite à texture de trempe renfermant des phyllosilicates de teinte vert-émeraude - LPNA

Figure 20. Impactite à texture de trempe renfermant des phyllosilicates de teinte vert-émeraude - LPNA

Impactite à texture de trempe renfermant des phyllosilicates de teinte vert-émeraude - LPNA

Les vacuoles ou vésicules correspondent à des bulles de gaz dues à la vaporisation de roches et de minéraux du socle, voire en partie de l'astéroïde lui-même. Comme dans les roches volcaniques, ces vacuoles sont fréquemment remplies par des minéraux divers : phyllosilicates (micas) prédominants, orthose, hématite… (figures 21 et 22).

Figure 21. Impactite de type Babaudus riche en vacuoles remplies de minéraux - LPNA

Impactite de type Babaudus riche en vacuoles remplies de minéraux - LPNA

Le remplissage des vacuoles consiste en des phyllosilicates fibroradiés, de l'hématite et un liseré d'orthose du centre à la bordure des deux plus grosses vacuoles.


Figure 22. Impactite de type Babaudus riche en vacuoles remplies de minéraux - LPA

Impactite de type Babaudus riche en vacuoles remplies de minéraux - LPA

Le remplissage des vacuoles consiste en des phyllosilicates fibroradiés, de l'hématite et un liseré d'orthose du centre à la bordure des deux plus grosses vacuoles.


Les brèches de type Montoume

Les brèches de type Montoume se distinguent par leur teinte rouge, due à leur richesse en fer, métal supposé provenir en grande partie de l'astéroïde, par leur position sur des points hauts de la partie la plus méridionale de l'astroblème, et par la présence de verre, rouge, sous forme à la fois de débris et de constituant de la matrice. Le meilleur lieu d'observation, classé en site de la réserve naturelle nationale, est la carrière abandonnée située au sommet de la butte qui culmine à 323 m d'altitude au Nord du hameau de Montoume et qui montre, sur un front de taille d'une dizaine de mètres de hauteur (figure 23), un débit en plans subverticaux délimitant de grosses colonnades frustes comparables aux prismes de certaines coulées de rhyolite.

Figure 23. Carrière abandonnée de Montoume

Carrière abandonnée de Montoume

La brèche de Montoume a une teinte rouge avec des nuances rosâtres (figure 24) ou violacées (figure 25). Ses éléments sont constitués, d'une part, de fragments de roches de socle de nature et de taille très variables, répartis de façon anarchique, et, d'autre part, de débris de verre, également rouge, de sorte qu'elle peut être considérée comme une suévite[8]. Sa matrice est mixte, formée de clastes de socle et de verre, rouge également, de sorte que certains auteurs, tels que Sapers et al. (2014) [29] en font une « impactite de fusion particulière », particular impact melt rock , le caractère particulier étant dû à sa relative richesse en éléments de socle. Le lambeau de Montoume repose probablement directement sur le socle varisque disloqué, alors que les autres lambeaux de brèche rouge se trouvent au-dessus de brèches de type Rochechouart, notamment au Puy de Chiraud, également classé en site de la réserve naturelle nationale.

Au microscope, il apparait que de nombreux fragments des diverses roches de socle sont parfois entourés de verre (figures 26 et 27) et/ou fortement choqués, avec une isotropisation et un effondrement du réseau cristallin des minéraux, ce qui les rapproche d'un verre diaplectique (figures 28 et 29).

Les brèches de type Chassenon

Les brèches de type Chassenon se trouvent essentiellement sur la commune de Chassenon, en Charente. Il s'agit de suévites[8] à fragments de socle et à débris de verre de teinte verdâtre, fréquemment argilisés, dans une matrice clastique (figures 30 à 32).

Au microscope, les fragments de verre frais ou peu altéré montrent une teinte soit verte à brunâtre (figure 31), soit bleuâtre, et sont isotropes, et donc opaques en LPA (figure 32).

Les impactoclastites

Dans la carrière des arènes du site gallo-romain de Cassinomagus[9], malheureusement remblayée depuis la fin des années 1970, on pouvait observer une formation finement stratifiée, d'environ 1 m d'épaisseur, reposant sur une suévite de type Chassenon et semblant donc correspondre aux retombées ultimes de la nuée ardente engendrée par l'impact (Lambert, 1974 [17], 1977 [18]). Plus trad, Claude Marchat des intercalations ou filons de produits très fins au sein des suévites de type Chassenon et dont l'étude (Lambert, 2010 [19]) a montré qu'ils étaient semblables en composition et texture à ceux de la formation de la carrières des arènes, et que l'ensemble correspondait à la définition des "impactoclastites" en référence à la nomenclature internationale sur les impactites publiée par l'IUGS en 2007. En février 2017, les travaux de décapage pour l'installation d'une plateforme de forage au Sud-Sud-Est de Chassenon ont mis à jour des morceaux d'impactoclastites intercalés dans des suévites de Chassenon (figure 33). Ces observations impliquent que les impactoclastites sont subsynchrones des suévites de Chassenon et leur sont génétiquement liées.

Figure 33. Morceau d'impactoclastite (ic) dans la suévite de Chassenon

Morceau d'impactoclastite (ic) dans la suévite de Chassenon

Comme le montre la figure 34, cette impactoclastite est constituée d'une alternance de lits de puissance millimétrique à pluricentimétrique, les uns à grain très fin et de teinte brun rouille, les autres de grain fin à moyen et de teinte grise à gris brun ou vert. Les lits de grain fin à moyen contiennent des échardes ou de petites billes de verre, généralement argilisé, et de petits fragments de roches cristallines, dont la taille peut atteindre 5 mm de longueur, ce qui les apparente à des "microsuévites" de type Chassenon. Un granoclassement fruste est parfois visible dans les lits les plus "grossiers".

L'étude d'une lame mince, confectionnée dans un échantillon provenant d'un petit bloc trouvé dans un champ labouré, confirme cette analogie (figures 35 et 36).

Les brèches de type Rochechouart

Les brèches de type Rochechouart constituent le faciès le plus commun des brèches de retombée et se situent topographiquement sous des brèches de type Chassenon ou Montoume, là où ces dernières ne sont pas érodées.

Le type Rochechouart ne contient pas, ou très peu, de verre et est constitué d'éléments de taille très variable (1 mm à 1 m voire plus) et de lithologie variée, provenant du socle varisque local, sertis dans une matrice clastique, formée de fins débris et de poussières de roches de ce même socle (figure 37). Les éléments lithiques sont constitués essentiellement de divers types de gneiss, granitoïdes et microgranitoïdes, accessoirement d'amphibolites et de lamprophyres. Il est à noter que, jusqu'à présent, personne n'y a recensé de roches ultrabasiques alors que plusieurs corps de telles roches affleurent dans la partie méridionale du cratère de 20 km de diamètre, le petit corps ultrabasique le plus proche (celui de Bonnefont) se trouvant à seulement 3,5 km au Sud du point d'impact de l'astéroïde (figure 2).

Figure 37. Échantillon de brèche polylithologique de type Rochechouart

Échantillon de brèche polylithologique de type Rochechouart

Les observations microscopiques confirment l'extrême rareté des débris de verre et révèlent la présence sporadique de cristaux de quartz choqué. Les microphotographies ci-dessous (figures 38 et 39) montrent, par exemple, de petits fragments de paragneiss quartzo-plagioclasique micacé, pas ou peu choqués, dans une matrice purement clastique, constituée de fins débris de ce même paragneiss.

Figure 38. Lame mince de brèche de type Rochechouart, à petits éléments de paragneiss micacés - LPNA

Lame mince de brèche de type Rochechouart, à petits éléments de paragneiss micacés - LPNA

Figure 39. Lame mince de brèche de type Rochechouart, à petits éléments de paragneiss micacés - LPA

Lame mince de brèche de type Rochechouart, à petits éléments de paragneiss micacés - LPA

Les brèches de type Rochechouart forment notamment le piton rocheux qui surplombe la vallée de la Graine, immédiatement à l'Ouest du château de Rochechouart (figure 40, point 2 et figure 41). Des brèches monolithologiques de dislocation (voir partie suivante), développées aux dépens de gneiss "leptynitiques" de teinte rose, affleurent en contrebas du château (figure 40, points 1a et 1b et figure 42) et apparaissent également dans le petit souterrain dont l'entrée se trouve dans la cour située au Nord du château. Cela implique que le plancher de l'astroblème, probablement basculé par une faille, se trouve approximativement dans la position indiquée sur la figure 40. Un circuit de découverte, inauguré en 2016, a été implanté sur ce site, classé dans la réserve naturelle nationale.

Figure 40. Site du château de Rochechouart

Site du château de Rochechouart

1a et 1b : affleurements de brèches monolithologiques de dislocation dans des gneiss "leptynitiques".

2 : piton constitué de brèches polylithologiques de retombée de type Rochechouart.

Tiretés bleus : plancher du cratère d'impact de l'astéroïde.


Figure 41. Détail du piton constitué de brèches polylithologiques de retombée de type Rochechouart

Détail du piton constitué de brèches polylithologiques de retombée de type Rochechouart

Point noté "2" sur la figure ci-dessus. Le marteau donne l'échelle.


Figure 42. Détail d'affleurement de brèches monolithologiques de dislocation dans des gneiss "leptynitiques"

Détail d'affleurement de brèches monolithologiques de dislocation dans des gneiss "leptynitiques"

Point noté "1b" sur la figure ci-dessus. Le cache d'objectif (diamètre de 5,5 cm) donne l'échelle.


Les brèches autochtones et le socle impacté

Le contact entre des brèches poly- à monolithologiques allochtones et le socle cristallin sous-jacent est bien exposé dans la partie la plus occidentale (classée en site de la réserve naturelle nationale, cf. À la rencontre de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon ) de la grande carrière en gradins de Champagnac, située sur la commune de Rochechouart, à environ 6 km au Nord-Est du centre de l'astroblème (figure 7). Un lambeau de brèches allochtones, comportant à sa base une microbrèche argilisée de teinte bleu nuit, y repose sur le socle varisque (figure 43). Dans cette carrière le socle, très fracturé, est constitué de paragneiss quartzo-plagioclasiques plus ou moins micacés, avec de rares intercalations lenticulaires d'amphibolite, recoupés par de petits stocks de granodiorite-tonalite, par des filons et de petits stocks de leucogranite aplitique (à grain fin) et/ou de pegmatite, ainsi que par plusieurs filons de lamprophyre. Ce socle présente un éventail complet de la tectonique due à l'impact : de la fracturation intense et fine jusqu'à la formation de failles listriques liées au réajustement final. Il renferme en outre quelques breccia dykes , consistant en des brèches qui s'enfoncent en coin dans des fractures.

Figure 43. Partie Nord-occidentale de la carrière de Champagnac

Partie Nord-occidentale de la carrière de Champagnac

Un lambeau de brèches poly- à monolithologiques allochtones, de teinte brun clair, repose sur le socle varisque, très fracturé, de teinte gris clair.


Brèches de dislocation et cataclasites d'impact

Des brèches de dislocation (ou de fragmentation) et/ou des cataclasites d'impact sont visibles là où l'érosion a enlevé les brèches de retombée qui les recouvraient, ainsi qu'au cœur de l'astroblème où elles sont intimement mêlées aux "brèches" de fusion de type Babaudus. Elles sont généralement monolithologiques mais peuvent devenir polylithologiques dans les zones de contact entre différentes roches de socle. De bons affleurements de brèches monolithologiques se trouvent :

  • en contrebas du château de Rochechouart (figures 40 et 42), où elles se sont développées aux dépens de gneiss "leptynitiques" de teinte rose, appartenant à l'Unité Inférieure des Gneiss ;
  • à l'Est de Pressignac (Charente), dans le talus Nord de la route D161 où elles affectent des paragneiss quartzo-plagioclasiques micacés (figure 44) : des « gneiss gris du Limousin » faisant ici également partie de l'Unité Inférieure des Gneiss.

Figure 45. Isaltérite de brèche sous un dépôt d'alluvions fluviatiles, hameau du Bugearas

Isaltérite de brèche sous un dépôt d'alluvions fluviatiles, hameau du Bugearas

Un affleurement exceptionnel correspond à un front de taille d'une sablière abandonnée, située à l'Est du hameau du Bugearas, en rive gauche de la Vienne entre Saillat-sur-Vienne et Chaillac-sur-Vienne, en Haute-Vienne. Dans cette carrière, ont été exploitées des alluvions fluviatiles anciennes, se trouvant à 60-70 m au-dessus du lit actuel de la Vienne ; ces alluvions surmontent une brèche de dislocation que l'altération supergène a transformées en une isaltérite, c'est-à-dire en une altérite argilo-sableuse ayant clairement conservé la texture bréchique originelle et cela malgré une forte argilisation (figure 45). Malgré l'altération, on distingue facilement des éléments constitués de deux types lithologiques : d'une part, des paragneiss de teinte brunâtre, prédominants, et, d'autre part, un leucogranite d'une teinte blanc laiteux, qui formait, avant dislocation, un filon recoupant les paragneiss. En outre, la base du dépôt fluviatile est marquée par un niveau noir, riche en oxydes de manganèse, bien visible sur la figure 45 et atteignant 20 cm d'épaisseur par endroits. Cet affleurement est d'autant plus remarquable qu'il se trouve à environ 9 km au Nord-Est du centre de l'astroblème et donc à l'intérieur du cercle de 20 km de diamètre.

Dans la carrière de Champagnac ont aussi été exploitées de rares brèches de dislocation développées aux dépens d‘amphibolites (figure 46).

Figure 46. Échantillon de brèche de dislocation monolithologique développée aux dépens d'une amphibolite, carrière de Champagnac

Échantillon de brèche de dislocation monolithologique développée aux dépens d'une amphibolite, carrière de Champagnac

L'observation microscopique permet de mieux voir la différence entre (i) les brèches de dislocation, constituées d'éléments monolithologiques légèrement déplacés les uns par rapport aux autres et liés par un ciment formé de la même roche finement broyée (figure 47), et (ii) les cataclasites d'impact dans lesquelles la structure est plus anarchique par suite de la présence d'un réseau de microfactures anastomosées (figure 48). Elle permet également de mettre en évidence un développement local de figures de déformation planaire et de kink bands sur des cristaux de micas dans des paragneiss ou d'amphibole dans de rares lentilles d'amphibolite (figures 49 et 50).

Figure 47. Brèche de dislocation développée aux dépens d'un paragneiss micacé - LPNA

Brèche de dislocation développée aux dépens d'un paragneiss micacé - LPNA

Coloration sélective du feldspath potassique en jaune.


Figure 48. Cataclasite d'impact affectant un gneiss "leptynitique" - LPNA

Cataclasite d'impact affectant un gneiss "leptynitique" - LPNA

Coloration sélective du feldspath potassique en jaune.




Pseudotachylites et brèches hydrothermales

Dans la granodiorite-tonalite et/ou le leucogranite se sont développées localement (i) des pseudotachylites[10], qui sont des mylonites à aspect vitreux (figures 51, 52 et 54, ci-dessous, ainsi que figures 13 et 14 de Impact d'un astéroïde géocroiseur et métamorphisme de choc, cas de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon ), formées par friction et fusion le long de plans de microcisaillement lors de la phase de compression, ultrarapide (d'une durée de quelques secondes) générée par l'impact de l'astéroïde, et/ou (ii) des brèches hydrothermales (figure 53) dont le ciment est constitué d'un ou plusieurs des minéraux suivants : quartz, carbonate(s), feldspath potassique, pyrite, rare fluorine...

La genèse des pseudotachylites est abordée dans le second article sur l'astroblème, Impact d'un astéroïde géocroiseur et métamorphisme de choc, cas de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon .

Les lamprophyres et les paragneiss sont dépourvus de pseudotachylites, mais sont les hôtes de quelques brèches hydrothermales (figure 53) et surtout de fréquentes veines hydrothermales, recoupant la foliation dans le cas des paragneiss (figure 55). Cependant, ce système hydrothermal est probablement polyphasé et il faudrait procéder à des études structurales détaillées et à des datations radiométriques pour faire la part entre les différentes phases anté- tardi- et post-impact. En effet, en plus de l'hydrothermalisme régional anté- et post-impact qui affecte toute la région, il doit y avoir un hydrothermalisme, qu'on peut qualifier de "tardi-impact", qui serait dû à la très haute température développée par l'impact et facilité par l'intense fracturation du socle. cet hydrothermalisme tardi-impact particulier aurait duré tant que l'anomalie thermique engendrée par l'impact était suffisante.

Il est par ailleurs à noter que les lamprophyres de cette carrière, située à 6 km du point d'impact, sont totalement dépourvus de cônes de pression.

Figure 51. Veine de pseudotachylite dans une aplite

Veine de pseudotachylite dans une aplite

Figure 52. Pseudotachylite, en partie silicifiée, développée le long du contact entre une aplite rose et une granodiorite bréchifiée et hydrothermalisée

Pseudotachylite, en partie silicifiée, développée le long du contact entre une aplite rose et une granodiorite bréchifiée et hydrothermalisée

Le contact entre aplite et granodiorite de vait être une surface particulière propice aux déplacements et donc de friction.


Figure 53. Brèche hydrothermale à éléments de lamprophyre et ciment de quartz

Brèche hydrothermale à éléments de lamprophyre et ciment de quartz

Cet échantillon exceptionnel a été remis à l'Espace Météorite en mai 2015, car ce type de brèche n'existe plus à l'affleurement par suite de son exploitation complète dans la carrière de Champagnac.



Figure 55. Paragneiss gris recoupé par un réseau de veines de quartz blanc

Paragneiss gris recoupé par un réseau de veines de quartz blanc

Cônes de percussion

Dans un rayon d'environ 2,5 km autour du centre du cratère, des cônes de percussion (ou de pression, ou de choc) apparaissent dans des microgranites (figures 56 et 58) et des lamprophyres (figure 59) constituant des filons au sein du socle varisque. Ces cônes résultent de très fortes pressions exercées pendant un bref instant lors de l'impact (cf. Impact d'un astéroïde géocroiseur et métamorphisme de choc, cas de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon ). Par ailleurs, des cônes frustes, aplatis, sont parfois visibles sur des plans de foliation de gneiss divers (figure 60) et cela jusqu'à environ 4 km du point d'impact?

Un lieu exceptionnel d'observation est la petite carrière abandonnée de Champonger (figure 56), en Charente, qui s'est hélas fortement dégradée depuis 1992 et où les plus beaux cônes (figure 58) ont été détruits, mais qui fait partie des sites classés de la Réserve Naturelle Nationale et sera remise en état. Cette carrière est d'autant plus exceptionnelle qu'elle montre un filon de microgranite porphyrique, criblé de cônes de percussion, avec ses deux épontes de paragneiss quartzo-plagioclasiques, choqués mais peu disloqués, le tout étant recouvert par un lambeau de brèche polygénique de retombée de type Rochechouart (figure 56 et coupe correspondante, figure 57, extraite de la notice de la carte géologique à 1/50 000 de Rochechouart, Chèvremont et al., 1996 [6].

Figure 56. Carrière abandonnée de Champonger

Carrière abandonnée de Champonger

Le cadre rouge localise les cônes de percussion de la figure suivante.

Le marteau et la coupe ci-dessous donnent l'échelle.


Figure 57. Coupe de la carrière de Champonger

Coupe de la carrière de Champonger


Figure 59. Cône de percussion (h=9 cm) dans un échantillon de lamprophyre

Cône de percussion (h=9 cm) dans un échantillon de lamprophyre

Figure 60. Cônes de percussion aplatis dans le plan de foliation d'un gneiss

Cônes de percussion aplatis dans le plan de foliation d'un gneiss

Maille de la grille = 1 cm x 1 cm.


Un bon affleurement de filon de lamprophyre totalement dépourvu de cônes de percussion se trouve dans le talus sud de la voie ferrée Angoulême‒Limoges, à 1,2 km à l'Est de Chabanais, en Charente. En outre, sur cet affleurement situé à 7 km au Nord-Nord-Ouest du centre de l'astroblème, le filon de lamprophyre et son encaissant, constitué de granite-granodiorite, ne sont ni bréchifiés, ni cataclasés (figure 61).


Remerciements

Cet article a bénéficié de la collaboration de Ludovic Ferrière, spécialiste des impactites et conservateur du Muséum d'histoire naturelle de Vienne ( Naturhistorisches Museum Wien ) (Autriche).

Pierre Thomas et Philippe Lambert ont aussi contribué par leurs relectures et remarques pertinentes à l'amélioration du texte initial.

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[1] astroblème : cratère "fossile" d'impact d'astéroïde, c'est-à-dire identifié grâce à des vestiges ayant résisté au temps et à l'érosion.

[2] lamprophyre : roche magmatique filonienne (filons de quelques cm à 1 m d'épaisseur), microgrenue, méso- à mélanocrate, montrant une abondance (jusqu'à 25%) de biotite et/ou d'amphibole brune en petits et grands cristaux accompagnés selon les cas d'olivine (altérée) et de clinopyroxène.

[3] sanidine : feldspath alcalin de haute température, présent notamment dans des laves alcalines, comme celles issues des volcans du Mont-Dore ou du Sancy en Auvergne.

[4] adulaire : feldspath potassique de basse température, se développant, par altération hydrothermale ou parfois supergène, aux dépens de silicates, principalement de plagioclase et parfois de biotite, amphibole… L'adularisation est le phénomène de transformation en adulaire de ces minéraux primaires.

[5] tsunamites : roches sédimentaires synchrones d'un tsunami ou raz-de-marée

[6] une brèche stricto sensu comprend au moins 50% d'éléments, ce qui n'est généralement pas le cas des "brèches" à fort taux de fusion de type Babaudus.

[7] une trempe est un procédé de traitement d'un matériau par refroidissement brutal utilisé en métallurgie (trempe d'un acier) ou dans l'industrie du verre ; en géologie, un phénomène naturel de trempe peut affecter soit des roches volcaniques (pour donner, par exemple, les bordures figées des pillow lavas ), soit des impactites de fusion.

[8] une suévite est, au sens large, une brèche d'impact de météorite, contenant du verre, dans un sens plus strict.

[9] Cassinomagus : le « marché au chêne », en latin, l'actuel Chassenon, en Charente.

[10] pseudotachylites : par comparaison avec les tachylites vraies qui sont des verres basaltiques.