École de terrain - Une journée au plateau du Coiron

Benoît Urgelli

ENS Lyon

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

Antoine Monassier

15/09/2001

Résumé

Étude du dynamisme éruptif et de la sédimentation de la région du plateau du Coiron.


Les Coirons constituent un plateau basaltique d'âge récent (de 5 à 10 millions d'années). Il résulte de l'empilement de 3 à 7 coulées massives alternant avec des matériaux pyroclastiques issus de cônes de scories ou de maars. Ces points d'émission ne présentent pas d'alignement particulier, ils sont au contraire dispersés.

Figure 1. Carte géologique au 1/80.000, Privas

Carte géologique au 1/80.000, Privas

Figure 2.  Partie 1

Partie 1

Figure 3.  Partie 2

Partie 2

Figure 4.  Partie 3

Partie 3

Arrêts 1 et 1 bis - Chomérac, vallée de la Peyre et Flachères

Introduction à la lecture de carte et à la lecture de paysages (panorama et géomorphologie)

Figure 5. Reconnaissance topographique du plateau du Coiron.

Reconnaissance topographique du plateau du Coiron.

Travailler sur la carte topographique de Privas au 1/50.000  :

  • à l'aide de l'estompage (grisé) qui souligne les versants (surface dont la pente est le plus souvent constante) (1) qui ne sont pas éclairés par une source lumineuse située arbitrairement au NW de la carte ;
  • à l'aide des courbes de niveaux qui permettent de reconnaître les secteurs à pentes fortes (courbes serrées) (2) et les secteurs à pentes faibles (courbes espacées) (3)
  • à l'aide des digitations qui représentent les lignes de crêtes (4), séparées par des talwegs (vallées) où coulent des ruisseaux (5).

Cette lecture de la carte topographique est complétée sur le terrain par une lecture du paysage correspondant (exemple de l'arrêt 1bis : Flachères).

Lecture de paysage, le plateau du Coiron.

Arrêt 2 - Col de l'Arénier

Lecture de paysage, organisation sédimentaire.

Le grès observé est un sable, produit du démantèlement d'un granite, puis consolidé par un ciment. Ce grès est lui-même soumis à l'action de l'érosion qui lui donne ici un modelé en creux et en bosse. Le profil d'érosion dépend de la texture du grès (nature et taille des grains et degré de cimentation).

Dans le détail, on observe une hétérogénéité dans la granulométrie (lits à grains grossiers et à grains fins, ci-dessus).

La présence de stratifications obliques témoignent de l'action d'un courant unidirectionnel lors du dépôt des grains. Le sens de plongement des stratifications indique le sens du courant. L'alternance de lits grossiers et fins montre une rythmicité dans la sédimentation.


Arrêt 3 - Parking de Chastellon

Dyke dans les grès du Trias, chronologie relative.

Figure 9. Dyke basaltique

Dyke basaltique

Figure 10. Gros plan.

Gros plan.

Un dyke (filon) basaltique recoupe l'encaissant sédimentaire (argilites rouges et vertes à la base et grès au sommet).

Travailler sur le terrain  : exercice de chronologie relative.

Arrêt 4 - Col de l'Escrinet

Panorama vers les bassins d'Aubenas et de Privas.

Vue et commentaire sur les bassins sédimentaires de Privas et d'Aubenas depuis le col de l'Escrinet. Ce col correspondait à l'emplacement d'un seuil tectonique (haut fond) qui séparait, au Jurassique, le sous-bassin sédimentaire de Privas de celui d'Aubenas.

Arrêt 5 - Goulet de la Soulière

Volcanisme et dynamisme éruptif du Coiron.

Figure 11. Goulet de la Soulière

Goulet de la Soulière

Nous sommes dans la partie sommitale du plateau des Coirons. Cet affleurement est spectaculaire par la présence de niveaux pyroclastiques épais, ainsi que d'un filon basaltique. La présence de ces filons est fréquente dans les Coirons, ils recoupent tantôt le substratum sédimentaire (Arrêt 3), tantôt les niveaux pyroclastiques, comme ici.

L'ensemble des observations indique que le Goulet de la Soulière résulte d'éruptions phréatomagmatiques ; il s'agit donc d'un volcanisme de type maar .

La particularité de ce filon large de 70 cm est ici sa forme courbe. Il s'étend sur une centaine de mètres. Cette forme courbe est caractéristique des « ring-dykes » qui sont concentriques aux cratères des maars. Ce filon est constitué de basalte ; on observe cependant de grands cristaux d'amphibole, de pyroxènes (augite) et de magnétite ainsi que des vacuoles.


Figure 13. Gros plan.

Gros plan.

Les niveaux pyroclastiques sont très lités, avec un pendage de 20° vers le Sud, pour la partie Nord de l'affleurement. Leur épaisseur totale est d'une centaine de mètres ; on distingue des bancs de 1 m d'épaisseur environ, divisés en séquence contenant des éléments grossiers à la base, puis du matériel plus fin. Ces couches de brèches contiennent à la fois des éléments volcaniques, mais également du substratum constitué de calcaire tithonique, ainsi que des enclaves de péridotites. Ce sont les blocs et graviers calcaires qui donnent une teinte gris clair aux dépôts. La dimension des différents fragments peut atteindre 20 cm de diamètre.

On peut donc appeler les niveaux pyroclastiques tufs stratifiés , c'est à dire des projections de maars.

Travailler sur le terrain : Orienter un objet géologique dans l'espace.

Mesurer un pendage à l'aide d'une boussole.

Arrêt 6 : Les Avias

Observation de la base sédimentaire et volcanique d'une coulée.

Figure 14. Panorama.

Panorama.

Figure 15. Tufs rouge des Avias

Tufs rouge des Avias

Figure 16. Gros plan

Gros plan

Nous observons une coulée d'épaisseur modeste (2 m) reposant sur une couche de couleur rouge. Cette dernière formation est reconnue dans toutes les digitations de la partie méridionale du plateau des Coiron (plus de 7 km d'extension); elle est appelée « tufs rouges des Avias ».

La formation de tufs rouge des Avias est d'origine phréatomagmatique. Le centre d'émission de ces produits est identifié : il s'agit d'un double maar situé à 2,5 km au NE de Darbres. Sur le terrain, ce niveau rouge est toujours recouvert par des coulées volcaniques. La rubéfaction est donc interprétée comme la conséquence de la mise en place des coulées sus-jacentes.

Le scénario de formation peut être décomposé de la façon suivante :

  1. Lors de l'explosion phréatomagmatique, un nuage éruptif constitué de produits très fins est émis, et les produits sont très largement dispersés.
  2. Après être tombée au sol, cette pluie de produits très fins est facilement altérée, et les particules vitreuses fines transformées en argile. Les phénomènes d'altération étaient d'autant plus efficaces qu'à cette époque, le climat de la région était chaud et humide.
  3. Enfin, sous l'effet de la chaleur, les constituants argileux de ce niveau ont été cuits lors de l'écoulement de la lave qui le recouvre. L'argile a ainsi été transformée en un matériau comparable à de la brique.

La base de la coulée est marquée par une semelle scoriacée qui correspond à des débris de verre basaltique formés au front de la coulée lors de sa progression.

Travailler sur le terrain : Détermination du sens d'écoulement de la lave d'origine


Détermination du sens d'écoulement de la lave grâce aux bulles d'air déformées.

.

Au sein de la coulée, on observe des vacuoles en forme de gouttelettes, qui nous indiquent la direction et le sens d'écoulement de la lave. La direction d'allongement coïncide avec la direction d'écoulement, et la partie ‘rebondie' de la gouttelette pointe dans le sens de l'écoulement.

Arrêt 7 - Tour de Mirabel

Lecture de paysages et coulée en prismes.

Figure 18. Tour de Mirabel

Tour de Mirabel

Figure 19. Tour de Mirabel

Tour de Mirabel

Sous la tour de Mirabel, on observe le long le la route une coulée très épaisse, reposant sur le substratum sédimentaire daté du Valanginien inférieur. Comme pour l'arrêt 6 , le substratum de la coulée a subi une cuisson nette lors de la mise en place de la coulée.

La semelle scoriacée de base de coulée est bien développée. On distingue ensuite dans cette coulée deux niveaux distincts.

  • Sur deux mètres de hauteur environ, la partie inférieure de la coulée, appelée colonnade, est constituée de prismes réguliers à base sub-hexagonale. La structuration en colonnade massive témoigne d'un refroidissement lent du magma. L'allongement des colonnes se fait perpendiculairement aux isothermes.
  • La partie supérieure (20 m d'épaisseur) de la coulée, appelée entablement, est constituée de prismes irréguliers, de taille plus petite, et disposés en gerbe. Le sommet de la coulée s'est refroidi plus rapidement que la base.

Le basalte qui constitue la coulée est un basalte alcalin, à gros cristaux d'olivine. La pâte, contient quant à elle en plus du verre de tous petits cristaux de feldspaths (labrador), de pyroxène (augite titanifère) et de magnétite.

La coulée de Mirabel est une coulée type du volcanisme des Coirons. On retrouve en effet cette coulée à la base de chacune des digitation du plateau des Coirons. Elle se détache très nettement dans le paysage, par exemple au niveau de Saint-Laurent-sous-Coiron, que vous pouvez voir au Nord-Ouest depuis la Tour de Mirabel.

Travailler sur le terrain  : lire une carte géologique

Figure 21.  Carte géologique d'Aubenas au 1/50.000

Carte géologique d'Aubenas au 1/50.000

Source : BRGM.


Les terrains géologiques sont représentés sur la carte géologique par des couleurs conventionnelles.

Les terrains représentés ici sont des terrains sédimentaires d'âge jurassique supérieur (150 à 130 millions d'années) (en bleu) et d'âge crétacé inférieur (130 à 110 millions d'années) (en vert) et des terrains volcaniques du Coiron d'âge fini-tertiaire (vers 10 millions d'années) (en violet).

Les formations sédimentaires sur la bordure ardéchoise présentent une structure monoclinale (couches inclinées par la tectonique). L'inclinaison des formations a une valeur d'environ 15° vers le Sud-Est. Ainsi sur la carte, les formations sont disposées en bandes de couleur allongées, de la plus ancienne à l'Ouest à la plus récente à l'Est.

Les terrains basaltiques plus récents recouvrent les formations sédimentaires. Ceci se reconnaît sur la carte où l'on voit la superposition du violet sur le vert.

Comprendre l'origine des prismes basaltiques...


La structuration en colonnade massive témoigne d'un refroidissement lent du magma. L'allongement des colonnes se fait perpendiculairement aux isothermes. La partie supérieure de la coulée, appelée entablement, est constituée de prismes irréguliers, de plus petite taille, et disposés en gerbe. Le sommet de la coulée s'est refroidi plus rapidement que la base.