Mots clés : pyrite, sulfure, oxydation, glacier, Grandes Rousses

Retrait glaciaire et oxydation de la pyrite, Carbonifère du lac des Quirlies, massif des Grandes Rousses, Isère

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Damien Mollex

ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

26/09/2011

Résumé

Oxydation de sulfures mis à nu suite au retrait d'un glacier.


Figure 1. Poli et stries glaciaires recouverts par des traînées d'oxydes ferriques, Carbonifère du secteur du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère)

Les traînées ocres et rougeâtres d'oxydes ferriques (limonite probable = Fe(OH)3) colorant ces stries glaciaires sont du plus bel effet.


À l'Est du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère), le sous-sol est constitué de conglomérats carbonifères. Un volcanisme et une tectonique synsédimentaires ont eu lieu régionalement pendant le dépôt de ces conglomérats, qui sont localement imprégnés par de la pyrite (FeS2), de la pyrrhotite (FeS) ou d'autres sulfures d'origine hydrothermale. C'est l'oxydation de ces sulfures par l'O2 atmosphérique dissout dans les eaux de pluie ou de fonte des neiges, ainsi que par des bactéries ferroxydantes, qui est à l'origine de ces traînées d'oxydes ferriques.

4 FeS2 + 15 O2 + 14 H2O --> 4 Fe(OH)3 + 8 H2SO4

Ces traînées dues à l'écoulement des eaux de pluie ou de fonte des neiges débutent là où des zones pyriteuses, souvent de petite taille, voire quasi « ponctuelles » affleurent à la surface de la roche.

Figure 2. Trainées d'oxydes ferriques colorant une paroi de roche affectée par des stries glaciaires, secteur du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère).

Traînées ocres et rougeâtres d'oxydes ferriques (limonite probable = Fe(OH)3).


Figure 3. Trainées d'oxydes ferriques colorant une paroi de roche affectée par des stries glaciaires, secteur du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère).

Les rochers au premier plan de la photo ne contiennent que peu de traînées d'oxydes ferriques contrairement à ceux situés quelques mètres plus loin, preuve du caractère très localisé de la présence de sulfures hydrothermaux.


Figure 4. Trainées d'oxydes ferriques colorant une paroi de roche affectée par des stries glaciaires, secteur du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère).

Les rochers au premier plan de la photo ne contiennent que peu de traînées d'oxydes ferriques contrairement à ceux situés quelques mètres plus loin, preuve du caractère très localisé de la présence de sulfures hydrothermaux. Au centre droit de l'image, entre les roches striées du premier plan et les prés d'arrière plan, une moraine. Au fond, les Aiguilles d'Arve (3510 m).


Figure 5. Gros plan sur la roche polie et les traînées d'oxydes ferriques, secteur du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère)

On voit bien la nature conglomératique de la roche, avec des galets de quartz blancs.


Figure 6. Le conglomérat carbonifère du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère)

Ici pas de traînées d'oxydes ferriques. Les éléments de ce conglomérat sont constitués de gneiss et autres roches métamorphiques, issus de l'érosion de la chaîne hercynienne en cours de démantèlement au Carbonifère.


Figure 7. Gros plan sur le conglomérat carbonifère du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère)

Ici pas de traînées d'oxydes ferriques. Les éléments de ce conglomérat sont constitués de gneiss et autres roches métamorphiques, issus de l'érosion de la chaîne hercynienne en cours de démantèlement au Carbonifère.


Le secteur du lac des Quirlies permet d'estimer la vitesse d'oxydation des sulfures et de « fabrication » de ces traînées d'oxydes ferriques : moins de 150 ans. En effet, ce secteur à l'Est du lac des Quirlies était recouvert par le glacier du même nom pendant le Petit Âge Glaciaire (du 16ème au 19ème siècle). Le poli et les stries glaciaires des figures 1 à 5 datent de cette époque, et c'est cette abrasion récente qui a amené la pyrite à la surface. Jusque vers 1860, cette pyrite était quasiment « à l'abri » de l'oxydation dans la roche puis sous la glace ; la basse température ne favorisait pas les réactions chimiques ni les développements bactériens, et les éventuelles traînées d'oxydes ne pouvaient se constituer à cause de l'abrasion de la glace. Ces traînées d'oxydes n'ont pu commencer à se constituer qu'après le retrait glaciaire, depuis la fin du Petit Âge Glaciaire vers 1860.

Figure 8. Vue "Google Earth" du glacier et du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère)

Les croix rouges indiquent la position des traînées d'oxydes ferriques des figures 1 à 5. Sur l'autre rive du torrent, en vis-à-vis des croix rouges, on voit très bien un croisant morainique, indiquant la position probable du front du glacier sur la rive droite du torrent pendant le Petit Âge Glaciaire. Si le glacier était « symétrique » par rapport à l'actuel torrent, cela indique que les traînées d'oxydes étaient bien en position sous-glaciaire pendant le Petit Âge Glaciaire.


Figure 9. Vue "Google Earth" du secteur du glacier et du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère)

Même échelle et même projection que la carte géologique de la figure suivante.

Les punaises rouges indiquent la position des traînées d'oxydes des figures 1 à 5.


Figure 10. Carte géoloique du secteur du glacier et du lac des Quirlies, Massif des Grandes Rousses (Isère)

Même échelle et même projection que la vue de la figure précédente.

Les punaises rouges indiquent la position des traînées d'oxydes des figures 1 à 5. Ces punaises sont situées sur la formation notée Gz (moraines et plaquages glaciaires d'âge historique –le Petit Âge Glaciaire-), formation posée sur le Carbonifère conglomératique (h4d-5a). Ces traînées d'oxydes sont postérieures au retrait du glacier des Quirlies qui a commencé à la fin du Petit Âge Glaciaire, vers 1860.


Mots clés : pyrite, sulfure, oxydation, glacier, Grandes Rousses