Altération, érosion en boule et chaos granitiques : Devils Marbles Conservation Reserve, Australie

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

30/01/2012

Résumé

Granites et érosion : formation des chaos, exemples australiens et malgaches.


Figure 1. Sommet d'un chaos granitique situé dans la "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Contrairement à ce qu'indique le nom de cette « réserve », ces chaos sont constitués de granite ("marbles" est ici employé dans le sens de "billes" et pas de "marbres"). Les différentes boules du chaos semblent approximativement en place, et n'ont apparemment pas trop été déplacées par rapport à leurs voisines. Les images suivantes montrent différents aspects de ce chaos granitique australien photographié au coucher du soleil.


Figure 2. Un chaos granitique situé dans la "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Autre vue du chaos de la figure 1.


Figure 3. Un chaos granitique situé dans la "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Vue générale du chaos de la figure 1.


Figure 4. Un chaos granitique situé dans la "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Vue éloignée du chaos de la figure 1.


Figure 5. Un chaos granitique situé dans la "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Autre vue éloignée du chaos de la figure 1.


Ces chaos granitiques sont situés au sein d'un granite protérozoïque inférieur (1 710 ±10 Ma, aĝe U/Pb), intrusif dans les sédiments du groupe dit « Ooradidgee » et dans les grès dits « Unimbra ». Cette petite intrusion granitique (3 km de diamètre) a la particularité d'être parfaitement repérable sur les images Google Earth. La haute résolution de ces images Google Earth permet de parfaitement distinguer la limite granite-encaissant, et même de bien voir les chaos granitiques au sein de l'intrusion.

Figure 6. Localisation de la "Devils Marbles Conservation Reserve", Australie


Figure 7. L'intrusion granitique de la "Devils Marbles Conservation Reserve", Australie

Image brute (en haut) et image rapidement interprétée (en bas).

On note très facilement la différence entre l'intrusion granitique (sans structuration interne visible à cette échelle) et les formations sédimentaires de l'encaissant dans lesquelles strates et terminaisons de plis sont parfaitement visibles.


Figure 8. Bordure Ouest de l'intrusion granitique de la "Devils Marbles Conservation Reserve", Australie

On peut très facilement distinguer le granite avec ses chaos rocheux (partie inférieure de l'image) et son encaissant sédimentaire plissé (partie supérieure de l'image). Le contact granite – encaissant passe légèrement "au-dessus" de la route.



D'autres chaos du même massif montrent, qu'en plus des boules quasi en place comme on en voit dans les images ci-dessus, d'autres boules se sont déplacées et ne sont plus jointives avec leur voisines, là où elles ont pris naissance. Ces boules sont parfois en équilibre instable, ou en porte-à-faux. Elles ont pu alors se déplacer, perdre des points d'appui, chuter... ce qui a pu occasionner leur cassure. Les figures suivantes montrent un autre chaos du même secteur, avec des blocs en équilibre instable, en porte-à-faux, voire brisées.

Figure 10. Un autre chaos granitique du même secteur, "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Chaos à blocs en équilibre instable, en porte-à-faux, brisés par leur chute.


Figure 11. Un autre chaos granitique du même secteur, "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Bloc en porte-à-faux.


Figure 12. Un autre chaos granitique du même secteur, "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Blocs en équilibre instable.


Figure 13. Un autre chaos granitique du même secteur, "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Bloc en équilibre instable.


Figure 14. Un autre chaos granitique du même secteur, "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Des blocs ont été brisées par leur chute.


Figure 15. Un autre chaos granitique du même secteur, "Devils Marbles Conservation Reserve" en Australie

Des blocs ont été brisées par leur chute.


Ces chaos granitiques sont constitués de « boules » de granite très peu altéré. Quand il pleut, l'eau ruisselle sur ces boules, sèche dès la fin des précipitations et n'altère que très peu la roche des chaos. Par contre, le sol et le sous sol situés à la base des chaos restent longtemps imbibés de l'eau de ces précipitations. Cette eau du sol et du sous-sol, rendue plus acide par le CO2 issus de la respiration des organismes du sol et par les acides humiques produit par la décomposition incomplète de la matière organique du sol, altère efficacement la roche du sous-sol. Or, les granites sont très souvent parcourus de diaclases. L'altération du granite et sa transformation en « arène granitique » (mélange d'argiles néoformées et de minéraux hérités comme des quartz et des feldspath) se fait donc dans les premiers décimètres ou mètres superficiels du sol, et plus en profondeur le long des diaclases permettant la circulation des eaux souterraines. L'altération le long des diaclases « épargne » les volumes situés entre elles, ce qui produit des « blocs » de granite sain entourés d'arène et de granite altéré, blocs de morphologie anguleuse dans la partie inférieure du profil, de morphologie de plus en plus ovoïde ou sphérique dans la partie supérieure. Des tranchées naturelles (érosion rapide par ruissellement pendant un orage) ou artificielles (carrière, route …) permettent de voir in situ cette arénisation en cours (voir par exemple altération des roches silicatées et tectonique et altération en boules).

Le schéma ci-dessous montre la formation théorique de telles boules dans le sol. Les 3 photographies suivantes montrent de telles boules in situ dans un sol de Madagascar, au climat assez voisin de celui de l'Australie du Nord, boules partiellement dégagées par une rapide érosion actuelle.

Figure 16. Constitution théorique du sol et du sous-sol dans une région granitique

Le substratum est constitué de granite (figuré en rouge), avec diaclases (traits noirs). Entre ce substratum granitique sain et la litière du sol (en orange), on trouve le granite en voie d'altération, avec une fraction de granite arénisé et altéré (figuré en rose clair) de plus en plus faible vers le bas du profil. Entre les diaclases par où progresse l'altération subsiste des « blocs » de granite sain, blocs de morphologie anguleuse dans la partie inférieure du profil, de morphologie de plus en plus ovoïde ou sphérique dans la partie supérieure. Des tranchées naturelles (érosion rapide par ruissellement pendant un orage) ou artificielles permettent de voir in situ cette arénisation en cours.


Figure 17. Savane malgache sur substratum granitique, au sein duquel se développe une altération produisant une arène et épargnant quelques « boules » encore saines

Une rapide reprise d'érosion due au déboisement des pentes montagneuses produit des ravines qui érodent arène et granite altéré et laissent entrevoir les « boules saines ». Si l'ensemble de l'arène et du granite altéré est érodé, un chaos granitique assez semblable à ceux de Devils Marbles apparaîtra.


Figure 18. Savane malgache sur substratum granitique, au sein duquel se développe une altération produisant une arène et épargnant quelques « boules » encore saines

Une rapide reprise d'érosion due au déboisement des pentes montagneuses produit des ravines qui érodent arène et granite altéré et laissent entrevoir les « boules saines ». Si l'ensemble de l'arène et du granite altéré est érodé, un chaos granitique assez semblable à ceux de Devils Marbles apparaîtra.


Figure 19. Savane malgache sur substratum granitique, au sein duquel se développe une altération produisant une arène et épargnant quelques « boules » encore saines

Une rapide reprise d'érosion due au déboisement des pentes montagneuses produit des ravines qui érodent arène et granite altéré et laissent entrevoir les « boules saines ». Si l'ensemble de l'arène et du granite altéré est érodé, un chaos granitique assez semblable à ceux de Devils Marbles apparaîtra.


Figure 20. Localisation de la savane malgache photographiée


Figure 21. Schéma de la genèse des chaos granitiques

La partie haute de ce shéma est identique au schéma précédent. Pour la partie basse du schéma, la moitié supérieure de l'arène et du granite altéré a été enlevée grâce à la magie des logiciels de dessin, équivalents d'une érosion intense. Et comme les blocs de granite sain ainsi partiellement ou totalement dégagés ne pouvaient pas continuer à rester en déséquilibre ou à flotter "en l'air", ces blocs ont basculé (avec le logiciel de dessin), se sont effondrés et parfois fracturés. Ainsi sont nés les chaos granitiques de Devils Marbles en Australie, et les innombrables autres chaos, comme ceux que nous verrons en France la semaine prochaine.