Thermo-métamorphisme d'un paléosol par une coulée de lave, Bournac (Haute Loire)

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

25/06/2012

Résumé

Argile cuite, et prismée, par une coulée de lave elle-même prismée dans la carrière de Bournac (Haute Loire).


Figure 1. Front de taille de la carrière de Bournac, Saint Front, Haute Loire

Front de taille de la carrière de Bournac, Saint Front, Haute Loire

Ce front de taille recoupe deux coulées prismées superposées, coulées appartenant au volcanisme dit du Velay oriental. De haut en bas, on voit la partie inférieure d'une coulée basaltique prismée. À sa base, on reconnait quelques décimètres de basalte scoriacé, bréchifié par la progression de la lave sus-jacente. La coulée massive et sa semelle scoriacée repose sur un niveau rouge brique, qui chapeaute lui-même la partie supérieure d'une autre coulée de basalte qui occupe toute la moitié inférieure de la photo. Ce niveau rouge brique correspond à un paléosol argileux mis en place par l'altération de la coulée inférieure et peut-être aussi par altération d'un saupoudrage de cendres fine venues d'un volcan lointain. Ce sol (et ces cendres altérées) a été recouvert par la coulée supérieure, dont la haute température a métamorphisé les minéraux argileux du paléosol. L'argile est devenue "brique". Ce sol, qui contenait vraisemblablement de la matière organique et du Fe II a été oxydé ; sa couleur est devenue rouge, couleur caractéristique du Fe III. On parle de rubéfaction.


Figure 2. Front de taille de la carrière de Bournac, Saint Front, Haute Loire

Front de taille de la carrière de Bournac, Saint Front, Haute Loire

Ce front de taille recoupe deux coulées prismées superposées, coulées appartenant au volcanisme dit du Velay oriental. De haut en bas, on voit la partie inférieure d'une coulée basaltique prismée. À sa base, on reconnait quelques décimètres de basalte scoriacé, bréchifié par la progression de la lave sus-jacente. La coulée massive et sa semelle scoriacée repose sur un niveau rouge brique, qui chapeaute lui-même la partie supérieure d'une autre coulée de basalte qui occupe toute la moitié inférieure de la photo. Ce niveau rouge brique correspond à un paléosol argileux mis en place par l'altération de la coulée inférieure et peut-être aussi par altération d'un saupoudrage de cendres fine venues d'un volcan lointain. Ce sol (et ces cendres altérées) a été recouvert par la coulée supérieure, dont la haute température a métamorphisé les minéraux argileux du paléosol. L'argile est devenue "brique". Ce sol, qui contenait vraisemblablement de la matière organique et du Fe II a été oxydé ; sa couleur est devenue rouge, couleur caractéristique du Fe III. On parle de rubéfaction.


Cette carrière étant en exploitation, il convient de demander l'autorisation avant d'y pénétrer.

La carrière de Bournac (commune de Saint Front, Haute Loire) exploite pour en faire des granulats un empilement de coulées de basaltes d'âge mio-pliocène appartenant à la province volcanique dit du Velay oriental. Ces coulées reposent sur le socle granitique hercynien. La société BETON 43 y extrait environ 50 000 t/an. Dans son état de 2011, la carrière entaillait deux coulées de basaltes superposées, séparées par un paléosol rubéfié par thermo-métamorphisme. Sur la plus vieille des coulées, une longue interruption de l'activité volcanique a permis une altération importante et le développement d'un sol argileux aux dépens de sa surface scoriacée. L'arrivée de la deuxième coulée a réchauffé, "cuit" et métamorphisé ce sol. L'argile est devenue brique, et le FeII qu'elle contenait est devenu FeIII, ce qui donne une couleur rouge à ce paléosol (on parle de rubéfaction ). Cette argile "cuite" est régionalement connue sous le nom de porcelanite . Un niveau plus induré se retrouve systématiquement au milieu de ce niveau rouge sur toute la longueur du front de taille. Au moins deux hypothèses sont plausibles pour expliquer cette disposition : (1) un niveau de cendre volcanique s'est déposé sur un premier sol en formation. Il a lui-même été la proie de l'altération et s'est partiellement transformé en argile, avant l'arrivée de la deuxième coulée ; (2) dans le niveau d'argile en cours de métamorphisme, des circulations d'eau au sein de cette couche présentant un fort gradient de température ont permis le dépôt d'oxydes ferriques dans un seul niveau, celui qui présentait une bonne température et un bon degré d'hydratation.

Figure 3. Détail de la couche d'argile cuite, carrière de Bournac (Haute Loire)

Détail de la couche d'argile cuite, carrière de Bournac (Haute Loire)

De bas en haut, on trouve.

  1. Du basalte massif, le haut de la coulée inférieure.
  2. Un niveau bréchique, la surface scoriacée supérieure de la coulée inférieure.
  3. Un niveau d'argile cuite, thermo-métamorphisée. Ce niveau contient à sa base des reliques de basalte non "argilisé", car ayant échappé à l'altération. Au milieu du niveau rubéfié, on note ce niveau plus induré dont l'origine est discutée ci-dessus.
  4. Un niveau de brèche d'épaisseur variable, la semelle scoriacée inférieure de la coulée supérieure.
  5. Le basalte massif de la coulée supérieure.

Figure 4. Détail de la couche d'argile cuite, carrière de Bournac (Haute Loire)

Détail de la couche d'argile cuite, carrière de Bournac (Haute Loire)

De bas en haut, on trouve.

  1. Un niveau bréchique, la surface scoriacée supérieure de la coulée inférieure.
  2. Un niveau d'argile cuite, thermo-métamorphisée. Ce niveau contient à sa base des reliques de basalte non "argilisé", car ayant échappé à l'altération. Au milieu du niveau rubéfié, on note ce niveau plus induré dont l'origine est discutée ci-dessus.
  3. Un niveau de brèche, la semelle scoriacée inférieure de la coulée supérieure.

Figure 5. La carrière de Bournac (commune de Saint Front, Haute Loire), ses deux coulées de basalte et son paléosol thermo-métamorphisé

La carrière de Bournac (commune de Saint Front, Haute Loire), ses deux coulées de basalte et son paléosol thermo-métamorphisé

La coulée inférieure, très épaisse, présente une prismation variable avec la profondeur.


Figure 6. La carrière de Bournac (commune de Saint Front, Haute Loire), ses deux coulées de basalte et son paléosol thermo-métamorphisé

La carrière de Bournac (commune de Saint Front, Haute Loire), ses deux coulées de basalte et son paléosol thermo-métamorphisé

La coulée inférieure, très épaisse, présente une prismation variable avec la profondeur.


Figure 7. Le site de la carrière de Bournac (Haute Loire)

Le site de la carrière de Bournac (Haute Loire)

Le vaste plateau qui occupe la majorité de la photo est constitué par la surface des coulées mii-pliocènes du Velay oriental. Ce plateau est entaillé par des vallées profondes, au fond desquelles affleure le socle granitique. Au premier plan, la limite basalte/socle correspond approximativement à la route à flanc de coteau. À gauche de l'image, le dôme phonolitique de La Tortue.


Figure 8. Extrait de la carte géologique de la France au 1/1.000.000 (BRGM) localisant la carrière de Bournac (Haute Loire)

Extrait de la carte géologique de la France au 1/1.000.000 (BRGM) localisant la carrière de Bournac (Haute Loire)

La carte géologique au 1/50000 correspondante (le Monastier-sur-Gazeille) n'est pas encore publiée. Il n'est donc pas possible de montrer avec précision le cadre géologique de cette carrière.