Prismation dans des argiles cuites à la base d'une coulée de basalte, Marjallat (commune de Mazeyrat d'Allier, Haute Loire)

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

02/07/2012

Résumé

Argiles sableuses cuites par thermo-métamorphisme et montrant une prismation de périodicité variant en fonction de la distance à la coulée de lave à l'origine de la cuisson.


Figure 1. Prismation dans des argiles cuites à la base d'une coulée de basalte, Marjallat, commune de Mazeyrat d'Allier (Haute Loire)

De haut en bas, on voit le basalte massif d'une coulée de basalte (province volcanique dite du Devès, datant de 0,5 à 1,5 Ma), sa semelle scoriacée et un niveau rouge d'argiles sableuses "cuites", rougies, et dont la partie supérieure est prismée, mimant des prisme de basalte.


Les coulées de laves coulent très souvent sur d'anciens sols et/ou d'anciennes alluvions de fond de vallée, sols et alluvions étant souvent riches en argiles. Ces argiles plus ou moins sableuses sont alors chauffées par la coulée de lave, et sont "cuites", c'est-à-dire qu'elles subissent un métamorphisme au contact de la lave, un métamorphisme appelé thermo-métamorphisme . Elles prennent alors souvent une couleur rouge brique, comme nous l'avons vu dans la carrière de Bournac (Haute Loire). Les coulées du Devès (de -0,5 à -1,5 Ma) ont fréquemment donné lieu à ce phénomène.

Toute rétraction (assèchement d'argile conduisant à des fentes de dessiccation, refroidissement de lave conduisant à des prismes volcaniques, etc) a tendance à créer un réseau de fentes et/ou de prismes hexagonaux. Si on refroidit et déshydrate à la fois une masse d'argile plus ou moins sableuse, celle-ci va aussi, si les conditions sont favorables, pouvoir se fragmenter en prismes hexagonaux, et mimer en petit la prismation si fréquente au sein des coulées volcaniques. Cette prismation des argiles peut, parfois, s'observer à la base de coulées de lave ayant recouvert des sols ou des sédiments argileux.

Dans l'affleurement de Marjallat (commune de Mazeyrat d'Allier, Haute Loire), le sol présent sous une coulée de basalte quaternaire affleure sur plusieurs dizaines de mètres au bord d'une petite route. Sur une partie de cet affleurement, une très belle prismation affecte des argiles sableuses "cuites" sur parfois près d'un mètre d'épaisseur. Les prismes sont "minces" juste sous la coulée, et s'épaississent quand on descend dans la série. Cet épaississement ne se fait pas par augmentation de l'épaisseur des prismes, mais par réunion et coalescence de prismes élémentaires. Cette augmentation de la prismation avec la proximité de la coulée est à rechercher dans l'importance de la rétraction, elle-même due à l'intensité de la "cuisson", de la déshydratation et de la diminution de volume particulièrement forte au contact de la coulée.

Mais si les argiles rouges cuites à la base de coulées sont très fréquentes dans tous les pays volcaniques, cette prismation ne se produit que rarement, car elle ne se fait que là où les propriétés de la couche d'argile sont "idéales" (bonne épaisseur, teneur en sable et teneur en eau ad hoc …) et rarement atteintes dans la nature. C'est ce qui fait l'intérêt de cet affleurement. Ces argiles cuites et prismées sont fragiles et rares. Ne les dégradons pas, n'en prélevons pas de prismes… Contentons nous de les admirer et de les photographier.

Figure 2. Base de coulée de basalte à semelle scoriacée, sur argiles sableuses prismées, Marjallat (Haute Loire)

Noter la variation d'épaisseur des prismes par coalescence des mini-prismes au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la base de la coulée.


Figure 3. Base de coulée de basalte à semelle scoriacée, sur argiles sableuses prismées, Marjallat (Haute Loire)

Noter la variation d'épaisseur des prismes par coalescence des mini-prismes au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la base de la coulée.


Figure 4. Base de coulée de basalte à semelle scoriacée, sur argiles sableuses prismées, Marjallat (Haute Loire)

Noter la variation d'épaisseur des prismes par coalescence des mini-prismes au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la base de la coulée.


Figure 5. Argiles sableuses prismées situées sous la coulée de basalte, Marjallat (Haute Loire)

Noter la variation d'épaisseur des prismes par coalescence des mini-prismes au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la base de la coulée.


Figure 6. Base de coulée de basalte à semelle scoriacée, sur argiles sableuses prismées, Marjallat (Haute Loire)

Noter la variation d'épaisseur des prismes par coalescence des mini-prismes au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la base de la coulée.


Figure 7. Prismation dans les argiles sableuses cuites situées sous la coulée de basalte, Marjallat (Haute Loire)

On observe de façon particulièrement spectaculaire la variation d'épaisseur des prismes et les modalités de cette variation au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la base de la coulée, visible au sommet de la photo.


Figure 8. Base de la coulée de basalte sur son substratum d'argiles sableuses prismées, Marjallat (Haute Loire)

Affleurement situé à quelques mètres à l'Est du précédent.


Figure 9. Base de la coulée de basalte sur son substratum d'argiles sableuses prismées, Marjallat (Haute Loire)

Affleurement situé à quelques mètres à l'Est du précédent.


Figure 10. Base de la coulée de basalte sur son substratum d'argiles sableuses prismées, Marjallat (Haute Loire)

Affleurement situé à quelques mètres à l'Est du précédent.


Figure 11. Base de la coulée de basalte sur son substratum d'argiles sableuses prismées, Marjallat (Haute Loire)

Affleurement situé à quelques mètres à l'Est du précédent.


Figure 12. Base de la coulée basaltique de Marjallat, commune de Mazeyrat d'Allier (Haute Loire), située à une centaine de mètres à l'Est des précédents affleurements

On a, là, un affleurement classique de base de coulée : sous la base scoriacée, le paléosol argileux est cuit rougi ; mais il n'est pas prismé.


Figure 13. Vue et carte géologique du secteur de Marjallat, commune de Mazeyrat d'Allier (Haute Loire)

Les coulées de basaltes sont figurées en bleu, et le socle hercynien en jaune. Le niveau figuré en gris brun et légendé C-F correspond à une couche limitée de colluvions et alluvions tapissant le fond de la vallée dans laquelle s'est épanchée la coulée de basalte. La punaise jaune localise l'affleurement des figures à argiles prismées.


Figure 14. Contexte géologique de la coulée de Marjallat, sur la carte géologique de France au 1/1.000.000

Les coulées de basaltes du Devès sont figurées en bleu (pq1) ; le socle hercynien local est figuré en gris (ko).