Mots clés : calcite, système cristallin, rhomboèdre, scalénoèdre

Les macro-cristaux de calcite de la Carrière du Boulonnais, Pas de Calais

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Diane Vidier

Docteur en géologie

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

03/11/2014

Résumé

Rhomboèdres et scalénoèdres variés et abondants de calcite (système cristallin rhomboédrique).


Figure 1. Cristaux de calcite sur un petit secteur de l'un des multiples fronts de taille de la Carrière du Boulonnais (Pas de Calais)

Cette paroi rocheuse est entièrement recouverte de cristaux de calcite (CaCO3) parfaitement automorphes. La calcite naturelle cristallise sous forme d'une très grande variété de morphologies cristallines du système trigonal (encore appelé rhomboédrique) : ici, la majorité des cristaux ont une morphologie de scalénoèdre ditrigonal, forme "bi-pyramidale" formée de 12 triangles scalènes, c'est-à-dire de triangles dont aucun côté n'est égal à un autre.


La Carrière du Boulonnais présente des kilomètres de fronts de taille dégagés à coup d'explosifs. Ces explosions ont parfois ouvert des fissures enduites de cristaux de calcite. Parois de ces fronts de taille ou faces de blocs éboulés peuvent alors se transformer en véritables "musées de la calcite". Les scalénoèdres ditrigonaux dominent mais des variantes ou d'autres formes cristallines de la calcite sont aussi visibles.

Outre cette première face (figures 1 à 4), nous vous présentons trois autres faces de blocs ou paliers, faces spectaculaires par la qualité, la beauté, le nombre ou la taille des cristaux, en majorité des scalénoèdres.

Il existe sept systèmes cristallins. La calcite cristallise dans le système trigonal, encore souvent appelé rhomboédrique. Ce système cristallin, comme les six autres, peut donner lieu à une immense variété de formes cristallines. La maille élémentaire du système trigonal est le rhomboèdre ; le regroupement de ces rhomboèdres microscopiques élémentaires peut donner des rhomboèdres macroscopiques, des scalénoèdres, des pyramides trigonales ou hexagonales, divers prismes… Mais si on brise ces cristaux de diverses morphologies, ils se clivent toujours de la même façon : en une multitude de petits rhomboèdres.


Figure 17. Scalénoèdre de calcite montrant les plans de clivage internes au cristal

Un coup de marteau bien placé cliverait ce monocristal et le débiterait en une multitude de rhomboèdres.



Figure 21. Autres cristaux de calcite de morphologies variées, Carrière du Boulonnais (pas de Calais)

Le calcaire dans lequel a cristallisé cette calcite est un calcaire noir, plus riche en matière organique (et donc plus réduit) que les calcaires des figures précédentes. Ce caractère réduit du calcaire se traduit aussi par la présence de pyrite (FeS2) en plaquage dans des fractures internes au calcaire, et par la présence d'un monocristal de pyrite au sein de la calcite.


Figure 22. Bloc montrant des cristaux de calcite de morphologies variées, Carrière du Boulonnais (pas de Calais)

Le calcaire de ce bloc est un calcaire noir, plus riche en matière organique (et donc plus réduit) que les calcaires des figures précédentes. Ce caractère réduit du calcaire se traduit aussi par la présence de pyrite (FeS2) en plaquage dans des fractures internes au calcaire, et par la présence d'un monocristal de pyrite au sein de la calcite.


Quelle peut être l'origine de tous ces cristaux de calcite tapissant de multiples fentes et fissures des calcaires carbonifères de la Carrière du Boulonnais (Pas de Calais) ? Ce Carbonifère a subi la tectonique hercynienne. Cette tectonique a généré de multiples accidents "cassants", allant des failles inverses (souvent en plats et rampes) aux décrochements, en passant par les glissements banc-sur-banc, les fentes de tension… Tous ces accidents peuvent ouvrir des espaces "vides" (fentes de tension, pull-apart sur les failles…). Dans ces espaces, les eaux profondes circulant pendant la tectonique dans cet environnement calcaire ont pu laisser cristalliser des cristaux automorphes. La très grande abondance de cristaux ne montrant aucune évidence de déformation laisse supposer que les macro-cristaux de calcite sont très majoritairement post-tectoniques, et non pas syn-tectoniques. La circulation des eaux aurait donc continué (sans doute longtemps) après la tectonique, aurait élargi (par dissolution) certaines fractures (anciennes failles) et aurait entraîné plus tard la précipitation de ces cristaux sur les parois de ces fractures.

Figure 23. Extrait de la notice de la carte BRGM de Marquise au 1/50 000 montrant le type de tectonique affectant le Carbonifère du Boulonnais

Cette coupe, à peu près N-S, concerne la carrière de la Vallée Heureuse, située à 2 km de la Carrière du Boulonnais et exploitant les mêmes niveaux. C'est dans ces failles qu'ont cristallisé les multiples cristaux de calcite.


Figure 24. Localisation du Boulonnais et de ses carrières dans le Pas de Calais


Mots clés : calcite, système cristallin, rhomboèdre, scalénoèdre