Mots clés : basalte, coulée, volcanisme alcalin

Les orgues basaltiques de la Pointe Nègre (Six-Fours-les Plages, agglomération de Toulon, Var)

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

01/02/2016

Résumé

Un exemple de volcanisme basaltique français récent méconnu !


Figure 1. Extrémité occidentale de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Extrémité occidentale de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Cette Pointe Nègre (son nom vient du mot negra , qui signifie "noir" en occitan) est constituée de deux coulées superposées de basalte (alcalin), d'où son nom, le basalte étant une roche sombre. La coulée inférieure est nettement prismée, la coulée supérieure plus grossièrement. Ce basalte est daté à 6 Ma (Miocène terminal – Pliocène basal). C'est un très bon exemple de volcanisme récent en France métropolitaine, mais un exemple très méconnu en dehors de la région PACA... et encore, combien d'habitants de la région connaissent ce volcanisme ?


Figure 2. Zoom arrière du côté Nord de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Zoom arrière du côté Nord de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Cette Pointe Nègre (son nom vient du mot negra , qui signifie "noir" en occitan) est constituée de deux coulées superposées de basalte (alcalin), d'où son nom, le basalte étant une roche sombre. La coulée inférieure est nettement prismée, la coulée supérieure plus grossièrement.

Ces deux coulées sont séparées par un niveau de pyroclastites basaltiques rougeâtres. Ces deux coulées superposées remplissent une ancienne vallée qui existait à cet endroit il y a 6 Ma. Cette paléovallée entaille le socle hercynien local, ici constitué de roches méta-sédimentaires faiblement métamorphiques, les phyllades du Cap Sicié. Cette portion de socle est géologiquement assez semblable au socle des Maures voisins. La coulée supérieure est nettement plus large que la coulée inférieure, et repose directement sur le socle à l'Est de la pointe. Ce volcanisme récent est un très bon exemple de volcanisme méconnu en France métropolitaine, et ce n'est pas le seul.


Figure 3. Zoom arrière interprété du côté Nord de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Zoom arrière interprété du côté Nord de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Cette Pointe Nègre (son nom vient du mot negra , qui signifie "noir" en occitan) est constituée de deux coulées superposées de basalte (alcalin), d'où son nom, le basalte étant une roche sombre. La coulée inférieure est nettement prismée, la coulée supérieure plus grossièrement.

Ces deux coulées sont séparées par un niveau de pyroclastites basaltiques rougeâtres. Ces deux coulées superposées remplissent une ancienne vallée qui existait à cet endroit il y a 6 Ma. Cette paléovallée entaille le socle hercynien local, ici constitué de roches méta-sédimentaires faiblement métamorphiques, les phyllades du Cap Sicié. Cette portion de socle est géologiquement assez semblable au socle des Maures voisins. La coulée supérieure est nettement plus large que la coulée inférieure, et repose directement sur le socle à l'Est de la pointe. Ce volcanisme récent est un très bon exemple de volcanisme méconnu en France métropolitaine, et ce n'est pas le seul.


Quand on parle de volcanisme basaltique récent néogène (Miocène + Pliocène) et quaternaire en France métropolitaine, tout le monde, en particulier nos élèves agrégatifs arrivant à l'ENS de Lyon (et dont la moitié vient d'avoir le CAPES) pense à la Chaine des Puys. En insistant un peu, nos élèves se rappellent qu'il y a du volcanisme dans le Massif Central ailleurs que dans la Chaine des Puys (Mont-Dore, Cantal, Aubrac, Ardèche…). En creusant encore plus leurs méninges, nos élèves citent le volcanisme "alsacien", le Kaiserstuhl (qui est en fait en Allemagne de l'autre côté du Rhin), sans savoir que ce Kaiserstuhl, volcan miocène, ne représente que quelques pourcents du volcanisme tertiaire et quaternaire rhénan, dont les principaux massifs, tous en Allemagne, sont le Vogelberg (Miocène) et l'Eifel (Quaternaire, contemporain de la Chaine des Puys). En 28 ans de carrière d'enseignant à l'ENS de Lyon, jamais un étudiant (en bac + 4 ou 5) ne m'a cité le volcanisme mio-pliocène provençal, dont l'exemple montré ici ne date pourtant que de -6,5 à -5,6 Ma, plus jeune donc que le Cantal, le Velay... ou le Kaiserstuhl. Pourquoi cette ignorance ? Sans doute parce qu'aucune hypothèse simple n'explique facilement ce volcanisme (ni ses "voisins" du Languedoc et de Catalogne), et qu'en France, et en particulier dans l'Éducation nationale (Université comprise), on préfère souvent taire et ignorer ce qu'on comprend mal plutôt que de le mettre en valeur, justement pour se poser des questions et chercher des données et des modèles pour essayer de bien comprendre. Cette cécité vis-à-vis de ce qui ne rentre pas dans le moule de la pensée unique est l'une des pires attitudes que peut avoir un scientifique ou un enseignant (et pas qu'eux).

Dans un premier temps (jusqu'à la figure 18), nous verrons certains aspects de cet affleurement de la Pointe Nègre, en particulier des détails sur la prismation (voir aussi Orgues basaltiques : île Mitsio (Nord-Ouest de Madagascar) et île de Staffa (Écosse) , La formation des orgues volcaniques …), sur le contact coulée/socle, sur le thermométamorphisme (voir aussi Prismation dans des argiles cuites à la base d'une coulée de basalte, Marjallat (commune de Mazeyrat d'Allier, Haute Loire) , Thermo-métamorphisme d'un paléosol par une coulée de lave, Bournac (Haute Loire) ...). D'autres renseignements (autres affleurements, pistes d'exploitation…) sur ce volcanisme de la région de Toulon peuvent être obtenus sur le site de la lithothèque de l'académie d'Aix-Marseille à la page Volcanisme tertiaire dans la région de Toulon .

Puis nous discuterons rapidement le contexte géodynamique de ce volcanisme basaltique mio-pliocène de Provence et de ses autres voisins bordant le Golfe du Lion.

Figure 4. Coulée inférieure faite de prismes basaltiques sur la face Nord-Ouest de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Coulée inférieure faite de prismes basaltiques sur la face Nord-Ouest de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Ce n'est pas la Chaussée des Géants, mais ce n'est pas mal pour la côte provençale.


Figure 5. Zoom sur la coulée inférieure faite de prismes basaltiques sur la face Nord-Ouest de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Zoom sur la coulée inférieure faite de prismes basaltiques sur la face Nord-Ouest de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Ce n'est pas la Chaussée des Géants, mais ce n'est pas mal pour la côte provençale.


Figure 6. Extrémité Ouest de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Extrémité Ouest de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

L'extrémité noire correspond à la coulée inférieure, faite de prismes que l'on voit par le dessus (hexagones grossiers). Les affleurements orangés que l'on voit au premier plan correspondent aux pyroclastites rubéfiés séparant les deux coulées. Ce n'est pas la Chaussée des Géants, mais ce n'est pas mal pour la côte provençale.


Figure 7. Zoom sur l'extrémité Ouest de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

Zoom sur l'extrémité Ouest de la Pointe Nègre, Six-Fours-les-Plages (agglomération de Toulon, Var)

L'extrémité noire correspond à la coulée inférieure, faite de prismes que l'on voit par le dessus (hexagones grossiers). Les affleurements orangés que l'on voit au premier plan correspondent aux pyroclastites rubéfiés séparant les deux coulées. Ce n'est pas la Chaussée des Géants, mais ce n'est pas mal pour la côte provençale.



Figure 9. Le contact coulée supérieure / socle hercynien, Pointe Nègre

Le contact coulée supérieure / socle hercynien, Pointe Nègre

Ce socle est irrégulièrement altéré sur quelques décimètres sous la coulée (ancienne pédogénèse). Socle et zone altérée sont rubéfiés, c'est-à-dire que tous les oxydes de fer naturellement présents ont été chauffés, totalement oxydés (Fe3+) et transformés en hydroxydes ferriques par le passage de la lave très chaude. Un bel exemple de thermométamorphisme.


Figure 10. Zoom sur le contact coulée supérieure / socle hercynien, Pointe Nègre

Zoom sur le contact coulée supérieure / socle hercynien, Pointe Nègre

Ce socle est irrégulièrement altéré sur quelques décimètres sous la coulée (ancienne pédogénèse). Socle et zone altérée sont rubéfiés, c'est-à-dire que tous les oxydes de fer naturellement présents ont été chauffés, totalement oxydés (Fe3+) et transformés en hydroxydes ferriques par le passage de la lave très chaude. Un bel exemple de thermométamorphisme.


Figure 11. Autre zoom sur le contact coulée supérieure / socle hercynien, Pointe Nègre

Autre zoom sur le contact coulée supérieure / socle hercynien, Pointe Nègre

Ce socle est irrégulièrement altéré sur quelques décimètres sous la coulée (ancienne pédogénèse). Socle et zone altérée sont rubéfiés, c'est-à-dire que tous les oxydes de fer naturellement présents ont été chauffés, totalement oxydés (Fe3+) et transformés en hydroxydes ferriques par le passage de la lave très chaude. Un bel exemple de thermométamorphisme.


Figure 12. Zone où la coulée supérieure recouvre la coulée inférieure, Pointe Nègre

Zone où la coulée supérieure recouvre la coulée inférieure, Pointe Nègre

Les deux coulées sont séparées par un important niveau de pyroclastites basaltiques, brèches de blocs basaltiques plus ou moins altérés emballés dans une matrice argileuse. L'origine de ce niveau bréchique doit sans doute être à recherché dans la réunion / le mélange du niveau scoriacé sommital de la coulée inférieure et du niveau scoriacé basal de la coulée supérieure. En effet, une coulée de lave classique possède souvent des niveaux supérieur et inférieur scoriacés (cf., par exemple, la figure 2 de Sill et coulée dans le Parc National de Yellowstone, USA ).


Figure 13. Zoom sur la zone où la coulée supérieure recouvre la coulée inférieure

Zoom sur la zone où la coulée supérieure recouvre la coulée inférieure

Les deux coulées sont séparées par un important niveau de pyroclastites basaltiques, brèches de blocs basaltiques plus ou moins altérés emballés dans une matrice argileuse. L'origine de ce niveau bréchique doit sans doute être à recherché dans la réunion / le mélange du niveau scoriacé sommital de la coulée inférieure et du niveau scoriacé basal de la coulée supérieure. En effet, une coulée de lave classique possède souvent des niveaux supérieur et inférieur scoriacés (cf., par exemple, la figure 2 de Sill et coulée dans le Parc National de Yellowstone, USA ).


Figure 14. Zoom sur la zone où la coulée supérieure recouvre la coulée inférieure (en bas à droite)

Zoom sur la zone où la coulée supérieure recouvre la coulée inférieure (en bas à droite)

Les deux coulées sont séparées par un important niveau de pyroclastites basaltiques, brèches de blocs basaltiques plus ou moins altérés emballés dans une matrice argileuse. L'origine de ce niveau bréchique doit sans doute être à recherché dans la réunion / le mélange du niveau scoriacé sommital de la coulée inférieure et du niveau scoriacé basal de la coulée supérieure. En effet, une coulée de lave classique possède souvent des niveaux supérieur et inférieur scoriacés (cf., par exemple, la figure 2 de Sill et coulée dans le Parc National de Yellowstone, USA ).


Figure 15. Détail du niveau de brèches basaltiques scoriacées séparant les deux coulées basaltiques de la Pointe Nègre

Détail du niveau de brèches basaltiques scoriacées séparant les deux coulées basaltiques de la Pointe Nègre

Le litage visible à droite ne correspond pas à une stratification mais à des fractures et des niveaux de circulation de fluides ayant déposé différents oxydes. L'origine de ce niveau bréchique doit sans doute être à rechercher dans la réunion / le mélange du niveau scoriacé sommital de la coulée inférieure et du niveau scoriacé basal de la coulée supérieure. En effet, une coulée de lave classique possède souvent des niveaux supérieur et inférieur scoriacés (cf., par exemple, la figure 2 de Sill et coulée dans le Parc National de Yellowstone, USA ).


Figure 16. Détail du niveau de brèches basaltiques scoriacées séparant les deux coulées basaltiques de la Pointe Nègre

Détail du niveau de brèches basaltiques scoriacées séparant les deux coulées basaltiques de la Pointe Nègre

Le litage visible à droite ne correspond pas à une stratification mais à des fractures et des niveaux de circulation de fluides ayant déposé différents oxydes. L'origine de ce niveau bréchique doit sans doute être à rechercher dans la réunion / le mélange du niveau scoriacé sommital de la coulée inférieure et du niveau scoriacé basal de la coulée supérieure. En effet, une coulée de lave classique possède souvent des niveaux supérieur et inférieur scoriacés (cf., par exemple, la figure 2 de Sill et coulée dans le Parc National de Yellowstone, USA ).


Figure 17. Vue d'ensemble prise en direction du Nord-Est où l'on voit bien la dualité des roches de la Pointe Nègre : basalte sur socle hercynien

Vue d'ensemble prise en direction du Nord-Est où l'on voit bien la dualité des roches de la Pointe Nègre : basalte sur socle hercynien

La figure suivante montre un détail du centre de cette photo.


Figure 18. Altération en boules des basaltes de la coulée supérieure, Point Nègre

Altération en boules des basaltes de la coulée supérieure, Point Nègre

Cette photo nous rappelle qu'il n'y a pas que les granites qui s'altèrent en boules, et que toutes les boules de basalte ne sont pas des pillow-lavas  !


Il faut maintenant essayer d'expliquer ce volcanisme de la région de Toulon, ou du moins d'étudier son contexte géodynamique.

On peut tout d'abord remarquer que cet affleurement de la Pointe Nègre où le basalte n'affleure que sur une petite surface de 500 m x 100 m n'est que le lambeau actuellement affleurant le plus méridional de coulées de basalte beaucoup plus vastes et en majeure partie érodées. Il y a 13 km entre la partie amont des coulées au Nord (Rocher de l'Aigle et Pas de la Masque où affleurent aussi des dykes d'alimentation) et la Pointe Nègre, au Sud. Cet ensemble volcanique est souvent appelé volcanisme d'Évenos, du nom d'un joli village bâti sur une portion (inversée) de ces coulées.

Il faut aussi noter que ce volcanisme basaltique de la région de Toulon n'est pas le seul de Provence. Il existe deux autres secteurs volcaniques : (1) le secteur de Beaulieu, à 12 km au Nord-Ouest d'Aix-en-Provence avec des basaltes âgés de 14 à 20 Ma (Miocène), et (2) les basaltes de la région de Cogolin - Saint Tropez. La notice de la carte géologique de Saint Tropez attribue à ce volcanisme un âge miocène supérieur/pliocène inférieur, le même que celui du volcanisme de la région toulonnaise.

Figure 19. Carte géologique avec les coulées de basalte de la région de Toulon (Var)

Carte géologique avec les coulées de basalte de la région de Toulon (Var)

Les affleurements de basaltes ont été sur-colorés en bleu pour augmenter leur visibilité. Ces affleurements ne sont que des restes épargnés par l'érosion (et de ce fait actuellement en position perchée au sommet de collines) d'un vaste ensemble de coulées traversant le champ de l'image de gauche à droite (du Nord au Sud). À l'époque, vers -6 Ma, ces coulées s'avançaient au fond d'une vallée. On était à la fin du Messinien, période pendant laquelle la Méditerranée s'était asséchée et sa surface était à -2 000 m d'altitude, ce qui explique l'important creusement des vallées. La pointe Nègre est localisée par une flèche.


Figure 20. Vue oblique sur la région des coulées de basalte de la région de Toulon (Var)

Vue oblique sur la région des coulées de basalte de la région de Toulon (Var)

Les affleurements de basalte ne sont que des restes épargnés par l'érosion (et de ce fait actuellement en position perchée au sommet de collines) d'un vaste ensemble de coulées traversant le champ de l'image de gauche à droite (du Nord au Sud). À l'époque, vers -6 Ma, ces coulées s'avançaient au fond d'une vallée. On était à la fin du Messinien, période pendant laquelle la Méditerranée s'était asséchée et sa surface était à -2 000 m d'altitude, ce qui explique l'important creusement des vallées. La pointe Nègre est localisée par une flèche.


Figure 21. Carte géologique de la région de Cogolin – Saint Tropez montrant les affleurements de basalte (10 sont représentés), sur-colorés en bleu pour en augmenter la visibilité

Carte géologique de la région de Cogolin – Saint Tropez montrant les affleurements de basalte (10 sont représentés), sur-colorés en bleu pour en augmenter la visibilité

Combien d'habitants et de touristes passant à Saint Tropez connaissent l'existence de ce volcanisme pourtant plus jeune que celui du Cantal ? L'âge et le contexte de mise en place de ce volcanisme tropézien sont les mêmes que pour le volcanisme toulonnais.


Figure 22. Vue oblique de la région de Cogolin – Saint Tropez dans laquelle on peut observer des affleurements de basalte

Vue oblique de la région de Cogolin – Saint Tropez dans laquelle on peut observer des affleurements de basalte

Combien d'habitants et de touristes passant à Saint Tropez connaissent l'existence de ce volcanisme pourtant plus jeune que celui du Cantal ? L'âge et le contexte de mise en place de ce volcanisme tropézien sont les mêmes que pour le volcanisme toulonnais.


Ce volcanisme basaltique provençal n'est pas le seul autour du Golfe du Lion. Il y a aussi le volcanisme du Languedoc dont la dernière éruption ne date que de -700 000 ans : le volcan d'Agde. Le pointement volcanique le plus méridional est le Fort de Brescou, bâti sur une ile à 1200 m au sud du cap d'Agde. Il a servi de prison d'état, comme le célèbre château d'If, mais est encore plus sinistre car bâti avec des roches noires (du basalte). Ce volcanisme du Languedoc est dans la prolongation directe de celui du Massif Central et lui est très probablement relié. Des données géophysiques montrent qu'il se prolonge en mer sur plus de 40 km de la côte.

Figure 23. Le fort de Brescou, bâti sur un ilot basaltique (basalte visible à droite), l'affleurement volcanique le plus au Sud du Languedoc

Le fort de Brescou, bâti sur un ilot basaltique (basalte visible à droite), l'affleurement volcanique le plus au Sud du Languedoc

Ce volcanisme du Languedoc serait l'expression la plus méridionale du Massif Central, bien que le paysage du Fort de Brescou, fort différent de celui du Cantal, ne plaide pas au premier coup d'œil pour cette appartenance.


Et puis, il y a le volcanisme catalan, 20 à 60 km au Sud de la frontière franco-espagnole. Ce volcanisme, âgé de -10 Ma à -10 000 ans est essentiellement basaltique. Pourtant bien figuré sur la carte géologique de France au 1/1 000 000, ce volcanisme est totalement inconnu en France. Certains de ces volcans sont inclus dans le Parc naturel de la zone volcanique de la Garrotxa. Les volcans les plus récents ressemblent énormément à ceux de la Chaine des Puys.

Figure 24. Le volcan de Santa Margarida, l'un des plus récents de la zone volcanique de la Garrotxa dans la région de Gérone (Catalogne)

Le volcan de Santa Margarida, l'un des plus récents de la zone volcanique de la Garrotxa dans la région de Gérone (Catalogne)

S'il n'y avait pas une petite chapelle au fond du cratère, on se croirait dans la Chaine des Puys.


Figure 25. Extrait de la carte géologique de France au 1/1 000 000 montrant les affleurements de volcanisme basaltique du Néogène (Miocène + Pliocène) et du Quaternaire situés autour du Golfe du Lion

Extrait de la carte géologique de France au 1/1 000 000 montrant les affleurements de volcanisme basaltique du Néogène (Miocène + Pliocène) et du Quaternaire situés autour du Golfe du Lion

D'Est en Ouest, on trouve (1) les trois principaux affleurements provençaux (Cogolin - Saint Tropez, Pointe Nègre - Évenos -flèche rouge-, et Beaulieu), (2) le volcanisme plio-quaternaire du Languedoc qui est très vraisemblablement à rattacher à celui du Massif Central et (3) le volcanisme mio-plio-quaternaire de Catalogne, le plus ignoré des Français, bien qu'il soit très visible sur la carte géologique de France au 1/1 000 000.


Ces volcanismes basaltiques de Provence, du Languedoc et de Catalogne ont-ils la même origine ? Est-ce la même origine que pour les autres volcans du Massif Central, que ceux de la région rhénane en Allemagne, voire que ceux de République tchèque ? Tous ces volcans basaltiques d'Allemagne, du Massif Central et du Languedoc, de Provence, de Catalogne ont des points communs, mais aussi des différences.

  • Leur âge est de -20 Ma à l'actuel pour la quasi totalité d'entre eux (il existe aussi quelques rares basaltes oligocènes).
  • Il s'agit d'un volcanisme alcalin, donc issu d'une faible fusion partielle du manteau, à grande profondeur (cf. Les magmas primaires basaltiques issus de la fusion du manteau ).
  • Ces volcans sont géographiquement associés à des zones de rifting.
  • Certains volcans sont géographiquement associés à de l'extension ayant fonctionné pendant le seul Oligocène (fossé rhénan, graben du Massif Central…), mais d'autres à des zones en extension ayant aussi débuté à l'Oligocène mais dont l'extension dans la zone centrale a continué, et s'est accompagnée de la rupture de la lithosphère continentale et de la formation d'une lithosphère océanique (Méditerranée occidentale = bassin algéro-provençal).
  • Si ces volcans sont associés à des zones en extension, ils sont localisés dans des régions où l'extension est quasiment terminée à l'Oligocène terminal alors que l'activité volcanique majeure a débuté au Miocène pour continuer jusqu'au Pliocène ou au Quaternaire. Ils sont donc postérieurs à l'extension "locale" de leur substratum, même si l'extension régionale a continué après le Miocène inférieur au centre du bassin algéro-provençal (Méditerranée occidentale).
  • La formation des Alpes est souvent mise en relation avec ce volcanisme parfois appelé « péri-alpin ». Mais on peut remarquer que les relations de ces volcans (en particulier leur distance) avec les Alpes sont variables : très proches (Provence), à distance intermédiaire (Massif Central), et lointains (Rhénanie-Palatinat et Catalogne).

L'origine du volcanisme du Massif Central, le mieux connu des Français, est déjà sujet à un débat scientifique entre plusieurs origines, d'ailleurs non complètement incompatibles (cf. Le volcanisme d'Auvergne, un point chaud ? ...). Alors, ces autres volcans… Espérons qu'une synthèse arrivera dans les années qui viennent ! Mais la persistance de questions quant à l'origine de ce volcanisme basaltique péri-méditerranéen ne doit pas empêcher d'aller le visiter lors de prochaines vacances. Provence, Languedoc, Catalogne ne sont pas des régions particulièrement désagréables !

Mots clés : basalte, coulée, volcanisme alcalin