Un exceptionnel affleurement de pillow-lavas hydrothermalisés, Eibar, Pays Basque espagnol

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Thierry Juteau

Univ. Brest

Kathleen Leroux

Prof. agrégée SVT

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

19/09/2016

Résumé

Solidification, fragmentation et fracturation de laves en coussins à vacuoles remplies de calcite et fractures à calcite et épidote.


Figure 1. Section d'un pillow-lava d'environ 35 cm de long et contenant des vacuoles disposées en fines zones concentriques

La disposition des vacuoles marque différentes étapes de la croissance et/ou de la solidification de la lave. Ce pillow est entouré d'une matrice riche en carbonate clair et contenant de petits fragments noirs de basalte vitreux. L'ensemble de la zone photographiée est parcourue de fractures remplies de calcite blanche et/ou d'épidote verte.

Photographie prise en avril 2013.


Nous avons vu la semaine dernière des affleurements du volcanisme basaltique crétacé supérieur basque juste au-dessus du village de Soraluze au Pays Basque espagnol, affleurement montrant de beaux pillows-lavas (cf. Un volcanisme bien méconnu et pourtant si riche d'enseignement : le volcanisme du Crétacé supérieur du Pays Basque, ses pillow-lavas et la salinité de l'eau de mer ). Nous avons exposé le contexte géodynamique de ce volcanisme alcalin. Nous avons vu que beaucoup de ces pillows étaient constitués d'un basalte vacuolaire et que ces vacuoles étaient souvent remplies de calcite. Nous avons expliqué la présence assez inhabituelle de ces vacuoles et de cette calcite.

À 4,5 km au Nord-Ouest de cet affleurement, en avril 2013, des travaux ont été entrepris pour agrandir une zone industrielle à l'entrée Est de la petite ville d'Eibar (localisation exacte disponible avec le fichier pillows-Eibar.kmz ). Ces travaux recoupaient un exceptionnel ensemble de pillows-lavas hydrothermalisés et permettaient l'accès au front de taille. Six mois plus tard, en octobre 2013, cet affleurement était à l'intérieur d'une enceinte industrielle close, et était donc inaccessible. Il était cependant encore visible à travers le grillage depuis une distance d'environ 20 m. Un tas de cailloux posés en bord de route et issus de l'affleurement permettait d'échantillonner très facilement. Je ne sais pas ce qu'est devenu cet exceptionnel affleurement depuis octobre 2013.

Cette "coupe fraiche" d'Eibar permet(tait) de bien visualiser/appréhender trois phénomènes :

  1. La solidification centripète et/ou le gonflement des pillows . Ces derniers contiennent des vacuoles, s'étant formés à faible pression (à quelques centaines de mètres de profondeur). Ces vacuoles sont rendues particulièrement visibles grâce à la calcite qui les remplit. Or, ces vacuoles sont disposées en fines zones concentriques. L'origine de cette disposition pose question. On peut proposer deux hypothèses alternatives d'ailleurs non incompatibles. Selon une première hypothèse, cette disposition marquerait la progression du front de la solidification du pillow , depuis la bordure vers le cœur, solidification se faisant "rapidement" dans l'eau froide. Les gaz, étant très "incompatibles", sont expulsés du magma en train de se solidifier et forment des bulles. Le magma, étant très pâteux, ne permet pas aux bulles de beaucoup migrer et elles restent quasiment sur place. On peut aussi proposer que ces couronnes concentriques de bulles marquent l'accroissement du pillow qui gonfle par injection progressive du magma, les bulles étant libérées en périphérie par la solidification progressive de magma. Quoi qu'il en soit, Il est tout à fait exceptionnel de voir "figée" dans la pierre la progression du front de solidification et/ou les différentes étapes de la croissance de basaltes en coussins.
  2. La fragmentation des pillows , fragmentation en grand formant une véritable brèche avec mélange basalte / sédiment calcaire, ou fragmentation en petit de la bordure vitreuse des coussins. L'ancienne bordure vitreuse des pillow-lavas est généralement desquamée par friction et émiettée dans la matrice "inter-pillow" (hyaloclastites de friction). Cette matrice interstitielle entre les pillow-lavas est constituée d'un mélange de sédiments calcaires fins blanchâtres à rougeâtres et de calcite blanche cristalline, d'origine hydrothermale, le tout contenant de petits fragments noirs de verre basaltique. En plus de former un "film" d'épaisseur centimétrique, la matrice forme parfois de "gros paquets" décimétriques à métriques, principalement constitués de sédiments carbonatés (parfois rendus verdâtres par de l'épidote).
  3. La fracturation "post-solidification" des pillows et de leur matrice qui a créé un réseau de fentes et fractures. Des eaux chaudes chargées de carbonates, de silice, d'aluminium, de calcium... ont circulé dans ces fractures et ont déposé, entre autres, de la calcite blanche (CaCO3) et de l'épidote verte [Ca2(Fe,Al)3(SiO4)3(OH)].

Nous vous montrons un diaporama de cet affleurement exceptionnel, avec des photographies réalisées en avril 2013 (pendant les travaux), des photographies 'octobre 2013 (après la fin des travaux) et des photographies des échantillons récoltés (clichés réalisés à l'ENS de Lyon et disponibles avec d'autres sur 2 rubriques de la http://lithotheque.ens-lyon.fr/ : Épidote et calcite dans un méta-basalte et Méta-basalte à épidote et calcite . Chaque photographie montre un ou plusieurs des aspects signalés ci-dessus (couches de vacuoles, matrice en "film", paquet sédimentaire, fracture avec épidote).

Figure 2. Vue élargie de l'affleurement à pillow-lavas d'Eibar (Pays Basque espagnol)

On reconnait le coussin de lave de la photo précédente, en haut à gauche du marteau.

Photographie prise en avril 2013.


Figure 3. Vue générale sur l'affleurement à pillow-lavas d'Eibar

Cette photo montre l'affleurement juste après la fin de l'aménagement de cette zone industrielle, en octobre 2013.


Figure 4. Vue générale sur l'affleurement à pillow-lavas d'Eibar

Cette photo montre l'affleurement juste après la fin de l'aménagement de cette zone industrielle, en octobre 2013.


Figure 5. État de l'affleurement d'Eibar (Pays Basque espagnol) en avril 2013


Figure 6. Zoom sur le centre de l'affleurement à pillow-lavas d'Eibar, en avril 2013


Figure 7. Zoom sur le centre de l'affleurement à pillow-lavas d'Eibar, en avril 2013


Figure 8. Zoom sur un coussin de lave à Eibar, affleurement dans son état d'avril 2013


Figure 9.  Pillows avec de très belles couches concentriques de vacuoles pleines de calcite, Eibar (Pays Basque espagnol)

De très belles fractures pleines de calcite (blanche) et/ou d'épidote (verte) sont visibles ici ou là.


Figure 10.  Pillows avec de très belles couches concentriques de vacuoles pleines de calcite, Eibar (Pays Basque espagnol)

De très belles fractures pleines de calcite (blanche) et/ou d'épidote (verte) sont visibles ici ou là.


Figure 11. Vue sur deux pillows dont le cœur est occupé par une accumulation de vacuoles pleines de calcite

Photo prise en avril 2013.


Figure 12. Zoom sur le cœur d'un coussin de lave dont le cœur est occupé par une accumulation de vacuoles pleines de calcite

Un gradient de densité de vacuoles du bas à droite vers le haut à gauche, ainsi qu'une possible grosse vacuole aplatie en haut à gauche suggèrent (1) que le cœur du pillow est resté liquide suffisamment longtemps pour permettre une légère migration des bulles malgré la viscosité du magma, et (2) que "l'ancien haut" se trouve maintenant en haut à gauche, ce qui signifierait que l'ensemble de l'affleurement aurait été basculé de 45° vers la gauche par la tectonique pyrénéenne.

Photo prise en avril 2013.


Figure 13. Vue sur la partie gauche de l'affleurement à laves en coussins d'Eibar, Pays Basque espagnol

On observe (1) une fracturation plus grande des pillows que sur la partie droite de l'affleurement, et (2) la couleur parfois rougeâtre de la matrice, peut-être due à des carbonates riches en Fe3+, à de l'épidote rose, comme la piédmonite (épidote riche en manganèse)...


Figure 14. Détail de la partie gauche de l'affleurement à laves en coussins d'Eibar, Pays Basque espagnol

On observe (1) une fracturation plus grande des pillows que sur la partie droite de l'affleurement, et (2) la couleur parfois rougeâtre de la matrice, peut-être due à des carbonates riches en Fe3+, à de l'épidote rose, comme la piédmonite (épidote riche en manganèse)...


Figure 15. Zoom sur la partie gauche de l'affleurement à laves en coussins d'Eibar, Pays Basque espagnol

On observe (1) une fracturation plus grande des pillows que sur la partie droite de l'affleurement, et (2) la couleur parfois rougeâtre de la matrice, peut-être due à des carbonates riches en Fe3+, à de l'épidote rose, comme la piédmonite (épidote riche en manganèse)...


 

Figure 16. Zoom sur un secteur riche en fractures remplies de calcite (blanche) et d'épidote (verte)

Photo prise en avril 2013.


Figure 17. Zoom sur un autre secteur riche en fractures remplies de calcite (blanche) et d'épidote (verte)

Photo prise en avril 2013.


Figure 18. Fragments de coussin basaltique montrant de gros ferro-magnésiens noirs automorphes (pyroxènes ?), des vacuoles remplies de calcite et des fractures remplies de calcite (blanche) et d'épidote (verte)

La majorité de l'épidote (mais pas toute) se trouve en bordure des fissures, et la calcite au centre. La cristallisation de l'épidote a été plus précoce que celle de la calcite.

Échantillon récolté en octobre 2013 à Eibar, Pays Basque espagnol.


Figure 19. Fragments de coussin basaltique montrant de gros ferro-magnésiens noirs automorphes (pyroxènes ?), des vacuoles remplies de calcite et des fractures remplies de calcite (blanche) et d'épidote (verte)

La majorité de l'épidote (mais pas toute) se trouve en bordure des fissures, et la calcite au centre. La cristallisation de l'épidote a été plus précoce que celle de la calcite.

Échantillon récolté en octobre 2013 à Eibar, Pays Basque espagnol.


Figure 20. Détail de fragment de pillow basaltique montrant de gros ferro-magnésiens noirs automorphes (pyroxènes ?), des vacuoles remplies de calcite et des fractures remplies de calcite (blanche) et d'épidote (verte)

La majorité de l'épidote (mais pas toute) se trouve en bordure des fissures, et la calcite au centre. La cristallisation de l'épidote a été plus précoce que celle de la calcite.

Échantillon récolté en octobre 2013 à Eibar, Pays Basque espagnol.


Figure 21. Détail de fragment de pillow basaltique montrant de gros ferro-magnésiens noirs automorphes (pyroxènes ?), des vacuoles remplies de calcite et des fractures remplies de calcite (blanche) et d'épidote (verte)

La majorité de l'épidote (mais pas toute) se trouve en bordure des fissures, et la calcite au centre. La cristallisation de l'épidote a été plus précoce que celle de la calcite.

Échantillon récolté en octobre 2013 à Eibar, Pays Basque espagnol.


Figure 22. Localisation géographique et géologique de l'affleurement d'Eibar, Pays Basque espagnol

Le contexte géodynamique et l'origine du magmatisme à l'origine des basaltes en coussins ont été développés la semaine dernière dans Un volcanisme bien méconnu et pourtant si riche d'enseignement : le volcanisme du Crétacé supérieur du Pays Basque, ses pillow-lavas et la salinité de l'eau de mer .