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Article | 24/11/2015

Les pillows-lavas et brèches volcaniques de la pointe de Lostmarc'h (Presqu'île de Crozon, Finistère)

24/11/2015

Alexandre Aubray

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon - Univ. Lyon 1

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Damien Mollex

Département de Sciences de la Terre / ENS de Lyon

François Avisseau

Institut d'Histoire Moderne et Contemporaine, Univ. Paris 1

Bertrand Lefebvre

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon - Univ. Lyon 1

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Une occurrence du volcanisme ordovicien de la presqu'île de Crozon (pillows – lavas et pépérites), modèle et contexte géodynamiques de mise en place. Curiosités locales : oppidum (éperon barré) et alignement de mégalithes (menhirs).


Localisation de la pointe de Lostmarc'h

La presqu'île de Crozon, l'une des trois pointes de l'Ouest breton (avec la pointe du Raz et la Pointe Saint Mathieu) est réputée pour sa géologie et notamment pour ses formations sédimentaires paléozoïques et les fossiles qu'elles renferment. Elle constitue à ce titre une réserve naturelle géologique. Ces formations sont localement affectées par du magmatisme et des structures tectoniques. Nous nous intéresserons ici à un exemple de ces occurrences magmatiques : la pointe de Lostmarc'h située sur la pointe Sud de la presqu'île de Crozon.

Un affleurement de coulées sous-marines sur une ancienne marge passive

Coulées et pillow-lavas

La pointe de Lostmarc'h vue vers le Sud

Figure 4. La pointe de Lostmarc'h vue vers le Sud

La pointe de Lostmarc'h, au centre, est encadrée à gauche (au Sud) de la photo par la plage de la Palue et à droite (au Nord) par la grève de Porzhig.

Les deux levées de terre sont les restes d'un oppidum de l'Âge du Fer.


La pointe de Lostmarc'h vue vers le Sud – Ouest

Figure 5. La pointe de Lostmarc'h vue vers le Sud – Ouest

La pointe de Lostmarc'h, au centre, est encadrée à gauche (au Sud) de la photo par la plage de la Palue et à droite (au Nord) par la grève de Porzhig.

Les deux levées de terre sont les restes d'un oppidum de l'Âge du Fer.


Vue aérienne de la pointe de Lostmarc'h

Attention, les affleurements de la pointe sont à flanc de falaise et la grève de Porzhig est délicate d'accès. Seule la plage de la Palue est aisée d'accès (tenir cependant compte des horaires de marées).

À l'extrémité de la pointe, les falaises montrent différents affleurements. Voyons d'abord les photographies de la partie Sud de l'éperon Nord.

Affleurement de l'éperon de Nord de la pointe de Lostmarc'h

Figure 7. Affleurement de l'éperon de Nord de la pointe de Lostmarc'h

L'affleurement montre un ensemble sombre avec localement des structures claires.

Les plantes (Crithme maritime) qui mesurent environ 30 cm donnent l'échelle.




Détail de la partie Sud de l'éperon Nord de la pointe de Lostmarc'h

Formes en "boules" de la pointe Nord de la pointe de Lostmarc'h

Figure 11. Formes en "boules" de la pointe Nord de la pointe de Lostmarc'h

Ici des structures en forme de "boules" dans une matrice calcaire sont clairement visibles : il s'agit de pillow-lavas. La taille de ces "coussins" est de l'ordre de 50 cm.


Zoom sur les laves en coussins de la pointe de Lostmarc'h

Figure 12. Zoom sur les laves en coussins de la pointe de Lostmarc'h

Le zoom montre que la bordure des pillow-lavas est fracturée et la matrice claire carbonatée s'est infiltrée dans les fractures.


Autre détail des pillow-lavas de la pointe de Lostmarc'h

L'affleurement de la falaise montre une zone présentant des pillow-lavas (laves en coussins) de nature basaltique dans une matrice claire carbonatée. Les coussins sont peu déformés. Leurs bordures sont souvent fracturées et la matrice s'est infiltrée dans les fractures. Il est difficile de voir les pédoncules des pillows et donc de polariser l'affleurement.

Ce type de structure se forme lorsque la lave rentre en contact avec l'eau sous une colonne d'eau. Le contact de la lave basaltique à 1200°C avec l'eau à quelques degrés entraîne un phénomène de trempe, c'est-à-dire de refroidissement très rapide, de la bordure de la lave, cette dernière continue à s'écouler à l'intérieur entraînant la formation de structure en tubes ou en boules (ou en forme d'oreiller ou de coussin, pillow en anglais).

Vue vers l'extrémité occidentale de la partie Sud de l'éperon Nord de la pointe de Lostmarc'h


Détail des pillow-lavas de la pointe de Lostmarc'h

Figure 16. Détail des pillow-lavas de la pointe de Lostmarc'h

Les coussins de basalte sont en saillie car ils sont plus résistants aux processus d'altération / érosion. Notez la morphologie en "tube" du pillow le plus haut.


Détail des pillow-lavas de la pointe de Lostmarc'h

Détail des laves en coussins de lave de la pointe de Lostmarc'h

Figure 18. Détail des laves en coussins de lave de la pointe de Lostmarc'h

On devine sur le "coussin" central la prismation radiaire de sa bordure alors que sa partie centrale, la medulla, est plus homogène.


Détail du contact entre les coussins de lave et la matrice

Figure 19. Détail du contact entre les coussins de lave et la matrice

Sur le coussin en haut à gauche, on devine la prismation radiale de la bordure. Sur le coussin central, on voit les infiltrations de la matrice dans ses fissures.


Les analyses en lame mince montrent la présence de différents fossiles dans la matrice : crinoïdes, ostracodes, coraux, brachiopodes et bryozoaires, permettant de dater la mise en place des pillows dans un sédiment carbonaté à l'Ashgill, étage terminal de l'Ordovicien autour de -445 Ma. Ces assemblages fossilifères indiquent que le calcaire est un calcaire marin typique d'une plate-forme continentale. Cela indique aussi une mise en place sous-marine cohérente avec la mise en place sur une plate-forme continentale. À une profondeur de 50 m, la pression est de l'ordre de 1013 hPa (pression atmosphérique) + 1000 kg.m-3 (masse volumique de l'eau) x 10 N.m-2 (accélération de la pesanteur) x 50 m = 600 000 Pa, soit environ 6 fois la pression atmosphérique. Les pillows ne se mettent donc pas uniquement en place sur les fonds océaniques !

Les analyses géochimiques des autres basaltes de la presqu'île de Crozon associés à ce même épisode magmatique montrent qu'ils appartiennent aux séries magmatiques alcaline et tholéitique, avec pour certains des compositions transitionnelles de l'une à l'autre série. Ces caractéristiques sont observées au niveau des zones de rifts actifs (comme le rift Est-africain). Elles sont compatibles avec un processus d'extension aboutissant souvent à la formation d'un domaine océanique et la transition d'un rift continental à une marge passive.

Vue panoramique, depuis l'éperon Nord, du flanc Nord de l'éperon Sud de la pointe de Lostmarc'h

Figure 20. Vue panoramique, depuis l'éperon Nord, du flanc Nord de l'éperon Sud de la pointe de Lostmarc'h

La zone est très tectonisée et relativement complexe. Au premier plan, d'autres pillows (moins beaux que ceux de la pointe Nord) sont visibles. Les blocs éboulés montrent la présence d'un calcaire (daté de l'Ordovicien et aussi présent sur la partie Nord de la pointe et sur l'Anse de Porzhig).



Ces morphologies de coussins basaltiques avaient été comparées dans un précédent article à celles des « pillows – gabbros » de l'anse de Sainte Anne à proximité du granite de Ploumanac'h (cf. Les "pillows gabbro" de Sainte Anne, granite de Ploumanac'h, Trégastel, Côtes d'Armor). Rappelons qu'il est possible de modéliser la formation de pillows avec du soufre fondu (cf. Cristallisation du soufre et formation de pillow lavas).

Brèches associées aux coulées

Surmontant stratigraphiquement les basaltes en coussins, ou au sein même de l'unité à basaltes en coussins, des brèches à éléments basaltiques et à matrice carbonatée sont observables. Ces brèches sont granoclassées ou non. Elle portent le nom de « brèches pépérites » dans les publications scientifiques et sont présentes en France à d'autres endroits comme la Limagne (cf., par exemple, Pépérites de Limagne à escargots, limnées et planorbes remplis de lussatite). L'analyse en lame mince de la matrice montre qu'il s'agit des mêmes carbonates que ceux de la matrice entre les pillows.

Le premier type de brèches est des pépérites granoclassées présentant une rythmicité et surmontent les pillow-lavas.

Pépérites granoclassées de la pointe de Lostmarc'h 1/4

Figure 22. Pépérites granoclassées de la pointe de Lostmarc'h 1/4

Les brèches montrent une répétition de granoclassements normaux pluricentimétriques.


Pépérites granoclassées de la pointe de Lostmarc'h 2/4

Figure 23. Pépérites granoclassées de la pointe de Lostmarc'h 2/4

Les brèches montrent une répétition de granoclassements normaux pluricentimétriques.


Pépérites granoclassées de la pointe de Lostmarc'h 3/4

Figure 24. Pépérites granoclassées de la pointe de Lostmarc'h 3/4

Les brèches montrent une répétition de granoclassements normaux pluricentimétriques.


Pépérites granoclassées de la pointe de Lostmarc'h 4/4

Figure 25. Pépérites granoclassées de la pointe de Lostmarc'h 4/4

Les brèches montrent une répétition de granoclassements normaux pluricentimétriques.


Ces brèches présentent en place un granoclassement normal (les éléments les plus lourds sont vers le bas) et grossier. Cette séquence se répète pour des épaisseurs de l'ordre de quelques centimètres à quelques décimètres. La taille des clastes varie de 2 cm à 1 mm. La forme des clastes varie ; ils sont arrondis (majoritairement) ou anguleux, en fonction de la température à laquelle la lave s'est fragmentée. À chaud, les clastes auront tendance à être arrondis du fait de la "ductilité" de la lave, plus froids, les éléments seront anguleux du fait de la solidification de la lave. À noter que les clastes arrondis peuvent, en se refroidissant, se fragmenter en clastes anguleux.

La fragmentation de la coulée se produit lorsque la lave chaude (de l'ordre de 1200°C) s'écoule sur le sédiment carbonaté mou et à une température de quelques degrés. La chaleur de la lave conduit à la mise en place d'un film de vapeur (d'eau et CO2 du à la dévolatilisation du calcaire) à l'interface lave-sédiment. C'est l'instabilité de ce film de vapeur qui conduit à la fragmentation de la lave et à la formation d'une brèche pépéritique (qu'il y ait tri ou non des clastes postérieurement).

Le modèle proposé par Caroff et al. en 2009 pour la formation du granoclassement de ce type de pépérites est la fragmentation du magma mis en place sur le sédiment carbonaté non consolidé et gorgé d'eau suivit par un mélange des deux et par une migration gravitaire des éléments les plus gros vers la base de la couche molle intrudée. La répétition des coulées expliquerait la répétition des séquences bréchiques granoclassées observées.

Ce modèle est celui qui était proposé pour expliquer la formation des pépérites de la Limagne, aussi grossièrement stratifiées, avant que ne soit proposé la mise en place par des processus phréatomagmatiques. Dans ces processus, le contact de la lave et de l'encaissant carbonaté sous une faible tranche d'eau conduit à une explosion de ce dernier et à la formation des brèches pépéritiques par retombée et solidification.

Pour Caroff et al., les répétitions ne présentant pas de stratification ni aucun autre marqueur de processus pyroclastiques (comme des projections) ou sédimentaires (comme une remobilisation des éléments basaltiques), la mise en place par des processus phréatomagmatiques classiques leur semble peu probable.

Leur position, au-dessus des pillows, est expliquée par une diminution du volume éruptif entraînant la transition de la mise en place des pillows (et des brèches de second type) vers les pépérites granoclassées.

Le second type de brèches, des pépérites non granoclassées, est visible en place et accessibles au niveau du Nord de la plage de la Palue. Il se situe au sein des pillow-lavas basaltiques, en contact avec certains pillows.

Vue, depuis la pointe de Lostmarc'h, vers le Sud-Est, sur la plage de la Palue

Figure 26. Vue, depuis la pointe de Lostmarc'h, vers le Sud-Est, sur la plage de la Palue

La formation sombre est composée de pélites siluriennes riches en matière organique appelées ampélites ; la formation brune est composée de tuffs. Le contact entre les deux formation est un contact tectonique.


Localisation des failles sur la plage de la Palue

Figure 27. Localisation des failles sur la plage de la Palue

Les "plans" blancs indiquent la position des failles qui délimitent les différentes zones : à droite, les tuffs et calcaires ordoviciens, au centre les ampélites siluriennes contenant des passées calcaires et, à gauche, la pointe de Lostmarc'h et ses formations volcano-sédimentaires ordoviciennes. La nature des failles n'est pas déterminable sur les photos et leurs orientations et pendages ne sont ici que grossièrement représentés.


Panorama, depuis la plage de la Palue, de la partie Sud de la pointe de Lostmarc'h

Figure 28. Panorama, depuis la plage de la Palue, de la partie Sud de la pointe de Lostmarc'h

La pointe de Lostmarc'h est composée des pépérites non granoclassées et la partie Est est composée des pélites siluriennes riches en matière organique appelées ampélites.


Brèches pépéritiques de la plage de la Palue

Affleurement de brèches pépéritiques non granoclassées du Sud de l'éperon Sud de Lostmarc'h

Figure 30. Affleurement de brèches pépéritiques non granoclassées du Sud de l'éperon Sud de Lostmarc'h

Les éléments figurés sont constitués de basalte (le même que celui des pillows) et la matrice est carbonatée. Cette brèche n'est pas granoclassée.


Détail des brèches pépéritiques non granoclassées de l'éperon Sud de Lostmarc'h

Figure 31. Détail des brèches pépéritiques non granoclassées de l'éperon Sud de Lostmarc'h

Les brèches sont recoupées par des fentes de calcite tardives


Autre détail des brèches pépéritiques non granoclassées de l'éperon Sud de Lostmarc'h

Détail des brèches pépéritiques non granoclassées de l'éperon Sud de Lostmarc'h

Figure 33. Détail des brèches pépéritiques non granoclassées de l'éperon Sud de Lostmarc'h

Notez, les poches de calcite dans le claste du milieu.


Détail d'un bloc éboulé au pied de la falaise, plage de la Palue

Figure 34. Détail d'un bloc éboulé au pied de la falaise, plage de la Palue

En inclusion dans le basalte, on peut trouver des brèches pépéritiques. Cela peut être expliqué par une mise en place du magma basaltique dans un encaissant formé par des brèches pépéritiques. Cela laisse penser que les effusions magmatiques ont été intermittentes. La partie très carbonatée peut être due à une concentration des carbonates lors des processus de bréchification.


Galets de brèches pépéritiques non granoclassées montrant les différentes granulométrie de clastes

Figure 35. Galets de brèches pépéritiques non granoclassées montrant les différentes granulométrie de clastes

La taille des clastes varie du millimètre à quelques centimètres.


Différentes granulométrie des brèches pépéritiques 1/4

Figure 36. Différentes granulométrie des brèches pépéritiques 1/4

La taille des clastes varie du millimètre à quelques centimètres. Ces clastes peuvent être anguleux ou arrondis.


Différentes granulométrie des brèches pépéritiques 2/4

Figure 37. Différentes granulométrie des brèches pépéritiques 2/4

La taille des clastes varie du millimètre à quelques centimètres. Ces clastes peuvent être anguleux ou arrondis.


Différentes granulométrie des brèches pépéritiques 3/4

Figure 38. Différentes granulométrie des brèches pépéritiques 3/4

La taille des clastes varie du millimètre à quelques centimètres. Ces clastes peuvent être anguleux ou arrondis.


Différentes granulométrie des brèches pépéritiques 4/4

Figure 39. Différentes granulométrie des brèches pépéritiques 4/4

La taille des clastes varie du millimètre à quelques centimètres. Ces clastes peuvent être anguleux ou arrondis.


Le second type de pépérites ne présente pas de granoclassement. La taille des clastes va du millimètre (voire moins) au décimètre. Ces brèches sont présentes au sein des pillow-lavas. Leur formation est expliquée par la fragmentation des pillows durant leur mise en place ou lors du refroidissement du magma. Cette fragmentation peut s'accompagner de la volatilisation des carbonates et ainsi expliquer la morphologie de certains clastes ou de poches de calcites dans les brèches. Ces brèches, quand elles sont très abondantes peuvent aussi être interprétées comme une accumulation des produits de fragmentation des basaltes sans tri.

Gisement de fer

Au niveau de la plage de la Palue, un gisement de fer affleure (il est localisé sur la carte géologique de Douarnenez, voir plus bas).

Gisement de fer de la plage de la Palue

Gisement de fer de la plage de la Palue

Figure 41. Gisement de fer de la plage de la Palue

Cette minéralisation, à la limite entre les formations siluriennes et ordoviciennes, au Nord de la dune qui borde la plage de la Palue est sous forme d'oxydes de fer. La nature de ce gisement est soit hydrothermale soit sédimentaire.


Détail de la minéralisation d'oxydes de fer de la plage de la Palue

Figure 42. Détail de la minéralisation d'oxydes de fer de la plage de la Palue

Cette minéralisation, à la limite entre les formations siluriennes et ordoviciennes, au Nord de la dune qui borde la plage de la Palue est sous forme d'oxydes de fer. La nature de ce gisement est soit hydrothermale soit sédimentaire.


Détail de la minéralisation d'oxydes de fer de la plage de la Palue

Figure 43. Détail de la minéralisation d'oxydes de fer de la plage de la Palue

Cette minéralisation, à la limite entre les formations siluriennes et ordoviciennes, au Nord de la dune qui borde la plage de la Palue est sous forme d'oxydes de fer. La nature de ce gisement est soit hydrothermale soit sédimentaire.


Détail de la minéralisation d'oxydes de fer de la plage de la Palue

Figure 44. Détail de la minéralisation d'oxydes de fer de la plage de la Palue

Cette minéralisation, à la limite entre les formations siluriennes et ordoviciennes, au Nord de la dune qui borde la plage de la Palue est sous forme d'oxydes de fer. La nature de ce gisement est soit hydrothermale soit sédimentaire.


Contexte de mise en place

La partie au Nord de la pointe de Lostmarc'h constitué par des formation sédimentaires est aussi recoupée par des failles.



Localisation des failles au niveau de la grève de Porzhig

Figure 47. Localisation des failles au niveau de la grève de Porzhig

Les "plans" blancs localisent les failles qui délimitent les différentes unités : les grès dévoniens à gauche, les ampélites siluriennes au centre et les formations volcano-sédimentaires de la pointe de Lostmarc'h à droite. La nature des failles n'est pas déterminable sur les photos et leurs orientations et pendages ne sont que grossièrement représentés.


Affleurement au Nord de la grève de Porzhig

Figure 48. Affleurement au Nord de la grève de Porzhig

Cet affleurement montre la formation gréseuse dévonienne en contact tectonique avec les formation ordoviciennes de la pointe de Lostmarc'h.


Localisation de la pointe de Lostmarc'h, presqu'île de Crozon

Carte géologique de la pointe de Lostmarc'h, presqu'île de Crozon

Figure 50. Carte géologique de la pointe de Lostmarc'h, presqu'île de Crozon

La région est affectée par des décrochements et chevauchements mis en place lors de l'orogenèse varisque.

Extrait de la carte géologique de Douarnenez au 1/50 000.


Vue aérienne de la pointe de Lostmarc'h

Détail de la carte géologique de la pointe de Lostmarc'h

Figure 52. Détail de la carte géologique de la pointe de Lostmarc'h

Extrait de la carte géologique de Douarnenez au 1/50 000. Le "Fe" localise le gisement de fer de la plage de la Palue.


En résumé, cet affleurement montre la mise en place d'un édifice volcanique sous-marin sur une marge passive à la fin de l'Ordovicien. Les études chronostratigraphiques sur les fossiles des calcaires encadrant les formations volcano-sédimentaires donnent une durée de 4 millions d'années pour l'épisode volcanique.

Cet affleurement n'est que l'un des affleurements montrant ce magmatisme dans la presqu'île de Crozon. Les autres affleurements de la presqu'île montrent un édifice phréatomagmatique sous-marin associé à différentes brèches volcaniques incluant des éléments magmatiques et des éléments de l'encaissant carbonaté mou ainsi que du socle briovérien (précambrien) de la marge passive sur laquelle il se met en place.

Cet épisode magmatique est interprété comme du magmatisme lié à l'ouverture d'un domaine océanique à l'Ordovicien terminal : l'océan Rhéique, entre le continent Gondwana (incluant la partie armoricaine) et la Laurentia au Nord.

L'oppidum et les mégalithes de la pointe de Lostmarc'h

Le site de Lostmarc'h, classé aux Monuments historiques depuis 1980, présente les traces de la plus ancienne forme d'habitat fortifié : l'éperon barré, apparu au Néolithique, consiste en un retranchement rudimentaire (remblai de terre et palissade) qui isole le promontoire du côté de la terre. Ce lieu assez exigu (0,7 ha) offrait sans doute un repli provisoire en cas de danger, mais la présence dans les environs d'un gisement ferrifère relativement riche explique peut-être le maintien de la présence humaine à la période laténienne (~ milieu Vème – milieu Ier siècles avant notre ère). Pour désigner ce type d'habitat fortifié dans la civilisation celte de l'âge du fer, les archéologues empruntent aux descriptions de César dans La guerre des Gaules le terme latin d'oppidum (pluriel oppida). Comme en attestent les soubassements du poste de douane daté du XVIIème siècle construit au cœur de l'éperon, ce refuge était encore utilisé au haut Moyen Age, avant que la multiplication des châteaux forts n'offre aux populations des abris plus sûrs.

Restes de l'éperon barré de Lostmarc'h

Figure 53. Restes de l'éperon barré de Lostmarc'h

Les deux levées de terre sont les restes de fortification de l'éperon barré.




Autre manifestation anthropique observable à la pointe de Lostmarc'h : la présence de mégalithes.

La Bretagne est un espace particulièrement riche en vestiges de l'art mégalithique, ce type d'architecture monumentale (le premier de l'Histoire) qui se déploie au Néolithique en Europe occidentale et au-delà, et dont les historiens et les anthropologues peinent encore à cerner le sens. Les différents éléments connus (menhirs, dolmens...) se combinent parfois en d'imposants complexes, comme les alignements de Carnac, dont la fonction religieuse, voire astronomique, est encore très discutée.

Alignement de menhirs de la pointe de Lostmarc'h

Figure 56. Alignement de menhirs de la pointe de Lostmarc'h

À noter, la végétation typique des côtes bretonnes : la lande à callune.


Menhirs de la pointe de Lostmarc'h

Détail d'un menhir de la pointe de Lostmarc'h

Figure 58. Détail d'un menhir de la pointe de Lostmarc'h

L'échelle est donnée par la personne qui mesure 1m80.


Détail d'un autre menhir de la pointe de Lostmarc'h

Pour aller plus loin

Le volcanisme de la presqu'île de Crozon a fait l'objet de la sortie du 7 octobre 2006 de la Société Géologique et Minéralogique de Bretagne. D'autres affleurements sur ce thème sont proposés dans le compte rendu de cette sortie "Crozon" de la SGMB.

Bibliographie

M. Caroff, M. Vidal, A. Bénard, J.-R. Darboux, 2009. A late-Ordovician phreatomagmatic complex in marine soft-substrate environment: The Crozon volcanic system, Armorican Massif (France), Journal of Volcanology and Geothermal Research, 184, 351-366

P. Maguer, 1996. Les enceintes fortifiées de l'âge du fer dans le Finistère, Revue archéologique de l'Ouest, 13, 103-121

M. Vidal, M.-P. Dabard, R. Gourvennec, A. Le Herissé, A. Loi, F. Paris, Y. Plusquellec, P.R. Racheboeuf, 2011. Le Paléozoïque de la presqu'île de Crozon, Massif armoricain (France), Géologie de la France, 1, 3-45