Mots clés : pyroclastite, arbre, coulée pyroclastique, silicification

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Troncs d'arbres silicifiés dans une coulée pyroclastique, Sipi Falls (Ouganda)

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon

Sylvain Block

Observatoire Midi-Pyrénées - Géosciences Environnement Toulouse

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

18/06/2012

Résumé

Coulées pyroclastiques à arbres silicifiés sur le flanc Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda.

Figure 1. Tronc d'arbre silicifié pris dans une coulée pyroclastique du flanc Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda

Cette coulée contient des clastes décimétriques de basaltes, d'autres roches volcaniques et de socle pris dans une matrice à grains fins. Cette coulée est parfois parcourue de filonnets de calcite et de silice. Elle contient des fragments de troncs et de branches complètement silicifiés.

Figure 2. Coulée pyroclastique avec tronc d'arbre silicifié, flanc Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda

Figure 3. Tronc d'arbre silicifié englobé dans une coulée pyroclastique, flanc Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda

Nous avons vu les deux semaines précédentes des "conflits" entre végétaux et règne minéral. Parfois, c'était l'arbre qui gagnait comme à Arykanda. Il y avait parfois match nul, comme aux rochers de Puychaud. Nous vous montrons cette semaine un cas où c'est la géologie qui a eu le dernier mot, sur les flancs d'un stratovolcan, le Mont Elgon en Ouganda.

Les stratovolcans sont constitués d'empilements de coulées de laves massives et de coulées pyroclastiques. Ces coulées pyroclastiques peuvent être soit de nature ignimbritique (mise en place à haute température), soit être constituées de lahars et autres coulées de boue et de débris (mise en place à plus basse température). L'ensemble peut être recoupé de dômes et filons variés. Le Cantal et le Mont-Dore / Sancy sont les deux exemples de stratovolcans français métropolitains les plus caractéristiques.

Le mont Elgon, situé à la frontière de l'Ouganda et du Kenya est un stratovolcan éteint (âgé de -15 à -20 Ma) constitué principalement de basalte alcalin, mais aussi de néphélinite, carbonatite, phonolite… Il est situé au Nord du lac Victoria, entre les branches orientale et occidentale du Grand Rift Africain. L'altération des roches volcaniques, en particulier de leur verre, libère beaucoup de silice. On peut par exemple écrire l'équation de l'altération d'un pyroxène calco-magnésien, l'un des minéraux les plus abondants dans les basaltes, par une eau chargée de gaz carbonique dissout :

[Ca,Mg]Si₂O₆(pyroxène) + 2 H₂O + 4 CO₂ → Ca²⁺+ Mg²⁺+ 4 HCO₃^- + 2 SiO₂(en solution)

Cette silice (et ces carbonates) en solution peut se redéposer en circulant au sein des pyroclastiques perméables, et les indurer. Ces pyroclastiques peuvent être tellement riches en sels minéraux solubles qu'il arrive que les éleveurs locaux utilisent la roche comme source de sels pour leur bétail. La silice (ou la calcite) peut aussi imprégner et complètement silicifier (calcitiser) les fragments d'arbres englobés dans ces coulées pyroclastiques au cours de leur mise en place. La silification, quelle qu'en soit l'origine, est un mécanisme de fossilisation qui conserve la structure fine des organismes, comme c'est bien connu pour la célèbre forêt pétrifiée de l'Arizona, ou la moins touristique mais combien plus intéressante flore de Rhynie.

Figure 4. Tronc silicifié, en position horizontale, donc transporté, coulée pyroclastique flanc Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block La position verticale du tronc des figures précédentes n'est qu'un hasard. En atteste ce tronc en position horizontale, position statistiquement beaucoup plus fréquente dans cette coulée.
Figure 5. Fragment de tronc silicifié montrant la structure fine du bois, coulée pyroclastique de Sipi Falls, Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block	Figure 6. Détail d'un fragment de tronc silicifié montrant la structure fine du bois, coulée pyroclastique de Sipi Falls, Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block
Figure 7. Détail d'un fragment de tronc silicifié au niveau d'un nœud montrant la structure fine du bois, coulée pyroclastique de Sipi Falls, Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block	Figure 8. Détail d'un fragment de tronc silicifié au niveau d'un nœud montrant la structure fine du bois, coulée pyroclastique de Sipi Falls, Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block
Figure 9. Fragment de bois silicifié montrant la structure de ce bois, pyroclastites de Sipi Falls, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block On remarque des vaisseaux de grande taille comme c'est fréquent dans certains arbres des climats équatoriaux.
Figure 10. Fragment de bois silicifié montrant la structure de ce bois, pyroclastites de Sipi Falls, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block On remarque des vaisseaux de grande taille comme c'est fréquent dans certains arbres des climats équatoriaux.	Figure 11. Fragment de bois silicifié montrant la structure de ce bois, pyroclastites de Sipi Falls, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block On remarque des vaisseaux de grande taille comme c'est fréquent dans certains arbres des climats équatoriaux.

Figure 12. Tronc d'arbre actuel en train de pourrir, région de Sipi Falls, Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block La structure interne de ce tronc est assez caractéristique de ce qu'on trouve fréquemment dans ces régions équatoriales humides, avec ses vaisseaux visibles à l'œil nu dans cette coupe transversale. Une analogie actuelle des figures précédentes ?	Figure 13. Tronc d'arbre actuel en train de pourrir, région de Sipi Falls, Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block La structure interne de ce tronc est assez caractéristique de ce qu'on trouve fréquemment dans ces régions équatoriales humides, avec ses vaisseaux visibles à l'œil nu dans cette coupe transversale. Une analogie actuelle des figures précédentes ?
Figure 14. Individu vivant correspondant à la même espèce que le tronc de la photo de bois mort actuel Droits réservés - © 2011 Sylvain Block	Figure 15. Vue de la coulée pyroclastique (derrière les cascades) contenant les troncs silicifiés, SIpi Falls, Ouganda Droits réservés - © 2011 Sylvain Block
Figure 16. Vue sur le secteur des Sipi Falls, flanc Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda Droits réservés - © 2011 akankunda.denis sur panoramio.com Toute la région est constituée d'empilements de coulées pyroclastiques, les coulées les plus indurées donnant lieu à des ressauts topographiques que les ruisseaux franchissent par des chutes. Deux niveaux indurés sont visibles sur cette vue : le niveau principal dans le tiers inférieur de l'image, franchi par la principale chute d'eau, et un niveau supérieur, plus discret, visible en haut et à droite de l'image, et lui aussi franchi par une chute d'eau. Les photos ci-dessus proviennent de cette barre supérieure, près de cette deuxième chute d'eau.

Figure 17. Secteur des Sipi Falls, versant Nord-Ouest du Mont Elgon, Ouganda

On remarque la morphologie "en marches d'escalier", chaque "marche" correspondant à une coulée pyroclastique particulièrement indurée. La punaise jaune localise l'affleurement photographié.

Figure 18. Le Mont Elgon à la frontière Ouganda (à droite) / Kenya (à gauche)

Le site des Sipi Falls est localisé par la punaise jaune. Au fond, le lac Victoria.

Figure 19. Mosaïque de deux images Google earth montrant les volcans actifs du Grand Rift Africain

Le Grand Rift Africain, au Sud, se divise en 2 branches, la branche orientale à l'Est du Lac Victoria, et une branche "annexe" à l'Ouest du Lac Victoria. Le Mont Elgon, volcan éteint depuis 15 Ma est localisé par la punaise rouge, entre les 2 branches du Grand Rift Africain.

Figure 20. Localisation du Mont Elgon en Afrique