Mots clés : charbon, mine, fossile, Sigillaire, musée
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La forêt carbonifère fossile de Champclauson, commune de la Grand'Combe, Gard

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

14/10/2019

Résumé

Forêt fossile avec troncs en position de vie, reconstitution d'un environnement de plaine d'inondation à dépôts organiques.


Figure 1. Tronc de sigillaire sur le front de taille d'une ancienne tranchée d'exploitation de charbon à Champclauson, commune de la Grand'Combe (Gard)

Tronc de sigillaire sur le front de taille d'une ancienne tranchée d'exploitation de charbon à Champclauson, commune de la Grand'Combe (Gard)

Les strates sont horizontales et les troncs verticaux. Ils ont été fossilisés en position de vie. Cette tranchée, comme toutes les anciens terrains des Charbonnages de France environnants, est maintenant propriété de l'Office National des Forêts ; elle est gérée par l'association la forêt fossile, son accès est réglementé mais elle peut se visiter. Tous les troncs fossiles de ce site sont indiqués par une flèche blanche fixée à la paroi. Le nom de sigillaire (sigillaria en latin) vient de la morphologie de l'écorce qui présente des cicatrices d'insertion foliaire ressemblant à des sceaux. Ces arbres sont rattachés à l'ordre des lycopodiales.



Figure 3. Vue d'ensemble de la paroi où ont été prises les deux photos précédentes, la forêt fossile, Champclauson, La Grand'Combe, Gard

Vue d'ensemble de la paroi où ont été prises les deux photos précédentes, la forêt fossile, Champclauson, La Grand'Combe, Gard

On reconnait les deux troncs en position de vie au centre de l'image. En cherchant bien, on peut voir d'autres troncs sur cette photo.


Figure 4. Vue du même secteur par une pluvieuse journée de novembre, la forêt fossile, Champclauson, La Grand'Combe, Gard

Vue du même secteur par une pluvieuse journée de novembre, la forêt fossile, Champclauson, La Grand'Combe, Gard

On voit très bien l'empreinte d'un tronc supplémentaire entre les deux troncs de la figure précédente, tronc très peu visible dans les conditions d'éclairage des photos précédentes.


Figure 5. Comparaison entre une photo prise sous le soleil de mai 2019 avec une photo prise sous la pluie en novembre 2018, la forêt fossile, Champclauson, La Grand'Combe, Gard

Comparaison entre une photo prise sous le soleil de mai 2019 avec une photo prise sous la pluie en novembre 2018, la forêt fossile, Champclauson, La Grand'Combe, Gard

L'importance de l'éclairage sur la visibilité des fossiles saute aux yeux.


La forêt fossile de Champclauson est une curiosité géologique unique en son genre en France. Une quarantaine de troncs d'arbres du Carbonifère supérieur (Stéphanien, 300 Ma) sont fossilisés en “position de vie” et visibles dans la paroi d'une ancienne tranchée d'une mine de charbon à ciel ouvert. Ce site est, à ma connaissance[1], un des deux seuls sites aménagés en France où l'on peut voir une série stéphanienne avec charbon et fossiles d'arbres (l'autre étant le site de la Combarine près de Briançon, mais qui montre des fossiles d'arbres nettement moins nombreux et moins spectaculaires qu'à Champclauson ; la rareté de la végétation, par contre, fait que l'histoire sédimentaire y est plus visible). Ce site a été classé “trois étoiles” au patrimoine géologique de la France (région Languedoc Roussillon, maintenant Occitanie). Il a été choisi pour représenter le département du Gard dans le livre Patrimoine géologique, inventaire national de Patrick De Wever et al. (2018, EDP Sciences et Muséum).

Comme à Saint-Étienne (cf. Le Parc-Musée de la Mine du puits Couriot, Saint-Étienne (Loire) et des affleurements, hélas maintenant disparus, situés près de l'ancien puits Pigeot, La Ricamarie (Loire)), des mines de charbon du bassin carbonifère d'Alès sont exploitées artisanalement depuis le Moyen-Âge dans la région d'Alès / la Grand-Combe / Bessège (Gard). Comme à Saint-Étienne, les mines exploitaient un charbon du Carbonifère supérieur (Stéphanien) déposé dans un bassin en extension, associé à un grand décrochement (transtension) dans le cas du bassin d'Alès. L'exploitation industrielle débuta au XIXe siècle. Elle culmina en 1958, avec 3,3 millions de tonnes extraites par 20 000 mineurs et ouvriers de surface. La dernière mine souterraine ferma en 1985. L'exploitation perdura une quinzaine d'années par des exploitations à ciel ouvert au Nord et à l'Est de la Grand'Combe, en particulier au Nord du hameau de Champclauson. Puis à partir de 2002, les découvertes furent laissées à l'abandon et/ou réaménagées, c'est-à-dire revégétalisées, recouverte de terre… (en un mot détruites), sans que les Charbonnage de France ou des autorités compétentes aient l'idée, l'envie ou les moyens de préserver une petite partie d'un front de taille pour que la géologie du Carbonifère puisse continuer à s'y lire à livre ouvert. Heureusement, avec l'accord de l'ONF propriétaire des lieux, une association a entrepris de sauver une tranchée particulièrement riche en arbres fossiles encore dressés en position de vie. Elle restaura le site, l'aménagea pour des visites touristiques et/ou pédagogiques, continue à l'entretenir et à le gérer. Un musée est installé dans des bâtiments d'où on part pour visiter la forêt fossile avec un petit train. Des activités sont organisées pour les enfants…

Outre les cinq photographies qui précèdent, nous vous montrons 10 figures traitant du contexte sédimentaire et paléogéographique de la forêt fossile au Stéphanien, 7 images supplémentaires des arbres fossiles, et 3 images prises dans le musée.

L'abondance des troncs fossiles encore droits, la rareté des arbres couchés, contrairement à ce qu'on voit (pour combien de temps encore) dans un autre bassin cévenole à Graissessac (mais “dans la nature” et non pas dans un site protégé-aménagé, cf. Fossiles de troncs d'arbres dans une couche de charbon), et la rareté des souches avec racines comme on en voit dans les bassins littoraux (= paraliques) du Nord – Pas de Calais ou des îles britanniques (cf. Old Postcard Gallery- Interior sur le site Fossil Grove Glasgow) posent encore des questions.

Figure 6. Image de la paroi de la tranchée de Champclauson (Gard)

Image de la paroi de la tranchée de Champclauson (Gard)

On y voit de bas en hau : (1) des argiles charbonneuses et du charbon ; (2) des strates horizontales de grès, un fossile de tronc vertical se trouve au sein de ces couches de grès ; (3) une nouvelle couche d'argiles charbonneuses, juste sous le sol forestier actuel.


Figure 7. Image de la paroi de la tranchée de Champclauson (Gard)

Image de la paroi de la tranchée de Champclauson (Gard)

On y trouve de bas en haut : (1) des argiles charbonneuses (grises) et du charbon plus sombre ; (2) des strates horizontales de grès, c'est dans ces couches de grès qu'on trouve tous les fossiles d'arbres présentés dans cet article ; (3) une nouvelle couche d'argiles charbonneuses et de charbon, juste sous le sol forestier actuel.

Cette succession montre qu'il y a eu, au Stéphanien, des variations de sédimentation, avec des alternances de sédimentations de milieu de basse énergie (argile) avec beaucoup d'apports organiques (les argiles charbonneuses et le charbon), et de sédimentation de plus haute énergie (les grès, dérivant d'anciens sables). La présence d'arbres en position de vie au sein de ces grès pose un problème : les arbres ne poussent pas habituellement sur des bancs de sable non stabilisés.


Figure 8. Vues d'ensemble (à gauche) et de détail (à droite) de la structure interne des grès

Vues d'ensemble (à gauche) et de détail (à droite) de la structure interne des grès

Ces grès montrent de belles stratifications obliques et entrecroisées (cf., par exemple, Les stratifications obliques du Miocène provençal, région de Fontaine de Vaucluse (Vaucluse), et Étudier la sédimentation et l'érosion des grès en se promenant dans Strasbourg) montrant que ces sables devenus grès ont été déposés dans des chenaux par des courants à géométrie variable où, en un lieu donné, alternent phases de dépôts et phases d'érosion recreusant partiellement les dépôts précédents. Sur l'image de gauche, on distingue la couche argilo-charbonneuse basale, ainsi qu'un tronc juste au-dessus du personnage donnant l'échelle.


Figure 9. Deux troncs de la forêt fossile facilement accessibles de la tranchée de Champclauson (Gard)

Deux troncs de la forêt fossile facilement accessibles de la tranchée de Champclauson (Gard)

Contrairement aux célèbres bois silicifiés des USA (cf. Habitations en bois silicifié dans l'Arizona et le Dakota du Sud (USA)) ou de Namibie (cf. Une "forêt pétrifiée" de gymnospermes permiens du Damaraland, près de Khorixas, Namibie) l'“intérieur” des troncs n'est, ici, pas constitué de “bois fossile” (ni bois silicifié, ni charbon ou matière carboné cf. Les forêts, tourbes et sols submergés du littoral du Pas de Calais), mais de grès. Seule l'écorce a pour partie conservé sa matière organique et sa structure. Le reste du bois (l'intérieur du tronc) a disparu et a été remplacé par du grès.


Figure 10. Détail de deux troncs de la forêt fossile facilement accessibles de la tranchée de Champclauson

Détail de deux troncs de la forêt fossile facilement accessibles de la tranchée de Champclauson

Contrairement aux célèbres bois silicifiés des USA (cf. Habitations en bois silicifié dans l'Arizona et le Dakota du Sud (USA)) ou de Namibie (cf. Une "forêt pétrifiée" de gymnospermes permiens du Damaraland, près de Khorixas, Namibie) l'“intérieur” des troncs n'est, ici, pas constitué de “bois fossile” (ni bois silicifié, ni charbon ou matière carboné cf. Les forêts, tourbes et sols submergés du littoral du Pas de Calais), mais de grès. Seule l'écorce a pour partie conservé sa matière organique et sa structure. Le reste du bois (l'intérieur du tronc) a disparu et a été remplacé par du grès.


Figure 11. Le seul tronc couché visible dans les 150 m de la tranchée, alors qu'il y a des dizaines de troncs verticaux, en position de vie dans la forêt fossile de Champclauson (Gard)

Le seul tronc couché visible dans les 150 m de la tranchée, alors qu'il y a des dizaines de troncs verticaux, en position de vie dans la forêt fossile de Champclauson (Gard)

Comment fossiliser beaucoup plus d'arbres dressés que d'arbres morts et couchés ?


Figure 12. Zoom sur le seul tronc couché visible dans les 150 m de la tranchée, alors qu'il y a des dizaines de troncs verticaux, en position de vie dans la forêt fossile de Champclauson

Zoom sur le seul tronc couché visible dans les 150 m de la tranchée, alors qu'il y a des dizaines de troncs verticaux, en position de vie dans la forêt fossile de Champclauson

Comment fossiliser beaucoup plus d'arbres dressés que d'arbres morts et couchés ?


Les observations qu'on peut faire dans la tranchée de Champclauson confirment toutes les observations faites dans les mines et les carrières à ciel ouvert du temps de leur exploitation. On peut alors proposer le scénario suivant pour expliquer le bassin d'Alès en général et la position des fossiles de Champclauson en particulier. Au Stéphanien, la région d'Alès / La Grand-Combe correspondait à une plaine d'inondation deltaïque envahissant un piedmont dans une dépression interne à la chaine hercynienne, dépression dont le fond pouvait être occupé par un lac temporaire. Cette plaine d'inondation était traversée par des rivières divagantes, avec nombreux chenaux fluviatiles au bord desquels se déposaient graviers et parfois galets. Une riche végétation forestière (la France était située à l'équateur au Carbonifère) se développait entre ces chenaux, sur un sol argileux plus ou moins marécageux colonisé par la végétation alluviale. La végétation croissait plus vite qu'elle ne se décomposait, et de la matière organique s'accumulait dans ces sols marécageux. En période de crues, les rivières débordaient, le niveau du lac montait, et l'eau envahissait ces forêts marécageuses. Il pouvait alors s'y déposer du sable qui recouvrait les parties basses de la forêt, parfois sur 1 à 3 mètres d'épaisseur (mais en combien de temps ?), et souvent sans déraciner ni renverser les arbres. Quand la base des troncs était enfouie sous quelques mètres de sable, les arbres mourraient. Le haut de l'arbre tombait, les 1 à 3 mètres du tronc enfouis dans le sable restaient droit. Le cœur du tronc fait de lignine et de cellulose se dégradait lentement. L'écorce, principalement faite de subérine, substance encore plus difficilement dégradable que la lignine, subsistait. Le bois du tronc enfoui dans le sable (sauf son écorce) a doucement été décomposé et la cavité ainsi générée s'est fait remplir par du sable. On a ainsi obtenu un moulage interne d'un tronc en grès, moulage limité à sa périphérie par une enveloppe charbonneuse, l'ancienne écorce.

Ce scénario explique bien la plupart des observations faites à Champclauson, mais pas parfaitement tout. Par exemple, cela n'explique pas la rareté des souches avec départ de racines.

Figure 13. Reconstitution de la plaine d'inondation / du lac temporaire du bassin d'Alès au Carbonifère

Reconstitution de la plaine d'inondation / du lac temporaire du bassin d'Alès au Carbonifère

La zone correspondant à la forêt fossile de Champclauson est indiquée par la flèche rouge. Pour obtenir cette image satellite d'un paysage carbonifère, j'ai “choisi” sur Google Earth un lac très peu profond situé à l'arrière de la chaine himalayenne (équivalent actuel de la chaine hercynienne) avec plaine alluviale deltaïque, rivière divagante… et j'ai colorisé les plaines pour verdir et “végétaliser” l'arrière pays himalayen actuellement quasi-désertique.


Figure 14. Scénario expliquant l'origine de la disposition très particulière des arbres fossiles de Champclauson

Scénario expliquant l'origine de la disposition très particulière des arbres fossiles de Champclauson

1 et 2 : une forêt s'installe – 3 : accumulation de débris végétaux sur le sol forestier – 4 : Le sol se fait recouvrir (en une ou plusieurs crues) par quelques mètres de sable sans déraciner les arbres – 5, 6 et 7 : les arbres meurent – 8 : la partie du tronc dépassant se fait progressivement ensevelir par le sol et se décompose – 9 : Une nouvelle crue dépose une nouvelle couche de sable. Celui-ci rempli progressivement le trou cylindrique laissé par la décomposition de l'ancien tronc.


Pour le plaisir, nous vous montrons sept autres photographies de troncs, parmi les plus beaux et/ou les plus originaux de la forêt fossile de Champclauson. La majorité de ces troncs sont des sigillaires, appartenant à l'ordre des lycopodiales.

Figure 15. Partie de l'ancien front de taille de Champclauson (Gard) où on peut voir cinq troncs fossiles

Partie de l'ancien front de taille de Champclauson (Gard) où on peut voir cinq troncs fossiles

Les troncs fossiles de gauche et de droite sont détaillés dans les deux figures suivantes.


Figure 16. Détail du tronc de sigillaire de la gauche de la figure 15, forêt fossile de Champclauson

Détail du tronc de sigillaire de la gauche de la figure 15, forêt fossile de Champclauson

La base en deux « parties » correspond-elle au départ des racines ?


Figure 17. Détail du tronc de sigillaire de la droite de la figure 15, forêt fossile de Champclauson

Détail du tronc de sigillaire de la droite de la figure 15, forêt fossile de Champclauson

L'élargissement du tronc vers le bas suggère que l'on s'approche de sa base.


Figure 18. Détail de l'écorce du tronc de la figure précédente, forêt fossile de Champclauson

Détail de l'écorce du tronc de la figure précédente, forêt fossile de Champclauson

Les empreintes des insertions foliaires (en forme de “sceaux”) sont parfaitement visibles.



Figure 20. Partie de la paroi de la tranchée de Champclauson (Gard) où l'on voit des troncs qui ne ressemble pas aux sigillaires usuels

Partie de la paroi de la tranchée de Champclauson (Gard) où l'on voit des troncs qui ne ressemble pas aux sigillaires usuels

L'écorce ne montre pas de cicatrices d'insertion foliaire, et la partie charbonneuse de cette écorce est beaucoup plus épaisse que pour les sigillaires. Les deux troncs du quart supérieur droit sont détaillés sur la figure suivante.


Figure 21. Détail de troncs qui ne ressemblent pas aux sigillaires usuels, forêt fossile de Champclauson

Détail de troncs qui ne ressemblent pas aux sigillaires usuels, forêt fossile de Champclauson

Leur écorce ne montre pas de cicatrices d'insertion foliaire, et la partie charbonneuse de cette écorce est beaucoup plus épaisse que pour les sigillaires.


Figure 22. Vues aériennes de 2009 et 2018 localisant la forêt fossile de Champclauson et le bâtiment abritant le musée et d'où partent les petits trains conduisant au site fossilifère

Vues aériennes de 2009 et 2018 localisant la forêt fossile de Champclauson et le bâtiment abritant le musée et d'où partent les petits trains conduisant au site fossilifère

Sur la photo de 2009, on voit les grandes carrières à ciel ouvert (appelées “découvertes”). Dix ans plus tard, la végétalisation spontanée ou artificielle gagne tous les fronts de taille. Encore 10 ou 20 ans, et on ne verra plus de Carbonifère dans la région d'Alès, alors que préserver quelques pourcents bien choisis dans une ou deux carrières aurait été facile. Heureusement que l'association la forêt fossile existe et a permis de sauver une part de ce patrimoine.

Localisation par fichier kmz de la forêt fossile de Champclauson (Gard).


Figure 23. Carte géologique du secteur de Champclauson, avec la même projection que la figure précédente et localisant la forêt fossile de Champclauson

Carte géologique du secteur de Champclauson, avec la même projection que la figure précédente et localisant la forêt fossile de Champclauson

Les terrains gris, roses-violacés et beiges clairs correspondent à différents membres du Stéphanien. Les principales couches de charbon sont figurées par un trait gris.

Localisation par fichier kmz de la forêt fossile de Champclauson (Gard).


En plus de la forêt fossile elle-même, il y a un musée à Champclauson. C'est d'ailleurs de là que partent les petits trains pour aller sur le site fossilifère qui est clos par une grille et où on ne peut accéder que si on est accompagné par quelqu'un du musée. Dans ce musée, sont exposés des roches et fossiles du Carbonifère supérieur local, des schémas interprétatifs expliquant la genèse du charbon… Il y a aussi des reconstitutions de la flore et de la faune du Carbonifère et du Permien (la période qui débute juste après le Stéphanien). Il y a aussi, et c'est plus étonnant, des animaux du Mésozoïque, dont les fameux dinosaures. Pourquoi mettre des dinosaures dans un musée consacré au Carbonifère alors que les dinosaures n'apparaissent qu'au Trias ? Deux raisons peuvent expliquer la présence de dinosaures dans ce musée. (1) Les dinosaures sont très populaires. Et de même que “des gens” vont au Louvre voir la Joconde, le public va dans des musées de géologie pour voir des dinosaures. Et une association, pour vivre, et vue la faiblesse des subventions, doit attirer des visiteurs pour ne pas être déficitaire. (2) Champclauson est situé au Nord du département du Gard, département limitrophe de l'Ardèche et de la Lozère. Or à 60 km au Nord-Est dans l'Ardèche et à 40 km à l'Ouest-Nord-Ouest en Lozère, il y a deux sites avec traces et empreintes de dinosaures fossiles faciles à visiter (cf. Les empreintes et les pistes de dinosaures du Sud-Est du Massif Central : Ucel et Payzac (Ardèche), Saint-Laurent-de-Trèves (Lozère)). Mettre des dinosaures dans le musée est une invitation pour les visiteurs à continuer leur visite par ces sites ardéchois et lozérien.


Figure 25. Reconstitution d'animaux et de végétaux du Paléozoïque supérieur : du Permien pour le Dimétrodon (rappelons que le Dimétrodon n'est pas un dinosaure, bien qu'il soit souvent en bonne place dans les livres pour enfants consacrés aux dinosaures), et du Carbonifère pour tous les autres animaux et végétaux

Reconstitution d'animaux et de végétaux du Paléozoïque supérieur : du Permien pour le Dimétrodon (rappelons que le Dimétrodon n'est pas un dinosaure, bien qu'il soit souvent en bonne place dans les livres pour enfants consacrés aux dinosaures), et du Carbonifère pour tous les autres animaux et végétaux

On peut noter les arthropodes géants (libellule, scolopendre, araignée et scorpion), ainsi que des amphibiens (type salamandre) eux aussi de belle taille. À gauche de la photo, on aurait des reconstitutions d'animaux et végétaux du Mésozoïque, dont des dinosaures.



Figure 27. Localisation de la forêt fossile de Champclauson dans le bassin carbonifère d'Alès

Localisation de la forêt fossile de Champclauson dans le bassin carbonifère d'Alès

Sur la même carte, j'ai reporté la localisation des empreintes de dinosaures du Trias à Ucel (Ardèche) et du Jurassique à Saint-Laurent de Trèves (Lozère).

Localisation par fichier kmz de la forêt fossile de Champclauson (Gard).

Localisation par fichiers kmz des sites à empreintes de dinosaures d'Ucel (Ardèche) et de Saint-Laurent-de-Trèves (Lozère), et du musée de Payzac (Ardèche).





[1] Si certains d'entre vous connaissent d'autres sites (faciles d'accès, aménagés ou non) où affleurent dans de bonnes conditions du Carbonifère “productif” riche en charbon, en fossiles et en données sédimentologiques, merci de nous les signaler

Localiser sur la carte interactive (Latitude : 44.2463, Longitude : 4.0176)
Mots clés : charbon, mine, fossile, Sigillaire, musée