Image de la semaine | 16/09/2019

Les aragonites de la carrière de Montclaret, Saint-Georges-Haute-Ville, Loire

16/09/2019

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Filons et géodes d'aragonite hydrothermale dans une carrière de basalte.

Gros plan sur un petit filon d'aragonite (CaCO3) recoupant une brèche basaltique, carrière de Montclaret, Saint-Georges-Haute-Ville, Loire

Figure 1. Gros plan sur un petit filon d'aragonite (CaCO₃) recoupant une brèche basaltique, carrière de Montclaret, Saint-Georges-Haute-Ville, Loire

Contrairement à ce qu'on voit dans beaucoup de filons (cf. Le gypse triasique de Bidart, Pyrénées Atlantiques ou Croissance cristalline atypique dans un filon de pegmatite, Plage de la Mine, Piriac-sur-Mer (Loire Atlantique)), les cristaux ne sont pas, ici, perpendiculaires aux bords du filon (les épontes), mais rayonnent à partir d'un centre de nucléation.

Localisation via un fichier kmz de la carrière de Montclaret.

Petit filon d'aragonite (CaCO3) recoupant une brèche basaltique, carrière de Montclaret, Saint-Georges-Haute-Ville, Loire

Figure 2. Petit filon d'aragonite (CaCO₃) recoupant une brèche basaltique, carrière de Montclaret, Saint-Georges-Haute-Ville, Loire

Localisation via un fichier kmz de la carrière de Montclaret.

L'aragonite est, avec la calcite, l'une des deux formes usuelles de cristallisation du carbonate de calcium CaCO₃ (les autres formes, beaucoup plus rares, sont la vatérite et la glendonite qui, elle, est un carbonate hydraté). L'aragonite cristallise dans le système orthorhombique (alors que la calcite cristallise dans le système trigonal, anciennement appelé rhomboédrique). C'est une forme stable à haute pression (cf. figure 3 de Les aragonites des grottes de Limousis (Aude) et de Clamouse (Hérault)) et elle ne devrait se trouver que dans des roches métamorphiques, jamais dans des roches sédimentaires ou volcaniques. Mais elle peut néanmoins cristalliser (hors équilibre) à basse pression à partir de solution de HCO₃⁻ et Ca²⁺, sous l'action d'êtres vivants (les coraux par exemple), dans des systèmes hydrothermaux avec des eaux riches en magnésium, dans certaines grottes… La forme macroscopique des cristaux d'aragonite est très variable, allant d'hexagones assez trapus (cf. Aragonite sur la Lithothèque de l'ENS de Lyon) à des aiguilles très fines, classiques dans certaines grottes (cf. Les aragonites des grottes de Limousis (Aude) et de Clamouse (Hérault)) et dans des fractures de certains basaltes (cf. "Oursins" d'aragonite, Gergovie, Puy de Dôme (63)).

Le volcan de Montclaret est un volcan complexe bien décrit dans la notice de la carte géologique de Firminy au 1/50 000, mis en place en plusieurs phases (effusives et phréatomagmatiques) échelonnées entre −28 et −20 Ma (Oligo-Miocène), et situé sur le rebord occidental du graben du Forez. Il est mis en relief par l'érosion. Ses laves (basaltiques) traversent et recoupent le socle hercynien qui est ici recouvert de quelques dizaines de mètres d'épaisseur de sédiments oligo-miocènes. En empruntant un réseau de fractures, des eaux hydrothermales ont circulé dans la masse du volcan encore chaude (ou réchauffée par des injections tardives de magma), le plus souvent dans les pyroclastites d'origine phréatomagmatique (dont des pépérites), parfois dans les laves massives (basalte). Ces eaux chaudes y ont déposé beaucoup de carbonate de calcium, majoritairement sous sa forme aragonite, sans doute parce que ces eaux circulant dans des pyroclastites basaltiques étaient riches en magnésium. Ces cristaux d'aragonite n'ont pas cristallisé “classiquement” à partir des épontes (les bords du filon), et perpendiculairement à ces dernières. Ils sont parfois de grande taille (> 10 cm), et ont souvent cristallisé en gerbe à partir d'un centre de nucléation, parfois parallèlement à la direction du filon. Tout cela traduit une cristallisation hors équilibre, sans doute rapide, à partir d'une solution aqueuse sursaturée en carbonate de calcium.

Ce volcan de Montclaret est exploité en carrière par la société Thomas Granulat (sans aucun lien de parenté avec l'auteur de ce texte) pour récupérer le basalte qui, broyé, donne un excellent granulat. Sauf autorisation spéciale, l'accès de la carrière est interdit au public, mais un sentier géologique aménagé (qui ne rentre pas dans la carrière) offre une belle vue sur le front de taille et sur la situation de cet ancien volcan sur le bord du graben du Forez.

Nous allons vous montrer 5 photographies prises sur un front de taille sub-vertical recoupé de filonnets sub-horizontaux, où on voit donc les filons par la tranche. Puis nous vous montreront 6 photographies prises sur une autre paroi sub-verticale mais recoupée de filonets eux aussi sub-verticaux, où on voit donc les filons “de face”. Enfin, nous vous montreront 11 photographies de blocs et échantillons non en place, ce qui permet de voir les filons sous tous les angles possibles.

Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 3. Filon d'aragonite vu par la tranche sur une paroi sub-verticale, carrière de Montclaret, Saint-Georges-Haute-Ville, Loire Les photos 1 et 2 correspondent à des photos de détail de tels filons dans cette situation géométrique.
Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 4. Paroi verticale de la carrière entaillée dans des brèches volcaniques et recoupée par de nombreux filons d'aragonites sub-horizontaux	Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 5. Zoom arrière sur la paroi verticale de la figure précédente La moitié gauche du front de taille (où se situent les filons d'aragonite) est entaillée dans les pyroclastites ; la moitié droite entaille un niveau de basalte prismé.

Figure 6. Vue d'ensemble de la carrière de Monclaret (Loire), photographiée depuis le Nord en direction du Sud-Est

Toutes les photos précédentes ont été prises légèrement à gauche du centre de la photo, sur le bord de la piste d'exploitation.

Figure 7. Vue d'ensemble de la carrière de Montclaret (Loire), photographiée vers l'Est depuis l'Ouest

Les photos 1 à 5 ont été prises au niveau de la flèche jaune, les photos 8 à 13 au niveau de la flèche rouge.

Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 8. Vue d'ensemble de la paroi où ont été prises les 5 photos suivante, juste à l'aplomb de la flèche rouge, carrière de Monclaret (Loire) Dans cette zone, les filonnets sont souvent sub-verticaux. Quand ils sont plus ou moins parallèles au front de taille, cela donne un “placage” blanc sur ce front de taille.	Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 9. Vue globale centrée sur les cristallisations d'aragonite des 4 figures suivantes (placage blanc au centre de l'image) Le marteau donne l'échelle.
Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 10. Vue rapprochée des cristallisations d'aragonite situées au centre de la figure 9 Le front de taille, ondulé mais globalement sub-vertical, recoupe des filons eux aussi sub-verticaux. Il en résulte une intersection d'apparence très sinueuse. Le “placage” correspond à une vue “de face” d'un filon, ou plutôt de la moitié arrière préservée d'un filon non séparée de son éponte et dont la moitié avant a été enlevé par l'exploitation de la carrière. Ces cristallisations ont la géométrie d'un placage mince. Les deux photos ci-dessous montrent des détails de ces cristallisations.	Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 11. Vue rapprochée des cristallisations d'aragonite situées au centre de la figure 9 Le front de taille, ondulé mais globalement sub-vertical, recoupe des filons eux aussi sub-verticaux. Il en résulte une intersection d'apparence très sinueuse. Le “placage” correspond à une vue “de face” d'un filon, ou plutôt de la moitié arrière préservée d'un filon non séparée de son éponte et dont la moitié avant a été enlevé par l'exploitation de la carrière. Ces cristallisations ont la géométrie d'un placage mince. Les deux photos ci-dessous montrent des détails de ces cristallisations.
Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 12. Détail des cristallisations d'aragonite constituant le ”placage” des figures précédentes Le filon, très mince, a été “coupé en deux ”par l'exploitation dans le sens de l'épaisseur et ne subsiste que sous forme d'un placage de cristaux d'aragonite collés sur l'éponte faite de brèche pyroclastique. Les cristaux ont crû à partir d'un centre de nucléation (en bas) ; seuls les cristaux croissant dans le plan du filon ont pu se développer et atteindre une grande taille > 10 cm.	Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 13. Détail des cristallisations d'aragonite constituant le ”placage” des figures précédentes Le filon, très mince, a été “coupé en deux ”par l'exploitation dans le sens de l'épaisseur et ne subsiste que sous forme d'un placage de cristaux d'aragonite collés sur l'éponte faite de brèche pyroclastique. Les cristaux ont crû à partir d'un centre de nucléation (en bas) ; seuls les cristaux croissant dans le plan du filon ont pu se développer et atteindre une grande taille > 10 cm.

La collecte de blocs de toutes tailles laissés au pied des fronts de taille par l'exploitant permet d'étudier des échantillons « sous toutes les coutures » et de reconstituer la géométrie des filons et des cristallisations qui les constituent. Les photos 14 à 16 montrent un cas simple, avec un unique filon planaire dont la moitié subsistant est très mince. On voit (1) un filon très mince, mais vu de face, (2) le même filon vu par la tranche après une rotation de l'échantillon de 90°, et (3) l'arrière de l'échantillon après une nouvelle rotation de 90°, face uniquement constitué de brèche pyroclastique. Les photos 17 à 20 montrent le cas d'un filon plus complexe, ramifié et d'épaisseur variable, vu avec des angles et des grossissements différents.

Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 14. Échantillon dont une des faces correspond à ce qui reste d'un filon dont certains cristaux sont encore attaché à l'éponte, carrière de Monclaret (Loire) Les cristaux ont crû dans le plan du filon à partir de cinq centres de nucléation.	Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 15. Même échantillon, mais vu par la tranche On remarque la minceur de la part restante du filon. Si son “ouverture” s'est faite par le milieu, le filon devait faire moins de 1 cm d'épaisseur.
	Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 16. Face opposée de ce même échantillon Cette face n'est constituée que de pyroclastite (pépérite).

Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 17. Échantillon à cristallisations d'aragonite, vue 1/3, carrière de Monclaret (Loire)	Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 18. Échantillon à cristallisations d'aragonite, vue 2/3
Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 19. Échantillon à cristallisations d'aragonite, vue 3/3	Source - © 2019 Pierre Thomas Figure 20. Détail des cristallisations d'aragonite du centre de la figure précédente

Figure 21. Gros bloc de basalte parcouru par plusieurs filons clairs, carrière de Monclaret (Loire)

La photo suivante est prise au niveau du couteau de poche.

Figure 22. Détail du filon de la figure précédente dont le remplissage n'a pas été total, ce qui laisse une géode sur la gauche du filon

La position non centrale de cette géode laisse supposer des cycles successifs d'ouverture-remplissage.

Figure 23. Vue d'ensemble d'une géode dégagée de son filon par l'exploitation de la carrière, carrière de Monclaret (Loire)

Il est difficile de distinguer à l'œil nu avec certitude s'il s'agit d'une géode d'aragonite ou de calcite.

Figure 24. Vue de détail d'une géode dégagée de son filon par l'exploitation de la carrière, carrière de Monclaret (Loire)

Il est difficile de distinguer à l'œil nu avec certitude s'il s'agit d'une géode d'aragonite ou de calcite.

Source - © 2019 IGN / Géoportail Figure 25. Vue aérienne du volcan de Montclaret (Loire) et de sa carrière (flèche rouge) Carrière de Montclaret.kmz	Source - © 2019 BRGM / Géoportail Figure 26. Vue sur fond géologique du secteur de Montclaret (Loire) et de sa carrière (flèche rouge) Les basaltes sont en bleu, les sédiments oligo-miocènes en rose ou en jaune (cela dépend des cartes géologiques) et le socle hercynien en plusieurs teintes d'orange.
Source - © 2012 D'après Barbarin et al., BRGM Figure 27. Coupe simplifiée du volcan de Monclaret (Loire) d'après la notice de la carte géologique au 1/50 000 de Firminy Les filons d'aragonites recoupent principalement les pépérites et les brèches (couleur jaune clair).