Image de la semaine | 18/01/2021

Quelques filons de quartz dans la chaine hercynienne : l'ile Callot (29), Roche d'Agoux (63), Saint-Paul-la Roche (24)

18/01/2021

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Quartz hydrothermal : cristal de roche, quartz laiteux, quartz fumé.

Figure 1. Filon de quartz laiteux (blanc) intrusif dans des orthogneiss de l'estran Sud-Est de l'ile Callot (Carantec, Finistère)

Ce filon de quartz est parallèle à la schistosité, et “intrusif” dans ses plans de schistosité. Soit ce filon de quartz est postérieur et indépendant du métamorphisme ayant généré la schistosité de l'orthogneiss dont il ne fait que ”profiter” en l'empruntant, soit il est lié à ces évènements tectono-métamorphiques et est contemporains de la fin de ces évènements en s'insinuant dans la schistosité en train de finir de se former. Les “fractures” internes au quartz et parallèles à la schistosité plaident pour cette deuxième solution. Mais sans lames minces ou études approfondies il est impossible d'être formel.

Localisation par fichier kmz de l'ile Callot (Finistère).

Photographie du même estran de l'ile Callot montrant que l'encaissant schistosé des filons de quartz est d'une double nature, une majorité claire (méta-granite probable) et des filons sombres (méta-roches basiques probables)

Figure 2. Photographie du même estran de l'ile Callot montrant que l'encaissant schistosé des filons de quartz est d'une double nature, une majorité claire (méta-granite probable) et des filons sombres (méta-roches basiques probables)

Ces deux protolithes sont affectés par la même schistosité. Deux filons de quartz recoupent cet encaissant mixte : un filon au centre gauche de la photo, parallèle à la schistosité comme le filon de la figure 1, et un deuxième filon au centre inférieur de la photo. Ce deuxième filon est nettement sécant sur la schistosité. Cela confirme la possibilité de deux générations de filons de quartz, une génération syn-à tardi-métamorphique, et une génération post-métamorphique.

Les filons de quartz, comme les filons de calcite vus la semaine dernière (cf. Les filons de calcite associés à la Faille Nord-pyrénéenne, Sournia, Pyrénées-Orientales), sont d'origine hydrothermale et non pas magmatique contrairement à ce que croient certains étudiants arrivant à l'ENS de Lyon. Des eaux chaudes saturées en silice circulent en profondeur. Des variations des paramètres physiques (entre autres, diminution de pression et surtout de température) entrainent une baisse de la solubilité de la silice et son dépôt dans les fractures. Pour simplifier, il y a trois contextes principaux (non incompatibles) générant des filons de quartz dans les chaines de montagne.

Des réactions de métamorphisme prograde génèrent souvent de l'eau, par exemple la déstabilisation de la muscovite : Muscovite + Quartz → Silicate d'alumine (par exemple, Sillimanite) + Feldspath potassique + H₂O. Cette eau s'échappe, s'insinue dans la schistosité et peut s'échapper par des fractures.
Quand un magma granitique (en général hydraté) cristallise, le magma résiduel se concentre en eau et donne des pegmatites. Quand tous les silicates ont cristallisé, il ne reste que de l'eau saturée en silice, qui s'insinue dans (et peut s'échapper par) des fractures.
Surtout dans les derniers stades de leur histoire, les chaines de montagne sont affectées par une multitude de failles et de cassures de toutes échelles. Même très loin de zones de métamorphisme ou de magmatisme actifs, des eaux chaudes circulent dans ces fractures et y déposent (en particulier) du quartz.

La photographie suivante (figure 3), tout en restant dans le même secteur de l'ile Callot, montre la complexité potentielle de la genèse des filons de quartz.

Interprétation rapide, faite lors d'une simple promenade, de la géologie du Sud-Est de l'ile Callot (Finistère), tout petit secteur de la chaine hercynienne

Figure 3. Interprétation rapide, faite lors d'une simple promenade, de la géologie du Sud-Est de l'ile Callot (Finistère), tout petit secteur de la chaine hercynienne

(1) est constitué d'un granite pré-hercynien. Ce granite est intrudé par des filons basiques (2). Un épisode tectono-métamorphique (3, l'orogenèse hercynienne) métamorphise l'ensemble et génère une schistosité verticale qui affecte (1) et (2). Des filons de quartz (4) tardi et/ou post-tectoniques recoupent l'ensemble. Un filon de granite (5) qui se rattache à un massif granitique affleurant largement sur l'ile Callot recoupent orthogneiss (1), métabasites (2) et filons de quartz (4). D'après la notice de la carte géologique de Plestin-les-Grèves, ce dernier granite date de −299± 12 Ma. Les filons de quartz sont donc plus vieux.

L'incertitude quant à la genèse et à la chronologie précises de ces filons de quartz n'empêche pas de les regarder de près. Certains cherchent des bigorneaux ou des étrilles sur les estrans bretons ; on peut aussi y chercher des cristaux de quartz, mais en les laissant sur place. En effet, contrairement aux bigorneaux et étrilles, les cristaux de quartz ne se reproduisent pas.

Source - © 2018 Pierre Thomas Figure 4. Vue d'ensemble d'un filon de quartz (à géométrie complexe) intrusif au sein d'un niveau basique schistosé, ile Callot (Finistère) Ce quartz blanc est dit laiteux par opposition au quartz transparent, dit « cristal de roche ».
Source - © 2018 Pierre Thomas Figure 5. Vue rapprochée d'un filon de quartz (à géométrie complexe) intrusif au sein d'un niveau basique schistosé Ce quartz blanc est dit laiteux par opposition au quartz transparent, dit « cristal de roche ». Les figures 6 et 7 zooment sur les cristaux visibles dans la partie la plus lointaine du filon (la plus haute sur la photo).	Source - © 2018 Pierre Thomas Figure 6. Zoom sur les cristallisations de quartz visibles dans une géode au centre du filon vu de plus loin dans les figures 4 et 5
Source - © 2018 Pierre Thomas Figure 7. Zoom et détail sur les cristallisations de quartz visibles dans une géode au centre du filon vu de plus loin dans les figures 4 et 5 Sur la photo la plus rapprochée, on reconnait très bien la forme caractéristique des cristaux de quartz : prisme hexagonal terminé par une pyramide à 6 faces.

Dans la chaine hercynienne, on trouve de nombreux filon de quartz de taille beaucoup plus importante que les petits filons de l'ile Callot, dont la longueur se mesure en mètres et la largeur en décimètres. Nous allons en évoquer deux situés dans le Massif Central : le filon de Roche d'Agoux dans le Puy de Dôme réputé pour sa longueur et sa largeur, et celui de Saint-Paul-la-Roche en Dordogne, fameux pour ses quartz clivés et son (ancien) cristal géant, aujourd'hui “disparu”.

Le filon de la Roche d'Agoux mesure 5800 m de long (du point A au point B sur la figure 8) pour une largeur comprise entre 10 et 20 m. Ce filon principal et ses annexes s'est très vraisemblablement mis en place dans un faisceau de failles tardi-hercyniennes. Au niveau du village de Roche-d'Agoux, le filon quartzeux mis en relief par l'érosion, constitue, comme l'écrit le géologue Louis de Launay en 1921, une sorte de grand mur « cyclopéen », nommé localement Château Banu. Ce rocher est aménagé pour la visite et une table d'orientation est installée à son sommet. Le site web de la mairie de Roche d'Agoux site web de la mairie de Roche d'Agoux le décrit ainsi : « Ce filon chemine sous la route de Saint-Maurice (D80) qui continue vers Roche-d'Agoux. Après une petite côte, la route longe un bois de sapin dont le sol est jonché de blocs, certains amassés à l'orée ou incorporés dans des murettes. À l'entrée Nord-Ouest de Roche-d'Agoux, on trouve un gros rocher circulaire d'une trentaine de mètres de diamètre qui forme le “Château Banu”, assise d'un château seigneurial depuis longtemps ruiné. […] Un premier ressaut domine la route de cinq à six mètres, accessible par un petit chemin abrupt équipé d'une rampe. Le second ressaut s'élève à sept ou huit mètres au-dessus. La roche est truffée de multiples cavités tapissées de grands cristaux laiteux ou petits cristaux scintillants. Legrand d'Aussy en a fait mention, en 1787, précisant que “ces cristaux de quartz, transparents, qui étant taillés, forment des châtons de bagues, des boutons de manches et autres joyaux pareils. Pendant quelques temps, ces sortes d'ouvrages ont été à la mode dans la Basse Auvergne.” (Voyage dans la ci-devant Haute et Basse Auvergne). Rappelons qu'à la fin du XIX^e siècle des marchands passaient encore de temps à autre pour acquérir, à fort bas prix du reste, ces “diamants” dégagés avec peine par les enfants. Attention : le site est protégé. Il est interdit de collecter des minéraux sur le Château Banu. »

Figure 8. Extrait de la carte géologique de Saint-Gervais-d'Auvergne montrant le complexe filonien de Roche d'Agoux

Le filon principal (en jaune) mesure plus de 5,8 km entre les points A et B. Au Nord-Ouest, ce filon “cimente” la faille bordière limitant le granite (en rouge) et un bassin carbonifère (en marron clair). Au Sud-Est, ce filon “unique” est remplacé par tout un cortège filonien de même orientation. Le rocher de Château Banu est localisé par l'astérisque jaune.

Localisation par fichier kmz du filon de Roche d'Agoux (Puy-de-Dôme).

Figure 9. Paysage et carte géologique du secteur du filon de quartz de Roche d'Agoux

Cette région bocagère, qu'on appelle la Combraille, n'est pas une région très propice aux explorations géologiques. Le rocher de Château Banu est figuré par la punaise jaune. Sur l'horizon au centre, la Chaine des Puys et, à droite, le Massif des Monts Dore.

Figure 10. Vue générale du rocher de Château Banu, Puy-de-Dôme

L'escalier d'accès au sommet est situé de l'autre côté.

Figure 11. Zoom sur une paroi du Château Banu, Puy-de-Dôme

Dans la masse du quartz laiteux blanc, des poches et des fissures sont tapissées de cristaux pyramidaux, blancs voire translucides, alors que des bandes rubanées attestent de la présence de circulations de fluides hydrothermaux polyphasées complexes. Une de ces bandes est visible en bas de la photo, juste au-dessus du piquet soutenant la corde.

Figure 12. Une cavité (géode) tapissée de cristaux

Sur les bords de la géode, le plan de cassure permet de voir les “fibres” de quartz à la base de la pointe, ce qui n'est pas sans rappeler ce qu'on a vu la semaine dernière dans les filons de calcite (figures 8 et 9 de Les filons de calcite associés à la Faille Nord-pyrénéenne, Sournia, Pyrénées-Orientales). Des mousses poussant dans la base de la géode donnent l'échelle.

Figure 13. Gros plan sur une cavité (géode) tapissée de cristaux

Donner des coups de marteau sur le rocher de Château Banu et dans les murs du village de Roche d'Agoux serait bien sûr une attitude non citoyenne et est bien évidemment interdit. Mais le filon est long et traverse bois, champs, chemins, fossés… Il suffit alors de se promener, de regarder par terre, et d'y ramasser des échantillons. C'est ce que j'ai fait une fois ou deux avant 1973, quand j'habitais en Auvergne. En témoigne les deux échantillons de la figure 14.

Échantillons de quartz “foncé”, dit “quartz fumé” ou quartz morion quand il est très foncé, avec des cristaux pyramidaux de petite taille (< 1 cm), à gauche, et de grande taille (jusqu'à 2 cm), à droite

Figure 14. Échantillons de quartz “foncé”, dit “quartz fumé” ou quartz morion quand il est très foncé, avec des cristaux pyramidaux de petite taille (< 1 cm), à gauche, et de grande taille (jusqu'à 2 cm), à droite

Ces échantillons ont été collectés dans les bois de Roche d'Agoux avant 1973.

Figure 15. Quartz fumés zonés ramassés dans des champs près de Charbonnières-les-Varennes (Puy de Dôme)

Des filons de quartz similaires à celui de Roche d'Agoux (mais en général moins longs) sont abondants dans tout le Massif Central. Les cristaux présentés ici viennent d'un tel filon très pauvre en affleurements. Ces quartz sont émoussés, car c'étaient des « pierres volantes » dans des chemins ou dans des terrains cultivés, retournés à chaque labour depuis des siècles. Ils présentent un magnifique zonage avec alternances entre du quartz blanc et du quartz fumé très sombre. Ce zonage montre que les conditions de cristallisation (composition des impuretés dissoutes dans l'eau hydrothermale entre autres) ont changé au cours de la cristallisation du quartz. Ces quartz ont été ramassés en mai 1968. J'étais en classe de promière ; le matin, j'occupais le lycée de Clermont-Ferrand, et l'après-midi j'allais chercher des cailloux. Ainsi se renforce une vocation de géologue.

Un autre quartz hydrothermal du Massif Central a eu son heure de gloire : le quartz de Saint-Paul-la-Roche. Saint-Paul-La-Roche est un village de Dordogne, tout près de la Haute-Vienne et de la Corrèze. Un filon de quartz, plus une ellipse allongée qu'un filon type Roche d'Agoux, y est connu depuis toujours sous le nom de « la Roche Blanche », colline rocheuse dominant les environs d'une trentaine de mètres. Cette Roche Blanche est faite d'un quartz très pur. Ce quartz a été exploité en carrière dès le début du XX^e siècle, pour l'industrie de la porcelaine. On n'est pas loin de Limoges, et en plus de 50 % de kaolin (Les pegmatites et le kaolin de Marcognac, Saint-Yrieix-la-Perche (Haute-Vienne), matières premières historiques de la porcelaine de Limoges) et de 25 % de feldspath (Les pegmatites du Limousin : d'anciens gisements exploités pour l'industrie électrique, les porcelaines et autres céramiques, la verrerie… et des curiosités géologiques) il faut 25 % de quartz pur pour faire de la porcelaine. Puis, la pureté de ce quartz le fit remarquer par l'industrie du silicium, et par les “verriers” spécialisés dans l'optique de qualité… La NASA en a utilisé pour l'optique de certains de ses satellites. De nombreux cristaux “classiques” furent trouvés pendant toute la durée de l'exploitation. L'exploitation est restée artisanale (jamais plus de 6 ouvriers). La Roche Blanche ayant été totalement arrasée et étant remplacée par une dépression, le filon ne se poursuivant pas avec cette épaisseur en profondeur, la carrière a cessé son activité en 1996.

Le quartz de Saint-Paul-la-Roche a été mondialement célèbre dans le monde de la minéralogie (mais hélas cette célébrité n'a pas touché les autorités [in]compétentes des années 1990) pour deux caractéristiques.

En 1975, l'agrandissement de la carrière a dégagé une pyramide géante de quartz (4 m de haut, 20 tonnes). Ce quartz géant n'existe plus (dynamité en 1990).
Le quartz de cette carrière est clivé, ce qui est rarissime, le quartz se caractérisant en général par son absence de clivage.

Figure 16. Vue de la carrière de Saint-Paul-la-Roche dans son état de novembre 1976, un an après la découverte du cristal géant

Ce cristal géant est parfaitement visible au centre de l'image. La visite de cette carrière a été faite avec l'autorisation et en présence des carriers.

Localisation par fichier kmz de l'ancienne carrière de Saint-Paul-la-Roche (Dordogne).

Figure 17. Le cristal géant de quartz de Saint-Paul-la-Roche en 1976

À gauche, vue détaillée du quartz géant de Saint-Paul-la-Roche dans son état de novembre 1976. Ma grand-mère donne l'échelle. À droite, les arêtes du cristal (pyramide et départ du prisme sur la gauche) ont été surlignées en rouge.

En plus de ce quartz géant, cette carrière a une particularité exceptionnelle : son quartz y est clivé. D'après mes souvenirs (et les échantillons que j'ai ramenés), il y a au moins trois directions de clivages qui découpent ce quartz en lames, en parallélépipèdes, en rhomboèdres… L'origine de ces clivages n'est pas claire. Ces clivages furent un temps reliés à l'impact de Rochechouart (à 40 km au Nord-Nord-Ouest, cf. À la rencontre de l'astroblème de Rochechouart–Chassenon). Ils sont maintenant attribués à une mise en place de cette masse de quartz pendant un régime particulier de contraintes. Mais pourquoi est-ce si rare alors que la mise en place de filons de quartz sous contrainte n'a rien d'exceptionnel ?

Source - © 2020 Pierre Thomas Figure 18. Vue “de face” d'une lame “naturelle” de quartz ramassée dans la carrière de Saint-Paul-la-Roche en 1976 Cette lame a été obtenue par simple clivage, et non par découpe par une scie.	Source - © 2020 Pierre Thomas Figure 19. Vue “par la tranche” d'une lame “naturelle” de quartz ramassée dans la carrière de Saint-Paul-la-Roche en 1976 Cette lame a été obtenue par simple clivage, et non par découpe par une scie.
Source - © 2020 Pierre Thomas Figure 20. Vue par transparence de la même lame de quartz En plus de la direction de clivage à l'origine des faces de cette lame, cette vision par transparence montre d'autres directions de clivage.	Source - © 2020 Pierre Thomas Figure 21. Un rhomboèdre de calcite ? Non, un fragment de quartz limité par trois plans de clivage mimant un cristal rhomboédrique Échantillon récolté en 1976.

Ce gisement exceptionnel n'est plus maintenant que l'ombre de lui-même. La carrière n'est plus exploitée depuis 1996 (24 ans !) ; elle est maintenant un amphithéâtre bucolique et végétalisé, où rien ne rappelle ce que montre par exemple la figure 15. Le cristal géant a disparu en 1990, dynamité par l'exploitant/propriétaire de la carrière : un crime de lèse géologie, un “Bouddha de Bamiyan” à la française ! Trente ans après cette destruction, on peut essayer d'analyser à froid les causes de ce gâchis, pour qu'une telle situation et un tel dénouement ne puisse plus se reproduire ailleurs dans les années qui viennent. En 1975, la découverte de ce cristal géant fit la une des médias locaux et même de la télévision nationale. La carrière fut visitée en journée par des géologues professionnels et amateurs, qui demandaient aux carriers l'autorisation d'entrer. Le Muséum national d'Histoire naturelle a même envisagé de racheter ce cristal, mais les propriétaires refusèrent la vente. Peut-être la somme proposée n'était-elle pas suffisante. Mais cette carrière n'était pas visitée que par des gens “civilisés”. Elle fut visitée de nuit et pendant les week-ends par des “pourvoyeurs des bourses aux minéraux” ramassant des kilos de quartz clivé et par des vandales. La pointe sommitale fut volée… Et de plus, le cristal gênait la poursuite de l'exploitation. Si la France avait été un pays qui se souciait de son patrimoine géologique, une volonté politique et des lois auraient pu permettre de classer ce gisement et de correctement indemniser les propriétaires de la gêne ou de la perte d'exploitation causé par ce cristal. Mais rien ! Je-m'en-foutisme et/ou impuissance des autorités ! Agacés par les visites intempestives, voulant poursuivre l'exploitation de la carrière et sans soutiens effectifs des autorités (in)compétentes, les propriétaires de la carrière dynamitèrent ce cristal au printemps 1990. C'est d'autant plus idiot et regrettable que la carrière cessa son activité 6 ans à peine après ce dynamitage.

Dès 1996, une association, Les amis de la Roche Blanche, n'ayant pas pu arrêter le massacre, a voulu pérenniser la mémoire de cette Roche Blanche, de son quartz exceptionnel. Avec l'aide de la municipalité, un géosite fut créé, avec un jardin géologique dans le bourg (avec une reproduction grandeur nature du cristal géant), et un sentier de découverte (passant par l'ancienne carrière) le long duquel on peut encore y voir quelques fragments de quartz blanc sous ses semelles.

Source - © 2020 IGN / Géoportail Figure 22. Photographies IGN moderne (2017, en haut) et ancienne (entre 1950 et 1965, en bas) du site de la carrière de Saint-Paul-la-Roche Du temps de son exploitation, la carrière était d'une éclatante blancheur. C'est maintenant une dépression complètement végétalisée.	Source - © 2019 @Prefet24 Figure 23. Panneau présentant le géosite ”La Roche Blanche” à Saint-Paul-la-Roche
Source - © 2015 Pays de Jumilhac, modifié Figure 24. Reproduction grandeur nature (4 m de haut) du cristal géant de la Roche Blanche Quel dommage que l'original n'existe plus dans son filon d'origine.	Source - © 2017 Esprit de Pays Figure 25. L'histoire extraordinaire de ce quartz tout aussi extraordinaire, ainsi que tous ses à-côtés non géologiques, sont relatés dans un livre d'Alain Bernard et Jean-François Tronel (Éditions Esprits de Pays)