Image de la semaine | 04/10/2021

Les sources thermales du Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

04/10/2021

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Hydrothermalisme et failles actives dans les Alpes.

Figure 1. Les bassins “fumants” de la Source de la Rotonde à Plan de Phazy (communes de Guillestre et de Risoul), par un froid matin de février 2016

Les eaux thermales, à une température de 28°C émettent force vapeur d'eau qui se condense en nuage dans l'air froid du matin. Une incitation à la baignade.

Localisation par fichier kmz des sources de Plan de Phazy, Hautes-Alpes.

Nous avons vu la semaine dernière les sources chaudes de Chaudes-Aigues, dans le Cantal (cf. Chaudes-Aigues (Cantal) et ses sources thermales les plus chaudes de France métropolitaine). On associe souvent les sources chaudes aux régions volcaniques. Ce n'est que partiellement vrai. À Chaudes-Aigues, le volcanisme du Massif Central n'est pour rien dans l'origine de la température des sources, si ce n'est que haute température des eaux souterraines et volcanisme sont deux conséquences du contexte géodynamique local. En France, c'est dans les Pyrénées (Luchon, Eaux-Bonnes, Ax-Les-Thermes…) qu'il y a le plus de sources chaudes, et pourtant ce n'est pas une région volcanique. Mais c'est une région très faillée, et ces failles permettent une importante circulation des eaux, en particulier une remontée rapide d'eaux profondes naturellement chaudes (gradient de 30°C/km dans une croûte continentale “normale”).

Les Alpes sont une région où abondent les failles, failles anciennes datant des débuts de l'orogenèse mais dont certaines continuent à jouer comme l'atteste une sismicité notable (cf. Le séisme du 7 avril 2014 dans l'Ubaye (Alpes de Haute-Provence) : un séisme en extension dans une chaîne de convergence, exemple de la complexité de la dynamique actuelle des Alpes). Certaines de ces failles sont parcourues par des eaux chaudes, exploitées (comme à Aix-les-Bains, Uriage…) ou non pour des activités thermales. La faille dite de la Haute Durance entre Guillestre et Briançon est l'une de ces failles actives. Un rapport du BRGM (Systèmes de failles de Serenne et de la Haute-Durance (Hautes-Alpes) : évaluation de l'aléa sismique, Rapport final, BRGM/RP-57659-FR, Octobre 2009) détaille la sismicité de la faille dite de la Haute Durance qui passe par Plan de Phazy et propose une bibliographie complète. Les séismes régionaux ont des mécanismes au foyer indiquant des mouvements extensifs (jeu normal) avec une légère composante décrochante. Ce jeu extensif aurait débuté à l'Oligocène terminal.

Il y a deux sources principales à Plan de Phazy, d'où sortent des eaux à environ 30°C : la Source de la Rotonde (avec son bâtiment rond caractéristique) et la Source des Suisses. Ces eaux sont très minéralisées (HCO₃⁻, Cl⁻, SO₄²⁻, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺…), car elles circulent dans des failles mettant en contact de roches variées (évaporites, calcaires dolomitiques, grès…).

Sans doute utilisées dès l'Antiquité, ces sources ont fait l'objet de tentatives d'exploitation “thermale” au XIX^e siècle, mais jamais avec succès, à part pour le chauffage de quelques serres et l'alimentation de quatre bassins (artificiels) où la baignade est (pour l'instant) libre. La Rotonde est un témoin “architectural” de ces tentatives d'exploitation. Ces sources ont déposé et continuent à déposer dans les bassins et le long de leur trajet (aménagé) des dépôts divers (carbonates, gypses, hydroxydes de fer…) plus ou moins mélangés. Cette précipitation peut être abiotique, mais elle doit être le plus souvent provoquée ou du moins favorisée par des bactéries, formant de véritables voiles bactériens sur le substratum. Curiosité géologique, curiosité écologique à cause des plantes halophiles poussant dans ces eaux salées… ces sources de plan de Phazy sont intégrées dans le Géoparc franco-italien des Alpes cottiennes et dans le plan Natura 2000. Sur place, des panneaux expliquent l'histoire, la géologie et l'écologie du site.

Figure 2. Panneau expliquant l'histoire du site des sources du Plan de Phazy, Hautes-Alpes

Figure 3. Panneau exposant la géologie du site des sources du Plan de Phazy, Hautes-Alpes

Sont présentés, en particulier, la composition des eaux et une coupe géologique au niveau des sources. Cette coupe représente des failles inverses chevauchant/affectant les alluvions quaternaires de la Durance, ce qui est pour le moins étonnant, le jeu actuel des failles étant un jeu extensif normal.

Figure 4. Coupe géologique au niveau des sources de Plan de Phazy extraite d'un rapport du BRGM

Cette coupe représente des failles normales, ce qui est plus vraisemblable que les failles inverses de la coupe de la figure précédente.

Source : J.L. Garnier et J.P. Silvestre, 1989. Développement de l'activité thermo-minérale sur le site de Plan de Phazy, Hautes-Alpes, Compléments d'investigations pour l'implantation d'une reconnaissance par sondage mécanique, BRGM, R30163PAC4S8

Figure 5. Extrait de la carte géologique de Guillestre à 1/50 000

Cet extrait est traversé du Nord au Sud par un faisceau de failles qui affectent toute la série locale, Trias évaporitique et socle hercynien compris. Certaines de ces failles sont sismiques et jouent actuellement avec un jeu normal (et une légère composante dextre). C'est la faille active connue sous le nom de « faille de la Haute Durance ». Deux sources thermales sont situées sur ces failles là où elles traversent la vallée de la Durance : les sources de Plan de Phazy (punaise rouge) et la source de Réotier (punaise orange) que nous verrons la semaine prochaine (La fontaine pétrifiante de Réotier, Hautes-Alpes).

Il est à noter que trois sites décrits dans Planet-Terre sont contenus dans la petite surface couverte par cet extrait de carte : le pli de Saint-Clément (cf. Giga-plis dans la nappe des flyschs à helminthoïdes : le célèbre pli de Saint Clément (Hautes Alpes)), les terrasses fluvio-glaciaires de Mont-Dauphin (cf. Les terrasses fluvio-glaciaires de la moyenne Durance : Mont-Dauphin, Chateauroux-les-Alpes et Embrun, Hautes-Alpes), et les calcaires à ammonites de Guillestre (cf. Le "marbre griotte" jurassique supérieur du Briançonnais, dit "marbre de Guillestre", et ses ammonites). Que de bonnes raisons d'y faire des excursions et d'y passer des vacances “géologiques” !

Figure 6. Coupe géologique située à une dizaine de km au Nord de Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Le faisceau de failles de la Haute Durance est indiqué par la flèche rouge. Les sources du Plan de Phazy sont situées sur ce même faisceau de failles.

SC signifie socle cristallin, T Trias, CD couverture dauphinoise, EB écailles briançonnaises et FH flysch à helminthoïdes.

Source : coupe présente dans la partie inférieure de la Carte géologique de la France à 1/50 000, feuille de Guillestre, par J. Debelmas et M. Lemoine, 1986, BRGM.

Figure 7. Position de Plan de Phazy (Hautes Alpes) au sein des Alpes occidentales

Nous vous présentons une vingtaine de photographies, toutes prises en fin d'hiver (mars 2008). Il y avait encore de la neige (on est à 900 m d'altitude dans les Hautes-Alpes) mais avec une température relativement douce, d'où la rareté de la “fumée” (condensation de la vapeur d'eau) contrairement à la figure 1 prise lorsque la température était beaucoup plus basse.

Figure 8. Vue des bassins en direction de la Rotonde (vers l'amont), Plan de Phazy, Hautes-Alpes

On voit que les bassins sont artificiels mais que les murets sont en train de se faire recouvrir par des dépôts, mélange probable de CaCO₃ et d'hydroxydes ferriques avec peut-être d'un peu de gypse (CaSO₄, 2H₂O).

Figure 9. Vue des bassins en direction de la Rotonde (vers l'amont), Plan de Phazy, Hautes-Alpes

Figure 10. Vue des bassins en direction de la route nationale (vers l'aval), Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

On voit que les bassins sont artificiels mais que les murets sont en train de se faire recouvrir par des dépôts, mélange probable de CaCO₃ et d'hydroxydes ferriques et peut être d'un peu de gypse (CaSO₄, 2H₂O). L'eau de la Source de la Rotonde, après avoir traversé les quatre bassins est évacuée par un canal artificiel surélevé.

Figure 11. Vue des bassins en direction de la route nationale (vers l'aval), Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Vue sur les murets de maçonnerie servant de “digue” aux bassins et en train de se faire recouvrir par des dépôts de travertin et d'hydroxydes ferriques, Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Figure 12. Vue sur les murets de maçonnerie servant de “digue” aux bassins et en train de se faire recouvrir par des dépôts de travertin et d'hydroxydes ferriques, Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Des oiseaux profitent de la tiédeur de l'eau et peut-être de petits arthropodes vivant dans (et aux dépens de) le voile bactérien. L'oiseau qui donne ici l'échelle est une bergeronnette grise (Motacilla alba).

Figure 13. Vue sur les murets de maçonnerie servant de “digue” aux bassins et en train de se faire recouvrir par des dépôts de travertin et d'hydroxydes ferriques, Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Figure 14. Vue sur les murets de maçonnerie servant de “digue” aux bassins et en train de se faire recouvrir par des dépôts de travertin et d'hydroxydes ferriques, Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Figure 15. Le “canal” d'évacuation des eaux issues de la Source de la Rotonde et des quatre bassins de Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Ce canal est surélevé, sans doute dès sa construction (pour éviter que l'eau salée ne se répande dans les champs environnants) ; mais, année après année, les dépôts successifs de travertin, hydroxydes et autres sels l'ont certainement surélevé. De l'eau traversant les parois du canal non parfaitement imperméables génèrent des dépôts divers sur les flancs externes de la levée.

Figure 16. Concrétions carbonato-ferrugineuses sur les flancs externes de la levée issue de la Source de la Rotonde, Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Les dépôts carbonatés sont dus à l'échappement de CO₂ de ces eaux riches en HCO₃⁻ et en Ca²⁺ selon la réaction 2 HCO₃⁻ + Ca²⁺ → CaCO₃ + H₂O + CO₂ le CO₂ étant absorbé par des bactéries ou des eucaryotes autotrophes pour faire leurs synthèses organiques. L'énergie nécessaire à ces synthèses organiques peut être de l'énergie lumineuse (photosynthèse) mais aussi de l'énergie chimique (chimiosynthèse), cette énergie chimique provenant de l'oxydation des ions solubles Fe²⁺ en hydroxydes ferriques (Fe³⁺, insolubles). On a là un écosystème complexe et intéressant, mais mal mis en valeur par les panneaux explicatifs (du moins en 2008), les panneaux parlant beaucoup plus de plantes halophiles (par exemple Plantago maritima) que de ces écosystèmes bactériens générateurs de quasi-stromatolites. Ces écosystèmes avec association de bactéries photosynthétiques et chimiolithotrophes ferroxydantes donnent peut-être une image de ce qu'étaient de très anciens écosystèmes terrestres (1) lors de la Grande Oxygénation (transition Archéen-Protérozoïque) quand coexistait encore Fe²⁺ en solution et O₂ atmosphérique, ou (2) à l'Archéen quand, en présence d'une atmosphère sans O₂, pouvaient croitre en même temps cyanobactéries dégageant de l'O₂ pendant la journée et bactéries chimiolithotrophes ferroxydantes utilisant cet O₂ pour oxyder le fer Fe²⁺ et en tirer l'énergie nécessaire à leurs synthèse. On peut comparer ces dépôts à ceux présentés dans Stalactites, concrétions et encroûtements quasi-stromatolithiques d'hydroxydes ferriques, Lombadas, île de Sao Miguel, Açores.

Zoom sur des concrétions carbonato-ferrugineuses sur les flancs externes de la levée issue de la Source de la Rotonde, Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Figure 17. Zoom sur des concrétions carbonato-ferrugineuses sur les flancs externes de la levée issue de la Source de la Rotonde, Plan de Phazy (Hautes-Alpes)

Source - © 2008 Pierre Thomas Figure 18. Vue globale sur une autre “levée” permettant l'évacuation des eaux de la Source des Suisses, Plan de Phazy (Hautes-Alpes)	Source - © 2008 Pierre Thomas Figure 19. Dépôts et concrétions visibles sur les flancs de la levée de la Source des Suisses, Plan de Phazy (Hautes-Alpes) La variété des couleurs (blancs, orange, verts plus ou moins sombres…) révèle la variété de la nature des dépôts (carbonates ou hydroxydes de fer) et des organismes à l'origine de certains de ces dépôts. La nature des dépôts blancs parfois bien cristallisés (calcite, aragonite, gypse… ?) est difficile à déterminer si on ne veut pas faire de prélèvement ou si on ne dispose pas d'un Raman portable (cf. La spectroscopie Raman, une méthode d'analyse minéralogique non destructive pouvant être mise en œuvre in situ).
Source - © 2008 Pierre Thomas Figure 20. Dépôts et concrétions visibles sur les flancs de la levée de la Source des Suisses, Plan de Phazy (Hautes-Alpes) La variété des couleurs (blancs, orange, verts plus ou moins sombres…) révèle la variété de la nature des dépôts (carbonates ou hydroxydes de fer) et des organismes à l'origine de certains de ces dépôts. La nature des dépôts blancs parfois bien cristallisés (calcite, aragonite, gypse… ?) est difficile à déterminer si on ne veut pas faire de prélèvement ou si on ne dispose pas d'un Raman portable (cf. La spectroscopie Raman, une méthode d'analyse minéralogique non destructive pouvant être mise en œuvre in situ).	Source - © 2008 Pierre Thomas Figure 21. Dépôts et concrétions visibles sur les flancs de la levée de la Source des Suisses, Plan de Phazy (Hautes-Alpes) La variété des couleurs (blancs, orange, verts plus ou moins sombres…) révèle la variété de la nature des dépôts (carbonates ou hydroxydes de fer) et des organismes à l'origine de certains de ces dépôts. La nature des dépôts blancs parfois bien cristallisés (calcite, aragonite, gypse… ?) est difficile à déterminer si on ne veut pas faire de prélèvement ou si on ne dispose pas d'un Raman portable (cf. La spectroscopie Raman, une méthode d'analyse minéralogique non destructive pouvant être mise en œuvre in situ).
Source - © 2008 Pierre Thomas Figure 22. Zoom sur des dépôts et concrétions visibles sur les flancs de la levée de la Source des Suisses, Plan de Phazy (Hautes-Alpes) La variété des couleurs (blancs, orange, verts plus ou moins sombres…) révèle la variété de la nature des dépôts (carbonates ou hydroxydes de fer) et des organismes à l'origine de certains de ces dépôts. La nature des dépôts blancs parfois bien cristallisés (calcite, aragonite, gypse… ?) est difficile à déterminer si on ne veut pas faire de prélèvement ou si on ne dispose pas d'un Raman portable (cf. La spectroscopie Raman, une méthode d'analyse minéralogique non destructive pouvant être mise en œuvre in situ).

Source - © 2008 Pierre Thomas Figure 23. Arrivée de l'eau de la Source de la Rotonde au niveau de la route nationale, Plan de Phazy (Hautes-Alpes) On y retrouve les mêmes observations, conclusions et interrogations que dans les photos précédentes.	Source - © 2008 Pierre Thomas Figure 24. Arrivée de l'eau de la Source de la Rotonde au niveau de la route nationale, Plan de Phazy (Hautes-Alpes) On y retrouve les mêmes observations, conclusions et interrogations que dans les photos précédentes.
Source - © 2008 Pierre Thomas Figure 25. Arrivée de l'eau de la Source de la Rotonde au niveau de la route nationale, Plan de Phazy (Hautes-Alpes) On y retrouve les mêmes observations, conclusions et interrogations que dans les photos précédentes.	Source - © 2008 Pierre Thomas Figure 26. Arrivée de l'eau de la Source de la Rotonde au niveau de la route nationale, Plan de Phazy (Hautes-Alpes) On y retrouve les mêmes observations, conclusions et interrogations que dans les photos précédentes.