Image de la semaine | 17/01/2022

Le marbre de Carrare et ses carrières (Toscane, Italie)

17/01/2022

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Métamorphisme de carbonates très purs, carrières gigantesques, exemples variés d'utilisation.


Vue très partielle des carrières exploitant le marbre de Carrare (Toscane, Italie)

Figure 1. Vue très partielle des carrières exploitant le marbre de Carrare (Toscane, Italie)

La majorité de l'exploitation se fait à l'air libre en découpant d'énormes blocs parallélépipédiques de marbre blanc. On voit aussi des entrées de parties souterraines de l'exploitation. L'engin de terrassement jaune au centre de la photo donne une idée de l'échelle.

Localisation par fichier kmz de l'une des carrières de marbre de Carrare (Toscane, Italie).


Vue aérienne sur les Alpi Apuane (Alpes apuanes) complètement éventrées par les carrières de marbre dit « marbre de Carrare » (Toscane, Italie)

Lors d'un trajet Nice-Pise ces dernières vacances de la Toussaint 2021, plutôt que de nous arrêter 1 h pour pique-niquer sur une triste aire d'autoroute, nous avons fait un petit détour (2 x 10 km) par les carrières de marbre de Carrare, ville située au pied des Alpes apuanes. Cet article est la suite de cette unique heure passée en pique-niquant dans ce secteur de Carrare, avec quelques affleurements et photographies de bord de route, ainsi que des photographies et des schémas trouvés sur le web. Un séjour un peu plus prolongé sur le terrain aurait été utile pour aller plus loin.

Les Alpes apuanes, qui malgré leur nom sont situées dans les Apennins et non dans les Alpes, sont un massif montagneux (1946 m d'altitude au Mont Pisanino) mondialement connu car on y exploite l'un des plus célèbres marbres du monde depuis l'Antiquité : le marbre de Carrare. Ce marbre est formé de méta-carbonates très purs, déposés du Trias-supérieur au Jurassique inférieur et qui ont subi une histoire tectono-métamorphique complexe. Le pic du métamorphisme est d'âge Oligocène supérieur – Miocène inférieur à moyen (30 à 10 Ma), et correspond à un faciès schiste vert de haute pression (400°C, 0,8 GPa). Dans les niveaux de carbonates purs (qui ne sont constitués que de calcite et éventuellement de dolomite), il n'y a pas de minéraux de métamorphisme permettant d'estimer ces pressions et températures. Les niveaux impurs légèrement silicatés contiennent, eux, lawsonite, chlorite ± chloritoïde ± disthène). Il y a deux phases tectoniques majeures : (1) une phase précoce (Oligocène à Miocène moyen, 30 à 10 Ma) où la marge apulienne “plonge” sous la micro-plaque ibérico-briançonno-corso-sarde, avec mise en place de nappes et développement du métamorphisme, et (2) une phase extensive qui débute au Miocène moyen (10-15 Ma) et qui fait remonter les roches profondes et donne aux Alpes apuanes la signification d'un metamorphic core complex (cf. L'ile de Naxos, en mer Égée : marbre, migmatites et éléphants nains). Ces données sommaires sont tirées de la Carte métamorphique des Alpes, de Roland Oberhansli et al. (2012) et de Geology of the Alpi Apuane Metamorphic Complex (Northern Apennines, Italy), Excursion Guide Book, de Paolo Conti et Luigi Carmignani (2020).

Affleurement de marbre sur une des nombreuses petites routes menant au diverses carrières de la région de Carrare (Toscane, Italie)

Figure 6. Affleurement de marbre sur une des nombreuses petites routes menant au diverses carrières de la région de Carrare (Toscane, Italie)

On note que la roche présente un débit très net que l'on voit ici de face (schistosité et/ou stratification parallèle à la schistosité à la suite de phénomènes de transposition).


Zoom sur un affleurement de marbre sur une des nombreuses petites routes menant au diverses carrières de la région de Carrare (Toscane, Italie)

Figure 7. Zoom sur un affleurement de marbre sur une des nombreuses petites routes menant au diverses carrières de la région de Carrare (Toscane, Italie)

On note que la roche présente un débit très net que l'on voit ici de face (schistosité et/ou stratification parallèle à la schistosité à la suite de phénomènes de transposition).


Échantillon de marbre de Carrare très pur

Figure 8. Échantillon de marbre de Carrare très pur

Ce marbre peut être dit “saccharoïde” car sa structure ressemble à celle d'un morceau de sucre. Mais contrairement aux morceaux de sucre et au gypse du même nom, les cristaux de ce marbre sont parfaitement jointifs et engrenés ; la roche ne s'effrite pas et est susceptible d'un beau poli (cf. fig. 24 et 28).


Affleurement dans un plan de coupe perpendiculaire à celui de la figure 7 montrant que le débit n'est pas qu'un simple débit mécanique mais correspond à un litage faisant alterner carbonates très purs (blancs) et légèrement impurs (gris)

Figure 9. Affleurement dans un plan de coupe perpendiculaire à celui de la figure 7 montrant que le débit n'est pas qu'un simple débit mécanique mais correspond à un litage faisant alterner carbonates très purs (blancs) et légèrement impurs (gris)

Un rapide examen ne permet pas de trancher formellement quant à la nature de ce litage : schistosité et/ou stratification parallèle à la schistosité à la suite de phénomènes de transposition.


Zoom sur le haut de la figure précédente montrant le litage interne au marbre

Figure 10. Zoom sur le haut de la figure précédente montrant le litage interne au marbre

Ce litage semble affecté par des micro-plis difficiles à repérer. La déformation de ce litage sera beaucoup plus visible plus bas sur les figures 25 et 26.


Localisation de Carrare et des Alpes apuanes sur une portion de la carte géologique de l'Europe

Figure 11. Localisation de Carrare et des Alpes apuanes sur une portion de la carte géologique de l'Europe

Le rectangle noir localise la carte détaillée de la figure suivante, et la flèche verte localise Carrare et les Alpes apuanes.


Carte tectonique des Apennins du Nord

Figure 12. Carte tectonique des Apennins du Nord

Le « metamorphic core complex » des Alpes apuanes correspond à la tache verte localisée par la flèche verte. La carte tectonique indique bien que ce complexe métamorphique est limité par des failles normales (traits rouges).


Histoire géologique des Apennins de l'Ouest méditerranéen

Figure 13. Histoire géologique des Apennins de l'Ouest méditerranéen

La position des Alpes apuanes est indiquée par l'astérisque rouge.


Série de cinq coupes (et légendes correspondantes) retraçant l'histoire post-crétacée des Alpes apuanes

Figure 14. Série de cinq coupes (et légendes correspondantes) retraçant l'histoire post-crétacée des Alpes apuanes

La position des marbres de Carrare est indiquée par l'astérisque rouge.


Nous vous présentons maintenant rapidement huit photographies de carrières de Carrare et d'installations de travail du marbre (figures 15 à 21), 5 photographies de sculptures et bâtiments utilisant du marbre de Carrare (figures 23 à 26) et trois photographies montrant nettement les déformations précoces ou tardives subies par ce marbre, que ce soit dans une carrière, un bâtiment ou une sculpture (figures 26 à 28).

Le gigantisme des carrières de Carrare (Toscane, Italie)

Figure 15. Le gigantisme des carrières de Carrare (Toscane, Italie)

La découpe de la montagne en gros parallélépipèdes se voit très bien.


Un front de taille montrant très bien un litage penché vers la droite dans une carrière de marbre de Carrare (Toscane, Italie)

Figure 16. Un front de taille montrant très bien un litage penché vers la droite dans une carrière de marbre de Carrare (Toscane, Italie)

La découpe de la montagne en gros parallélépipèdes se voit très bien. Les trainées verticales noires sur la paroi blanche correspondent sans doute à des biofilms développés là où s'écoulent les eaux de pluie.


Zoom sur un front de taille montrant très bien un litage penché vers la droite dans une carrière de marbre de Carrare (Toscane, Italie)

Figure 17. Zoom sur un front de taille montrant très bien un litage penché vers la droite dans une carrière de marbre de Carrare (Toscane, Italie)

La découpe de la montagne en gros parallélépipèdes se voit très bien. Les trainées verticales noires sur la paroi blanche correspondent sans doute à des biofilms développés là où s'écoulent les eaux de pluie.





Usine / atelier de découpe du marbre de Carrare (Toscane, Italie)

Figure 21. Usine / atelier de découpe du marbre de Carrare (Toscane, Italie)

Les blocs de marbre rentrent par la droite, et ressortent taillés en plaque par la gauche.


Le marbre de Carrare a été très employé pour la sculpture, le parement-décoration voire la construction elle-même de bâtiments plus ou moins prestigieux depuis l'Antiquité romaine. Le Moyen-Âge pour la construction, la Renaissance pour la sculpture et l'époque moderne pour les bâtiments “haut de gamme” ont aussi largement utilisé ce marbre. Citons trois exemples, par ordre chronologique : (1) l'ensemble baptistère-cathédrale (duomo) et tour penchée de Pise datant des XIe et XIIe siècle, (2) les plus célèbres sculptures de Michel-Ange datant de la fin du XVe - début du XVIe siècle, dont le Moïse (visible à Rome), le David (visible à Florence) et la Pietà (visible au Vatican), et (3) les halls de l'ENS de Lyon (site Monod, sciences) datant du XXe siècle (inauguration en 1987).

Pendant l'heure de pique-nique passée dans le secteur des carrières de Carrare, peu de belles structures tectoniques étaient visibles sur place. Tout au plus ai-je repéré de vagues plis de petite taille (cf. figure 10)… Mais en cherchant sur le web, on peut trouver de belles images de déformations (cf. figure 26). Et quand on va en vacances en Italie, on visite souvent des monuments, qui sont fréquemment faits en marbre de Carrare, des musées qui abritent des sculptures en marbre… Et pour qui sait regarder, alors, de belles structures tectoniques peuvent se révéler dans des endroits parfois les plus inattendus.

Front de taille d'une carrière de marbre de Carrare (Toscane, Italie)

Figure 26. Front de taille d'une carrière de marbre de Carrare (Toscane, Italie)

Les alternances de marbre pur et impur visualisent de très beaux plis anisopaques (fait en profondeur, à haute température). Avec cette simple photo et sans sa légende, il n'est pas possible de savoir si ces plis sont dus à un simple raccourcissement (phase B de la figure 14) ou si ce sont des plis d'entrainement associés à un chevauchement (phase B de la figure 14) ou à une faille normale ductile (phase C ou D sur la figure 14).


Figure de boudinage dans une des colonnes extérieures du chevet de la cathédrale de Pise, à moins de 50 m de la célébrissime tour penchée

Figure 27. Figure de boudinage dans une des colonnes extérieures du chevet de la cathédrale de Pise, à moins de 50 m de la célébrissime tour penchée

Cet étirement semi-ductile a pu se produire pendant les phases B à D de la figure 14. Pour avoir des précisions sur la formation des boudins, voir, par exemple, Boudins et plis dans l'Himalaya, dôme du Tso Marori, Ladakh ou, dans un contexte voisin des Alpes apuanes, Festival de boudins, de plis et de minéraux métamorphiques, ile d'Elbe (Italie).


Le célébrissime David de Michel-Ange, sculpté de 1501 à 1504, actuellement exposé à la Galerie de l'Académie à Florence (Toscane, Italie)

Figure 28. Le célébrissime David de Michel-Ange, sculpté de 1501 à 1504, actuellement exposé à la Galerie de l'Académie à Florence (Toscane, Italie)

Cette sculpture a été réalisée dans un bloc de marbre de Carrare. Elle est affectée par un joint stylolitique (entre les deux flèches rouges). On le suit très bien à partir du bas de la main droite de David ; il traverse la cuisse droite, change de jambe et remonte en biais (mais est de moins en moins visible) jusque de l'autre côté de la cuisse gauche. Un autre joint, moins visible, va du métacarpe associé au pouce jusqu'aux testicules. Dans les deux cas, les pics stylolitiques sont verticaux (dans la position actuelle de la statue). Si le marbre n'a pas été “tourné” par son extraction de la carrière et ni par sa sculpture, la genèse de ces stylolites est donc due à une contrainte σ1 et à un raccourcissement z verticaux (cf. Les stylolites de la pierre de Villebois (Ain) à la Carrière des Meules). Les stylolites sont dus à un raccourcissement obtenu par dissolution orientée des carbonates se faisant à basse température. Si ces stylolites s'étaient faits avant l'épisode de haute température, pendant l'étape A de la figure 14 (avant les évènements tectono-métamorphiques oligo-miocènes), ils auraient été oblitérés par ces évènements. Ils se sont donc produits après le refroidissement des marbres, donc à l'étape E de la figure 14 (Miocène supérieur et Plio-Pléistocène). Selon cette figure 14, le régime tectonique régnant pendant cette étape E est un régime extensif avec σ1 et raccourcissement z verticaux, ce qu'on voit dans le David dans sa position actuelle. Depuis la carrière jusqu'à l'atelier de Michel-Ange, le marbre n'a pas été retourné, ou alors retourné de 180°.