Image de la semaine | 02/10/2023
La Coupe de Jaujac et sa coulée, un exemple de volcanisme effusif (Ardèche)
02/10/2023
Résumé
Cratère égueulé, coulée et prismations.
Source - © 2019 Alexandre Aubray
Figure 1. Vue de la Coupe de Jaujac (Ardèche), morphologiquement un cône recouvert par la végétation
Le point bas correspond au cratère et la partie de végétation plus claire correspond au passage de la coulée. Ce type de morphologie correspond à un cône dont le cratère est égueulé, c'est-à-dire que lors de l'émission de la coulée au niveau du cratère, par rupture d'un lac de lave ou par une fissure éruptive en bordure d'édifice, la lave fluide a emporté la bordure de l'édifice.
Le Massif central fait partie des provinces de France métropolitaine permettant d'observer des anciens volcans et produits d'éruptions (coulées, courants de densité pyroclastiques…) cénozoïques plutôt bien préservés (bien que recouverts de végétation).
En Ardèche, dans le Vivarais, la “Coupe de Jaujac” (faisant partie du géoparc des Monts d'Ardèche), est un cône avec cratère égueulé et une coulée qui sont observables dans le paysage ou à l'occasion d'une randonnée. Cet ancien volcan (avec un de ses voisin, la “Coupe d'Aizac”) était déjà identifié comme tel par le géologue Faujas de Saint-Fond dès 1778. Son nom, “coupe”, est attribué à la forme, évoquant, dit-on, une coupe à boire.
 Source - © 2019 Alexandre Aubray La morphologie montre un cône recouvert par la végétation. Le point bas correspond au cratère et la partie de végétation plus claire correspond au passage de la coulée. Ce type de morphologie correspond à un cône dont le cratère est égueulé, c'est-à-dire que lors de l'émission de la coulée au niveau du cratère, par rupture d'un lac de lave ou par une fissure éruptive en bordure d'édifice, la lave fluide a emporté la bordure de l'édifice. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 3. Scories et blocs dans la Coupe de Jaujac (Ardèche) L'affleurement présente des blocs de roches et des scories, le tout étant mal trié. La formation de ces scories et blocs résulte de la projection de fragments de lave fluide lors du dégazage et de leur solidification et retombée autour du point d'émission pendant l'éruption. |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 4. Détail des roches observables dans la coupe de Jaujac (Ardèche) La roche est décrite comme un basalte. Ce basalte présente de nombreuses vacuoles témoignant de la présence de gaz lors de l'éruption. Les bulles sont étirées ce qui montre un écoulement de la lave visqueuse en cours de solidification (cette lave, visqueuse, peut donc retenir les gaz). |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 5. Blocs de lave sur la périphérie du cratère de la Coupe de Jaujac (Ardèche) La formation des scories et blocs résulte de la projection de fragments de lave fluide lors du dégazage et de leur solidification et retombée autour du point d'émission pendant l'éruption. La couleur rouge témoigne de l'oxydation du fer II en fer III. Cette couleur est généralement caractéristique de scories et blocs au centre du cône. Elle forme le faciès dit « cœur de cône » : au cœur du cône, les températures plus élevées favorisent l'oxydation du fer (sous forme fer III) des scories basaltiques contenant initialement du fer II. |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray |  Source - © 2019 Alexandre Aubray |
La coupe de Jaujac est un volcan ayant présenté une activité strombolienne (encore appelée “mixte”, c'est-à-dire avec émission d'une lave fluide et la présence de gaz, terme basé sur l'activité éruptive du volcan italien Stromboli), caractérisée par une projection de laves fluides (ici de composition basaltique) retombant autour du point d'émission. La projection de lave dans l'atmosphère nécessite la présence de gaz et les fragments de lave qui refroidissent dans l'atmosphère (parfois en prenant des formes aérodynamiques, comme c'est le cas des bombes en fuseau) retombent de manière balistique autour du point d'émission. Ces fragments de lave refroidis et accumulés, appelés scories, expliquent la construction du cône. Des paquets de lave de plus gros volume projetés sont à l'origine des blocs de laves. Dans le cône de scories (ou cône strombolien), les scories à proximité du centre du cône sont rouges. Cette couleur est liée à l'oxydation du fer II en fer III dans la zone où la température est maximale. Elles sont regroupées sous le terme faciès « cœur de cône ». En périphérie du cône, les scories sont noires, le fer n'a pas été oxydé car la température était moindre. Cette zone constitue le faciès « bas de cône ».
Source - © 2019 Alexandre Aubray
Figure 8. La source du Peschier, à la base du volcan de Jaujac (Ardèche)
La source du Peschier est une source d'eau gazeuse et ferrugineuse. La richesse en fer peut être expliquée par le lessivage de roches contenant du fer comme les scories basaltiques et les basaltes massifs mais aussi par la présence de minéraux ferromagnésiens dans le socle hercynien (la biotite par exemple). Le dégazage de CO2 est lié à l'activité volcanique de la région. Le voile orange qui recouvre le fond est un voile bactérien (mélange de bactéries et d'hydroxyde ferrique) de bactéries ferroxydantes qui oxydent le Fe2+ avec l'O2 atmosphérique (cf. Les sources thermominérales d'Auvergne : aspects géologiques).
Localisation par fichier kmz de la source du Peschier (Ardèche).
Au niveau de la Coupe de Jaujac, une source d'eau ferrugineuse riche en CO2 est visible. La présence de fer est expliquée par le lessivage de cet élément dans les roches en profondeur (probablement les basaltes ou les minéraux ferromagnésiens du socle). La présence de CO2 est liée à l'activité volcanique de la région ou au lessivage de rares lithologies locales riches en carbonates (marbres par exemple). L'eau peut être d'origine météorique : en s'infiltrant dans les failles, l'eau de pluie descend en profondeur, se réchauffe, lessive différents éléments et se charge en CO2. Elle ressort en surface par des phénomènes de convection hydrothermale. Ce type de source n'est pas rare en pays volcanique (cf. Les sources thermominérales d'Auvergne : aspects géologiques). Cette partie de l'Ardèche est réputée pour ses sources d'eaux minérales et pour son thermalisme (cf. Deux geysers du Massif Central : la « Source Intermittente » de Vals-les-Bains et la « Gargouillère » de Lignat).
Sortant de la Coupe de Jaujac, une coulée basaltique peut être suivie sur le cours du Lignon.
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 9. Coulée de la Coupe de Jaujac au niveau du village de Jaujac (Ardèche) La coulée est ici au contact du substratum constitué de gneiss varisques. À la base de la coulée, une prismation constituée d'orgues basaltiques est observable. Les prismes sont perpendiculaires aux surfaces isothermes (sol et atmosphère). La coulée s'est écoulée dans le lit de la rivière et a ensuite été érodée par le Lignon ce qui permet d'en observer la structure. Le photographe est sur la rive gauche et regarde la rive droite du Lignon. “Vue 1” sur les figures 28 et 29 en fin d'article. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 10. Coulée de la coupe de Jaujac au niveau du village de Jaujac (Ardèche), vue interprétée La coulée est ici au contact du substratum constitué de gneiss varisques. À la base de la coulée, une prismation constituée d'orgues basaltiques est observable. Les prismes sont perpendiculaires aux surfaces isothermes (sol et atmosphère). La coulée s'est écoulée dans le lit de la rivière et a ensuite été érodée par le Lignon ce qui permet d'en observer la structure. Le photographe est sur la rive gauche et regarde la rive droite du Lignon. Les galets peuvent théoriquement avoir deux origines : 1/ galets anciens, déposés par le Lignon avant l'arrivée de la coulée et recouverts par le basalte, 2/ galets récents déposés par les dernières crues du Lignon, bien après la mise en place de la coulée. “Vue 1” sur les figures 28 et 29 en fin d'article. |
 Source - © 2012 Pierre Thomas Figure 11. Un peu plus loin sur le Lignon (Ardèche), colonnades sur galets On peut clairement discerner des galets de deux origines. 1/ Des galets anciens, d'aspect terne, déposés par le Lignon avant l'arrivée de la coulée, recouverts par le basalte en colonnades. 2/ Des galets récents, très blancs, déposés par les dernières crues du Lignon. |  Source - © 2012 Pierre Thomas Figure 12. Un peu plus loin sur le Lignon (Ardèche), zoom sur les galets au pied des colonnades On peut clairement discerner des galets de deux origines. 1/ Des galets anciens, d'aspect terne, déposés par le Lignon avant l'arrivée de la coulée, recouverts par le basalte en colonnades. 2/ Des galets récents, très blancs, déposés par les dernières crues du Lignon. |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 13. Détail du contact coulée-socle dans le Lignon (Ardèche) La coulée (la colonnade basale) est au contact du substratum constitué de gneiss varisques. “Vue 1” sur les figures 28 et 29 en fin d'article. | |
 Source - © 2023 Camille Souchon Figure 14. Coulée de la Coupe de Jaujac au niveau du Lignon (Ardèche) Deux parties de la coulée sont visibles : au sommet, l'entablement constitué de prismes de basaltes avec des orientations anarchiques et, à la base, la colonnade constituée de prismes “verticaux”, perpendiculaires aux surfaces isothermes (socle). Notez la limite nette entre les deux. La coulée est ici au contact du substratum constitué de gneiss varisques. La coulée s'est écoulée dans le lit de la rivière Lignon et a ensuite été érodée par le Lignon ce qui permet d'en observer la structure. “Vue 2” sur les figures 28 et 29 en fin d'article. |  Source - © 2023 Camille Souchon Figure 15. Coulée de la Coupe de Jaujac au niveau du Lignon (Ardèche), vue interprétée Deux parties de la coulée sont visibles : au sommet, l'entablement constitué de prismes de basaltes avec des orientations anarchiques et, à la base, la colonnade constituée de prismes “verticaux”, perpendiculaires aux surfaces isothermes (socle). Notez la limite nette entre les deux. La coulée est ici au contact du substratum constitué de gneiss varisques. La coulée s'est écoulée dans le lit de la rivière Lignon et a ensuite été érodée par le Lignon ce qui permet d'en observer la structure. “Vue 2” sur les figures 28 et 29 en fin d'article. |
 Source - © 2023 Camille Souchon Figure 16. Coulée de la Coupe de Jaujac au niveau du Lignon (Ardèche) Deux parties de la coulée sont visibles : au sommet, l'entablement constitué de prismes de basaltes avec des orientations anarchiques et, à la base, la colonnade constituée de prismes “verticaux”, perpendiculaires aux surfaces isothermes (socle). Notez la limite nette entre les deux. La coulée est ici au contact du substratum constitué de gneiss varisques. La coulée s'est écoulée dans le lit de la rivière Lignon et a ensuite été érodée par le Lignon ce qui permet d'en observer la structure. “Vue 2” sur les figures 28 et 29 en fin d'article. | |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 17. Coulée de la Coupe de Jaujac au niveau du Lignon (Ardèche) Deux parties de la coulée sont visibles : au sommet, l'entablement constitué de prismes de basaltes avec des orientations anarchiques et, à la base, la colonnade constituée de prismes “verticaux”, perpendiculaires aux surfaces isothermes (socle). Notez la limite nette entre les deux. La coulée est ici au contact du substratum constitué de gneiss varisques. La coulée s'est écoulée dans le lit de la rivière Lignon et a ensuite été érodée par le Lignon ce qui permet d'en observer la structure. “Vue 2” sur les figures 28 et 29 en fin d'article. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 18. Détail du contact de la coulée de la Coupe de Jaujac (Ardèche) sur le socle La coulée est ici au contact du substratum constitué de gneiss. On voit bien que la direction des colonnes de basalte reste perpendiculaire à la surface non horizontale du socle. “Vue 2” sur les figures 28 et 29 en fin d'article. |
 Source - © 2012 Pierre Thomas | |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 20. Coulée de la coupe de Jaujac au niveau du Lignon À droite, la partie basale montre la colonnade, au-dessus, l'entablement est bien visible. La fausse colonnade, développée au contact de l’atmosphère, au sommet peut se deviner à certains endroits. La coulée s'est écoulée dans le lit de la rivière et a ensuite été érodée par le Lignon ce qui permet d'en observer la structure. À gauche, les roches sont celles du socle varisque. “Vue 2” sur les figures 28 et 29 en fin d'article. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 21. Vue de la probable fausse-colonnade de la coulée de la Coupe de Jaujac (Ardèche) La partie sommitale est ici constituée de prismes frustes qui constituent la fausse colonnade. Cependant la qualité de la photo ne permet pas de l'affirmer avec assurance. |
La coupe de Jaujac a émis une coulée qui s'est écoulée sur 3,5 km vers le Nord en suivant le cours du Lignon (les coulées s'écoulent selon la gravité dans les points bas). Au Nord, la vallée étant obstruée par une autre coulée, la progression de la lave a été limitée, ce qui explique l'accumulation de lave sur parfois près de 50 m d’épaisseur.
Depuis, le Lignon a incisé la coulée ce qui permet d'en voir l'organisation interne. Les coulées sont théoriquement structurées en trois parties dont les noms sont empruntés au vocabulaire de l'architecture avec, du sommet vers la base, 1/ la fausse colonnade constituée de prismes verticaux frustes, 2/ l'entablement – séries de prismes de basaltes orientés dans toutes les directions, et enfin 3/ la colonnade – séries de prismes verticaux. La coulée de Jaujac permet d'observer ces trois parties (parfois au même endroit, cf. figure 6 de La formation des orgues volcaniques) bien que l'érosion ait pu soustraire la partie sommitale de la coulée. Au sommet et à la base, les coulées peuvent se fragmenter et donner des surfaces scoriacées (en surface) et des semelles scoriacées (à la base de la coulée) sur laquelle cette dernière progresse.
La prismation verticale observée peut s'expliquer par un phénomène de rétraction thermique lors du refroidissement de la roche, il se produit la formation de fractures en suivant des formes polygonales (la forme hexagonale est classique mais n'est pas la règle générale). Cette forme est celle qui accommode le mieux les contraintes de rétraction thermique dans la matière (cf. La formation des orgues volcaniques). Dans les structures volcaniques, la prismation suit le gradient de température, c'est-à-dire qu'elle est perpendiculaire aux surfaces isothermes (sol, atmosphère, encaissant). Pour une coulée, ces surfaces sont le sol et l'atmosphère, la prismation (tout du moins pour la colonnade) est globalement verticale, pour un dyke, filon vertical, la prismation si elle est observée sera horizontale (cf. La prismation interne des dykes : exemple des dykes de l'île de Sao Vincente, Cap Vert), pour un sill, filon horizontal, elle sera verticale (cf. Sill et coulée dans le Parc National de Yellowstone, USA), pour un neck, cheminée volcanique dégagée par l'érosion, elle sera rayonnante à partir d'un axe (figure ci-dessous).
Dans la coulée de la coupe de Jaujac, un sill a pu être identifié ce qui témoigne d'une injection tardive de magma dans la coulée refroidie ou en train d'être refroidie.
Source - © 2016 Alexandre Aubray
Figure 22. Le neck du Lac du Salagou (Hérault)
Dans ce neck, la prismation des orgues basaltiques est rayonnante sur un axe.
En remontant vers le Nord, le Lignon rejoint l'Ardèche sur laquelle il est possible d'observer une coulée plus ancienne que celle de la Coupe de Jaujac, la coulée du volcan de Souilhol.
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 23. Coupe de la coulée de Souilhol (Ardèche) Sont visibles de la base vers le sommet : la colonnade, l'entablement et, peut-être, la fausse colonnade à certains endroits au contact de la végétation. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 24. Coupe de la coulée de Souilhol (Ardèche) Sont visibles de la base vers le sommet : la colonnade, l'entablement. |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray | |
L'âge de l'éruption de la Coupe de Jaujac n'est pas bien contraint avec des âges différents obtenus par différentes méthodes (thermoluminescence, carbone 14, paléomagnétisme, méthode Ar-Ar). Les méthodes donnent des âges globalement compris entre 45 000 et 15 000 ans (cohérents avec les relations géométriques entre les différentes coulées), ce qui en ferait l'un des volcans les plus jeunes de cette province et du Massif central (le plus jeune étant le maar du lac Pavin dans le Puy de Dôme avec une éruption il y a environ 6 000 ans).
Dans la Grotte Chauvet, se situant à plusieurs dizaines de kilomètres, des peintures rupestres interprétées comme des dessins d'éruptions ont été identifiées et datées à environ 34 000 ans (S. Nomade et al., 2016. A 36,000-Year-Old Volcanic Eruption Depicted in the Chauvet-Pont d'Arc Cave (Ardèche, France)?,.PLOS ONE, 11, 1, e0146621 – open access). Elles pourraient correspondre à l'observation d'éruptions de volcans du bas vivarais représentées par les Homo sapiens habitant alors la région. Ces traces seraient les plus anciennes traces d’enregistrement d'éruptions volcaniques par l'être humain.
Source - © 2016 D. Genty / V. Ferruglio et D. Baffier dans S. Nomade et al.
Figure 26. Le panneau des mégacéros (Grotte Chauvet, Ardèche)
À gauche, photo brute ; à droite, interprétation.
Derrière une représentation de mégacéros, les hommes ont tracé, avec leurs doigts, dans la couche supérieure de la paroi, de grandes gerbes faisant apparaitre, en contraste, la couche blanche sous-jacente. Les courbes des projections partent à gauche et à droite au-dessus de la tête du mégacéros. Les traits forment des trajectoires similaires à celles des projections de lave au-dessus d'un volcan. À retrouver aussi sur le site hominides.com.
 Source - © 2023 D’après Google Earth Figure 27. Profil topographique au niveau de la Coupe de Jaujac (Ardèche) Le profil montre les pentes du cône et le cratère central. Attention, les échelles horizontale et verticales ne sont pas les mêmes. | |
 Source - © 2023 D’après Google Earth |  Source - © 2023 D’après BRGM / Google Earth Les affleurements se situent sur les cartes géologiques de Burzet, au Nord, et Largentière, au Sud. |
 Source - © 2006 D’après BRGM | |
Le socle de la zone est composé de migmatites, gneiss, micaschistes, granites et autres roches et a déjà fait l'objet d'une image de la semaine, La passerelle de Baysan (Pont-de-Labeaume, Ardèche) : un musée d'objets tectono-métamorpho-migmatito-magmatiques.
Pour voir un autre exemple de l'intérieur d'une coulée, il est possible de redécouvrir l'architecture de la coulée de la vallée de la Sioule dans La complexité de la structure interne d'une coulée de basalte, carrière de Roure, Saint-Pierre le Chastel (Puy-de-Dôme).
Si l'on s'intéresse au magmatisme cénozoïque du Massif central, on pourra consulter l'article de Pierre Nehlig et al., Les volcans du Massif central paru dans la revue Géologues en 2003.
Pour une synthèse plus générale sur le volcanisme et son importance dans l'histoire de la Terre, il est aussi possible de lire ou relire l'article de Pierre Thomas, Le volcanisme, un acteur majeur de l'histoire de la Terre.
