Le volcanisme d'Ardèche

VIII - Le volcanisme athogien

INTRODUCTION     La Gravenne de Thueyts, encore appelée Volcan du Prat, domine la route N. 102 en rive gauche de la vallée de l’Ardèche (Figure 1). Elle se présente comme un ancien cône, aujourd’hui éventré, de huit cents mètres de diamètre et s’élevant d’une centaine de mètres au-dessus du substratum métamorphique.

La coulée, qui a égueulé la Gravenne sur son flanc ouest-sud-ouest, a été partiellement bloquée à l’aval par les scories du cône qui encombraient le lit de l’Ardèche. Elle s’est, de ce fait, étalée en amont en raison de la faible pente locale de la vallée.

La coulée émise par la Gravenne de Thueyts est assurément la plus imposante du Pays des Jeunes Volcans d’Ardèche (Photos 1 et 2).. Elle ne possède certes pas la longueur de celle issue du maar du Ray-Pic (21 km), ni la superbe vraie colonnade qu’offre la coulée de Jaujac ; en revanche sapuissance (localement supérieure à 50 mètres), sa largeur  et le cachet particulier qu’elle donne à la commune de Thueyts en font une formation tout à fait exceptionnelle.

Photo 1 - LA GRAVENNE ET LA COULÉE  DE THUEYTS Cette vue, prise depuis la rive droite de l’Ardèche, montre bien le site du village pour l’essentiel bâti sur la coulée. Au premier plan et de gauche à droite on remarque la puissance de la coulée et au delà de la Gueule d’Enfer, les restes du cône dont elle est issue. Au second plan on distingue nettement le Gravenne de Montpezat et le célèbre Rocher d’Hautureyre.

   Les sentiers existants, tant en rive gauche qu’en rive droite de l’Ardèche, permettent de multiplier les observations les plus diverses. Le basalte diffère quelque peu selon qu’il est observé dans la masse de la coulée ou dans les passées scoriacées où il est gris clair et riche en petites bulles millimétriques allongées donnant à la roche un faciès plus ou moins ponceux. Dans ces basaltes scoriacés, les cristaux visibles à l’œil nu (phénocristaux) sont rares ; il s’agit le plus souvent d’olivines relativement altérées (rubéfaction à haute température). Des enclaves de péridotites de taille centimétrique, le plus fréquemment altérées, sont localement observables.

Photo 2 - VRAIE COLONNADE ET ENTABLEMENT. (CHEMIN DE LA GUEULE D’ENFER). La coulée basaltique de Thueyts, d’une puissance tout à fait exceptionnelle (cinquantaine de mètres d’épaisseur), ne se caractérise cependant pas par la hauteur de la vraie colonnade. Celle-ci, néanmoins bien individualisée, est bien observable le long du chemin qui, depuis la Gueule d’Enfer, conduit au Pont du Diable. On prendra la mesure de la puissance de la formation soit depuis le belvédère de la N 102, soit depuis les sentiers serpentant en rive droite de l’Ardèche, soit (par exemple) en empruntant «l’Echelle de la Reine».

Le basalte massif de la coulée est gris clair en patine mais plus sombre que le précédent en cassure. Les bulles, moins nombreuses, y sont plus allongées. De petites enclaves de péridotites, relativement fraîches, y sont également présentes.  A l’œil nu de rares phénocristaux de pyroxène (augites noires) et des olivines, automorphes et peu ou pas altérées, se distinguent dans une fine matrice que seul le microscope permettrait d’observer avec efficacité. Comme pour les autres volcans récents de l’Ardèche, la composition chimique du basalte (voir annexe) traduit bien son appartenance au groupe des basaltes «alcalins» caractéristiques de la quasi-totalité des basaltes d’âges Tertiaire et Quaternaire du Massif Central. Sur la base de modèles plus ou moins généralement admis, ces compositions reflètent un faible taux de fusion partielle de péridotites au sein du manteau terrestre.

   Les basaltes alcalins, groupe auquel appartient le basalte émis par la Gravenne de Thueyts, contiennent souvent des enclaves arrachées aux terrains traversés lors de leur ascension vers la surface du globe terrestre. Les unes sont prélevées dans la croûte, à des profondeurs variables (roches métamorphiques dans le secteur concerné), les autres au sein-même du manteau terrestre. Ces dernières sont pour l’essentiel des péridotites, de couleur verte lorsqu’elles sont fraîches à rouge brique lorsqu’elles sont «rubéfiées». Elles contiennent en proportions variables trois minéraux principaux (les pétrographes disent «minéraux cardinaux» : voir glossaire) : olivine, orthopyroxène, clinopyroxène et un minéral présent en très faible quantité (les pétrographes disent «minéral accessoire») : le spinelle. Prélever des échantillons de roches mantelliques en place est naturellement impossible, le manteau se localisant entre la base de l’écorce terrestre (moins de 10 à plus de trente kilomètres de profondeur selon que l’on se situe en milieu océanique ou continental) et le noyau situé à une profondeur de 2.900 km. Nous disposons néanmoins d’informations relativement précises au travers des données qu’apporte l’étude minéralogique et pétrologique des enclaves «échantillonnées» par les basaltes.

LE CÔNE, LES POUZZOLANES (PROPRIÉTÉS, USAGES)   Brousse et Berger (1967) ont écrit : «La morphologie primitive n’est plus identifiable en raison de l’intense exploitation dont il est depuis longtemps l’objet». Si trente ans plus tard ce point de vue reste plus que jamais d’actualité, le stade actuel d’exploitation des deux carrières en activité n’en permet pas moins d’intéressantes observations.

Photo 3 - LA CARRIÈRE EST. En pleine activité, la carrière Est montre de nombreux affleurements d’une fraîcheur exceptionnelle. On y trouvera divers types projections et, avec un peu de chance, de la covellite.

   La Gravenne de Thueyts est le point du Pays des Jeunes Volcans où il est le plus facile d’appréhender ce qu’est la pouzzolane. Les niveaux les plus récents, bien visibles en bordure de la route nationale 102, s’enrichissent en blocs scoriacés décimétriques et même en passées basaltiques franches annonçant l’ultime phase d’activité que matérialise la puissante coulée mise en place dans la vallée de l’Ardèche. Des enclaves sporadiques de socle, de couleur claire et atteignant tout au plus quelques centimètres, se détachent sur le fond rouge ou noir des fronts de taille.
La carrière Est (Photo 3), située en bordure de la route forestière conduisant à la Gravenne de Montpezat, est la plus spectaculaire ; elle offre de beaux panoramas sur la vallée de l’Ardèche et de très bonnes opportunités d’observations tant des produits en place (pouzzolanes, bombes, etc.) que des modalités de leur extraction par l’exploitant.

Photo 4 - SCORIES SOUDÉES (CARRIÈRE EST). Parvenues au sol à une température encore très élevée, certaines scories se sont soudées immédiatement après leur mise en place. Leur couleur rouge est due à un niveau d’oxydation un peu plus élevé que les scories noires. Le fer, présent en quantité relativement importante (pouvant être proche de 10%), permet de comprendre la relation entre couleur et degré d’oxydation. De telles projections sont assez fréquentes au Pays des Jeunes Volcans. Les plus spectaculaires sont celles du Souilhol (commune de Meyras) et, à un moindre degré, celles localement visibles sur les pentes du maar du Chambon (commune de Montpezat sous Bauzon).

Depuis le terre-plein, situé en bordure de route, on bénéficie d’une très bonne vue vers l’aval à la fois sur la vallée de l’Ardèche et sur le volcan du Souilhol qui la domine en rive gauche (au delà de Neyrac les Bains). De plus, depuis le sommet de la carrière (côté gauche), on dispose d’un remarquable panorama en direction du centre de Thueyts et de sa coulée basaltique. La carrière offre une grande diversité d’observations possibles. Elle montre aussi bien des pouzzolanes de couleur sombre (plus ou moins noires) lorsqu’on est situé relativement loin du point d’émission (ancienne cheminée) que des projections franchement rouges lorsqu’on s’approche de celle-ci. Dans sa partie la plus à l’ouest, des projections rappelant celles décrites au sommet du Souilhol, s’offrent au regard (Photo 4). Il s’agit alors de l’expression d’une phase d’activité ayant émis des paquets de lave très chaude, le plus souvent retombée près du point d’émission.

De superbes bombes fuselées, pouvant atteindre un à plusieurs décimètres, se rencontrent également (Photo 5). Nous signalerons la présence de Covellite (sulfure de cuivre : CuS), le plus souvent bleu-indigo, en quantité localement significative.

Moins spectaculaire, car proche de l’épuisement de ses réserves, la carrière Ouest n’en offre pas moins des conditions d’observation intéressantes (Photo 6). Elle est d’un accès aisé et se prête bien à l’observation en deuxième partie de la journée (orientation du soleil). Les pouzzolanes y sont immédiatement accessibles et la relation substratum/volcan facile à appréhender.

Photo 6 - LA CARRIÈRE OUEST. En voie d’épuisement, la carrière Ouest n’en autorise pas moins quelques belles observations.

  L’étude de La Gravenne de Thueyts offre l’occasion de se pencher sur la pouzzolane en tant que matériau (Photos 7 et 8). En France le terme pouzzolane concerne soit des scories volcaniques de composition basaltique ou proche, soit des matériaux ayant des propriétés dites «pouzzolaniques» et pouvant avoir des origines très diverses. Nous proposons de lever brièvement l’ambiguïté que peut susciter ce double, voir triple sens du terme pouzzolane.
 
 

Photo 7 – POUZZOLANES ROUGES CALIBRÉES (CARRIÈRE EST).

Le terme pouzzolane trouve son origine à Pouzzoles, petit port du Golfe de Naples. De très beaux vestiges en béton de pouzzolane sont connus de longue date, notamment : le temple de Seraphis, la villa de Cicéron, la Chapelle Agia Irini construite au XIVème siècle sur l’île de Ios, près de Santorini (Cyclades). L’évocation de ces prestigieux édifices nous offre l’occasion de préciser que, même pour le pétrographe, le terme pouzzolane peut concerner deux types de matériaux de nature chimique bien différente. Ainsi, Jung (1957) donne la définition suivante : «Les pouzzolanes de Pozzuoli (Italie Centrale), sont des cendres trachytiques claires et friables, qui sont susceptibles d’être utilisées comme ciment naturel».

    Il reste qu’en France le terme pouzzolane est utilisé au sens restreint des pétrographes/volcanologues qui lui donnent le contenu suivant : «La pouzzolane est une roche naturelle constituée par des scories volcaniques basaltiques ou de composition proche. Elle possède une structure scoriacée et alvéolaire». Du point de vue chimique et d’après la norme officielle P18-310 (juillet 1957), la pouzzolane est essentiellement constituée de :
SiO2 43 à 55% ; Al2O3  12 à 24%  Fe2O3  8 à 15% ; moins de 0,5% de soufre sous forme de sulfure, moins de 1% de SO sous forme de sulfate.
La pouzzolane est généralement rouge ou noire, avec toutes les teintes intermédiaires, exceptionnellement grise. Une analyse ancienne de pouzzolane, prélevée à la Gravenne de Thueyts (carrière Ouest) a donné la composition suivante (exprimée en poids d’oxydes pour cent) :
SiO2 44,06 ; Al2O3  17,96  TIO2  0,84 ; Fe2O3 12,94 ; CaO 10,12 ; MgO 10,19 ; MnO 0,17 ; (Na2O + K2O) 1,22 ; Cr2O3 0,12 ; (Eau + Perte au Feu) 1,76 ; TOTAL 99,38 

L’ensemble des éléments de la définition sus-jacente, qui s’applique tout particulièrement aux scories basaltiques, ne nous sort guère des sentiers battus dont s’écarte déjà celle de FAICK : "Les pouzzolanes sont des matières naturelles ou artificielles qui, ajoutées à du ciment, donnent un produit de qualité supérieure pour un prix généralement très bas. " Le «Concrete Manual» (U.S.B.R.) nous donne une définition plus précise : «...Une matière siliceuse ou silico-alumineuse possédant en elle-même peu ou pas de propriétés de prise mais qui, finement divisée et en présence de chaux, réagit avec l’hydroxyde de chaux à la température ordinaire pour former un composé ayant les propriétés d’un ciment».

Photo 8 – POUZZOLANE NOIRE (CARRIÈRE EST).

    Considéré du point de vue du géotechnicien, le terme pouzzolane prend donc un sens bien différent de celui des pétrographes. L’ingénieur réunit sous cette rubrique des matériaux aussi différents que le trass de l’Eiffel (Allemagne), la terre de Santorin, les tufs de nature trachytique, voire basaltiques, certaines argiles, certains schistes houillers, la gaize, etc. A cette liste de matériaux naturels s’ajoutent les laitiers de hauts fourneaux, les cendres volantes, etc. La variété des produits cités peut étonner ; en fait tous sont bien des pouzzolanes au sens du géotechnicien.

   Les pouzzolanes de composition basaltique ou proche (type Gravenne de Thueyts) présentent diverses possibilités d’utilisation au nombre desquelles : les bétons légers, les parpaings (la structure alvéolaire de la pouzzolane confère une faible densité au béton pour une qualité mécanique donnée), les couches de base pour itinéraires routiers hors-gel (la porosité globale de la pouzzolane empêche la formation de lentilles de glaces et évite donc la mise en place de barrières de dégel), les boisseaux de cheminées (la pouzzolane est un isolant thermique de qualité exceptionnelle, les revêtements anti-moisissures (les champignons microscopiques ne se développent pas sur la pouzzolane : un revêtement de pouzzolane à la base d’un mur humide peut donc résoudre indirectement des problèmes d’allergies), les revêtements de caves à l’intention des amateurs de bons vins désirant les faire vieillir en conditions aussi favorables que possible lorsque l’habitat naturel n’est pas optimal, les filtres divers et fosses septiques (les eaux présentent généralement une haute qualité après avoir percolé en milieu pouzzolanique, les éléments de décoration (actuellement les exploitants mettent l’accent sur cet aspect en mettant en avant la touche de couleur qu’apporte la pouzzolane, son caractère «inerte et inaltérable» etc.). 

    À cette longue liste, s’ajoutent les utilisations possibles en horticulture (l’herbe pousse mal sur la pouzzolane, «son caractère minéral met les toiles plastiques à l’abri des rayons ultraviolets» (publicité d’Europouzzolane).
Ainsi, les usages que propose la publicité du Groupe Seroul concernent :
   -la culture horticole en serres. Pour cet usage, le prospectus du groupe Seroul relève : «une meilleure aération du compost, un meilleur enracinement, Un meilleur drainage, un meilleur échange hygrométrique»
   -la culture sans sols. Cette culture, également appelée hydroponique, est effectuée en goutte à goutte (par aspersion ou par le sol). Selon le prospectus, la pouzzolane permet «de réduire les risques de maladie car exploitée à grande profondeur elle est exempte de germes divers, de retenir plus longtemps la solution nutritive»
   -la culture en plein champ. La pouzzolane est ici conseillée pour l’amendement de certains sols ; au nombre des avantages qu’elle présente, le document publicitaire insiste sur «le meilleur enracinement, le meilleur arrachage,  la facilité de reprise des plants, la suppression de pots coûteux, la réduction du risque de carences et de maladies».

FIGURE 2 - LES TROIS PHASES ERUPTIVES (données de la thermoluminescence et du paléomagnétisme) SOURCES : Berger, 1981, Rochette, Braun & Berger, 1993, Berger, 1998-2000. Les volcans les plus vieux (130 ka) sont ceux situés au nord (Chaudeyrolles, Borée, Saint-Martial) ; les plus jeunes (16 à 12 ka) sont localisés au sud (Vestide du Pal, Chambon, Thueyts, Jaujac). Un  travail récent, effectué à l’université de Clermont-Ferrand, retrouve les valeurs proposées pour l’épisode le plus récent (De Goër, communication personnelle).

La prise en compte simultanée de l’ensemble des données de terrain, de celles du paléomagnétisme et des mesures d’âges absolus permet de mieux cerner le problème que pose l’estimation des âges de mise en place des jeunes volcans d’Ardèche (Figures 2 & 3). Selon que l’on prend en compte les données de la Thermoluminescence ou celles du 14C les âges obtenus diffèrent. Une première estimation effectuée sur 14C, et ne concernant ni le volcan de Cherchemuse, ni le maar du Lac d’Issarlès, ni les appareils situés au nord du Ray-Pic, avait conduit à la mise en évidence de deux phases éruptives brèves : l’une à plus de 35.000 ans, l’autre à 12.000 ans environ (Berger, 1973 : Figure 3).     Un travail plus récent, englobant les volcans non pris en compte dans la première étude et ne s’appuyant que sur les données du paléomagnétisme et de la thermoluminescence (Rochette, Bertrand, Braun & Berger, 1993), conduit ses auteurs à proposer trois phases d’activité très brèves se situant respectivement à 130.000, 80.000 et 47.000 ans (Figure 2). Un examen approfondi des conditions d’obtention des données relatives à la thermoluminescence nous a conduit sinon à reconsidérer cette conclusion du moins à en souligner certaines faiblesses (Berger, 1997). Le problème de l’âge absolu restant posé, il convient de prendre en compte deux datations 14C récemment communiquées (Berger, 1997). L’une concerne la coulée de Jaujac (16.280 ? 410 ans), l’autre la coulée issue du maar du Chambon et effectuée sur des charbons prélevés sous le basalte situé à la verticale et en contrebas de la ruine du château de Pourcheyrolles (15.100 ans ? 360 ans).      Avec les réserves qui s’imposent, ces deux dernières datations apportent un éclairage intéressant à l’estimation de l’âge absolu du volcan de Thueyts. En effet, le paléomagnétisme est le même pour les quatre volcans de Thueyts, du Chambon, du Souilhol (11.770 ? 270 ans : Berger & al., 1975) et de Jaujac. Ces paléomagnétismes impliqueraient une durée d’activité brève pour la phase qui a vu se mettre en place ces appareils. On peut estimer (sous l’importante réserve qu’impose la fiabilité des données du 14C) que le volcan de Thueyts a soit un âge compris entre 16.700 et 11.500 ans, soit 47.000 ans.

L’incision dans le socle : enseignements A Thueyts, la présence de coulée basaltique autorise une bonne réflexion sur le rôle des coulées dans l’évolution de la morphologie et comme marqueur de la vitesse actuelle d’incision des vallées. Les observations réalisables au Pont du diable et en amont (Photos 9 et 10) donnent, à priori, une excellente idée de la vitesse d’incision des vallées au quaternaire récent. Les conclusions que suggère ce site semblent aller dans le même sens que celles obtenues à une plus large échelle, lesquelles conduisent actuellement à envisager une vitesse de soulèvement récent du Massif Central de l’ordre de 0,14 mm/an. Il reste qu’au niveau du Pont du diable, l’axe de la vallée se situait un peu au nord avant la mise en place de la coulée. L’importance de l’incision doit donc, pour le moins, être interprétée avec la plus grande prudence.

Photo 9 - Incision de la vallée de l'Ardèche (pont du diable et secteur amont) Photo 10 - LA  COULÉE AU PONT DU DIABLE. L’importance de l’incision du socle est sans doute au moins autant liée au changement de lit, consécutif à la mise en place de la coulée basaltique, qu’au récent soulèvement du Massif Central.

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