Esterel - geologie randonneurs

Le Lac de l’ Avellan, le Reyran et la Pangée
Témoins de la fracturation de la Pangée et de la mise en place du
volcanisme de l’Esterel
Maj 14 oct 2010
Historique et généralités
Le site du Lac de l’Avellan est très exceptionnel en raison d’au moins 2 éléments:
On trouve sur une zone très réduite 3 témoins de la formation et de la
fragmentation de la Pangée vues dans le cadre du cycle de Wilson des
supercontinents :
1 - le socle métamorphique de la chaîne Hercynienne constitué pendant la
phase de collision continentale,
2 - les bassins d’effondrement précurseurs du rifting avec la sédimentation
et le houiller du Carbonifère,
3 - le rift continental et le volcanisme consécutifs à la fragmentation de la
Pangée.
A l’échelle de la tectonique, le rifting du Reyran est un minuscule phénomène. Mais
justement sa très faible dimension permet d’en visualiser les différentes phases.
A
B Coexistence de volcanismes basique et acide dont l’explication illustre la
dynamique interne de la Terre.
Le volcanisme de l’Esterel est détaillé dans le module « Série magmatique ».
Un circuit de randonnée de 10 km permet la découverte de ces éléments avec en particulier la
reconnaissance des différents types de roches représentatives de l’ensemble des phénomènes :
gneiss du socle, sédiments (terrains sédimentaires de remplissage du rift, charbon du
Carbonifère, fossiles de calamites), laves basique et acide.
Rappels sur la tectonique des plaques : les supers continents et les principes de
base
1er processus : formation d’un
super continent
collision
2ème processus : démantèlement du
super continent
agglomération
Dissipation de chaleur
Subduction de
la plaque
soulèvement
Ecran:
accumulation de chaleur
Fractures :
formation de rifts
volcanisme
- Le continent A vient percuter le
continent B.
Le super continent AB fait écran thermique et écran pour
le CO2
Les continents A et B s’agglomèrent
et forment un ensemble : un super
continent. Exemple : la Pangée.
- Accumulation de chaleur à la partie inférieure
Exemple actuel
l’Inde et l’Asie.
d’agglomération
:
- La masse continentale s’échauffe, sa densité diminue,
elle se soulève, se fragilise et se brise en morceaux :
c’est le démantèlement.
- Formation de rifts continentaux avec activité volcanique.
Avellan Reyran : historique et témoins de la formation et de
fragmentation de la Pangée
la
1ère phase : collision continentale (- 350 MA)
Orogenèse
Hercynienne
formation
des
roches
métamorphiques du Tanneron présentes de part et d’autre du
Reyran.
Fin de la collision : Coulée basique B1 = - 290 MA
Formation des roches
métamorphiques
Bassin du Reyran
Socle métamorphique
Autoroute A8
Graben de l’ Avellan
Malpasset
Mt Vinaigre
Reyran
Terrains volcanique
Failles normales et
blocs basculés
2ème phase : Phase intermédiaire avec la formation des bassins
d’effondrement du Reyran et du graben de l’Avellan
Fin de la compression de la collision continentale et
commencement de l’extension due au début de la fragmentation
de la Pangée.
Bassin d’effondrement du Reyran
Carbonifère (Stéphanien) : - 300 MA
climat chaud et humide
formation des terrains houillers,
sédimentation.
Graben de l’Avellan
Permien (Autunien) – 295 MA
Effondrement et formation du graben.
Note : dans l’Esterel ces phénomènes ne sont pas limités au
Reyran.
3ème phase : fragmentation du supercontinent Pangée
Rifting et volcanisme fissural
Évolution du bassin d’effondrement vers un rift continental (qui
n’évolue pas en dorsale océanique)
apparition du volcanisme de l’Esterel de type fissural
Coulées acides A1 – 280 MA et A11 - 250 MA.
Structure tectonique d’un rift
B Phase d’extension
fracture
rift passif
Failles normales
Blocs basculés
A
Panache mantellique
fracture
rift actif
Croquis d’après Y. Rolland Unice
Un rift est une fracture de la lithosphère dans laquelle s’installe un volcanisme avec un magma essentiellement basaltique
provenant de l’asthénosphère ou du manteau profond.
L’apparition d’un rift peut avoir plusieurs causes.
Il y a 2 phénomènes principaux :
- une remontée de magma provenant du manteau profond (diapir, panache mantellique, point chaud) qui
A
provoque une cassure de la lithosphère et un effondrement local avec apparition d’un volcanisme basaltique
alcalin : c’est un rift actif.
- une phase d’extension des plaques en surface provoquant la rupture de la lithosphère et l’apparition d’un
B
volcanisme : c’est un rift passif.
Le fossé d’effondrement est un graben avec une série de failles normales et de blocs d’effondrement.
Généralement les bords du rift subissent un bombement et se relèvent alors que le fond s’abaisse par subsidence. Un rift
est un graben dans lequel est apparu un volcanisme.
Rift du Reyran
Socle métamorphique
du Tanneron
Graben de l’Avellan
Coulée B1 Avellan
trachy basalte
Axe du rift
Coulée dolérite D1
Coulée D1
Carrière Reyran
Coulée acide A1
Coulée acide A2
Carrière Abel
Lac de l’Avellan
Massif volcanique
de l’Esterel
Le bassin d’effondrement du Reyran
Faille bordière ouest et le
Tanneron
Faille normale parallèle
à l’axe principal
Bloc basculé
Le Reyran
Autoroute A8
Un bassin d’effondrement résulte de forces d’extension qui fracturent les terrains supérieurs.
Si les efforts sont assez importants et d’assez longue durée, on assiste à un approfondissement de la cassure de la croûte :
c’est un rift continental avec apparition de volcanisme.
S’il continue d’évoluer, il finira par former une dorsale océanique après envahissement par l’océan.
Le rift du Reyran est resté à l’état de rift continental et a provoqué le volcanisme de l’Esterel.
Graben de l’Avellan et bassin du Reyran
Rift Reyran : Faille bordièreouest
Bassin d’effondrement
du Reyran bordé par 2
failles N / S
Nord
Autoroute A8
Massif magmatique de l’ Esterel
Graben de l’Avellan
entouré par une
continuité de crêtes
Le Reyran ( rivière )
Ancien barrage de
Malpasset
372m
3,2 k m
Le Reyran
alt:100m
Coupe du bassin du Reyran
320m
Lac de l’Avellan
Le graben de l’Avellan
Point bas du graben :
le Lac de l’Avellan
Une faille du graben
Un graben est une structure d’effondrement tectonique constituée par des failles normales de même direction, limitant un
compartiment de + en + abaissé en allant vers le milieu de la structure.
A l’Avellan on observe un pendage (40°) vers le sud depuis la ligne de crête Nord Est, ce qui permet de voir l’affleurement des
différentes couches de terrain (coulée B1, formations rAv et rAm et différents gneiss du socle).
Formation du graben de l’Avellan
Direction des apports
grossiers (remplissage)
Direction des contraintes
(extension)
D’après notice géologique page 92
Le graben de l’Avellan
Il s’est formé au début du Permien par effondrement d’une zone
entre 2 failles normales suite à une phase d’extension (flèches
blanches).
Il est limité par 2 failles E/O à 120° et 2 failles N/S.
La dépression s’est remplie tout d’abord par la coulée basique B1
et ensuite par des apports de terrains détritiques dans des
mouvements N/S (flèches noires).
Ces terrains rAv et rAm sont des formations détritiques
postérieures (Permien). Ils sont caractéristiques des phases
intermédiaires de la période volcanique.
On notera que la couche rAv qui est la plus ancienne est à la
partie supérieure (illustration de la complexité des phases de
mises en place et des conséquences de l’érosion).
Le basalte est formé de la coulée 1 3-br, 1ère coulée basique de la
période volcanique de l’Esterel.
Sentier découverte (pointillés rouges)
En place on retrouve bien la succession de terrains composés de
dépôts sédimentaires et de tufs reposant sur la coulée B1 ellemême posée sur le socle métamorphique.
Au-delà de la faille limitant le graben au Nord, on retrouve les
terrains métamorphiques (gneiss) du socle.
Profil du graben
Faille
rAv
Profil supposé de rAm avant érosion
Affleurement basalte 1 3
rAm
Lac
Socle métamorphique
Faille
Phase initiale :
Coulée B1 - 290 MA
volcanisme basique
Phase terminale:
Mont Vinaigre A11 - 250 MA
volcanisme acide
Durée totale de l’activité
volcanique : 60 Ma
Log stratigraphique Est-Ouest recoupant la série volcanique
Ce log décrit la série volcanique de – 290 à – 250 Ma qui structure le
Mont Vinaigre.
Il s’arrête à la coulée A4 mais la série se termine en fait avec la A11.
On constate que la coulée B1 visible au niveau du lac repose sur le
socle métamorphique visible au déversoir
La série détritique recouvrant la coulée B1 est parfaitement visible au
niveau du lac (photo).
Série volcanique
acide
B1 : Coulée basique
Lac Avellan
Circuit découverte des volcans
et reconnaissance des roches
Circuit découverte
Circuit découverte
Gneiss mylonitique oeillé
Leptynite à grenats
rAv : conglomérat,
formation
de
l’Avellan
Gneiss à plagioclase à 2 micas
Faille 1 : 228 m
Coulée B1 : basalte,
lave bulleuse
Faille 2 : 168 m
2
Affleurements
Tufs
Trouver la faille : alt 228m
Affleurement de conglomérat
formation d’Ambon rAm
Affleurement de basalte coulée B1
Lac de l’Avellan : cote 168 m.
Déversoir du lac : gneiss
du socle hercynien, à
biotite et grenats
On observe les gneiss de couleur gris clair qui constituent le déversoir.
Ils appartiennent au socle hercynien.
Ils sont recouverts d’un dépôt plus sombre constitué d’une brèche de pente
avec de nombreuses roches différentes.
Mica noir ( biotite )
Plagioclase ( feldspath )
Mica blanc ( muscovite )
Gneiss du déversoir du Lac de l’Avellan
Le déversoir repose sur le socle métamorphique. Il est constitué de gneiss plagioclastique à 2 micas
Dans le secteur c’est une roche grise, extrêmement dure et compacte.
2.
Filon couche de granite
Bloc de basalte
Affleurement de gneiss
Brèche de pente au déversoir
On remarque différentes roches : un filon de granite rose, des blocs de basalte, une partie inférieure en gneiss.
Une brèche de pente provient du débourrage de la cheminée qui projette un amalgame de blocs et de débris provenant
soit de la coulée soit du socle.
Avellan : coulée B1
La coulée B1 de l’Avellan est la plus ancienne manifestation volcanique du massif de l’Esterel.
Cette coulée est remarquable car elle repose directement sur le socle de gneiss hercynien visible au déversoir du lac. Elle est
seulement visible dans la zone du Lac de l’Avellan et son point de sortie est inconnu. On observe des zones de lave massive
quelquefois bulleuse et de nombreuses brèches de pente (photo).
La coulée B1 est basique et appartient à une série alcaline (riche en oxydes de potassium et de sodium).
Elle a une texture microlithique avec inclusions de chlorite.
Cette coulée est couverte en grande partie par des dépôts détritiques récents mis en place lors du remplissage du graben de
l’Avellan.
Avellan coulée B1 : Dynamique du volcan
Inclusion de gneiss
Inclusion de granite
Tuf
Le tuf provient de dépôts suite à des déferlantes basales.
Il est constitué d’éléments divers et de poussières projetés par les explosions du volcan. Les 1ères explosions provoquent le
«ramonage» de la cheminée, ce qui forme le chemin de la lave. Pendant l’éruption, celle-ci traverse le socle métamorphique et
lui arrache des morceaux que l’on retrouve dans les tufs (granite , gneiss).
Les couleurs sont généralement caractéristiques d’oxydes de fer (vert Fe++ avec présence d’eau, rouge Fe+++).
Avellan coulée B1 : Dynamique du volcan
Bloc de gneiss enchâssé dans la
coulée de basalte
Bloc de granite dans le tuf
Ce galet peut provenir d’un filon-couche de granite mis en place lors
de l’intrusion du granite du Plan de la Tour puis recoupé par la
cheminée du volcan. Le galet est arraché par le «ramonage» de la
cheminée.
Bloc de gneiss projeté par
l’explosion, inclus dans le tuf
La coulée de basalte B1
Photo haut gauche
Lave massive avec inclusions de chlorite verte et de
cristaux de feldspath. Les cavités provenant du
dégazage sont bien cristallisées (calcite et feldspath)
Photo bas gauche
Coulée massive avec inclusions de calcite dues aux
infiltrations d’eau
Dans le graben, au petit matin
1er affleurement de basalte
On remarque une lave différente de celle du bord du lac : plus noire,
présence de très nombreuses petites bulles de dégazage.
Elle affleure dans le sentier et est assez dégradée.
affleurement
Sentier découverte du graben
Affleurement de rAm Formation d’Ambon
On observe des grès feldspathiques d’origine fluviale, des tufs et
divers galets, des argiles brunes de plaine d’inondation à septaria.
Limité à la partie haute par les coulées acide A1 et basique 1.
Sentier découverte du graben
gneiss
basalte
2ème affleurement de basalte sur le sentier
On observe la présence de basalte et de gneiss.
Il est possible que le gneiss soit une écaille arrachée au socle pendant le
débourrage de la cheminée, de taille trop petite pour être portée sur la
carte géologique.
Sentier découverte du graben
Affleurement de rAv Formation de l’Avellan
On observe des sables beiges, du grès beige ou vert pâle, des argiles, des marnes lie-de-vin ou beiges, des blocs de
rhyolite et des galets du socle du Tanneron.
Pendage de 40° SSW.
La faille est difficilement discernable dans la broussaille. Elle est située en haut du sentier, virage à droite.
Identification : altitude 228 m, azimut 120°. Le sentier la longe pendant quelques dizaines de mètres.
Elle sépare visiblement les formations détritiques du graben des roches métamorphiques du socle.
On observera la transition très bien marquée entre la formation détritique et les gneiss du socle.
Mica blanc
Plagioclase
Structure avec une belle
schistosité: témoin d’un
métamorphisme moyen
Roche claire, massive,
avec débit en plaquettes
caractéristique
Métamorphisme important.
Protolithe: granite ou grès
(ortho)
Affleurement d’ortholeptynite rose à grenats.
La roche est très compacte et très homogène, riche en feldspaths
alcalins et quartz.
La schistosité a disparu, ce qui
caractérise un métamorphisme
plus important
Plagioclase
Le gneiss oeillé
2 est le plus ancien du socle présent sur le site.
Toutes les autres formations se sont mises en place postérieurement.
On distingue un léger
écrasement des « yeux » de
feldspath
Reyran : le Carbonifère
Pendant le Carbonifère le bassin du Reyran était
couvert d’une végétation luxuriante sous un
climat tropical. On y trouve des calamites
fossiles (forme actuelle : les prèles) avec un
tronc caractéristique.
Ces végétaux se sont
transformés en charbon.
progressivement
On trouve également des schistes bitumineux
provenant d’algues dans des dépôts lagunaires.
La mine de Boson a été exploitée de manière
industrielle pour le charbon, la lignite et le gaz,
de 1880 à 1944.
Echelle stratigraphique
Graben Avellan
Bassin du Reyran
Synthèse
Contexte :
Conjonction en un même lieu de 3 éléments majeurs liés à la formation et à la fragmentation de
la Pangée : roches métamorphiques du socle + bassins d’effondrement + volcans
1. Phénomènes de base
Cycle de Wilson : Esterel et Avellan au nœud du phénomène :
Rassemblement
compression
métamorphisme
roches du socle (en général des gneiss)
Effondrement, sédimentation : bassin du Reyran
Fragmentation
extension, rift avorté du Reyran
volcanisme de fissures
Contexte global : la Pangée, fin de formation et début de fragmentation
Chambres magmatiques :
diapir basique
basalte B1 Avellan
fusion crustale
laves acides, granite
différenciation magmatique
évolution basique
acide
Métamorphisme :
grande variété de gneiss à identifier : socle Maure Tanneron
présence de chlorite, biotite, muscovite, grenats, dysthène, etc. Gneiss, micaschistes, quartzite, etc
métamorphisme P/T moyen caractéristique d’une subduction et d’une collision de plaques
Bassins d’effondrement + sédimentation + subsidence :
Basin du Reyran : limité à l’Est par l’accident de La Moure. Erosion
dépôts marins et continentaux
terrain houiller
Graben de l’Avellan : effondrement encadré par des failles normales
Subsidence : enfoncement, métamorphisme léger
pélites, grès : plaine du Luc
Climat :
carbonifère : équatorial, chaud humide
permien : max CO2
très chaud
2. Tectonique carbonifère : Phase rassemblement : compression + orogenèse
Derniers événements de l’orogenèse hercynienne (Stéphanien)
Bassin sédimentaire du Reyran
sédimentation
dépôts charbon, schistes bitumineux (provenance
d’algues)
Environnement lacustre continental, végétation luxuriante : calamites (prèles), fougères
3. Tectonique permienne : Phase fragmentation : extension + fracturation et volcanisme
Premiers événements de la fragmentation (Autunien)
rift Reyran
graben Avellan
Erosion de la chaîne sous un climat désertique
grès rouges
Synthèse ( suite )
4. Pétrographie
hB : houiller, série de Boson, éléments détritiques venant soit du socle (roches cristallophyllienne, grès
micacés), soit d’activité volcanique. Série charbonneuse mine de Boson : charbon gras, charbon d’algues :
végétaux de la période : calamites.
rAv : formation Avellan, repose sur le socle. Sables, grés. Age : - 295 MA Autunien (Permien inférieur)
rAm : formation d’Ambon, repose sur le socle et sur rAv
Brèches détritiques, grès feldspathiques d’origine fluviale,
Tufs volcaniques violets et verts : activité volcanique antérieure à B1
2 : gneiss plagioclastique sombre à 2 micas, grains fins à grossiers
Faciès type plagioclases globuleux, absence de litage
3 : ortholeptynite rose à grenats, grains fins
caractérisée par leur homogénéité et leur compacité, couleur rose à grise, débit caractéristique en bancs
my 3 : gneiss mylonitique oeillé, idem gneiss de Malpasset
très micacés, pas de litage, couleur brun violacé
C 8 : cipolin et gneiss à silicates calciques. Faciès : roche très dure, claire, grains très fins
3 – br : coulée basique calco-alcaline + brèches, - 290 MA
Tufs : caractéristiques d’un climat tropical sec
Violet : hématite en condition réductrice
Rouge : hématite Fe2 O3
Verte : phyllosilicates avec sulfure de fer Fe S2, Fe3+, Fe2+ en milieux aqueux
Chronologie:
- orogenèse hercynienne : - 350 MA
- tecto carbonifère : Stéphanien : - 300
- tecto permien : Autunien : - 295
- Avellan B1 : - 290
- Avellan A1 : -280
- Avellan A11 : - 250