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L’altération sphéroïdale

Un marqueur du climat périglaciaire dans la région du Larzac ?

Les coulées basaltiques de l’Escandorgue se sont mises en place il y a environ 1,5 Ma dans le fond d’anciennes vallées quaternaires que l’on retrouve aujourd’hui à des altitudes variant entre 850 m (le causse du Larzac) et 400 m (le lac du Salagou). Cette disposition inversée de la morphologie du paysage résulte de la haute résistance à l’altération des basaltes. Alors que les roches environnantes se sont érodées au fil du temps, les plateaux basaltiques qui marquent le paysage sont restés perchés.
Les roches basaltiques présentent pourtant des traces d’altération visibles à l’échelle de l’affleurement, dont l’altération sphéroïdale caractérisée par une succession d’écailles concentriques (i.e., en pelures d’oignon). L’altération sphéroïdale est un phénomène relativement fréquent qui a été observé dans différentes lithologies et contextes climatiques, et qui peut être reliée à des mécanismes d’altération chimique et physique (par exemple l’altération chimique des minéraux dans les roches granitiques et sédimentaires), mais dont l’origine micromécanique est sujette à débat. (Ci-contre : bloc de basalte du secteur de l’Escandorgue)
Nous avons identifié un certain nombre d’affleurements dans des roches basaltiques où l’on observe des blocs présentant entre 10 et 20 écailles concentriques, dont la forme évolue progressivement entre la zone externe limitée par des fractures planes délimitant des blocs à géométrie polygonale, et le cœur de la roche peu altéré et à forme très arrondie. La photo ci-contre nous montre un exemple type d’altération sphéroïdale sur un bloc de basalte (secteur de l’Escandorgue, Hérault).

Pour mieux comprendre les mécanismes d’altération sphéroïdale de la région des Cévennes, nous avons échantillonné les écailles d’altération d’un bloc pour réaliser des lames minces.
(Ci-dessus : Lame mince orientée en direction radiale, dans une couche d’altération concentrique. Le réseau de fentes est subparallèle à la direction radiale. Les contraintes en traction sont parallèles aux couches concentriques.)

Les résultats préliminaires des lames minces dans différentes écailles concentriques montrent que la roche présente un faible degré d’altération chimique ainsi qu’un réseau de fissures de direction radiale (i.e., perpendiculaires aux fissures concentriques). Ces fissures se sont vraisemblablement formées par des forces de traction parallèles aux fractures concentriques dans un matériau cohésif à comportement cassant. Les analyses préliminaires du matériau par Diffraction aux Rayons X (DRX) confirment que l’altération chimique des écailles concentriques est faible dans la mesure où les matériaux argileux sont très peu présents. Ces observations privilégient un mécanisme d’altération physique par des fractures de traction.
L’origine des forces de traction peut être liée au mécanisme de gélifraction qui a été très actif pendant les périodes glaciaires du quaternaire, où un climat périglaciaire régnait dans cette région. Le détachement (ou la desquamation) des écailles concentriques peut résulter aussi d’un phénomène de "traction primaire" en direction radiale associé à la gélifraction. Il est à noter que l’ouverture des fractures concentriques entraine un allongement et une traction secondaire des écailles, compatibles avec le réseau de fissures observé dans les lames.

Cette hypothèse devra être vérifiée à partir de l’analyse de l’ensemble de données ainsi que par des simulations numériques. La quantification des contraintes induites dans la roche par l’action du gel en fonction de variations de température peut aider à déterminer les conditions de formation des écailles concentriques. En particulier, nous allons analyser "l’usure" du matériau rocheux et la propagation des fissures en fonction du nombre de cycles thermiques et du forçage en température. A terme ce projet devrait permettre de corréler l’évolution des conditions locales de température pendant la période quaternaire et l’empilement des fractures concentriques formées autour des blocs altérés. L’analyse thermomécanique des processus d’altération pourra nous donner des informations quantitatives sur les variations climatiques du quaternaire.



Alfredo Taboada, Benoît Gibert, Fleurice Parat, Mathieu Renouf, Jean-Marie Dautria, Éric Berthebaud, Inès Gautier, Sofia Ryani


Le bulletin du laboratoire Géosciences Montpellier n°26 - novembre 2021/avril 2022