I.O.: Notions: Un exemple de ressource géologique est choisi dans un contexte proche de l’établissement scolaire. Son étude (nature, gisement) permet de comprendre que ses conditions d’existence peuvent être décrites en utilisant le cadre général de la tectonique des plaques. Activités: Recenser, extraire et organiser des informations notamment lors d’une sortie sur le terrain. Poser la question suivante comme situation déclenchante: Avez-vous visité le musée de la Voulte lorsqu’il était ouvert? Si oui, nous allons parler des fossiles qui y étaient présentés. Rq prolongement possible avec la visite de paléomania à la Voulte jusqu’au 30 juin (si non, c’est dommage, mais nous allons en voir une petite partie en images!)

Une roche locale: la diatomite du Coiron Nous avons fini le thème 1B « tectonique des plaques » mais il y a un lien avec le THÈME 2 ENJEUX PLANÉTAIRES CONTEMPORAINS Dans sa partie – A: TECTONIQUE DES PLAQUES ET GÉOLOGIE APPLIQUÉE avec l’étude d’une ressource géologique locale Voici une image de la carrière de Saint Bauzile que j’ai vue lors d’une visite SGA en novembre 2006 . Elle est située à quelques km au sud de Chomerac En dessous de couches rouges et grises, et à coté d’une roche grise en prismes rayonnants, la roche exploitée est blanche. C’est de la diatomite. Une roche assez rare et utile pour des applications industrielles (des filtres en particulier) Comment cette roche s’est elle formée? D’abord, que dire du gisement étudié sur cartes (activité 1) I- Etude de la diatomite de Saint Bauzile A- étude du site (je vais vous le présenter en images mais faites d’abord l’activité 1)

Vue perspective Google Earth Pendant l’activité 1, je vous affiche cette vue obtenue avec Google earth que vous avez utilisé sur les volcans d’Hawai la semaine dernière. C’est une vue en perspective exagérée de la carrière qui apparait au sommet d’une colline nommée la « montagne d’Andance » . Elle est placée en avant du plateau très découpé du Coiron. (Privas à droite, Chomerac plus bas, Aubenas à l’arrière plan) A vous de vous situer avec le géoportail.

Vue aérienne géoportail Voici l’exploitation telle qu’elle apparait bien sur les photos aériennes du géoportail Sur la vue panoramique, on constate qu’une couche de basalte supérieure est décapée pour atteindre les niveaux à diatomites Ceux-ci atteignent une épaisseur de 40m , mais, au rythme d’exploitation actuel, le gisement pourrait être entièrement exploité d’ici 30 ans!

Cartes géologiques Affleurement de diatomite Lien vers la légende: Voici la carte géologique du géoportail, le plateau du Coiron a une forme ressemblant à une feuille de chène selon une comparaison classique Il faut signaler la présence d’autres gisements de diatomites en périphérie nord de ce plateau du Coiron. C’est un plateau orienté NW-SE , de dimensions 22km par 16 et constitué de roches volcaniques, de basaltes en particulier. Lien vers la légende:

Coupe du massif d’Andance selon Grangeon 1960 et Carte géologique 1/50 000e (sur le géoportail) On pourrait croire que la colline portant la carrière correspond à un morceau isolé par l’érosion du Coiron, mais d’après les géologues et l’auteur de ces coupes, Grangeon, la montagne d’Andance est associée à des venues de lave isolées du reste. (Les diatomites sont sous un chapeau de basalte récent, mais d’autres couches de basalte sont dessous. Grangeon pensait que l’une correspondait à un barrage. Mais depuis on a contaté que des venues de basalte sont même interstratifiées dans les diatomites. Il faut noter aussi la roche qui est appelée péperite et qui affleure à l’ouest de la colline seulement: ce sont des roches formées d’un mélange de lave et de sédiment.)

La roche Mettre image échantillon B- La roche (à laisser pendant l’activité d’observation ) Litée , donc dépôt sédimentaire; régularité des dépots cf varves ->possibilité de mesure du temps Particules fines -> en milieu calme Roche très légère, (faire test flottation ?) d<1 Mais poreuse (absorbe l’eau) siliceuse (pas de réaction lors test acide) …

Fossiles de végétaux: chataignier C- les fossiles Nombreux fossiles très bien conservés à voir dans la collection de Bernard Riou de l’ex musée de la Voulte Il y a en particulier une chataigne fort bien conservée de 18mm de diamètre qui est mise en avant par les fabriquant de marrons glacés pour montrer que la qualité de la chataigne d’Ardèche ne date pas d’hier!! Collections Bernard Riou

Erable et tilleul Collections Bernard Riou Il y a d’autres végétaux comme ces Erable et tilleul. Ils montrent une végétation proche de l’actuelle avec toutefois certaines espèces indiquant un climat un peu plus chaud et humide que l’actuel (bambous par exemple) Collections Bernard Riou

Crapaud et poissons d’eau douce Des poissons et des batraciens fossilisés évoquent un milieu d’eau douce

Insectes et mammifères terrestres Nombreux animaux terrestres également: Insectes, oiseaux, mammifères… (ancètre sanglier en haut, en bas, petit ancètre du cheval, Hipparion à l’écran permettant la datation au miocène) Le milieu de dépôt est donc manifestement sur un continent. Il n’est pas marin. (quoique la mer ait été proche; elle occupait à l’époque la vallée du Rhone et une ophiure prouvant un échange mer ->lac de diatomite a été trouvée) Laisser l’image pendant l’activité 3 Insectes et Mammifères terrestres Collections Bernard Riou

Fragments de diatomite d’Andance au microscope Activité 3-> D- les microfossiles Au microscope, la roche est constituée de particules fines de silice, qui englobent des microfossiles reconnaissables par leurs formes caractéristiques. Ces microfossiles sont des diatomées; éléments visibles dans de la diatomite de Saint Bauzille: Cymbella sp. Cingulum de Cyclotella… Epithemia sp. cassée?

Fragments de diatomite du Ranc (Combier) au microscope Les éléments sont différents dans d’autres Carrières comme ici la carrière du Ranc Combier Avec en masse Cyclotella iris Brun et Héribaud Fragments de diatomite du Ranc (Combier) au microscope

Aspect d’une espèce actuelle Les diatomées Aspect d’une espèce actuelle Une diatomée actuelle Voici l’aspect à l’œil nu et au microscope optique d’une diatomée actuelle trouvée sous une feuille de lentille d’eau qui donne l’échelle.(2 à 3mm pour la lentille d’eau; 0,1mm = 100µm pour la diatomée) Les chloroplastes des diatomées sont plus jaunatres que verts du fait de la présence de pigments carotènoides. Clichés F.Labaune

Aspect du test comparé à l’aspect vivant Ces microalgues ont donné le nom de la roche. Elles sont caractérisées par un test siliceux appelé frustule. Sur une forme nommée Gyrosigma, À droite, Aspect vivant avec contenu cellulaire (Par la présence de pigments de carotènes et de xanthophylles, les chloroplastes sont jaunes, vert olive ou bruns. Dans la classification phylogénétique actuelle, les diatomées appartiennent à une « lignée brune » et au groupe des straménopiles (poils creux sur flagelle) qui regroupe les anciennes algues brunes à d’autres « algues ») Frustule nettoyée au dessus à gauche À noter surtout le raphé qui est une fente étroite dans le frustule qui met le cytoplasme en contact avec le milieu extérieur et qui permet la locomotion.

Diatomée (Diploneis beyrichiana) dont le frustule s'est ouvert accidentellement. Image (remarquable de Maurice Loir) d’un frustule ouvert. Cela montre la cellule entourée de sa membrane Les 2 valves du frustule et la bande intermédiaire ou cingulum avec une moitié associée à chaque valve. Le nom des diatomées vient du grec diatomos qui signifie « coupé en 2 », allusion au mécanisme de division cellulaire pendant lequel le frustule se coupe en 2. Photo M.Loir http://www.diatomloir.eu/Site%20Diatom/Galerie.html

Différents aspects du frustule Le frustule n’a pas le même aspect selon qu’on le voit de dessus une valve (vue valvaire) ou de coté (vue connective) Certaines espèces sont coloniales et apparaissent regroupées en chaines par exemples… Vue connective, vue valvaire et colonie http://adlaf.free.fr/ADLaF_Cle_des_genres.htm

Aspect en microscopie optique et en microscopie électronique Genre Cyclotella Les frustules ont des reliefs très fins qui peuvent nécessiter le microscope électronique à balayage pour leur étude. Le genre comprend Cyclotella andancensis Ehrlich 1967 décrite de Saint Bauzille

Centrales et pennales Les diatomées sont classiquement divisées en deux ordres : les centrales ou centriques (ordre des Biddulphiales) et les pennales ou pennées (ordre des Bacillariales). Les diatomées centrales présentent une symétrie radiale et ont un frustule qui a la forme soit d'un disque, plus ou moins épais, soit d'un tube, cylindrique ou non. Les pennales présentent une symétrie bilatérale et un frustule plus ou moins allongé. Les diatomées sont toujours aquatiques. Elles peuvent être marines ou dulcaquicoles… Généralement, les diatomées "centriques" sont des formes flottantes qui font partie du cortège planctonique tandis que les "pennées" vivent fixées sur le fond (benthiques) à une profondeur limitée par la pénétration de la lumière, indispensable à l'assimilation de type chlorophyllien. Scanning Electron Micrographs of Diatoms. (A) Biddulphia reticulata. The whole shell or frustule of a centric diatom showing valves and girdle bands (size bar = 10 micrometres). (B) Diploneis sp. This picture shows two whole pennate diatom frustules in which raphes or slits, valves, and girdle bands can be seen (size bar = 10 micrometres). (C) Eupodiscus radiatus. View of a single valve of a centric diatom (size bar = 20 micrometres) (D) Melosira varians. The frustule of a centric diatom, showing both valves and some girdle bands (size bar = 10 micrometres).

Cyclotella iris du combier Cyclotella iris, var. combierensis,  une valve (La Grangette) : Diamètre : 25 µm voici 2 espèces caractéristiques de carrières du coiron Elles sont planctoniques donc indiquent une certaine profondeur du plan d’eau Cyclotella perforata,  une valve (St. Bauzille) : Diamètre : 12 µm. Extrait de : http://www.diatomloir.eu/Diatodouces/fossilun.html

Planche Ehrlich Extrait de planche de K.Ehrlich 1967 Cette planche illustrant l’article de la spécialiste K. Ehrlich montre certaines diatomées régionales Avec en particulier les planches de description de l’espèce originale décrite de Saint Bauzile: Cyclotella andancensis Ehrlich 1967 aux numéros 12-13!! Extrait de planche de K.Ehrlich 1967

Tableau chronologique Krebs Ce genre est apparu à la fin du miocène. Cela permet une datation des diatomites. D’après Krebs, Bradbury, Thériot 1987

Bilan: Ces diatomites sont datées du Miocène supérieur (Cyclotella, fossile d’Hipparion…) C’est confirmé par des mesures d’age absolu dans le basalte de 6,4 millions d’années Elles se sont formées dans un lac aux eaux riches en silice à proximité de volcans. Cela donne une datation du miocène supérieur, confirmée par les datations absolues des basaltes à 6,4Ma (= Messinien) Une étude a été effectuée sur les diatomites du Coiron par une micropaléontologue : A.Ehrlich Elle conclut: les diatomées indiquent un milieu lacustre, sans doute peu profond (présence constante d’un petit nombre de formes benthiques), de salinité très faible ou nulle, de pH alcalin. Il y avait plusieurs lacs correspondant au moins aux 2 gisements de Saint Bauzile et de Combier. Pour Combier: Les espèces appartenant au genre Cyclotella vivent en suspension dans les eaux des lacs et sont de bons indicateurs d'une courte période de couverture de glace et de saisons de végétation relativement longues. (tiré d’un site canadien)

Lac de Maar Lac de Maar Document François Champreux http://geo.cybercantal.net/php/lire.php?id=18 L’interprètation actuelle du gisement est plus complexe que celle de Grangeon en 1960. C’est un lac lié à une explosion phréato-magmatique, lac de maar que tufs et retombées cendreuses facilement altérables enrichiront en silice, en faisant un milieu de choix pour la pullulation des diatomées. L'histoire du dépôt est résumé sur la figure ci-dessus. Après l’éruption (1), Sur les brèches intra cratériques s'installe un lac dans lequel se forme un premier dépôt diatomifère (2). L'épaisseur de ce premier niveau, qui n'est pas exploité car impur, est inconnue. On a ensuite sur 80 mètres d'épaisseur un comblement par des matériaux volcaniques, probablement d'origine intra-cratérique.(3) Puis la sédimentation diatomifère reprend pour constituer le dépôt principal actuellement exploité dont l'épaisseur atteint 60 mètres au centre de la structure.(4) En phase terminale de l'activité volcanique régionale, des coulées basaltiques, probablement issues des Coirons proches, envahissent le lac et viennent protéger la diatomite.(5) On en dénombre au moins trois pour une épaisseur totale dépassant par endroits 50 mètres. Enfin, par le jeu de l'érosion, on a un très classique phénomène d'inversion de relief et le lac se retrouve perché au sommet de la "Montagne d'Andance". (6) http://geo.cybercantal.net/php/lire.php?id=18 François Champreux , CECA SA Usine de Riom-ès-Montagnes Service Prospections et Recherches

Un lac de maar: le gour de tazenat Aspect e la montagne d’Andance il y a 8Ma! (routes maisons et cultures en moins!)

Histoire géologique 6- Erosion, inversion du relief 5- volcanisme 4- jeu de failles, extension, lié à la mise en place des Alpes 3- Retrait de la mer 2- dépots marins 1- dépots fluviatiles puis plus profonds Mais dans quelle histoire géologique cela se place t il? Noter II- Origine du volcanisme lié au gisement A- Histoire géologique (rappels du collège; à grands traits en 6 phases): Sur le socle des Cévennes cristallines correspondant à une chaine de montagnes hercyniennes (350 à 300 millions d’années pour le plissement), mise en place de formations détritiques du Trias d’abord fluviatiles puis plus profondes de 250 à 200 millions d’années envahissement de la région par la mer au jurassique puis au crétacé (de 200 à 100 millions d’années) retrait de la mer au crétacé supérieur (80MA), des formations lacustres néanmoins oligocènes et miocène jeu de grandes failles accompagnant la « faille des cévennes » et la mise en place des Alpes volcanisme du Coiron Miocène vers 8 Ma, puis des « jeunes volcans » quaternaires il y a seulement quelques millénaires action de l’érosion qui modèle le paysage actuel depuis l’émersion Mais comment faire correspondre cette histoire géologique avec la tectonique des plaques? (pour faire le bilan de la 2e question de départ) Voir histoire à coté tableau chronologique

Tomographie sismique indiquant un « micro-panache » Quel cadre de la tectonique des plaques pour le volcanisme à l’origine des diatomites? 1ere hypothèse: Un point chaud au milieu d’une plaque B- le cadre de la tectonique des plaques La région est toujours sur une plaque continentale. Pourquoi le volcanisme? On peut penser à un point chaud en première hypothèse Quel rapport avec la formation des alpes qui correspond à une rencontre de 2 plaques. Cf. http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-massif-central.xml EN PREMIÈRE APPROXIMATION, LE MASSIF CENTRAL A DES POINTS COMMUNS AVEC UN POINT CHAUD : BOMBEMENT CRUSTAL, CROÛTE ET LITHOSPHÈRE AMINCIES, ZONE EN EXTENSION, VOLCANISME ABONDANT... L’idée de la présence d’un point chaud sous le Massif central est relativement ancienne (Froidevaux et al., 1974). MODÈLE DE RIFTING (PASSIF) ET POINT CHAUDS TOTALEMENT INDÉPENDANTS (MICHEL GRANET, IPG STRASBOURG). MODÈLE QUI DISTINGUE RIFTING ET PHÉNOMÈNES THERMO-VOLCANIQUES. POSTÉRIEUREMENT AUX PHÉNOMÈNES DE RIFTING OLIGOCÈNE, UN MICRO-PANACHE (« BABY-PLUME »), DONT LA SOURCE SERAIT SITUÉE SOIT À LA DISCONTINUITÉ DES 410 KM, SOIT À LA DISCONTINUITÉ DES 670 KM, ET DONT LE DÉCLENCHEMENT EST PROBABLEMENT LIÉ À LA COLLISION ALPINE, ENTRAÎNE LES MANIFESTATIONS THERMO-VOLCANIQUES. UNE INSTABILITÉ THERMIQUE SERAIT PRÉSENTE AU NIVEAU DE L'UNE DE CES DISCONTINUITÉS. C'EST LA COLLISION ALPINE QUI JOUE LE RÔLE DE DÉCLENCHEUR. CE MODÈLE BASÉ SUR LES DONNÉES DE LA TOMOGRAPHIE TÉLÉSISMIQUE ET DE LA MODÉLISATION DYNAMIQUE. MAIS DANS LE DÉTAIL, DE NOMBREUSES DONNÉES SONT INCOMPATIBLES AVEC UN POINT CHAUD « SIMPLE », EN PARTICULIER LE DÉROULEMENT CHRONOLOGIQUE DES ÉVÈNEMENTS. POUR UN POINT CHAUD « STANDARD », LES ÉVÈNEMENTS SE DÉROULENT DANS L'ORDRE SUIVANT : BOMBEMENT ET VOLCANISME, SUIVIS D'UNE EXTENSION. POUR LE MASSIF CENTRAL, LA SUCCESSION EST LA SUIVANTE : EXTENSION SUIVI D'UN BOMBEMENT ET D'UN VOLCANISME. Tomographie sismique indiquant un « micro-panache »

Pas point chaud car volcanisme simultané en Europe MAIS DANS LE DÉTAIL, DE NOMBREUSES DONNÉES SONT INCOMPATIBLES AVEC UN POINT CHAUD « SIMPLE », EN PARTICULIER LE DÉROULEMENT CHRONOLOGIQUE DES ÉVÈNEMENTS. POUR UN POINT CHAUD « STANDARD », LES ÉVÈNEMENTS SE DÉROULENT DANS L'ORDRE SUIVANT : BOMBEMENT ET VOLCANISME, SUIVIS D'UNE EXTENSION. POUR LE MASSIF CENTRAL, LA SUCCESSION EST LA SUIVANTE : EXTENSION SUIVI D'UN BOMBEMENT ET D'UN VOLCANISME. La répartition du volcanisme européen d’age tertiaire ne correspond pas non plus à l’hypothèse d’un point chaud car une couronne de volcans d’ages voisins entoure en fait les alpes. Rq: le volcanisme calco alcalin accompagne la subduction (arc volcanique) dont la limite est située plus au sud (plaque africaine chevauchant la plaque européenne) Cette image montre par contre comme vos livres page 166, le réseau de failles qui ont joué à l’époque Oligocène (il y a à peu près 30Ma): failles des cévennes en particulier et accident de Privas L’étirement qui a accompagné ces failles a provoqué un amincissement de la croute.

Les volcans du massif central Plus tard, cet amincissement, est lié à un volcanisme dans tout le massif central Les causes de l’amincissement et du volcanisme restent débattues

Modèle O.Merle: 2e hypothèse: Une convection asthénosphèrique à l’origine du volcanisme par contrecoup de la formation des Alpes par subduction et collision… Certains géologues relient ces phénomènes à la formation des des Alpes qui sera étudiée en terminale avec la formation des chaines de montagnes! Le volcanisme serait un contrecoup de la subduction ayant précédé la formation des alpes. Mais je ne vous en dirai pas plus car encore une fois ces hypothèses sont encore discutées Cf aussi http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-volcanisme-massif-central.xml Modèle de rifting et phénomènes thermiques essentiellement liés aux Alpes (Olivier Merle, Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand) Une extension (Rifting) et des phénomènes thermo-volcaniques ne sont pas indépendants. Les phénomènes crustaux et lithosphériques liés à la formation des Alpes entraînent un rifting passif oligocène. A partir du miocène supérieur, la racine froide des Alpes entraîne convection asthénosphérique, érosion thermique et transformation du rift passif en rift actif. Ce modèle, surtout basé sur les phénomènes tectoniques et sédimentologiques, explique la séparation chronologique entre rifting et phénomènes thermo-volcaniques. Tiré de : http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-massif-central.xml

La théorie de la tectonique des plaques permet donc d’expliquer aussi la formation des volcans ardéchois et des diatomites du Coiron Mais je vous dirai que, même si dans le détail, les spécialistes ne s’entendent pas encore… La théorie de la tectonique des plaques permet d’expliquer aussi la formation des volcans ardéchois et ainsi également celle des diatomites du Coiron DN 2012

Coline d’Andance et usine CECA Suite possible: recherche internet des usages des diatomites.

Extrait de légende de la carte géologique de Crest 1/50 000e

Carte géologique drapée sur mnt Google earth Des bugs dans google earth liés à l’absence de la carte Privas 1/50 000e donc pas d’usage élève. Mais les basaltes de la montagne d’Andance et de Berguise apparaissent en relief au dessus de la dépression des marnes Valanginiennes surmontées coté vallée du Rhone par les calcaires urgoniens (étage barrémien)

Paléogéographie Miocène sup. La formation du gisement est donc bien connue, mais il subsiste des inconnues. Par exemple, la découverte de quelques fossiles à affinités marines dans les diatomites fait supposer une communication entre un golfe de Mirmande (attesté par un cordon littoral, des fossiles d’huitres…) et le lac d’Andance…

Evolution paléogéographique Deltas, lagunes au trias Mer au jurassique Émersion crétacée Mer dans fossés effondrement à l’oligocène