La Géologie est la science de la Terre. De manière comparée aux autres planètes et dans le cadre de sa situation dans l’Univers, on y étudie volontiers en parallèle l’Astronomie (Uranologie). Le terme Géologie provient du grec γῆ (Terre) et λoγία (étude). Ce mot apparaît déjà en latin médiéval (geologia) chez Latham en 1345. Il est en français en 1751 dans Explication du système des connoissances humaines dans l’Encyclopédie de Diderot et d’Alembert. Dans le texte de l’époque la Géologie désigne la Science des Continens et s’appose à l’Hydrologie, Science des Eaux, l’Aérologie, Science de l’Air et l’Uranologie, Science du Ciel. L’Astronomie est une manière de placer la Terre dans son contexte.
- Deliry C. 2021 – Quand l’altitude d’une montagne change : le cas de l’Etna. – Nature Life n°12, 28 août 2021. – PDF
Les temps géologiques
- Précambrien (Archéen ou Protérozoïque) : L’histoire de la Terre a débuté il y a 4,5 Ga, la Vie (Procaryotes puis Eucaryotes) apparaît environ 1 Ga plus tard alors qu’une Hydrosphère s’est formée suite au refroidissement de la planète et aux émissions volcaniques primitives. L’atmosphère est alors très différente de l’actuelle mais ressemble à celle des autres corps telluriques (80% de CO2). Avec la photosynthèse, l’hydrosphère, les sédiments puis l’atmosphère s’enrichissent en O2.
- Primaire (Paléozoïque) : Les premiers pluricellulaires à squelette indiquent le début du Primaire. Au cours du Primaire, des poissons pulmonés voient le jour et partent à la conquête des continents qui jusqu’alors étaient déserts. Leurs descendants seront des Amphibiens et des Reptiles.
- Secondaire (Mésozoïque) : Au cours de l’ère Secondaire, les continents sont peuplés des Dinosaures Ŧ, les océans d’Ammonites Ŧ. C’est à cette époque que s’ouvre l’océan alpin et que s’y déposent d’épaisses couches sédimentaires. Suite à un choc météoritique notamment on constate une extinction massive de la faune et de la flore il y a 65 Ma (Crise K-T). – Dont Trias (Carnien), Jurassique (Bajocien).
- Tertiaire (Cénozoïque inférieur et moyen : Paléocène et Néogène) : Cette crise caractérise le début de l’ère Tertiaire. Les Oiseaux, Mammifères et Plantes à fleur se diversifient et se répandent à la surface de la planète dont l’espace a été libéré par la disparition d’autres formes de vie. C’est aussi l’époque de la formation des Alpes qui poussent d’abord devant elles une mer périalpine qui se retirera peu à peu vers le Golfe du Lion dans la Méditerranée. Les premiers hominidés, notamment des Australopithèques, apparaissent en Afrique à la fin du Tertiaire. A cette époque, la planète se refroidit et on entre dans les âges glaciaires.
- Quaternaire (Cénozoïque supérieur) : Le Quaternaire est caractérisé par l’alternance de longues périodes froides et de courtes périodes plus chaudes. Nos paysages se modèlent sous l’effet des glaciers et de puissants cours d’eau. La végétation et la faune passent par une intense période de vas et viens adaptatifs propices à l’évolution et une diversification intéressante dont nous observons le résultat aujourd’hui. L’Homme moderne domestique son environnement et développe des cités et des civilisations. Son influence est telle qu’on envisage aujourd’hui qu’il a pu « dérégler » les climats. – Dont Holocène.
- Deliry C. 2000 – Géologie pour le botaniste. – Revue, Lo Parvi, 11 : 19-38. – PDF
Ambre
Bridgmanite
La Bridgmanite représente plus du tiers des roches de la Terre, mais elle n’existe que dans le manteau inférieur (660-2700 km de profondeur). Ce minéral pourtant très abondant (mais invisible) n’a été nommé qu’en 2014 par Chi Ma et Oliver Tschauner.
Prix Nobel de physique en 1946
Jusqu’en 2014, le minéral le plus abondant de la Terre n’avait pas de nom. Il a été finalement dénommé cette année là : Bridgmanite. Sa composition, (Mg,Fe)SiO3 en fait un Silicate de Magnésium (90%) et de Fer (10%). Ce minéral correspond à près de 38% du volume de la Terre. De fait il n’avait pas été observé à l’état naturel car il ne se trouve que dans le Manteau inférieur de la planète. Il a pu finalement être observé à l’état naturel à partir de météorites et en conséquence être nommé, l’observation étant la condition sine qua non pour identifier un minéral. C’est une équipe de l’Université du Névada qui a dédié ce minéral à Percy Williams Bridgman (1882-1961), lauréat du prix Nobel de physique en 1946 et inventeur de machines permettant de créer des mineraux sous très haute pression. Si ce minéral est théoriquement présent dans les profondeurs de la Terre, il se forme aussi lors de chocs entre météorites alors que les conditions atteignent des pressions de 24 GPa et des températures de 2300 °K. Ce minéral se forme entre 670 et 2900 km de profondeur et représente près de 70% de la composition du Manteau inférieur qu’il partage avec la Magnésiowüstiste. Plus en profondeur se trouvent des composants formés de Nickel et de Fer (NiFe).
©© byncsa – Cyrille Deliry – Histoires Naturelles
Source © 2014 – Olivier Dequincey
Ce minéral a pu être synthétisé en laboratoire dès 1974 à partir de Grenats mis sous très haute pression (il se forme sous des pressions supérieures à 20 GPa). Il n’a été découvert qu’en 2009 à l’état naturel, dans un échantillon de la météorite de Tenham. Il faut encore attendre 2014 donc, afin qu’il soit baptisé.
La Bridgmanite est de structure est orthorhombique de type Pérovskite.
Charbon
- Dans des conditions de gisement particulière, lorsque la Biomasse produite par la Photosynthèse est importante, en l’occurrence par les plantes vertes, une partie échappe à la décomposition et se transforme en combustible, en l’occurrence du Charbon. L’utilisation des combustibles fossiles, restitue rapidement du dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Ceci perturbe le cycle naturel du carbone et se traduit par un réchauffement planétaire (le CO2 est un gaz à effet de serre).
- On trouve dans l’ordre d’enrichissement en carbone, la Tourbe, la Lignite, la Houille et l’Anthracite. Cet enrichissement en carbone est fonction du temps et de l’approfondissement des roches. L’Anthracite est la plus longue à se mettre en place et la plus profonde.
Corindons
Les corindons sont des oxydes d’alumine (Al2O3) de système rhomboédrique, se caractérisant par leur très grande dureté (9), proche de celle du diamant (10) et leur couleur variable. Il s’agit d’un minéral infusible et qui n’est pas attaqué par les acides. Les variétés gemmes sont colorées transparents. Ce sont le rubis pour la couleur rouge, ou, les saphirs pour les autres colorations. Ce sont des éléments chromophores qui viennent se substituer à l’aluminium et nuancent la couleur des corindons (par exemple le rubis, rouge, est coloré par du chrome, le saphir, bleu, par du fer et du titane). Il s’agit de ne pas les confondre avec les spinelles (dureté 8) dont le système cristallin est cubique. En raison de leur grande dureté on peut les trouver hors des gîtes originels dans des matériaux remaniés comme des sédiments détritiques. Si les variétés opaques sont traités en abrasifs (emeri). Le Corindon commun est nommé Emeri. En réalité c’est associé avec la Magnétite, l’Hématite et le Spinelle, que de Corindon forme une roche nommée Emeri.), les variétés limpides sont taillées en gemmes. Selon Garnier & al. (2004) terme Corindon vient du Sankrit kuruvinda qui signifie « pierre dure », devenu en langage populaire Dravidien, kurund (c’est le nom qu’on utilise en allemand), transcrit en Corindon en Occident. D’autres sources associe ce nom au Tamoul Kurmidam et il n’est pas exclu que les sources se confondent quelque part.
©© bysa – Parent Géry – Wikimedia commons
Graphite et Diamant
©© bysa – Robert M.Lavinsky – Wikimedia commons
- Composé uniquement de Carbone. Le Graphite et le Diamants sont deux formes cristallines du Carbone. L’allotropie que concerne ces deux minéraux, désigne la possibilité de cristallisation de la matière dans des formes (ou mailles) différentes. Cette notion a été définie par Jöns Jacob Berzellius (1779-1848).
Reidite
Crédit © – Gavin Tomolmetti
- Ce minéral se forme à une température de 2370°C, c’est un record jamais atteint sur la Terre depuis sa formation.
- Il a été estimé que du Zircon cubique (Zr02) provenant du lac Mistastin au Canada n’a pu fondre qu’à une température supérieure à 2370°C, ce qui en fait la température la plus élevée jamais atteinte sur Terre, sinon au prémisses de sa formation. Il s’agit d’une roche vitreuse formée avec de petits critaux cubiques de Zircon se trouvant dans le cratère d’impact météoritique formé par le lac Mistastin. Seul un impact météoritique est propre à former de telles températures. Le cristal formé dans de telles conditions est exceptionnel et se nomme Reidite. Il ne se constitue que dans des conditions de température et de pression exceptionnels.
Tolometti G.D. et al. 2022 – Hot rocks : Constraining the thermal conditions of the Mistastin Lake impact melt deposits using zircon grain microstructures. – Earth and Planetary Science Letters, 584.
Saphirs
Le mot Saphir signifie « pierre précieuse », issu du latin classique sappirus ou du bas latin sapphirus terme provenant du grec σαπφειρος, issu de l’araméen sampι ̄r ou de l’hébreu biblique sappι ̄r remontant plus loin encore d’une langue indienne ancienne śani-priyám, mais cette dernière association étymologique est contestée par certains auteurs. Le mot est écrit pour la première fois en français vers 1121-1134 sous l’orthographe plurielle saphires dans le Bestiaire de Philippe de Thaon. L’orthographe actuelle de saphir se trouve chez Buffon en 1779 dans son Histoire Naturelle des Oiseaux. Le terme semble alors principalement utilisé pour la couleur bleu saphir, mais le gemme refait surface en 1907 lorsqu’on parle de pointe de saphir pour un phonographe.
Saphirs trapiches dans la région nantaise
Les Saphirs trapiches (c’est à dire ressemblant à une roue dentée) de la Mercredière ont été originellement dénommés Saphirs « étoilés ». Il s’agit évidemment de corindons. C’est une minéralisation rare et difficile à découvrir, très localisée dans un vignoble de la région nantaise situé au Pallet (Loire-Atlantique). Le gisement est presque épuisé à l’affleurement. On peut trouver sur le site des amphiboles (amphibolites ∂11 sur la carte géologique de Clisson), des gneiss (souvent amphibolifère), des gabbros ou des péridotites serpentinisées, ainsi que parfois de belles cristallisations de calcédoines bleutées, de quartz ou de chrysotile. Le11s éléments qualitatifs sont en faveurs de fragments d’une série de type ophiolithique donc de croûte océanique. Un fragment de manteau riche en amphiboles (cf. amphibolites) est un contexte propice à la formation de corindons. On trouve encore des lentilles de corindons se formant en métamorphisme de contact avec des roches ultrabasiques, ce qui pourrait être le cas ici (cf. amphibolites à corindons de Chantel en France). Ils s’agit de terrains précambriens métamorphisés (orogénèse cadomienne probablement).
Notons en outre qu’on peut aussi découvrir des outillages préhistoriques sur le site qui se trouve près de la Sèvre.
La découverte des Saphirs « étoilés » de la Mercredière faite en octobre 1884, a été publiée par Charles Baret (1885). Ils ont été confirmés par l’éminent minéralogiste, A. Lacroix (1885). L’auteur de la découverte dit qu’on les trouve isolément dans les champs parmi des gneiss souvent amphibolifères et régulièrement adhérents à des feldspaths ou des micas, ce qui signifie qu’un filon reste à découvrir (cette adhérence est par ailleurs étrange car associée avec des silicates d’alumines, théoriquement incompatibles avec les corindons !). Les recherches menées, y compris à la pelleteuse, pour découvrir le filon, n’ont pour l’instant données aucuns résultats. Le gisement avait été « perdu de vue », lorsqu’en 1964, G. de Lisle, un des premiers prospecteurs du site a mené, A.Bambier, sur le site qui depuis a été régulièrement pillé (Bambier & al. 1983).
Leur origine est mal comprise. On pense à un métamorphisme local d’un granite riche en Alumine sous forme de gneiss, ou, à la formation d’une plumasite qui au contact des roches encaissantes aurait produit les dits corindons. La plumasite est une roche riche en oligoclases et en corindons. Le nom plumasite vient de la localité de Plumas en Californie qui présente de telles minéralisations. Le nombre de localités de plumasite dans le monde est relativement limité.
Les corindons sont formés d’aluminium et d’oxygène, deux atomes particulièrement abondants. Cependant s’ils sont si rares est qu’ils ne cristallisent que dans des environnement pauvres en silicium, un atome très généralement présent dans la plupart des contextes géologiques. Les contextes fréquents avec des silicates d’alumine ne conviennent donc pas (feldspaths, micas notamment). Les corindons sont incompatibles avec le quartz. On connaît toutefois un gisement à quartz et corindon en contact mutuel dans un porphyre quartzifère de Tasmanie ayant subi une argilisation hydrothermale (Garnier & al. 2004). Il convient par ailleurs que l’environnement soit enrichi en aluminium et la présence de chromophores (Cr pour le rubis, Fe et Ti pour les saphirs) favorise la formation de gemmes. Les principaux modes de formation du corindon concernent un contexte magmatique associé à des basaltes, source principale des saphirs (corindons bleus, verts ou jaunes) dans le Monde ou des contextes métamorphiques. Dans ce dernier cas les marbres constituent une importe source de rubis (corindons rouges) comme les rubis « sang de pigeon » de Mogok en Birmanie. La mise en place de pegmatites ou de granitoïdes dans des marbres ou dans des roches mafiques ou ultramafiques (c’est à dire ferro-magnésiennes avec des minéraux tels l’olivine, le pyroxène ou l’amphibole) favorise la formation de corindons, dont des saphirs ou de rubis. Ce sont jusque là des gisements primaires, situés sur les lieux de formation des corindons (Garnier & al. 2004).
Les gisements secondaires se traduisent par le déplacement des minéraux dans des placers, parfois remaniés à plusieurs reprises, si bien que leur origine est souvent mal connue. Toutefois des analyses des inclusions, originalités ainsi que celle de leurs signatures géochimique ou isotopique permet souvent de remonter à leur origine géologique (Garnier & al. 2004).
En définitive les gisements sont de mode de formation globalement très varié et selon toute vraisemblance les corindons se forment alors très rarement alors qu’une série de caractéristiques très particulières sont rassemblées dans des contextes différents par ailleurs : pauvreté en silicium, enrichissement en alumine, présence de chromophores (Cr, Ti, Fe) dans des conditions variables mais intenses de pressions et de températures, souvent à proximité de la zone mantellique de la lithosphère.
Pour le site de la Mercredière, nous sommes de toute évidence dans un gisement sub-secondaire, à grande proximité du point de formation (gisement primaire) avec remonté en surface d’éléments dont le gisement devrait être une loupe en contact avec les serpentinites (Λ) avec un probable contact métamorphique avec les gneiss (ξγ4) environnants à rechercher à la frange ou en profondeur. Une recherche dans le vallon descendant vers la Sèvre pourrait être propice à la découverte d’échantillon supplémentaires (voir carte topographique ci-dessus), alors en gisement secondaire de type placers. Le cour de la Sèvre lui-même pourrait convenir. La grande dureté du minéral est propice à se bonne conservation malgré le transport sur de bonnes distances.
- Bambier A. & al. 1983 – Notice explicative de la feuille de Clisson à 1/50000e. – Carte géologique de la France, Clisson 1324. – PDF LINK
- Baret M. 1885 – Saphir étoilé de la Mercredière, commune de la Haye-Fouassière (Loire-Inférieure). – Bulletin de Minéralogie, 1885 : 438-439. – ONLINE
- Garnier V. & al. 2004 – Les gisements de corindon : classification et génèse. – Le Règne Minéral, 55 : 7-35. – PDF LINK
- Lacroix A. 1885 – Observation au sujet d’une communication de M.Baret, sur un saphir étoilé de la Mercredière, commune de la Haie-Fouacière (Loire-Inférieure). – Bull. de Minéralogie, 1885 : 440.
- Talneau J.L. 2017 – Les Saphirs « étoilés » de la Mercredière. – Assoc. Nantaise de Pierres et fossiles. – ONLINE