Volcanisme du Devès
Le Devès se situe entre le fleuve Loire et la rivière Allier. C’est le plus vaste plateau basaltique français : long de 70 km, il recouvre une surface de près de 800 km². Les datations repèrent le début de l’activité volcanique il y a 6 millions d’années et sa fin il y a quelques centaines de milliers d’années. La remontée d’une grande quantité de magma durant toute cette période par de multiples points de sortie (on dénombre près de 200 cônes stromboliens et une centaine de maars) a ainsi édifié le Devès par la superposition de coulées basaltiques, avec deux périodes d’épanchements majeurs : il y a environ 2,1 million d’années et il y a environ 1 million d’années.
Source : Pierre Nehlig et al., BRGM
Les énormes flots de lave relâchés par des éruptions à fort débit (lave fluide) ont recouvert les topographies anciennes sur des superficies importantes, « lissant » peu à peu les reliefs antérieurs. La Loire et ses affluents ont dû changer de cours à de maintes reprises, et creuser de nouvelles vallées, qui nous offrent aujourd’hui un aperçu des différentes couches basaltiques.
Basalte et prismation - formation des "orgues" volcaniques
Pour la plupart des auteurs, les orgues se forment par rétraction de la lave en fin de refroidissement. Il y a alors diminution de volume liée à la solidification totale de la coulée. Cela entraîne une fracturation de la roche, perpendiculairement aux surfaces de refroidissement. La prismation se forme donc également perpendiculairement aux surfaces de refroidissement. Il en résulte des orgues parfaitement verticales pour une coulée parfaitement horizontale. Idéalement, on observe trois systèmes de prismation superposés (voir schéma) :
- au sommet de la coulée : la fausse colonnade ;
- au cœur de la coulée : l'entablement ;
- à la base de la coulée : la vraie colonnade.
La présence et l'importance relative des divers systèmes varient considérablement d'une coulée à l'autre. Ainsi l'entablement peut être totalement absent ou se développer sur les deux tiers de l'épaisseur totale. Plus le refroidissement est lent, plus la prismation est régulière : la colonnade se forme en profondeur, là où le refroidissement est le plus lent, donnant ainsi des structures régulières et homogènes. Les prismes de l'entablement sont plus nombreux, mal définis et très irréguliers du fait d'un refroidissement plus rapide car plus proches de la surface (air et écoulement d'eau). La fausse colonnade est très souvent absente : en effet, constituant la partie sommitale de la roche volcanique, c’est elle qui est érodée en premier lieu par les eaux ruisselantes du plateau.
Pourquoi des hexagones ?
L'hexagone correspond à l'expression géométrique traduisant au mieux la répartition des déformations et le relâchement des contraintes. La forme "iso-contrainte" idéale dans le plan est un cercle avec un inconvénient toutefois qui réside dans le non remplissage intégral de la surface. Le meilleur compromis géométrique est l'hexagone, qui résout à la fois l'isotropie et le problème d'empilement. Évidemment, dans la nature, cet "idéal hexagonal" n'est pas toujours vérifié et ce sont alors des motifs polyédriques qui se réalisent.
Il est notable que cette occupation optimale de l'espace et l'utilisation d'un minimum de cire n'ont pas échappé aux abeilles qui élaborent des alvéoles hexagonales.
La coulée de Chilhac
Cette coulée de 1,6 million d’années présente un double intérêt :
- son épaisseur traduit une importante accumulation de lave dans une ancienne vallée ;
- sa prismation approche la perfection.
Questions
1. Aux coordonnées du listing, au pied de quelle partie du système de prismation (colonnade, entablement, fausse colonnade) vous trouvez-vous ? En déduire la partie du système de prismation visible au-dessus.
2. Estimer l’angle qu’elles forment avec l’horizontale. Dire en quoi cela conforte l’idée que la lave s’est accumulée dans une vallée plutôt que le long d’une pente.
3. Pourquoi est-il décrit que la prismation de la coulée de Chilhac « approche la perfection » ? Cela traduit-il un refroidissement plutôt lent et régulier, ou plutôt rapide et irrégulier ?
4. D'après le panneau d'information (point de référence), quelle propriété du basalte permet le développement d'espèces méditerranéennes ?"
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Devès volcanism
Devès holds between Loire and Allier rivers. This is the French vastest basaltic plateau: 70km long, it covers a surface of approximately 800 km². The volcanic activity began around 6 million years ago and stopped a few hundreds of thousands years ago. A large amount of magma rised up during this period and was emitted by a multiple ways out (around 200 strombolian cones and one hundred maars), creating the Devès plateau by superposition of basaltic lava flows during two main effusion periods: 2,1 and 1 million years ago.
Source : Pierre Nehlig et al., BRGM
Prismation of basalt
For most authors, “organs” are formed by the lava retraction at the end of cooling. Due to the total solidification of the flow, its volume is reduced. This causes rock fracturing perpendicular to the cooling surfaces. The prismation therefore also form perpendicularly to the cooling surfaces. This results in vertical organs for an horizontal flow. Ideally, we observe three bunk prismation systems (see diagram):
- atop the flow: the false colonnade;
- at the heart of the casting: the entablature;
- at the base of the flow: the real colonnade.
The presence and relative importance of the various systems significantly vary from one flow to another. Thus, the entablature may be missing or develop on two thirds of the total thickness. The slower the cooling down is, the more regular the prismation is: the real colonnade is formed deep under the surface, where the cooling down is the slowest, giving regular and homogeny structures. Entablature prisms are more numerous, badly defined et very irregular, due to a quicker cooling down: this part is closer to the surface (air and water flowing). The false colonnade is often missing: as being the summit part, this is the first eroded part by the plateau streaming waters.
Why hexagones?
LThe hexagon is the better geometrical term that reflects the better deformation distribution and relaxation of residual stresses. On a plan, the ideal "iso-strain" is a circle. It has however the disadvantage of not fully filling the surface. The best geometric compromise is the hexagon, which solves both the stacking problem and the isotropy. Obviously, in nature, the "hexagonal ideal" is not always true and polyhedral patterns may occur.
It is remarkable that this optimal use of space and the use of a minimum of wax is not avoided by bees which develop hexagonal cells.
Chilhac site
This 1,6 million years lava flow is doubly interesting:
- its thickness indicates an important accumulation of lava;
- its prismation system is close to perfection.
Questions
1. At listing coordinates, at the foot of which prismation system part are you standing (true colonnade, entablature, false colonnade)? Deduce the prismation system part visible above?
2. Estimate the angle with the soil. Say why this comforts the idea of an accumulation of lava in a valley rather than along a slope.
3. Why is it said that the prismation system is ‘close to perfection’ here? Does that indicates a slow and regular, or a quick and irregular cooling down?
4. On the information sign nearby (reference waypoint), which basalt property allows mediteranean plants to grow here?
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