Fossiles du Midi à Lugdunum EarthCache

I/ Des matériaux lointains utilisés par les Romains

La colline de Saint Just-Fourvière regorge de monuments gallo-romains. Les matériaux utilisés révèlent de belles surprises (voir l'earthcache GC70Q19 – Pavement antique de l'Odéon). A Saint-Just même, rue du Trion, fut découvert en 1885 cinq bases de tombeaux gallo-romains monumentaux, dont le plus beau (celui du milieu) : le tombeau de Turpion, construit en « pierre du midi »

Turpion était un prêtre du service impérial, et disposait de 6 serviteurs, comme le stipule une épitaphe sur la face orientale : « A Quintus Calvius Turpion, affranchi de Quintus, de la tribu Palatina, sévir, Regilus, Chresimus, Murranus, Donatus, Chrestus, ses affranchis (ont élevé ce tombeau) en exécution de son testament. »

Ces tombeaux ont été démontés et remontés à l’emplacement de l’earthcache pierre par pierre. Nous allons nous intéresser géologiquement au matériau constituant ce tombeau : l’histoire de sa formation et le pourquoi de la présence de fossiles en son sein.

II/ Zones d’extraction des matériaux

Tout d’abord, il faut savoir que la pierre du midi, comme son nom l’indique, n’est pas extraite à Lyon. De même, deux des cinq tombeaux sont faits en calcaire tendre du Crétacé inférieur (Urgonien) extrait sur le cours du haut-Rhône, en aval du barrage de Génissiat. On parle aussi de pierre de Seyssel. Soit une distance d’un peu plus de 120 km de Lyon. Les matériaux étaient bien sûr convoyés par le fleuve. Pour ce qui est de la « pierre du midi » qui constitue les 3 autres tombeaux, là il faut aller chercher beaucoup plus loin : plusieurs carrières sont envisageables, dans les Bouches-du-Rhône ou le Gard ou le Vaucluse. Soit une distance de l’ordre de 200 à 300 km. Là aussi, le fleuve permettant la remontée des matériaux. Et on n’ose penser au travail titanesque qu’il a fallu pour monter ces blocs sur la colline de Fourvière.

La pierre du midi a été retrouvée pour de nombreux monuments antiques, à Lyon, Vienne et Saint Romain en Gal. A Lyon, on note notamment certains éléments du théâtre, mais aussi le temple de Cybèle (voir la cache GC5J25C – Réservoir du sanctuaire de Cybèle), les thermes publics de le rue des Farges…

III Formation de la pierre du midi

La pierre du midi est une roche calcaire. Sa formation a suivi l’historique suivant :

      1/ Préambule :

• A l’ère primaire (de -540 à -240 millions) : mise en place du socle cristallin

      2/ Formation du calcaire (période antémiocène) :

• A l’ère secondaire (de -230 à -65 millions d’années) : la mer a envahi l’actuelle position des Alpes avec des profondeurs atteignants 3000 à 4000 m. La mer remonte jusqu’à la Drôme et à l’est de l’Ardèche qui sont recouverts par les eaux. Cela entraîne la formation du grand bassin sédimentaire du Sud-Est de la France, avec des dépôts très épais de sédiments marins, tantôt calcaires (pauvres en argile), tantôt plus marneux (riches en argiles). La hauteur des dépôts se situe entre 8000 et 10000 m ! Le poids de ce dépôt augmentant de plus en plus, le socle cristallin sous-jacent s’effondre petit à petit.
• Au début de l’ère tertiaire (de -65 à -25 millions d’années), les Alpes et les Pyrénées commencent à naître. De longs et étroits fossés d’effondrement se forment entre les 2 chaînes de montagne naissantes.

3/ Formation du bassin du Rhône (période miocène)

• De -25 à -5 millions d’années), la formation des massifs alpins et pyrénéens, avec l’effondrement de l’actuelle vallée du Rhône (et de la Saône) ainsi que d’une partie de la Provence (cf schéma ci-dessus) conduit à la formation d’un bras de mer qui progresse vers le Nord, avec une profondeur de plus en plus marquée. On parle de golfe rhodano-provençal et de sillon préalpin, la mer remontant jusqu’à la Suisse et la vallée de la Saône (au Langhien et au Serravallien)
• La mer se retirera au Tortonien (-11 à -6,5 millions d’années)

IV/ Analyse stratigraphique

Sur le schéma précédent, on constate que le calcaire se retrouve à plusieurs niveaux. Les matériaux seront extraits dans des zones où il est épais et homogène, avec des gisements peu ou pas stratifiés.

D’après les spécialistes, le site de St Paul les 3 Châteaux serait le meilleur. Mais il y en a d’autres aussi (cf carte ci-dessous répertoriant tous les sites d’extrations repérés), comme les carrières de Glanum à St Rémy de Provence, de Fontvieille, des Baux…etc…

V/ Caractéristiques de la pierre du midi

Elle est très souvent utilisée pour les pierres de taille car elle fait parti des pierres tendres à demi-fermes, avec une masse volumique de 1600 à 2000 kg/m³ et une faible résistance à la compression (de 100 à 200 km/cm²). C’est une roche facile à travailler et elle durcit au contact de l’air, en se patinant, et résiste bien aux intempéries. Cependant, comme tous les calcaires, elle réagit avec les acides selon l’équation (ici avec l’acide chlorhydrique) :

CaCO₃ + 2 HCl --> CaCl₂ + H₂CO₃

Puis la molécule H₂CO₃ se casse…

H₂CO₃ -> CO₂ + H₂O donnant une effervescence caractéristique des calcaires

Ces 2 réactions constituent le test classique du calcaire par les géologues. Mais peut s’avérer nocif pour la pierre en cas de pluies acides. Elle peut par contre avoir un effet positif pour l’observateur car elle libère et nettoie les fossiles à la surface, permettant une observation aisée.

VI/ Fossiles et pierre du midi

            1/ Présence de fossiles

De par son histoire géologique (voir III), on retrouve des fossiles dans cette pierre qui racontent à leur façon l’histoire des lieux où se trouvait la pierre. La pierre du midi n’est pas la pierre idéale pour observer les fossiles, car ils sont souvent dégradés. Mais on peut en observer quelques spécimens intéressants.

            2/ Formation d’un fossile

Pour qu’un fossile se forme, il faut que le cadavre de l’animal soit très vite enterré, recouvert par des sédiments. Sinon les charognards le mangent. Ensuite, il faut qu’il atteigne une certaine profondeur pour ne pas remonter, et pour que la pression augmente. Enfin, la présence d’une nappe phréatique riche en minéraux va permettre au liquide de rentrer par les pores des parties dures du corps (os,coquilles…) et changer petit à petit l’os (coquilles) en pierres. Enfin, pour que l’on puisse l’observer, il faut ensuite que le fossile remonte à la surface au gré des mouvements géologiques.

            3/ Différents types de fossiles

Il existe plusieurs familles de fossiles. Pour les déterminer, nous utiliserons une méthode simplifiée décrite sur le tableau suivant :

CONCLUSION

La pierre du midi avec ses fossiles constitue un témoin de la transgression marine qui a eu lieu au Miocène. Grâce aux romains et à leurs transports de matériaux de construction, ces traces du passé géologique sont visibles à Lyon. Il existe bien sûr d’autres traces de ces mouvements de la mer comme la présence de calcaire à gryphées (voir l'earthcache GC705J1 – Lyon sort ses gryphes).

SOURCES

Bulletin Mensuel de la Société Linnéenne de Lyon – Tome 58 – Fascicule 5 – Mai 1989
http://www.jeanduperrex.ch/Site/Calcaire.html
http://www.pedagogie.ac-aix-marseille.fr/upload/docs/application/pdf/2012-04/pierredumidipremieres2.pdf
http://svt.ac-reunion.fr/ressources/regionales/site_apoi/apoi5/5ch3_seq3_act2/determination.htm

Pour répondre à cette earthcache :

Se rendre aux coordonnées de la page de présentation de l’earthcache, ce qui vous amènera au niveau du tombeau le plus bas (et non celui de Turpion qui est au milieu)

1/ Observer la pierre du midi au niveau de la partie jaune (voir ci-dessus) et la décrire : couleur ? état de surface ? globalement sur le monument, les surfaces de taille sont-elle régulières ? quelle pourrait en être la cause ?

2/ Bien regarder le bloc entouré de violet qui est zoomé ci-dessous.

a/ Au niveau des zones bleue et verte, il y a à chaque fois 1 fossile. En utilisant le tableau préconisé dans la description, juste au-dessus (VI/3/), décrire la forme du fossile et déterminer sa nature

 b/ Au niveau de la zone rouge, décrire aussi le groupement de fossiles et proposer une espèce marine pouvant correspondre (le tableau du VI/3/ ne pourra pas vous aider ici, ou très difficilement)

3/ Le monument face à vous comprend un socle particulier (zone orange ci-dessus). De quoi est-il constitué ? D’où pourrait-il provenir ?

4/ De l’autre côté du monument, on trouve en hauteur une sculpture (zone magenta ci-dessus). Que représente-t-elle ? Que vous inspire-t-elle concernant les propriétés de la pierre du midi ?

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I / Old materials used by Romain

Saint Just-Fourvière's hill abounds in Gallo-Roman monuments. The used materials reveal beautiful surprises (see the earthcache GC70Q19 – Pavement antique de l'Odéon). In Saint Just, in Trion street, was discovered in 1885 five monumental Gallo-Roman grave bases. The most beautiful (the one in the midle) is the grave of Turpion, built in "noon stone"

Turpion was a priest of the imperial service, and had 6 servants, as stipulates in an epitaph on the oriental face: "to Quintus Calvius Turpion, freed from Quintus, from the tribe Palatina, to rage, Regilus, Chresimus, Murranus, Donatus, Chrestus, his emancipated slaves (raised this grave) ) in execution of his will.

These graves were dismantled and rebuilt on the location of the earthcache stone by stone. We will geologically study the material composing this grave: the history of its creation and why there are fossils within it.

II / Zones of materials’ extraction

First of all, it is necessary to know that noon stone, as its name indicates it, is not extracted in Lyon. Also, two of the five graves are made in soft limestone from the lower Cretaceous (Urgonien) extracted in the top-Rhône, downstream to the dam of Génissiat. We also speak about stone of Seyssel. Either a distance of a little more than 120 km from Lyon. Materials were escorted of course by the river. But for "Noon stone" which makes up 3 other graves, it is necessary to fetch much more far: several careers are possible, in Bouches-du-Rhône or the Gard or Vaucluse. A distance from 200 to 300 km. There also, the river allows the ascent of materials. And we dare to think of the titanic work that was necessary to take up these blocks on the Fourvière hill.

Noon Stone was found on numerous antique monuments, in Lyon, Vienna and saint Romain in Gal. In Lyon, we note a few elements of the theater, but also the temple of Cybèle (see the cache GC5J25C – Réservoir du sanctuaire de Cybèle), the public thermal baths from des Farges street…

III Noon Stone Creation

Noon Stone is a calcareous rock. Its creation followed the following history:

1/Introduction:

• In the primary era (from -540 to -240 millions): implementation of the crystalline base.

2/ Limestone Creation (period antémiocène):

• In the secondary era (from -230 to -65 million years): the sea invaded the Alps current position with depths approching 3000 to 4000 m. The sea goes up to the Drôme and east of Ardèche which are covered by water. This creates the big sedimentary pond in the Southeast of France, with very thick deposits of marine sediments, sometimes calcareous (with less clay), sometimes more marly (rich in clays). The height of the deposits is situated between 8000 and 10000 m! The weight of this deposit increasing more and more, the underlying crystalline base collapses little by little.
• At the beginning of the tertiary era (from -65 to -25 million years), Alps and Pyrenees start to appear. Long and narrow collapse gaps take place between 2 rising mountain ranges.

3/Creation of the Rhône Pond (Miocene period)

• From -25 to -5 million years, the creation of the alpine and Pyrenean massifs, with the collapse of the current valley of the Rhône (and of the Saône) as well as of a part of Provence (cf plan above) leads to the creation of an arm of the sea which progresses northward, with a more and more marked depth. We speak about rhodano-Provençal gulf and about Pre-Alps furrow, the sea going up until Switzerland and Saône valley (in Langhien and in Serravallien)
• The sea will withdraw in Tortonien (-11 to -6,5 million years)

IV / stratigraphical Analysis

On the previous plan, we notice that we can find limestone on several levels. Materials will be extracted in zones where it is thick and homogeneous, with deposits only a little or not stratified.

According to the specialists, St Paul les 3 châteaux site would be the best. But there are others also (cf card below listing all the sites of extrations spotted), as the careers of Glanum in St Rémy de Provence, from Fontvieille, des Baux …

V / Noon stone characteristics

It is very often used for cut stones because it is one of the soft to half-farm stones, with a density of 1600 to 2000 kg / m 3 and a low compression resistance (from 100 to 200 km / cm ²). It is a rock easy-to-work and it hardens in the contact of the air, by hurrying, and resists well the bad weather^. However, like all limestones, it reacts with acids according to the equation (here with the hydrochloric acid):

CaCO₃ + 2 HCl --> CaCl₂ + H₂CO₃

Then the molecule H₂CO₃ breaks itself

H₂CO₃ --> CO₂ + H₂O giving an effervescence specific to limestones

These 2 reactions is the conventional test executed by the geologists for limestones. But can turn out harmful for stone in case of acid rains. It can have on the other hand a positive effect for the observer because it frees and cleans fossils on the surface, allowing an easy observation.

VI / Fossils and stone of noon

        1/Presence of fossils

Due to his geologic history (see III), we find fossils in this stone which tell us the history of the places where the stone was. Noon Stone isn’t the ideal stone to observe fossils, because they are often degraded. But we can observe some interesting specimens.

        2/creation of a fossil

So that a fossil forms, the animal body has to be very fast buried, covered by sediments. Otherwise vultures eat it. Then, it should reach a certain depth not to go back up, and so that pressure increase. Finally, the presence of a groundwater rich in minerals is going to allow the liquid to bring in the pores of the hard parts of the body (bones, shells …) and to change little by little the bone in stone. Finally, so that we can observe it, the fossil should then surface according to the geologic movements.

        3/Various types of fossils

There are several families of fossils. To determine them, we shall use a simplified method described on the following picture:

CONCLUSION

Noon Stone and its fossils establishe a witness of the encroachment of the sea which took place in the Miocene. Thanks to the Roman and thanks to their transport of building materials, these tracks of the geologic past are visible in Lyon. There are of course other tracks of these sea movements like the presence of limestone in gryphées (see the earthcache GC705J1 – Lyon sort ses gryphes).

SOURCES

Monthly bulletin of the Linnaean Company of Lyon - Volume 58 - Part 5 - May, 1989
Http: // www.jeanduperrex.ch/Site/Calcaire.html
http://www.pedagogie.ac-aix-marseille.fr/upload/docs/application/pdf/2012-04/pierredumidipremieres2.pdf
http://svt.ac-reunion.fr/ressources/regionales/site_apoi/apoi5/5ch3_seq3_act2/determination.htm

To answer this earthcache:

Go to the address of the earthcache presentation page, what will bring you at the level of the lowest grave (and no that of Turpion which is in the middle)

1/Observe the noon stone at the level of the yellow part (see above) and describe it: color? Surface finish? Globally on the monument, are the surfaces regular? What could be the cause?

2/Look at the block surrounded with purple which is zoomed below.

a / In the blue and green zone, there is every time 1 fossil. Using the picture recommended in the description, just above (VI / 3/), describe the fossil form and determine its nature

b / In the red zone, describe also the group of fossils and propose a specie from the see which could correspond (the picture of the VI / 3 / can’t really help you here)

3/The monument in front of you includes a particular base (orange zone above). What are its elements? Where could it come from?

4/On the other side of the monument, high, we find a sculpture (magenta zone). What does it represent? What does it inspire you concerning the properties of the noon stone?