Le Clou d'Or de la Carrière de Coumiac EarthCache

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Version Française

EarthCache – Le Clou d’Or de la Carrière de Coumiac

La carrière de marbre de Coumiac, au sud du massif de la montagne noire, est un petit joyau géologique à quelques kilomètres au nord de Cessenon-sur-Orb. Je vous propose de découvrir ce site reconnu à l’échelle internationale au travers de cette Earthcache. Si la carrière de Coumiac était jadis renommée pour l'intérêt ornemental de son marbre griotte, elle est de nos jours mondialement connue par les géologues. En effet, il s’avère que le site renferme des repères géologiques témoignant d’une des cinq grandes extinctions biologiques s’étant produites sur Terre. De par ses caractéristiques singulières, Coumiac fait partie des « Clous d’or », à savoir un lieu de référence utilisé en chronostratigraphie pour la définition de l’échelle des temps géologiques.

Cette Earthcache est constituée de trois étapes qui vous feront découvrir tous les aspects géologiques de cet endroit insolite. Vous pouvez vous garer à l’entrée de l’ancienne carrière au waypoint indiqué (WPP : N43°28.072' E003°03.502'). Le point apparent de la Earth cache correspond au début du chemin, à l’entrée de l’ancienne carrière (WP0 : N43°28.101' E003°03.494'). Rendez-vous ensuite successivement aux trois waypoints ci-dessous afin de découvrir les trois grands aspects du site :

• WP1 (N43°28.141' E003°03.505'):
  Bas de la carrière de marbre > Marbre de Coumiac
• WP2 (N43°28.168' E003°03.514') :
  Belvédère de la carrière & dalle aux goniatites > Témoignage d’une extinction massive
• WP3 (N43°28.228' E003°03.588') :
  Stratotype de référence > Point Stratotypique Mondial

Un marbre est une roche métamorphique dérivant d'un calcaire ou d'une dolomie sédimentaire ayant été transformée généralement par métamorphisme, soit sous l’action de très hautes pressions et/ou températures. Dans ce processus de transformation de la roche originelle, les structures sédimentaires sont effacées et la roche carbonatée recristallise en un amas de cristaux de calcite et/ou de dolomie engrenés de dimensions millimétriques à centimétriques. Les intercalations argileuses, les minéraux détritiques ou les oxydes minéraux présents dans le carbonate originel donnent alors au marbre diverses colorations et veinages polychromes du plus grand effet esthétique. Les marbres présentent une grande diversité de coloris, bien que la couleur de base de la calcite soit le blanc. On y trouve fréquemment des veines appelées marbrures. Les veines et les coloris sont généralement dus à des inclusions d'oxydes métalliques. Certains types de marbre portent des noms particuliers, par exemple cipolin ou griotte présent à Coumiac.

La montagne noire est connue pour posséder de plusieurs marbreries, tel que Coumiac ou  Caunes-Minervois, leur présence étant lié à la formation du massif. La montagne Noire est un vestige de la chaine Hercynienne, qui s’est érigé il y a 300Ma à la fin du Carbonifère, et qui ont déformé l'ensemble de la région (versant sud de la montagne noire). La transformation du calcaire en marbre est également d'origine hercynienne. Le massif tel qu’on le connait actuellement s'érige lui à la fin de l'Éocène (-30Ma), à cause de la compression due au rapprochement de l'Ibérie et la formation des Pyrénées. C'est la faille de Mazamet qui permet cette érection sur 1 200 mètres. Le soulèvement du relief et l’érosion ont permis de faire affleurer les strates anciennes, autrefois profondément enfouies : roches métamorphiques variées comme le marbre, gneiss (pic de Nore) et granite.

Le marbre de Coumiac appelé "Marbre griotte", de nature calcaire, a été utilisé dès le VIe siècle pour réaliser des parements et des couvertures de sépultures. En 1890, un marbrier du Jura, Nicolas Gauthier, ouvre la carrière qui restera en activité jusqu'en 1965. D'une très grande qualité, il a servi à la décoration d'édifices prestigieux. On le trouve notamment dans la chambre rouge de la Maison Blanche à Washington.

2/ Coumiac, Témoignage d’une extinction massive :

Une extinction massive ou grande extinction, appelée aussi crise biologique, est un événement relativement bref à l’échelle des temps géologiques (quelques millions d’années au maximum) au cours duquel au moins 75 % des espèces animales et végétales présentes sur la Terre et dans les océans disparaissent. Cinq grandes extinctions sont recensées dans l’Histoire de la Terre, la plus connue étant celle du Crétacé-Tertiaire, responsable de la disparition des dinosaures.

Le site de Coumiac est le témoin d’une de ces crises, l’extinction du Dévonien, qui a causé un renouvellement de faune affectant 80 % des espèces marines au cours de l'ère primaire.

Cette extinction massive aurait été causée par des variations répétées et significatives du niveau de la mer et du climat, ainsi que l'apparition d'un couvert végétal important sur les continents,  à l'origine d’un phénomène d'anoxie des océans, c’est-à-dire une forte réduction de la concentration en dioxygène à très grande échelle dans l'eau de mer. Ainsi, de nombreuses espèces marines disparurent brutalement. L’extinction s’est déroulée en trois étapes, dont deux majeures sont généralement distinguées. Par ordre chronologique :

1. L'extinction de la fin de l'étage Givétien, il y a environ - 383 millions d'années, probablement la moins importante;
2. L'extinction de la fin de l'étage Frasnien,  il y a environ - 372 millions d'années. C'est le pic principal d'extinction du Dévonien, appelé aussi  "événement de Kellwasser" ;
3. L'extinction de la fin de l'étage Famennien, il y a environ - 359 millions d'années, avec un impact estimé à 70 % de celui de l'extinction du Frasnien, appelé aussi "événement de Hangeberg".

L'enregistrement de cette crise est particulièrement remarquable au sein des couches géologiques qui affleurent dans la carrière de Coumiac, en particulier une grande dalle qui témoigne clairement du phénomène d’anoxie des océans, le site étant à l’époque recouvert par les eaux. Cette dalle, appartenant à la strate de l’extinction majeure, correspond aux dépôts sédimentaires sous-marins de l’époque. Elle témoigne de l’événement d’une part à sa couleur, grise, contrastant avec le reste de la carrière. Cette teinte est due à l’anoxie, faisant varier la composition chimique de cette strate. Mais le témoignage le plus marquant est la dalle recouverte de fossiles, majoritairement des goniatites, une espèce d’ammonite : leurs coquilles se sont déposées en grand nombre sur le lit sédimentaire lors de leur extinction massive. Le graphique ci-dessous représente une coupe stratigraphique de Coumiac prise au WP3 et montre des espèces fossiles relevées et leur disparition soudaine, ainsi que l’apparition de nouvelles espèces (Source : House M.R et al, CFS Courier Forschungsinstitut Senckenberg - January 2000, n°225 pp59-75).

3/ Coumiac en tant que site stratotypique mondial :

En géologie, un point stratotypique mondial ou GSSP (Global Boundary Stratotype Section and Point), aussi surnommé « Clou d'or », est un marqueur, universellement reconnu, de l’échelle des temps géologiques. Il définit les limites entre deux étages géologiques, ne laissant pas la possibilité de vide ou de chevauchement entre eux. Les GSSP sont établis par la Commission internationale de stratigraphie (ICS) et l’Union internationale des sciences géologiques (UISG) qui élabore les conventions internationales. Sur les chartes stratigraphiques, le GSSP est souvent indiqué par le symbole «  » (Source : http://www.stratigraphy.org/). Ces lieux, importants pour la définition de l’échelle des temps géologiques ou chronostratigraphie, comportent un empilement de strates ou stratotype caractéristique d’une limite entre deux étages géologiques. Cette limite est démontrée par un marqueur biologique ou chimique, comme par exemple l’apparition ou disparition d’une espèce fossilisée entre deux strates. Chacun de ces lieux doit respecter un certain nombre de critères, comme l’accessibilité du site, la présence d’un marqueur artificiel délimitant les deux étages que différentie le site, ou encore la possibilité d’effectuer diverses mesures (datation, mesures magnétiques …etc).

Ainsi, pour chaque limite d’étage géologique, un lieu unique est désigné dans le monde comme étalon. A l’heure actuelle, 72 GSSP sont officiellement ratifiés sur les 103 limites de l’échelle géologique, dont 6 en France. De par ses caractéristiques particulières, le site de Coumiac fut sélectionné en 1989 à Washington par le Comité International de Stratigraphie pour devenir une des références mondiales de la définition de la limite entre deux étages du Dévonien. Le marqueur principal de cette limite est dans le cas présent la première occurrence des conodontes fossilisés « Palmatolepis triangularis » dont l’apparition intervient durant l’extinction du Dévonien (Source : Klapper, G. et al, Episodes 16/4, pp. 433 – 441, 1993.).

Questions pour valider cette cache :

En vous aidant du descriptif et des éléments se trouvant aux 3 waypoints indiqués, répondez aux questions ci-dessous afin de valider cette earthcache. Les questions sont classées par waypoint visité. Lorsque vous aurez toutes les réponses, loguez cette cache en « found it » et envoyez moi vos réponses via la messagerie Geocaching ou par mail. Je vous contacterai en cas de problème avec les réponses. Attention, tout log « found it » sans réponses envoyées sera supprimé.

1/ Rendez-vous au WP1, en bas de l’ancienne carrière, vous trouverez un panneau explicatif dédié à la carrière de marbre de Coumiac.

• 1.a : De par vos observations sur place : décrivez l’apparence du marbre de Coumiac (Couleur, marbrures…etc.).
• 1.b : A quel siècle remontent les premières extractions de marbre à Coumiac ?
• 1.c : En vous aidant du descriptif, expliquez comment s’est formé le marbre de Coumiac.
• 1.d : Citez un endroit célèbre où le marbre de Coumiac est employé à titre ornemental.

2/ Remontez la carrière en utilisant le sentier principal pour accéder au belvédère de la Carrière.  Vous trouverez ici plusieurs éléments dont un panneau explicatif sur la géologie particulière du site:

• 2.a : Depuis le belvédère, les strates géologiques sont particulièrement visibles : dans quel sens sont-elles-orientées. Expliquez avec vos mots la raison de cette orientation.
• 2.b : Donnez la cause de la coloration caractéristique des roches de Coumiac.
• 2.c : Face au belvédère se trouve une grande dalle avec de nombreuses aspérités. Décrivez-là : Quelle est sa couleur et à quoi correspondent ces aspérités ? En vous aidant de l’affiche ou de la moulure exposée, estimez leur taille moyenne.
• 2.d : Expliquez pourquoi trouve-t-on une telle concentration de ces aspérités sur cette dalle et de quel évènement elles témoignent.

3/ A partir du WP2, suivez le petit sentier à droite des escaliers. En chemin, si vous voyez une bifurcation, prenez le sentier le plus à droite. Vous arriverez alors au WP3, sur les hauteurs de la carrière, qui correspond au GSSP de Coumiac (Point Stratotypique Mondial).

• 3.a : En vous aidant de la photo ci-contre : un repère artificiel est placé sur le stratotype au niveau de l’étoile : à quoi ressemble-t-il  et quelle est sa fonction ?
• 3.b : Ici, chaque strate est indexée par un nombre et une lettre (Exemple : « 23c ») : entre quelles strates le repère est-il placé (donnez leurs références) ?
• 3.c : En vous aidant de la coupe stratigraphique de référence fournie, donnez la datation associée à ce repère.
• 3.d : A l’aide de la charte stratigraphique internationale : en déduire les deux étages géologiques que sépare le repère de Coumiac.
• 3.e : Sachant que la grande dalle observée au WP2 se situe dans le prolongement direct de la strate à gauche du repère (sa datation est donc identique au repère), déduisez le nom de l’étape dans la crise majeure du Dévonien dont témoigne le site.

4/ OPTIONNEL mais sera fortement apprécié : Prenez une photo de vous, votre GPS ou un objet personnel à l’un des 3 waypoints de cette earthcache, celui qui vous plait le plus et joignez cette photo à votre log.

English Version

EarthCache – The Golden Spike of Coumiac Quarry

The Coumiac marble quarry, south of the Montagne Noire massif, is a small geological jewel a few kilometres north of Cessenon-sur-Orb. I propose you to discover this internationally recognized site through this Earthcache. If Coumiac's quarry was once renowned for the ornamental interest of its griotte marble, it is now known worldwide by geologists. Indeed, it appears that the site contains geological landmarks that reflect one of the five major biological extinctions that have occurred on Earth. Due to its unique characteristics, Coumiac is one of the “golden spikes”, which are the reference sites used in chronostratigraphy to define the geological time scale.

This Earthcache consists of three stages that will introduce you to all the geological aspects of this unusual place. You can park at the entrance to the old quarry at the indicated waypoint (WPP: N43°28.072' E003°03.502'). The apparent point of the Earth cache corresponds to the beginning of the path, at the entrance to the old quarry (WP0: N 43° 28.101' E003°03.494'). Then go successively to the three waypoints below to discover the three main aspects of the site:

• WP1 (N43°28.141' E003°03.505') :
  Bottom of the marble quarry > Coumiac marble
• WP2 (N43°28.168' E003°03.514') :
  Belvedere of the quarry & slab of goniatites > Testimony of a massive extinction
• WP3 (N43°28.228' E003°03.588') :
  Reference Stratotype > Global Stratotype Section and Point

1/ The Coumiac marble:

A marble is a metamorphic rock derived from limestone or sedimentary dolomite that has been transformed generally by metamorphism, either under the action of very high pressures and/or temperatures. In this process of transforming the original rock, the sedimentary structures are erased and the carbonate rock recrystallizes into a cluster of calcite and/or dolomite gear crystals of millimetre to centimetre dimensions. The clay interleavings, detrital minerals or mineral oxides present in the original carbonate then give the marble various colours and polychrome veins of the greatest aesthetic effect. Marbles come in a wide variety of colours, although the basic colour of calcite is white. Veins called mottles are frequently found there. Veins and colours are usually due to inclusions of metal oxides. Some types of marble have particular names, for example cipolin or griotte present in Coumiac.

The “Montagne Noire” is known to have several marble quarries, such as Coumiac or Caunes-Minervois, their presence being linked to the formation of the massif. The “Montagne Noire” is a remnant of the Hercynian chain, which was erected 300Ma ago at the end of the Carboniferous era, and which deformed the entire region (southern slope of the Montagne Noire). The transformation of limestone into marble is also of Hercynian origin. The massif as we know it today was built at the end of the Eocene (-30Ma), because of the compression due to the rapprochement of Iberia and the formation of the Pyrenees. It is the Mazamet fault that allows this erection over 1,200 meters. The uplift of the relief and erosion have made it possible to bring out the ancient strata, once deeply buried: varied metamorphic rocks such as marble, gneiss (Pic de Nore) and granite.

Coumiac marble called "Griotte marble", of a limestone nature, was used as early as the 6th century to make facings and burial covers. In 1890, a Jura marble maker, Nicolas Gauthier, opened the quarry, which remained in operation until 1965. Of a very high quality, it has been used to decorate prestigious buildings. It can be found in the Red Room of the White House in Washington, D.C.

2/ Coumiac, Testimony of a mass extinction:

A mass extinction or large extinction, also known as a biological crisis, is a relatively brief event on a geological time scale (a few million years maximum) during which at least 75% of the animal and plant species on Earth and in the oceans disappear. Five major extinctions have been recorded in the History of the Earth, the most famous being that of the Cretaceous-Tertiary, responsible for the disappearance of dinosaurs.

The Coumiac site is a testimony to one of these crises, the extinction of the Devonian, which caused a renewal of fauna affecting 80% of marine species during the primary era.

This massive extinction would have been caused by repeated and significant variations in sea level and climate, as well as the appearance of significant vegetation cover on the continents, leading to an ocean anoxia phenomenon, i. e. a significant reduction in oxygen concentration on a very large scale in the waters. As a result, many species suddenly disappeared from the oceans. The extinction took place in three steps, two of which are generally distinguished. In chronological order:

1. The extinction of the end of the Givaetian floor, about -383 million years ago, probably the least important
2. The extinction of the end of the Frasnian floor, about -372 million years ago. This is the main extinction peak of the Devonian, also known as the "Kellwasser event";
3. The extinction of the end of the Famennian floor, about -359 million years ago, with an impact estimated at 70% of that of the extinction of the Frasnian, also called "Hangeberg event".

The recording of this crisis is particularly remarkable within the geological layers that outcrop in the Coumiac quarry, in particular a large slab that clearly shows the phenomenon of anoxia of the oceans, the site being at the time covered by water. This slab, part of the major extinction stratum, corresponds to the underwater sedimentary deposits of the time. It reflects the event on the one hand in its grey colour, contrasting with the rest of the career. This tint is due to anoxia, causing a variation of the chemical composition in this layer. But the most striking testimony is the slab covered with fossils, mainly goniatites, a species of ammonite: their shells were deposited in large numbers on the sedimentary bed during their massive extinction. The graph below represents a stratigraphic section of Coumiac taken from WP3 and shows identified fossil species and their sudden disappearance, as well as the appearance of new species (Source: House M.R. et al, CFS Courier Forschungsinstitut Senckenberg - January 2000, n°225 pp59-75).

3/ Coumiac as a Global Stratotype Location

In geology, a Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP), also known as "Golden Spike", is a universally recognized marker of the geological time scale. It defines the boundaries between two geological stages, leaving no possibility of gaps or overlaps between them. GSSPs are established by the International Stratigraphy Commission (ICS) and the International Union of Geological Sciences (IUGS), which develops international conventions. On stratigraphic charts, the GSSP is often indicated by the symbol «  » (Source: http://www.stratigraphy.org/). These sites, important for the definition of the geological or chronostratigraphic time scale, include a stack of strata or stratotypes characteristic of a boundary between two geological stages. This limit is demonstrated by a biological or chemical marker, such as the appearance or disappearance of a fossilized species between two strata. Each of these places must respect a certain number of criteria, such as the accessibility of the site, the presence of an artificial marker delimiting the two floors that differentiate the site, or the possibility of carrying out various measurements (dating, magnetic measurements, etc.).

Thus, for each geological floor boundary, a unique place is designated in the world as a standard. At present, 72 GSSPs are officially ratified on the 103 geological scale boundaries, including 6 in France. Due to its particular characteristics, the Coumiac site was selected in 1989 in Washington by the International Stratigraphy Committee to become one of the world's references for defining the boundary between two floors of the Devonian. The main marker of this boundary is in this case the first occurrence of the fossilized conodonts "Palmatolepis triangularis" whose appearance occurs during the Devonian extinction (Source: Klapper, G. et al, Episodes 16/4, pp. 433 - 441, 1993.).

Questions to validate this cache:

Using the description and the elements at the 3 waypoints indicated; answer the questions below to validate this earthcache. Questions are sorted by visited waypoint. When you have all the answers, log this cache in "found it" and send me your answers via Geocaching messaging or by email. I will contact you if there are any problems with the answers. Warning: any "found it" log without answers sent will be deleted.

1/ Go to WP1, at the bottom of the old quarry, you will find an explanatory panel dedicated to the Coumiac marble quarry.

• 1.a: From your observations on site: describe the appearance of Coumiac marble (Colour, marbling... etc.).
• 1.b: In what century did the first marble quarries in Coumiac go back to?
• 1.c: Using the description, explain how Coumiac marble was formed.
• 1.d: Name a famous place where Coumiac marble is used as an ornamental.

2/ Go back up the quarry using the main path to reach the belvedere of the Quarry. You will find here several elements including an explanatory panel on the particular geology of the site:

• 2.a: From the belvedere, the geological strata are particularly visible: in which direction are they oriented? Explain in your words the reason for this orientation.
• 2.b: Give the cause of the characteristic coloration of the Coumiac rocks.
• 2.c: In front of the belvedere is a large slab with many asperities: Describe it: What is its colour and what do these rough edges correspond to? Using the exposed poster or moulding, estimate their average size.
• 2.d: Explain why there is such a concentration of these asperities on this slab and what event they reflect.

3/ From WP2, follow the path to the right of the stairs. On the way, if you see a fork, take the rightmost path. You will then arrive at WP3, on the heights of the quarry, which corresponds to the GSSP of Coumiac (Global boundary Stratotype Section & Point).

• 3.a: Using the picture on the right: an artificial marker is placed on the stratotype behind the star on the picture: what does it look like and what is its function?
• 3.b: Here, each stratum is indexed by a number and a letter (Example: "23c"): between which strata is the reference mark placed (give their references)?
• 3.c: Using the stratigraphic reference section provided, give the date associated with this reference mark.
• 3.d: Using the international stratigraphic chart: deduce from it the two geological stages separated by the Coumiac marker.
• 3.e: Knowing that the large slab observed at WP2 is located in the direct extension of the stratum to the left of the benchmark (its dating is therefore identical to the benchmark), deduce the name of the step in the major Devonian crisis reflected in the site.

4/ OPTIONAL but will be greatly appreciated: Take a picture of yourself, your GPS or a personal object at one of the 3 waypoints of this earthcache, the one you like the most and attach this picture to your log.