Le contexte
Le principal matériau utilisé pour la construction de la basilique Notre-Dame du Port est l’arkose, une roche locale puisque elle affleure dans les environs de Clermont-Ferrand où elle est ou a été exploitée par des carrières. Chaque bloc de taille est presque unique dans ses caractéristiques, nous allons nous intéresser à quelques-uns d’entre eux. Le clocher et certains autres éléments utilisent quant à eux la plus connue « pierre de Volvic », une roche volcanique de type trachyandésite, d’un gris très sombre.
Le phénomène de rubéfaction
Que ce soit pour une roche magmatique ou sédimentaire, sa composition chimique a une forte influence sur sa coloration. C’est particulièrement vrai pour le fer, dont l’oxydation va progressivement donner une coloration rouge à la roche. Ce phénomène est appelé rubéfaction. Courant dans certaines roches sédimentaires comme le grès, il peut aussi être présent dans des roches magmatiques plutoniques riches en fer.
Facteurs d’altération des roches
Au contact de l’air et soumise aux variations climatiques, une roche se dégrade selon de nombreux processus dont l’importance varie selon la nature de la roche, le climat, … Différents agents participent à ces processus :
- l’eau : c’est le principal agent de dégradation d’une roche. Eau de pluie, ruissellement, vapeur d’eau, remontée capillaire participent à l’hydrolyse de certains minéraux et à l’érosion mécanique. Son action est renforcée par la présence de dioxygène (atmosphérique ou dissout) ;
- le dioxyde de carbone : il nuit principalement aux roches calcaires, participant à la dissolution du carbonate de calcium ;
- le vent : il participe à l’érosion mécanique des roches friables ;
- les micro-organismes et végétaux (lichens, algues, mousses, champignons) : les racines des végétaux participent à une fracturation mécanique d’une roche, et le développement de micro-organismes peut jouer un rôle chimique. On parle dans ces cas de bioclastie ;
- le sel : une eau contenant du sel peut pénétrer dans la roche. Lorsque l’eau s’évapore, les sels cristallisent et les cristaux exercent une pression importante sur les parois des pores pouvant entraîner une rupture des cloisons rocheuses ou la désolidarisation des assemblages minéraux. C’est l’haloclastie ;
- le gel/dégel : en passant de l’état liquide à l’état solide, le volume de l’eau augmente d’environ 10 %. La glace contenue dans le réseau poreux des roches peut donc exercer des pressions disruptives importantes, c’est la cryoclastie ;
- les variations de température : lorsque la température augmente, les matériaux se dilatent. Lorsqu’elle diminue, ils se rétractent. Les minéraux ont une certaine « élasticité » mais pour des variations brutales, des micro-fissures apparaissent progressivement par fatigue de la structure cristalline, c’est la thermoclastie.
Types d’altération des roches
Sous l’influence de ces différents facteurs, une roche évolue dans le temps et subit des transformations chimiques et mécaniques. Il en résulte différents types d’altération :
- la desquamation : elle se manifeste par le détachement de lamelles ou écailles superficielles. Divers processus conduisent à la desquamation d'une roche : haloclastie, thermoclastie voire cryoclastie ;
- la
pulvérulence : la roche se désagrège en poussière/grains de sable. Ce type d’altération intervient principalement lorsque la roche est sensible à la dissolution par l’eau (calcaire, ciment des grès) ;
- l’
alvéolisation : ce type d’altération est particulièrement lié à l’haloclastie. La roche présente des cavités, elle est profondément rongée tel un gruyère.
Questions
La lecture attentive du descriptif de la cache, ainsi qu'une observation des éléments de terrain et un peu de déduction sont normalement suffisants pour répondre aux questions de cette EarthCache. Tous les éléments à retrouver sont à l’extérieur de l’édifice mais à l’intérieur de l’enceinte grillagée, dans un rayon de 10 mètres autour des coordonnées indiquées.
Bloc A (zone bleue de la photo « Bloc A1 »)
1. Décrivez les variations de coloration de ce bloc.
2. Nommer et décrire le phénomène responsable de ces variations.
3. Classez les zones rouge, verte et jaune la photo « Bloc A2 » selon leur teneur en fer, de la plus pauvre à la plus riche.
Bloc B (zone jaune de la photo « Bloc B »)
4. Approchez-vous de la statue (zone jaune de la photo). Décrivez l’aspect de la roche.
5. Quel type d’altération a subi la statue ? Expliquez pourquoi ceci est cohérent avec la structure de l’arkose (grains cimentés les uns aux autres).
6. Quels semblent être les deux principaux facteurs responsables de cette altération ?
Optionnel : une photo de vous ou votre GPS avec l’entrée de la basilique en arrière-plan n’est pas obligatoire mais fortement appréciée ^^
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The context
Construction of Notre-Dame du Port basilica used arkose as the main material. Each block being almost unique, let’s focus on some of them. Bell tower and some other elements are built with the most known “Volvic rock”, a trachyandesite (very dark grey volcanic rock).
Reddening phenomenon
The color of a magmatic or sedimentary rock depends of its chemical composition. This is particularly true when iron is present: its oxidation leads to a red shade to the rock. This phenomenon is called reddening. Common for sedimentary rocks such as sandstone, it can also occur plutonic magmatic rocks rich in iron.
Rock alteration factors
With water and climatic variations, a rock can be degraded under many processes which importance depends on the nature of the rock, climate, … Various agents participate in these processes:
- water: the main actor of rock alteration. Rainwater, flow, steam, capillary rising participate to the hydrolysis of certain minerals and to mechanical erosion. Its action is reinforced by dioxygene (atmospheric or dissolved).;
- carbon dioxide: it mainly harms limestones, because it participates to the dissolution of calcium carbonate;
- wind: it participates to mechanical erosion of friable rocks;
- microorganisms et vegetals (lichens, algaes, mosses, fungi): vegetal roots cause the rock mechanical fracturation, and the development of microorganisms can have a chemical role. In these cases, we talk about bioclasty;
- salt : salted water can enter in rocks. When water evaporates, salts crystallize and crystals exert high pressure on pore sides, which can lead to mineral disassociation. This is called haloclasty ;
- freezing/thawing: when water passes from liquid state to solid state, its volume raises of about 10%. The ice forming in the rock pores can then exert disruptive pressures : this is cryoclasty ;
- temperature variations: when temperature increases, materials expand. When it decreases, materials retract. The minerals have some “elasticity”, but for brutal variations micro-cracks appear progressively with crystalline strains. This is thermoclasty.
Rock alteration types
Under the influence of this varied factors, rocks evolve with time and undergo mechanical and chemical transformations. This results in different alteration types:
- peeling: when slides or flakes stands out. Diverse processes can lead to peeling : haloclasty, thermoclasty or even cryoclasty;
- powdering: rock disaggregates into dust/sand grains. This type of alteration mainly occurs when the rock is sensible to water dissolution (limestone, sandstone cement);
- honeycombing : this type of alteration is particularly related to haloclasty. The rock shows cavities, it is deeply caved such as cheese.
Questions
A careful reading of the description of the cache, as well as observation of terrain features and some deduction is usually sufficient to answer questions of this EarthCache. All the elements can be found outside the church but inside the wired area, in a 10 meter radius from GZ.
A block (blue zone of picture “Bloc A1”)
1. Describe the color variations in this block.
2. Name and describe the phenomenon responsible for these variations.
3. Classify the red, green and yellow zones of picture “Bloc A2” according to their iron amount, from the poorest to the richest.
B block (yellow zone of picture “Bloc B”)
4. Go close to the statue. Describe the rock appearance.
5. Which type of alteration underwent the statue? Explain why this is coherent with arkose structure (cemented grains).
6. What can be the two main factors responsible of this alteration?
Optional : a picture of you or your GPS device with the basilica entrance in the background is not mandatory but would be deeply appreciated ^^
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