#1 Kerdra : altération de la dolérite EarthCache

La presqu’île de Crozon offre un rivage découpé dans un mille-feuilles de roches sédimentaires, d’âge paléozoïque.

C’est en effet à partir de -475 millions d’années que s’est formé l’essentiel du sous-sol. À cette époque, la Bretagne était située sous la mer, près du pôle Sud, en bordure d’un méga-continent appelé Gondwana.

Les particules de sable et de vase transportées du continent vers la mer s’y sont déposées en couches successives. Compactées au fil du temps, elles se sont transformées en grès et en argilites. Quelques animaux marins, ainsi que les traces de leurs activités, ont en même temps été fossilisés.

Cette sédimentation marine, perturbée en presqu’île de Crozon par une activité volcanique (-448 millions d'années), s’est poursuivie sur près de 150 millions d'années, pendant la lente dérive du Gondwana vers le Nord. Près de 3 500 mètres d’épaisseur de sédiments se sont ainsi accumulés, en enregistrant des environnements marins périglaciaires (-444 millions d'année) puis tropicaux (-385 millions d'années).

Vers -320 millions d'années, la collision entre les plaques Gondwana et Laurussia, lors de la constitution de la Pangée, a entraîné la formation d’une immense chaîne de montagnes (la chaîne varisque ou hercynienne) dont les sommets pouvaient atteindre 4 000 mètres d’altitude en Bretagne.

Soumises à d’énormes pressions tectoniques, les roches de la future presqu’île se sont plissées et facturées. Tout en perdant leur horizontalité initiale, les couches sédimentaires se sont transformées : les grès ont évolué en quartzites et les argiles en schistes.

Depuis lors émergée, cette imposante chaîne de montagnes a été érodée, puis à nouveau fracturée lors de l’ouverture de l’océan Atlantique (-180 millions d'années)

Les fluctuations du niveau marin, dues à l’alternance d’épisodes glaciaires et tempérés au Quaternaire (de -2.6 millions d'années à nos jours) ont enfin dessiné le trait de côte de cet ancien massif (le Massif armoricain), dont les plus hautes collines avoisinent aujourd’hui les 400 mètres d’altitude.

👉 Histoire géologique de la presqu'île de Crozon en dessins.

Sources : https://www.reservepresquiledecrozon.bzh

Crozon Peninsula boasts a shoreline carved out of many strata of sedimentary rock dating back to the Paleozoic Era.

In fact, most of its subsoil was formed some 475 million years ago (mya). At that time, Brittany was under water, close to the South Pole, at the edge of a supercontinent called Gondwana.

Particles of sand and mud carried from the continent out to the sea were deposited there in successive layers. Compacted over time, they gradually transformed into sandstone and mudstone. Some sea animals along with traces of their activities, were fossilized at the same time.

This marine sedimentation, that was disrupted by volcanic activity on Crozon Peninsula (448 mya), continued over the course of nearly 150 million years (myr), during Gondwana’s slow drift northwards. Nearly 3,500 meters of sediments accumulated in depth, where both periglacial and then tropical marine environments were recorded (444 and 385 mya, respectively).

Around 320 mya, the collision of the Gondwana and Laurussia plates, during the assembly of Pangea, led to the formation of an immense mountain range (the Variscan or Hercynian orogeny) whose peaks stood as high as elevation of 4,000 meters in Brittany.

Subjected to tremendous tectonic pressure, the rocks of the future peninsula folded and farctured. Whilst losing their initial horizontality, the sedimentary layers were transformed : the sandstone evolved into quartzite and the mudstone into shale.

After emerging, the imposing mountain range eroded and then fractured again at the time of opening of the Atlantic Ocean (180 mya).

Fluctuations in the sea level, caused by the alternating glacial and tempered episodes of the Quaternary period (from 2.6 mya to the present day), finally drawing the coastline of the ancient Armorican mountain range, whose tallest hillsides now rise to altitudes of around 400 meters.

👉 Geologic timeline illustrations of Crozon peninsula (only in french).

Sources : https://www.reservepresquiledecrozon.bzh

 La pointe de Kerdra, qui sépare les plages de Lostmarc’h et de la Palue, est entièrement constituée d’une roche appelée dolérite, qui est une roche magmatique remontée depuis les profondeurs de la terre sous la forme d’un immense filon (un sill) de 300 mètres d’épaisseur.

Au travers de cette cache, nous vous proposons d’aller à la découverte du processus d’altération de la dolérite.

Le sud de la plage de Lostmarc'h ainsi qu'une portion depuis ce point le long de la pointe de Kerdra sont des zones naturistes. Si vous n'êtes pas à l'aise avec cette pratique, il vaut mieux venir lorsque le temps ne s'y prête pas (octobre à avril) ou alors en mai/juin lorsque les températures ne sont pas non plus clémentes.

Si de nombreux surfeurs viennent ici pratiquer leur sport favori, la baignade y est toutefois interdite, car de nombreux dangers guettent le baigneur … même expérimenté : baïnes, fort courant, courant d’arrachement, vagues assassines, …

 Kerdra headland, which separates the beaches of Lostmarc'h and La Palue, is entirely made of a rock called dolerite (diabase in the U.S.), which is a magmatic rock brought up from the depths of the earth in the form of a huge vein (a sill) 300 meters thick.

Through this cache, we propose you to discover the weathering process of dolerite.

The south of Lostmarc'h beach as well as a section from this point along the Kerdra headland are naturist areas. If you are not comfortable with this practice, it is better to come when the weather is not favorable (October to April) or in May/June when the temperatures are not mild either.

If many surfers come here to practice their favorite sport, swimming is however forbidden, because many dangers await the swimmer ... even experienced: baïnes, rip currents, strong current, murderous waves, ...

 Roches
Trois types de roches forment principalement l’écorce terrestre : les roches sédimentaires constituées de sédiments meubles qui se sont transformés (consolidés) au cours de l’évolution géologique ; les roches ignées (ou magmatiques) qui résultent de la solidification du magma, roche fondue sous l'action de la chaleur et de la pression dans les couches profondes de l'écorce terrestre ou dans la couche supérieure du manteau ; les roches métamorphiques issues d’une une transformation à l'état solide de roches sédimentaires, ignées ou… métamorphiques et provoquée par une modification de pression, de température…

 Rocks
There are three main types of rocks which constitute the earth's crust: sedimentary rocks made up of loose unconsolidated sediment that have been transformed into rock during geological history; igneous (or magmatic) rocks, the product of the solidification of magma, which is molten rock generated by partial melting caused by heat and pressure in the deeper part of the Earth's crust or in the upper mantle; metamorphic rocks resulting from a transformation to a solid state of sedimentary, igneous or... metamorphic rocks and caused by a change of pressure, temperature...

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 Lave et magma
Lave et magma sont deux termes se rapportant au volcanisme et que l'on a parfois tendance à employer indifféremment. Pourtant, tous deux désignent bien des matériaux différents.

Le terme de « magma » désigne la roche fondue située dans la Terre. Le magma est soumis à des températures et à des pressions élevées. Il se compose de gaz dissous, de liquides, de particules volatiles et d'éléments solides.

Quand il refroidit, il se transforme en roche ignée de deux types :

• lorsque le magma reste confiné sous terre, on appelle sa roche ignée de la « roche plutonique » (Pluton, dieu des Enfers) ou roche ignée intrusive. Le granite est la roche plutonique la plus courante.
• lorsque le magma monte en surface, sa roche ignée est désignée par le terme de « lave » mais le plus souvent roche volcanique ou roche ignée extrusive en géologie. Le basalte est la roche extrusive la plus courante.

Ainsi, la lave correspond-elle à un magma poussé hors de terre à l'occasion d'éruptions volcaniques. Au sortir du cratère, la température de la lave est comprise entre 700 °C et 1.200 °C. Elle se refroidit rapidement - en surface du moins - au contact de l'air libre ou de l’eau.

 Lava and magma
Lava and magma are two terms related to volcanism that are sometimes used together. However, they both refer to different materials.

The term "magma" refers to molten rock in the Earth. Magma is subject to high temperatures and pressures. It is made up of dissolved gases, liquids, volatile particles and solid elements. When it cools, it transforms into igneous rock of two types:

• when the magma remains confined underground, its igneous rock is called "plutonic rock" (Pluto, gods of the underworld) or intrusive igneous rock. Granite is the most common plutonic rock.
• when magma rises to the surface, its igneous rock is called " lava " and most often volcanic rock or extrusive igneous rock. Basalt is the most common extrusive rock.

Therefore, lava refers to magma pushed out of the earth during volcanic eruptions. At the output of the crater, the temperature of the lava is between 700 °C and 1,200 °C. It cools down quickly - at least on the surface - when it comes into contact with the air or water.

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 Dolérite
La dolérite est une roche ignée, mais elle n’est pas vraiment intrusive ou extrusive. Il existe toute une gamme de roches intermédiaires dont elle fait partie. On parle généralement de roche filonienne ou hypovolcanique/nite ou subvolcanique ou encore hypabyssale. Ce sont des roches de semi-profondeur dont le temps de refroidissement dépend de la différence de température entre le magma et la roche environnante (dite roche encaissante). Ces roches se sont formées lorsque le magma s'est figé en remontant sous formes de filon (d'où leur nom) en exploitant des fissures entre deux couches/strates ou des failles dans les roches sédimentaires.

La dolérite est une roche dure, massive et moyennement à finement grenue. Sa teinte est généralement d'un gris bleuté ou gris verdâtre, mais brunâtre ou parfois jaune ocre par altération. Aux États-Unis, c’est plutôt le terme diabase qui est employé pour désigner de la dolérite.

 Dolerite
Dolerite is an igneous rock, but it is not really intrusive or extrusive. There is a wide range of intermediate rocks of which it is a part. It is generally referred to as hypovolcanic or subvolcanic or hypabyssal rock. They are emplaced at medium depths within the crust, whose cooling time depends on the temperature difference between the magma and the surrounding rock (called host rock). These rocks were formed when magma was frozen by rising and exploiting cracks between two layers/strates or faults in sedimentary rocks.

Dolerite is a hard, massive and medium to fined-grained rock. Its ts shade is generally bluish gray or greenish gray, but brownish or sometimes yellow ochre by alteration. Diabase is a synonym for dolerite, but the word tends to be less used except in the United States.

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 Altération, érosion, transport et dépôt
L’altération, aussi appelée météorisation, correspond à la décomposition des roches et des minéraux à la surface et sous la surface de la Terre par l'action de processus physiques et chimiques. Il s'agit essentiellement de la réponse des matériaux terrestres aux faibles pressions, aux basses températures et à la présence d'air et d'eau qui caractérisent l'environnement proche de la surface, mais qui n'étaient pas typiques de l'environnement de formation.

L’érosion correspond l’ensemble des phénomènes externes qui, à la surface du sol ou à faible profondeur, enlèvent tout ou partie des terrains existants et modifient ainsi le relief.

Avec le transport, les matériaux produits par les phénomènes d'érosion sont généralement déplacés sous l'action de la gravité, de l'eau, de la glace, du vent, etc.

Le dépôt est un phénomène consistant en l’accumulation de substances (minéraux, etc.) sur un substratum.

Altération et érosion tout comme transport et dépôt, sont « intimement » liés.

 Weathering, erosion, transport and deposition
Weathering is the breakdown of rocks and minerals at and below the Earth’s surface by the action of physical and chemical processes. Essentially it is the response of Earth materials to the low pressures, low temperatures, and presence of air and water that characterize the near-surface environment, but which were not typical of the environment of formation.

Erosion is the whole of external phenomena which, at the surface of the ground or at shallow depth, remove all or part of the existing terrain and thus modify the relief.

With transport, materials produced by erosion processes are generally moved by gravity, water, ice, wind, etc.

Deposition is a process of accumulation of substances (minerals, etc.) on a substratum.

Weathering and erosion, as transport and deposition, are " closely " linked.

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 Liaison covalente et hydrolyse
Une liaison covalente est une liaison chimique dans laquelle deux atomes se partagent deux électrons (un électron chacun ou deux électrons venant du même atome) afin de former un doublet d'électrons liant les deux atomes. C'est une des forces qui produisent l'attraction mutuelle entre atomes.

Une hydrolyse est une réaction chimique dans laquelle une liaison covalente est rompue par l’action d'une molécule d'eau. L’hydrolyse peut être définie comme étant la destruction d'un édifice moléculaire complexe en édifices moléculaires plus simples sous l'influence de l'eau. Les hydrolyses constituent les principales réactions d'altération.

Appliqués aux minéraux, nous pourrions résumer cela en :

Minéral primaire   +   Eau   -------->   Minéral secondaire   +  Solution de lessivage (en gros de l’eau et des résidus).

 Covalent bond and hydrolysis
A covalent bond is a chemical bond in which two atoms share two electrons (one electron each or two electrons from the same atom) to form an electron pair that binds the two atoms. It is one of the forces that produce mutual attraction between atoms.

Hydrolysis is any chemical reaction in which a molecule of water breaks a covalent bond. Hydrolysis can be defined as the breakdown of a complex molecular structure into more simple molecular structures under the influence of water. The hydrolysis constitute the main reactions of weathering.

Applied to minerals, we could summarize this as:

Primary Mineral + Water --------> Secondary Mineral + Leaching Solution (basically water and residue).

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 Altération de la dolérite
Nous l’avons vu, la dolérite est une roche dure, massive et dont la couleur native est gris bleuté ou gris verdâtre. Elle est le produit d’un magma remonté sous forme de filon des profondeurs de la terre qui n’a pas subit l’éruption et qui a refroidit assez rapidement.

De l’eau, quelle que soit son origine, et/ou de l’humidité, vont  immanquablement circuler ou s’établir sous la couverture rocheuse. Généralement, des fractures ou fissures qui se croisent et d’origine quelconque, met l’eau en contact d’un grand nombre de faces cristallines. Les réactions d’hydrolyse vont pouvoir commencer sous deux formes :

• les molécules d'eau se séparent (s'ionisent plus précisément) et remplacent les minéraux dans le réseau cristallin.
• les molécules d'acide carbonique (mélange d’eau et de dioxyde de carbone, càd CO₂) réagissent directement avec les minéraux pour former des molécules de minéraux argileux.

L’altération par les réactions d’hydrolyse sera plus importante le long des coins de chaque bloc, puis des bords et enfin des faces du « cube ». Les différences de vitesse d'altération entre les coins, les bords et les faces d'un bloc de roche aboutissent à la formation de couches sphéroïdales de roche altérée qui entourent un noyau de roche relativement inaltérée de la taille d'un bloc arrondi. Cette altération est appelée altération sphéroïdale ou plus communément altération en boule et/ou en pelure d’oignon.

Le bloc resté sain sera entouré d’une matière de couleur brune ou jaune ocre qui est en partie le résultat de la réaction d’hydrolyse : des minéraux argileux.

Ce processus d’altération n’est pas propre à la dolérite, mais concerne toute roche constituée de silicates sans structure interne comme la prismation (débit en prisme de certaines laves), la schistosité (structure en feuillet comme les schistes), ou les joints de stratification (dépôt en couches comme pour les grés). Elle concerne donc les granites, les basaltes, et bien d’autres roches ignées filoniennes.

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 Dolerite weathering
As mentioned above, dolerite is a hard, massive rock whose native color is bluish gray or greenish gray. It's the product of a magma that came up in the form of a vein from the depths of the Earth that didn't undergo the eruption and that cooled down quite quickly.

Water, whatever its origin, or moisture will necessarily circulate or settle under the rock cover. Usually, fractures or cracks that cross each other and of any origin, brings the water in contact with a large number of crystalline faces. The reactions of hydrolysis will be able to begin in two forms:

• water molecules separate (ionize more precisely) and replace the minerals in the crystal structure.
• the carbonic acid molecules (mixture of water and carbon dioxide, i.e. CO₂) react directly with the minerals to form clay mineral molecules.

The weathering by hydrolysis reactions will be more important along the corners of each block, then the edges and finally the faces of the "cube". The differences in weathering rates between the corners, edges, and faces of a bedrock block will result in the formation of spheroidal layers of altered rock that surround an unaltered rounded boulder-size core of relatively unaltered rock

The differences in weathering rates between the corners, edges, and faces of a block of rock result in the formation of spheroidal layers of weathered rock that surround a core of relatively unaltered rock the size of a rounded block. This weathering is called spheroidal weathering, or more commonly onion skin weathering or spherical weathering

The healthy block will be surrounded by a brown or yellow ochre material that is partly the result of the hydrolysis reaction: clay minerals.

This weathering process is not typical of dolerite, but concerns any rock made up of silicates without internal structure such as prism (prismatic flow of some lavas), schistosity (sheet structure like shales), or by bedding joints (layered deposition as for sandstones). It concerns granites, basalts, and many other igneous rocks.

Références - References

Le Paléozoïque de la presqu’île de Crozon, Massif Armorican
Covalent bonding of water
Les réactions d'hydrolyse et la production d'argiles
An Introduction to Physical Geology - Weathering and Soil
Spheroidal weathering

 Aux coordonnées du premier point de passage, vous trouvez près du flan nord d’une des parties de la pointe de Kerdra. Observez attentivement la falaise comme sur la photo ci-dessous. Rendez vous ensuite au deuxième point de passage.

 At the coordinates of the first waypoint, you are near the northern side of one of the parts of the Kerdra headland. Look carefully at the cliff as on the picture below. Then go to the second waypoint.

 Travail à effectuer

1. Au premier point de passage, décrivez ce que vous voyez dans les zones masquées ?
2. Quelle est la zone où l’altération de la dolérite est au stade le plus avancé ?
3. Au deuxième point de passage, dos à la mer, que voyez de remarquable devant vous sur l’estran ?
4. De quoi s’agit-il, comment est-ce arrivé à cet endroit ? La couleur d’origine a-t-elle été conservée ou non et pourquoi ?
5. Une photo de vous, ou d’un objet caractéristique vous appartenant, prise dans les environs immédiats (pas de photo « d’archive » svp) est à joindre soit en commentaire, soit avec vos réponses. Conformément aux directives mises à jour par GC HQ et publiées en juin 2019, des photos peuvent être exigées pour la validation d'une earthcache.

Il est strictement interdit de ramasser tout minéral, roche, fossile, galet, plante… sur tout le littoral. Merci de respecter cette consigne.

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 Homework

1. At the first waypoint, describe what you see in the hidden areas?
2. Which zone is the most advanced state of dolerite weathering?
3. At the second waypoint, with your back to the sea, what do you see in front of you on the foreshore?
4. What is it, how did it get there? Has the original color been preserved or not and why?
5. A picture of your, your GPS something else personal taken in the immediate aera (no "stock" photos please) is to be attached either as a comment or with your answers. In accordance with updated GC HQ guidelines published in June 2019, photos may be required for validation of an earthcache.

Log this cache "Found it", and send us your answers, don't forget to mention the name of the cache, via our profile or via geocaching.com (Message Center) and we will contact you in case of any problemes. "Found it" without the anwers will be deleted.

It is strictly forbidden to pick up any mineral, rock, fossil, pebble, plant... all over the coast. Please respect this instruction.