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Il y a 320 millions d'années, le massif montagneux vosgien a vu le jour suite à la collision du Gondwana et du Laurussia formant ainsi la Pangée connue par le modèle d'Alfred Wegener. Le Massif des Vosges abrite depuis ce colossal phénomène deux marbres: le Cipolin du Chipal et le marbre de Russ. Ces deux roches sont exceptionnelles dans le massif vosgien car elles sont issues du puissant métamorphisme dû à la création du supercontinent. Celles-ci sont principalement composées de carbonate de calcium (CaCO3) avec en infime part du carbonate de magnésium (MgCO3). Les deux étant de même origine, un seul article les regroupera.
Présentation
[modifier | modifier le code]Dans le domaine de la sculpture, grand nombre de roches métamorphiques d'origine sédimentaire ont reçu l'appellation de "marbre" injustement car il en existe une variété bien diversifiée dans le monde aux propriétés et à l'histoire bien différentes. Ces derniers se présentent pour la plupart de couleur blanche d'où son nom grec "marmaros" traduit par "pierre resplendissante". Lors du processus de métamorphisme, les différents composants étrangers comme les minéraux détritiques donnent à la roche une teinte différente et peuvent la rendre rose, bleue ou encore verte.
Le marbre est avant tout une roche naturelle fragile contrairement au granite et se situe à 4 sur l'échelle de dureté de Mohs (rayable facilement au couteau). Les sculpteurs et architectes s'en servaient ainsi comme matériau par sa capacité à être travaillé facilement tout en offrant une solidité pouvant parcourir les siècles.
Histoire
[modifier | modifier le code]Géologique
[modifier | modifier le code]Le marbre de Russ et de Cipolin du Chipal sont originaires de deux massifs coralliens disposés sur les marges passives du Gondwana et du Laurussia, les deux continents principaux durant le Paléozoïque, plus précisément, dans le Carbonifère. Suite à un phénomène de convergence de la tectonique des plaques, lorsque les marges sont devenues actives favorisant ainsi la subduction, les deux lithosphères continentales sont entrées en collision lorsque la lithosphère océanique est passée dans le manteau terrestre pour former il y a 340 millions d'années la chaîne Varisque ainsi que le supercontinent nommé Pangée. Ce puissant métamorphisme transforma une nouvelle fois les roches déjà métamorphiques (le Cipolin du Chipal) mais certaines en furent épargnées (le marbre de Russ). Durant la fin du Permien et le début du Trias, marquant le commencement du Mésozoïque, l'érosion d'une autre roche s'est faite: celle du grès. Pendant le Jurassique, les Vosges étaient recouvertes d'une mer puis au Cénozoïque a eu lieu l'effondrement du fossé rhénan s'accompagnant d'un volcanisme alcalin commençant à l'Eocène et se terminant au Miocène après s'y être développé: la cause en fut un choc intraplaques et la conséquence les Alpes provoquant la surrection du massif vosgien. La dernière période glaciaire marqua le relief actuel des Vosges et aujourd'hui, les marbres s'érodent après une longue histoire géologique.
Récente
[modifier | modifier le code]Ces deux marbres dans les dernières années de l'humanité ont été exploités quasi-exclusivement pour la production de chaux servant à épandre les champs afin de leur apporter le magnésium nécessaire. Ils ont également servi à créer des objets artistiques et certaines architectures tel que l'autel d'une église.
Pétrologie macroscopique
[modifier | modifier le code]Marbre de Russ
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Le marbre de Russ est composé en majorité de calcite. La particularité de ce marbre est le fait qu'il soit corallien et contient donc des fragments de coraux caractérisés à l'échelle macroscopique par d'épaisses veines de couleur sombre. Ce marbre est à première vue une roche obscure (corail) composée partiellement de tâches blanchâtres (calcite). C'est une roche anisotrope donc métamorphique réagissant avec l'acide chlorhydrique: son origine est sédimentaire.
Ses principaux gisements se situent en périphérie du petit village de Russ, situé dans le Bas-Rhin de l'Alsace, lié au massif vosgien.
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La formation du marbre de Russ est un long et ancien processus. Un récif corallien est à l'origine de cette roche (Schéma 1). Lorsque ce récif vient à dépérir, son squelette composé de carbonate de calcium se dépose sur le fond marin puis est recouvert de sédiments (Schéma 2). Avec le temps, ce dépôt se retrouve piégé dans la croûte océanique, c'est alors que les trois facteurs de temps, de pression et de chaleur transforment le calcaire en roche: c'est la formation d'une roche métamorphique, ici, le marbre corallien de Russ (Schéma 3). Le marbre a fini par s'éroder en se retrouvant à la surface donnant accès aux hommes à un gisement exploité par des carrières ou/et des mines (Schéma 4).
Cipolin du Chipal
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Le marbre de Cipolin est un beau marbre de couleur blanche dû à la présence majoritaire de calcite, tout comme le marbre de Russ. Il possède de fines veines de minéraux serpentineux. C'est lui aussi une roche orientée d'origine sédimentaire composée de calcite réagissant à l'acide chlorhydrique. Son nom vient du marbre cipolin étant une variété de marbres partageant quasiment les mêmes caractéristiques visuelles. Les situations géographiques de ces deux espèces de marbres empêchent toutefois la même appellation.
Les deux carrières de ce marbre se situent au Nord-Ouest de Chipal, à 1km de route sur le versant occidental du c ol des Chauffour. Les gisements sont invisibles à l'oeil nu, ils se trouvent dans le domaine étendu des gneiss de la Croix-aux-Mines. La carrière inférieure est aujourd'hui abandonnée.
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Géologiquement, le Cipolin et le marbre de Russ sont étroitement liés. En effet, un marbre similaire au marbre de Russ n'ayant pas totalement fini de s'éroder a été métamorphisé une deuxième fois par la collision du Gondwana et du Laurussia (Schéma 1). Le choc a été plus important que le métamorphisme créant le marbre initial ce qui engendra des températures et des pressions plus élevées (Schéma 2). La roche a subi durant des milliers d'années d'intenses conditions dans la montagne formée par les deux plaques continentales lui apportant d'autres minéraux tels que la serpentine. Les coraux présents dans ce marbre ont en quasi-totalité disparus donnant une nouvelle roche située aujourd'hui dans le massif vosgien: le Cipolin du Chipal (Schéma 3).
Pétrologie microscopique
[modifier | modifier le code]Marbre de Russ
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Lumière Polarisée Non Analysée
[modifier | modifier le code]Le marbre de Russ est analysé à l'aide d'une lame mince de 30 µm polie au diamant pour le rendre "transparent" et capable d'être étudié au microscope photonique polarisant. Il apparaît de couleur grisâtre translucide avec des macles polysynthétiques. Des minéraux tels que les Amphiboles ne sont pas présents.
Lumière Polarisée Analysée
[modifier | modifier le code]En LPA, une observation de couleur pastel du troisième ordre permet d'identifier la calcite comme principal composant. Les tâches obscures apparentes sur la lame pourrait induire en erreur: ce ne sont pas des opaques mais bien des éléments coralliens minéralisés. Présence de pléochroïsme.
Cipolin du Chipal
[modifier | modifier le code]Lumière Polarisée Non Analysée
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Le Cipolin du Chipal apparaît quasiment identiquement que le marbre de Russ au microscope polarisant. La couleur dominante est le gris clair. Des macles polysynthétiques sont également présentes. Les tâches sombres coralliennes ne sont plus là.
Lumière Polarisée Analysée
[modifier | modifier le code]Le marbre est de couleur pastel du troisième ordre: il est composé en très grande partie de calcite. La lame présente un pléochroïsme et toute trace de corail et maintenant absente.
Composition
[modifier | modifier le code]Chimique
[modifier | modifier le code]Après dissolution à l'acide chlorydrique réagissant avec le carbonate de calcium, celui-ci disparaît totalement dans les deux marbres étudiés ne laissant ainsi que les composants. Par une simple division entre la masse finale des roches après et avant l'expérience, le pourçentage de résidus minéralogiques dans le marbre de Russ est d'environ 15% (15.19%) et dans le Cipolin du Chipal est d'environ 4% (4.13%). En déduction, le Russ est composé de 84.81% de carbonate de calcium contre 98.87% pour le Cipolin. Ces résultats démontrent chimiquement la présence du second métamorphisme ôtant une grande partie de détritus organiques.
Minéralogique
[modifier | modifier le code]Les résidus des marbres sont étudiés au microscope photonique en lumière froide et contiennent tous deux une grande proportion de quartz et quelques minéraux accessoires tels que de la biotite et du feldspath plagioclase. Des particules d'argent et d'or sont présentes en très faible quantité dans ceux-ci.
La différence minéralogique confirme aussi la présence d'un second métamorphisme modifiant la composition entre le Cipolin et le marbre d'origine.
Minéraux dans le marbre de Russ
[modifier | modifier le code]Les sédiments recouvrant le dépôt de calcaire corallien ont apporté avec eux quelques minéraux dans la composition finale du marbre. Ce dernier contient en plus de la calcite 15% de résidus étant: du quartz en plus grande proportion, du feldspath plagioclase, de la biotite et de l'orthose.
Minéraux dans le marbre de Cipolin
[modifier | modifier le code]Suite à la création de la chaîne de montagnes vosgiennes à partir des deux croûtes continentales, le Gondwana et le Laurussia ont apporté différents minéraux durant la transformation du marbre déjà présent. Le Cipolin est ainsi composé de quartz n'ayant pas totalement disparu par les trois contraintes, de feldspaths plagioclases, de spinelles, de serpentines et exceptionnellement de grenats.
Sources
[modifier | modifier le code]Information: Cet article a été créé dans le cadre de Travaux Personnels Encadrés du Lycée André Malraux de la ville de Remiremont dans les Vosges par des élèves de première scientifique S.V.T.. Les résultats donnés et observations ont été vérifiés dans un cadre scolaire.
- Le centre « Terrae genesis »
- Jean-Paul Gremilliet - François Durand - Rita Martie
- « Découvertes pétrologiques des Vosges » le 8 octobre 1997. ULP-EOST, Strasbourg Delangle C. (Cipolin du Chipal) - Powerpoint de la Conférence de M.Delangle à Montbéliard le 16 Décembre 2013
- Lames minces : LM0361 (Russ) LM 1508 (Cipolin du Chipal) - Matériel pour le Calcimétre de Bernard - Réfractomètre de M.Delangle
- InfoTerre : http://www.infoterre-brgm.fr/ - Site du Bureau de Recherches Géologiques et Minières : http://www.brgm.fr/ - Calcimètre de Bernard: http://www.svt.ac-versailles.fr/archives/docpeda/banques/Limay/docs/calci.htm - Articles Wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Calcaire_corallien http://fr.wikipedia.org/wiki/Marbre http://fr.wikipedia.org/wiki/Corail http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89chelle_des_temps_g%C3%A9ologiques