Nideck : fiche professeur

LES ROCHES VOLCANO – SÉDIMENTAIRES DU NIDECK

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La série du Nideck d’âge permien, épaisse de 200 m, comprend une succession de roches volcano-sédimentaires liées à des dépôts pyroclastiques acides soudés à chaud (> 700°c), (ignimbtrite du latin ignis, feu et imber, imbris, pluie) ou à froid formés lors d’éruptions de type « nuée ardente » et des rhyolites sommitales issues de coulées, correspondant à plusieurs phases d’activité volcanique. On n’en connaît cependant pas le lieu d’alimentation ni l’étendue exacte, car elles s’ennoient au Nord sous les Grès permo-triasiques.

Le trajet proposé aux élèves est un aller retour jusqu’à la cascade (arrêt 1, arrêt 2 et arrêt 3) et permet de voir la succession de roches des schistes du Viséen à l’ignimbrite du Permien. L’arrêt 4, au dessus de la cascade, permet de voir la roche de la “coulée supérieure” et de poursuivre le chemin vers la maison forestière du Nideck, en passant dans les formations de Grès permien qui recouvrent les roches volcano – sédimentaires.

On peut aussi embrayer sur une visite historique des deux ruines du château (superbe et imposant donjon carré du 14ème siècle et tour du 13ème siècle, incendiés en 1636) et raconter la légende de la « fille du géant du Nideck ». La fille du géant qui habitait un de ces châteaux, en parcourant la vallée, aperçut un couple de paysans qui labouraient la terre. Comme ils étaient très petits, elle les prit pour des poupées et les ramassa délicatement pour les montrer à son père. Son père, surpris par la méprise de sa fille, laquelle prenait les paysans pour des jouets alors qu’ils cultivaient leur terre pour  les nourrir, lui et sa fille, lui ordonna de les reposer immédiatement.  La morale de la légende, c’est qu’on a toujours besoin d’un plus petit que soi !

L’arrêt 5 permet de voir encore d’autres roches volcano – sédimentaires : brèches rhyolitiques (cet arrêt ne fait pas l’objet d’une étude  sur le terrain).

Aire de stationnement sous le Café "Cascade du Nideck"

Aire de stationnement sous le café "Cascade du Nideck"

Prendre le chemin forestier du club vosgien balisé par un rectangle rouge.

Arrêt n°1, parking bas : schiste du socle

Coordonnées GPS : 48,568928, 7,286780, 365m

Roche très faiblement métamorphisée d’âge viséen (-330 Ma). Les sédiments fins de remplissage se sont déposés au fond de la mer. Ils sont faiblement schistosés. Cet arrêt permet de faire remarquer un premier type de roche métamorphique, avec schistosité oblique par rapport à la stratification, avec lequel on pourra comparer les ignimbrites, dépôts pyroclastiques discordants sur ces niveaux déformés.

Schistes  du socle, d'âge Viséen (- 330 Ma)
Schistes du socle, d’âge viséen (- 330 Ma),visibles sur le talus qui borde le parking
Schistes (pélites) avec schistosité visible
Schistes (pélites) : schistosité visible

Pour  avoir un meilleur aperçu de ces schistes, on peut se rendre à un joli affleurement, visible 100 m plus bas sur la gauche de la route.

Arrêt  et affleurement de schiste
Arrêt et affleurement de schistes, en bordure du chemin forestier
Schistes du socle : stratification sub horizontale et schistosité

Arrêt n° 2, bord du chemin, à droite : bloc remarquable

Bloc de roche volcano – sédimentaire présentant des sortes de laminations, interprétées comme des dépôts successifs.
On pourra aussi remarquer, sur la colline en face, le débit en colonne prismatique lié à l’apparition de joints de rétraction lors du refroidissement; remarquer en particulier la colonne isolée et dégagée par l’érosion appelée couramment « rocher du Troll »

Bloc d’ignimbrite à laminations
Falaises dégagées par l’érosion : rocher du troll

Arrêt n° 3, sous la cascade : ignimbrite de la “coulée” principale de couleur violacée

Coordonnés GPS : 48,577436, 7,284686, 435m

Lorsqu’on observe un échantillon ramassé dans la rivière ou sur le chemin, on remarque la présence de phénocristaux de feldspath très altérés, une pâte fine de couleur violacée, des sortes de « lits » horizontaux.

La cascade entaille la "coulée" principale
La cascade entaille la “coulée” principale
Roche de la coulée principale de couleur violette. Les phénocristaux de feldspath sont altérés. La pâte est fine
Roche de la “coulée” principale de couleur violette. Les phénocristaux de feldspath sont altérés. La pâte est fine

Les données bibliographiques complètent cette observation :

– Analyse chimique : 70 % SiO2 (roche très acide)

– Analyse minéralogique de référence (en  %) : quartz : 30, feldspath : 45, pyroxène : 5, oxyde fer : 4, corindon : 5. L’observation sur le terrain des minéraux permet de voir les feldspaths qui nagent sur un fond microlithique dont on ne peut rien identifier.

– Texture : porphyrique avec phénocristaux blancs de feldspath (anorthose et andésine) ornée de lentilles aplaties. Certains échantillons présentent des sortes de laminations interprétées comme des dépôts successifs. Roche décrite historiquement comme une rhyolite mais sa mise en place correspondrait à un dépôt pyroclastique. En revanche si les dépôts sont vastes, les fissures d’alimentation n’ont jamais été identifiées.

– Épaisseur de la formation : 100 m (sur 35 km²)

Des études complémentaires montrent que la roche serait « soudée à chaud ». Les minéraux ferriques sont orientés ; ils ont conservé cette orientation lors du refroidissement contemporain du dépôt, lorsque la température devient inférieure à 670°C.
Les roches ont été exploitées, par endroits au Paléolithique moyen (-60 000 à -40 000 BP) par l’homme de Néanderthal installé dans la basse vallée de la Bruche, à Mutzig – Felsbourg : la pétrographie de la roche, ses modes d’affleurement, son contexte stratigraphique et d’autre part les schémas de débitage ainsi que l’outillage des séries lithiques récoltées le montrent.

Arrêt n°4, au-dessus de la cascade : ignimbrite de la « coulée « supérieure de couleur gris-violacée

Un échantillon ramassé de cette formation présente une teinte plus claire (rosâtre à grisâtre), présentant une stratification fine avec alternance de passées grises et violettes. On observe à nouveau des phénocristaux de feldspath altérés, quelques quartz corrodés et des morceaux anguleux de roche dans une pâte fine.

Roches de la coulée supérieure visible sur le chemin, au dessus de la cascade
Roches de la coulée supérieure visibles sur le chemin, au dessus de la cascade
Roche de la coulée supérieure, de couleur grisâtre à rosâtre, phénocristaux de feldspath altérés, quartz corrodé, pâte grenue
Roche de la coulée supérieure, de couleur grisâtre à rosâtre, phénocristaux de feldspath altérés, quartz corrodé, pâte grenue

– Analyse minéralogique de référence (en %) : quartz : 33, feldspath : 60, pyroxène : 2, oxyde fer : 4. L’observation sur le terrain des minéraux permet de voir les feldspaths et les quartz.

-Texture : porphyrique avec gros feldspaths altérés +/- et quartz corrodés

– Roche : compacte, hétérogène avec parfois des blocs incorporés dus à des éboulis au sein du dépôt pyroclastique

– Épaisseur : 30 – 40 m

DATATION des deux formations
– Absence de datation absolue
– Discordant sur le socle et intercalé entre socle et grès du Permien  : date probablement du Thuringien (-260 Ma à –245 Ma)
– Dépôt présent aussi plus au Nord mais recouvert par les grès d’âge permo-triasique.

ORIGINE

– Roche magmatique effusive, magma acide rhyolitique, dépôt pyroclastique de nuée ardente (comme le Mont Katmaï, éruption historique de 1912, gaz chauffés à 1000°C avec gouttelettes de lave qui dévalent la pente du volcan).
– Pas de trace de l’appareil volcanique.
– Mise en place du granite de Kagenfels, plus au Sud : c’est peut être l’équivalent plutonique de l’ignimbrite mais la datation du granite est non conforme car il est daté du Viséen (-330 Ma) alors que l’ignimbrite est postérieure.

Pour continuer la sortie, deux possibilités :

– Redescendre vers le parking par le sentier balisé avec un triangle rouge. Ce sentier permet de  voir les tufs et ignimbrites de la formation inférieure de l’arrêt n°5 (réservé aux étudiants avertis !)
– Continuer le chemin qui remonte vers la maison forestière du Nideck en restant sur la rive gauche du cours d’eau. La traversée prend 2 heures, arrêts compris. Le chemin pédestre débouche sur le parking du haut, sous la maison forestière du Nideck. L’interêt de ce trajet est de remarquer les blocs de grès d’âge permien sous la maison forestière. On remarquera la petite taille homogène (bon classement) des grains de ce grès  d’origine éolienne (couches de Champenay).

Bloc de grès d’âge permien
Maison forestière du Nideck, parking haut
Maison forestière du Nideck, parking haut

Arrêt n°5 : chemin de redescente : prendre le chemin du Club Vosgien (triangle rouge) qui ramène au parking. : brèches rhyolitiques

Tufs et ignimbrites intercalées dans brèches pyroclastiques de la formation inférieure. Elles forment la base de la série volcanique discordante sur le socle dévono-dinantien. Ce sont des brèches d’explosion, polygéniques grossières et mal classées qui renferment des clastes rhyolitiques, des ponces et de rares fragments sédimentaires. La matrice grise est constituée d’échardes de verre, de cristaux et d’éclats de cristaux de feldspath altérés et de quartz automorphes : c’est un dépôt pyroclastique. On y distingue aussi des gouttelettes de ponces fréquemment écrasées qui témoignent d’une mise en place à haute température à la faveur d’écoulements pyroclastiques : ces dépôts sont des ignimbrites soudées.

ORIGINE

Brèche recouverte de plusieurs couches de tufs et brèches en lits +/- horizontaux dans lesquels sont interstratifiées quelques « coulées » de lave très siliceuse.
Ce dépôt correspond à un premier épisode volcanique.

Arrêt supplémentaire sur la départementale D218

Lorsqu’on poursuit en bus sur la D218 vers la maison forestière du Nideck, au niveau d’un point de vue sur les châteaux (un peu avant le PR 12, 585 m) on peut voir un faciès de coulée rhyolitique en contact avec le grès permien éolien de Champenay. Les coulées de rhyolite sont finement laminées et montrent de petits replis. Les grès sommitaux présentent un débit en plaquettes, des grains arrondis et un bon classement, caractéristiques d’un dépôt éolien.

Contact  entre la rhyolite et le  grès sommital

CHRONOLOGIE des formations du Nideck, d’après Sakaé Mihara (1935)  dans la notice de la carte géologique de Molsheim, éditée par le BRGM.

Chronostratigraphie des formations du Nideck / Notices Cartes géologiques de la France au 1/50 000 – Molsheim (feuille n° 271) et Colmar (feuille n° 342) © BRGM – www.brgm.fr – Autor. n° R12/13Ed.

Du plus ancien vers le plus récent, de bas en haut :

– Schiste du Dinantien (Viséen, -330 Ma) (arrêt parking) : schiste du socle
– Formation inférieure : tufs, brèches ; premier épisode volcanique
– Formation moyenne : grès et conglomérats du Permien inférieur (Saxonien) ; arrêt de l’activité volcanique
– Formation principale : ignimbrite rouge – violacée du Permien supérieur (Thuringien) ; second épisode volcanique
– Formation supérieure : ignimbrite grise – violacée du Permien supérieur (Thuringien)
– Grès du Permo-Trias (grès feldspathique à débris de rhyolite, grès arkosique argileux et grès vosgien supérieur).

Pour J.L Schneider, D. Brice, B. Milhau et B. Mistian (Excursion géologique Vosges – Fossé Rhénan, 1997) ” la succession volcanique permienne de la zone Nideck-Donon pourrait résulter de l’évolution volcanologique d’une caldeira”. Les études géologiques menées dans l’ensemble de la zone (Edel et Schneider, 1995) montrent que l’activité volcanique est associée à un grand couloir de décrochement d’orientation E-W le long duquel les émissions volcaniques se font par plusieurs sources.

Étant donné les multiples faciès des roches ramassées (coulée rhyolitique, ignimbrites, brèches pyroclastiques, tufs,…),  il est intéressant de faire remarquer qu’un magma  siliceux et acide, en fonction  du  régime éruptif (coulée de lave, coulée pyroclastique, panache ou colonne plinienne) qui dépend lui même de plusieurs paramètres (densité du magma, vitesse verticale et dimension du conduit ; Physique de la Terre, HC Nataf, J Sommeria, p 37-33, édition Belin, CNRS édition) peut donner plusieurs faciès de roches volcaniques ou volcano-sédimentaires.
Benjamin Schinz, géologue et accompagnateur de montagne connaît très bien la région et sa géologie : Contact