Kaiserstuhl : fiche professeur

Kaiserstuhl – fiche professeur

Généralités :

Le Kaisertuhl est un ancien complexe volcanique en forme de fer à cheval qui consiste en une séquence de roches pyroclastiques et de coulées de laves traversées par des intrusions dont les carbonatites du Badberg.

La première carte géologique du Kaiserstuhl date de 1957 mais l’étude du complexe volcanique dure depuis 200 ans. Son nom proviendrait de l’endroit où se situait un tribunal en plein air du l’Empereur Otto III en 994.

Carte géologique :

Carte géologique simplifiée du Kaiserstuhl (source : www.tobias-weisenberger.de). NB : les numéros sur la carte ne correspondent pas aux arrêts mentionnés ci-dessous).

 

Géologie :

Roches :

Le volcanisme est alcalin sous-saturé en silice, d’âge Miocène appartenant à la province éruptive tertiaire d’Europe centrale. Les carbonatites sont les roches emblématiques du massif.

Les roches du Kaiserstuhl peuvent être classées en deux catégories :

1. Roches effusives :

– Les téphrites /essexites : minéraux caractéristiques : titanaugite, leucite, plagioclases, néphéline.

– La limburgite : minéraux caractéristiques : olivine, augite, magnétite.

2. Roches intrusives :

– Les phonolites : minéraux caractéristiques : feldspath alcalin, grenat, augite, titanite (sphène).

– Les carbonatites : minéraux caractéristiques : calcite, l’apatite, magnétite.

 

Deux phases magmatiques identifiées :

– vers 30 Ma : mise en place de filons sur les bordures du fossé rhénan.

– formation du volcan du Kaiserstuhl au cours du Miocène, entre 18 et 15 Ma (selon les sources) :

1- volcanisme téphritique : formation du cône volcanique.

2-  de larges intrusions subvolcaniques (laves n’ayant pas atteint la surface) dans l’édifice volcanique forment le plus gros des roches cristallines, spécialement les essexites ainsi que des dômes phonolitiques. (arrêt 2)

3- formation de nombreux filons dont les plus différenciés d’un point de vue composition se trouvent au centre du complexe.

4-  les intrusions de carbonatites surviennent en fin d’évolution, au centre du complexe. Elles sont accompagnées  de brèches ultramafiques subvolcaniques. (arrêt 3)

5-  l’activité volcanique la plus récente a lieu au niveau du Limberg avec des néphélinites à olivines, limburgites et téphrites. (arrêt 1).

 

Modèles interprétatifs :

La géophysique a montré que, sous le Kaiserstuhl, le Moho n’est qu’à 24 km au lieu de 30 km.

Deux modèles sont proposés pour expliquer le volcanisme du Kaiserstuhl :

– Modèle 1 :  remontées mantelliques à la tête d’un vaste panache profond situé sous l’Europe du Nord (Granet et al. 1995).

– Modèle 2 : une extension se produit vers 40 Ma dans un contexte de rifting en fin de collision alpine. Le magmatisme apparait avec un retard de 20 Ma environ par rapport l’extension (Merle et al. 1998).

 

Itinéraire :

1. Arrêt au Limberg (près de Sasbach) : limburgite

Les carrières se trouvent le long de la route menant à Sasbach après avoir traversé le pont de Marckolsheim (usine électrique).
La colline du Limberg est bordée à l’Ouest par le Rhin.
Des panneaux indiquent des sentiers amménagés.

Des limburgites peuvent être observées au Limberg. Les limburgites sont des basanites à phénocristaux d’olivine et d’augite. Des cavités dans la roches sont souvent remplies de minéraux blancs tels les zéolites, l’aragonite ou la calcite.

Limburgite

Dans la carrière du haut on peut observer en partant du bas : des agglomérats rouges, une coulée de limburgite, des sédiments lacustres et fluviatiles, un tuff phonolitique puis une brêche à éléments de gneiss. Les sédiments lacustres semblent avoir été remaniés au cours d’un épisode phréato-magmatique.

 

Limberg, carrière du haut.


 

Une carrière du Limberg (bord de la route)

2. Arrêt au Kirchberg (Niederrotweil) : dôme de phonolites.

En venant de Niederrotweil, laisser la voiture devant l’église.
Prendre le chemin à gauche qui monte vers les vignobles, traverser la ligne de chemin de fer et poursuivre tout droit le long de la colline (à gauche) et des vignes (à droite) durant 100 m. La carrière se trouve à gauche au bout d’une montée dont l’accès est fermé par une barrière.

Au fond de celle-ci, on observe une intrusion de carbonatite (couleur blanchâtre, à droite de la photo).
C’est est un site protégé (nidation de nombreux oiseaux).

La carrière de phonolite du Kirchberg (entrée)Fond de la carrière de phonolite

Les échantillons de phonolite sont riches en cristaux de sanidine en baguettes blanchâtres (orthose de haute température), d’augite  et de grenats.

La phonolite

3. Arrêt à Schelingen : carbonatites

700 mètres après Schelingen en direction de Balhingen on peut observer des carrières ouvertes de carbonatite.
Ces carrières sont situées directement à droite de la route (en venant de Schelingen) et sont très végétalisées.

A gauche de ces carrières, prendre un sentier qui s’élève d’abord dans un pré.  La carrière de Carbonatite se trouve à droite du sentier.

Une sculpture en bas-relief est observable à gauche de l’affleurement.

La carrière de carbonatite

 

Le bas relief

Les échantillons de carbonatite sont composés de grands cristaux de calcite (90% à 95%), de mica noir (phlogopite), de magnétite noire et d’apatite vitreuse brun-vert.

Carbonatite

Sources :

– revue LAVE n°99

– ENS/Planet Terre : le kaiserstuhl et ses carbonatites

– Site Web du Dr. Tobias Weisenberger

–  Gerhard Brügmann und Dieter Mertz, Exkursion zur Vulkanologie und Tektonik des Oberrheingrabens, 2009.