Astroblème de Rochechouart-Chassenon

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L’astroblème de Rochechouart-Chassenon (entre la Haute-Vienne et la Charente, France) est la conséquence de l'impact d'un astéroïde tombé sur Terre il y a environ 214 millions d'années.

Cet astéroïde d'un kilomètre et demi de diamètre a percuté la Terre à une vitesse d'environ 20 kilomètres par seconde, sur le lieu-dit de La Judie, dans la commune de Pressignac en Charente. Il laisse un cratère d'au moins 22 kilomètres de diamètre, ravage tout à plus de 100 kilomètres à la ronde (des éjectas retombent à plus de 450 kilomètres du point d'impact), et modifie les roches du sous-sol sur plus de 5 kilomètres de profondeur.

Aujourd'hui, l'érosion a complètement effacé toute trace dans le relief et seul le léger détour de la Vienne vers le sud sur Chassenon pourrait lui être attribué. Par contre, le sous-sol conserve de nombreuses roches fracturées, fondues, remuées, que l'on appelle les brèches. Ces brèches seront utilisées pour la construction des monuments gallo-romains, comme les thermes de Chassenon, et des habitations qui se succéderont au cours des âges.

Ce n'est qu'en 1969 que François Kraut, géologue au Muséum national d'histoire naturelle (MNHN), explique enfin l'origine météoritique de ces roches restées mystérieuses depuis leur première analyse scientifique au début du XIX^e siècle.

Le cratère quelques années après l'impact (image de synthèse).

[modifier] Découverte de l'astroblème

Carrière de « lave volcanique pour la construction » à Chassenon (Charente)

L’origine de ces brèches a été sujette à controverse dès que les géologues se sont intéressés à elles. En 1808, le préfet de la Haute-Vienne ^[1] publie dans la Statistique générale de la France : département de la Haute-Vienne un passage concernant ces roches inconnues récemment découvertes par M. Alluaud, un fabricant de porcelaine de Limoges :

«  Brèches primitives. On donne cette dénomination à un agrégat qui occupe, dans la commune de Rochechouart, près d’un myriamètre d’étendue. La découverte de cette brèche est nouvelle, et les minéralogistes qui l’ont observée ne sont pas d’accord sur sa nature ; les uns l’on prise pour un ciment artificiel, les autres pour un produit volcanique.
[ … ]
On a cru devoir décrire, avec quelques détails, une roche inconnue jusqu’à ce jour. Ce n’est que depuis peu que M. Alluaud, qui en avait détaché quelques échantillons des tombeaux de l’Abbaye de Saint-Martial de Limoges, et qui en ignorait le gisement, a éclairci ce fait géologique.  » 

En 1833, William Manès ^[2] (1798-1881) leur donne une origine volcanique ; en 1858, Henri Coquand (1818-1894) leur attribue une origine sédimentaire ; en 1910, Le Verrier et Glangeaud ^[3] indiquent l'existence d'une ancienne région volcanique ; en 1935, François Kraut ^[4] tente de démontrer une origine volcano-sédimentaire. En 1967, il hésite entre une origine volcanique ou impactite, mais ses recherches conjointes avec les géologues américains B. French, N. Short et K. et B. Fredricksson entre 1968 et 1969 lui permettent de trancher définitivement pour une origine impactite ^[5]. Cette découverte est confirmée en 1972 par E. Raguin ^[6].En 1974, Philippe Lambert ^[7] détermine plus précisemment l'emprise du cratère sur le terrain.

[modifier] L'astroblème

Carte de l'astroblème. L’emprise du cratère est indiquée en pointillés et les courbes de niveau indiquent les anomalies gravimétriques du sous-sol (dites anomalies de Bouguer : plus l'on se dirige vers le centre du cratère, plus la roche est fracturée et moins dense, et plus l’anomalie est importante). Le cratère est centré sur le lieu-dit de La Judie, commune de Pressignac 45° 49’ 27’’ N, 0° 46’ 54’’ E (WGS84).

L’énergie libérée par l’impact fut énorme et le cratère faisait environ 20 à 25 kilomètres de diamètre (sa profondeur reste un sujet ouvert). Aucun fragment de la météorite n’a subsisté : elle s’est complètement vaporisée sous la violence de l’impact. Mais les roches terrestres ont été complètement remodelées. Certaines ont été vaporisées, d’autres désagrégées ou projetées à plus de 400 kilomètres de là, d’autres enfin, en sous-sol, ont été comprimées, fracturées ou choquées. L’ensemble s’est recombiné, refroidi, et a formé ce que les géologues appellent les « brèches de Rochechouart ^[8] » depuis le début du XIX^e siècle.

Ces brèches sont les seules reliques de l'évènement encore visibles en surface. Leur nature varie selon leur proximité du centre de l’impact.

Certaines sont constituées de roches vitrifiées dans lesquelles on trouve des inclusions gazeuses (près de Babaudus), leur apparence fait croire à une origine volcanique. Ce type de roche s’est formé à une température supérieure à 3 000°C et à une pression de plus de 600 000 bars.

D’autres contiennent des fragments de la roche du socle cristallin de la région, liés entre eux par une sorte de ciment. Les fragments ont des tailles variées, de quelques millimètres à plusieurs mètres. Le ciment est dit « clastique », c'est-à-dire qu’il est composé de l’agglomération des poussières et des fins débris résultants de l’impact. La température et le temps ont lié ces éléments entre eux pour former une roche assez solide. De nombreuses habitations et monuments utilisent cette roche comme élément de fabrication.

Entre ces deux extrêmes, on trouve toute une variété de roches dont la composition est riche en fer et en nickel. Les teneurs en ces métaux sont anormalement élevées par rapport à la composition du terrain sous-jacent, ceux-ci proviennent donc très probablement de la météorite elle-même.

Pour se rendre compte des dimensions du cratère, voici la liste des villes qui se trouvent actuellement dans son emprise (centré sur La Judie, commune de Pressignac en Charente) :

• À moins de 5 km du centre du cratère : Pressignac (16), Chassenon (16), Rochechouart (87) et Videix (87)
• De 5 à 10 km de centre : Chabanais (16), Saillat-sur-Vienne (87), Chéronnac (87), Verneuil (16), Etagnac (16), Vayres (87), Saint-Quentin-sur-Charente (16), et Chaillac-sur-Vienne (87)
• De 10 km jusqu'au bord : Massignac (16), Exideuil (16), Lésignac-Durand (16), Suris (16), Les Salles-Lavauguyon (87), Saint-Bazile (87), Chabrac (16), Saint-Junien (87), Mouzon (16) et Oradour-sur-Vayres (87)

En 1999, l'INSEE recensait 26 661 personnes vivant dans le cratère.

[modifier] À quoi pouvait ressembler le cratère ?

Astroblème de Ries (Allemagne)

Astroblème de Boltysh (Ukraine)

Cela fait très longtemps que le cratère a disparu du relief, l’érosion ayant fait son œuvre depuis 214 millions d’années. Les cratères de Ries^[9] (Allemagne, Ø 24 km, âge 15 Ma) et de Boltysh^[10] (Ukraine, Ø 24 km, âge 65 Ma) sont assez bien préservés et similaires en taille à celui de Rochechouart-Chassenon.

Le premier, très récent, permet de se faire une idée de la dispersion des éjectas, les tectites, que l’on retrouve à plus de 450 kilomètres de Ries. Le second, plus ancien a été formé sur un sous-sol quasiment identique à celui du Limousin : du gneiss et du granite.

[modifier] Le sous-sol

Cristaux de quartz non choqués à gauche, choqués à droite

Cônes de percussion dans les moëllons d'un mur à Rochechouart

Si la surface fut recouverte des débris ou des roches fondues, le sous-sol n’a pas été épargné. L’onde de choc a provoqué quatre désordres majeurs, les quartz choqués, les cônes de percussion, les cataclases et les pseudo-tachylites.

Le quartz choqué montre sous un certain éclairage des stries que l’on ne retrouve pas dans la nature. Elles sont la conséquence de l’onde de choc associée à une variation extrême de pression et de température.

Seuls les impacts météoritiques et les explosions nucléaires fournissent assez d’énergie et dans un temps assez bref pour induire de tels défauts dans la structure du quartz.

Les cônes de percussion se forment à l’échelle centimétrique dans les roches compactes et homogènes du sous-sol profond. C’est l’onde de choc qui provoque ces défauts dans la roche. Les plus grands cônes de percussion font 15 à 20 centimètres de long, ceux présentés dans la photo ne font que quelques centimètres.

Là aussi, seuls les impacts météoritiques et les explosions nucléaires fournissent les conditions nécessaires à leur formation.

Les cataclases sont l’effet du choc à une certaine distance de l’impact, dans les quelques kilomètres autour du point d'impact. Le sol a tremblé et en surface la roche affleurante s’est fissurée. Les fissures se sont développées d’une façon bien particulière, en réseau décamétrique. La même structure se remarque dans les couches profondes, secouées par l’impact mais pas au point de former des cônes de percussion ou des quartz choqués. On rencontre aussi ce type de fissures dans les zones sismiques et volcaniques.

Les pseudo-tachylites sont provoquées par la fusion des roches sous l'effet de la friction dans les failles générées par l'impact. La roche prend l'aspect d'une masse vitreuse le long de la faille. Les séismes et explosions volcaniques peuvent induire les mêmes désordres.

[modifier] L'astéroïde

[modifier] Nature et composition

En 1976-1977, Janssens ^[11] analyse la teneur en platine des brèches et conclut que la météorite était de type ferreuse (IIA). En 1980, Horn et El Goresi ^[12] optent pour une météorite chondritique en analysant des micro-sphérules piégées dans des fissures au point de l’impact, nature confirmée en 2000 par Shukolyukov et Lugmair ^[13] sur la base de la teneur en chrome. En 2003, Tagle et Stöffler ^[14] affinent les hypothèses et concluent en une météorite de type « ferreuse non magmatique » (IIE).

Les travaux de Horn et El Goresy leur ont permis de conclure que la teneur (en masse) en métaux devait être de 73% de fer, 17% de chrome, 8% de nickel et 2% de cobalt. Sachant que les chondrites sont en général constituées de 25% de fer, et en supposant que la densité de la roche sans ses métaux est de 2 800 kg/m³ (ce qui est la densité moyenne des roches anciennes sur Terre), on peut en déduire que la densité de la météorite de Rochechouart était de l'ordre de 3 350 kg/m³. Cette valeur est en accord avec les densités des fragments de chondrites que l'on trouve sur Terre (d = 3 400 ± 170 kg/m³) et compatible avec la conclusion de Tagle et Stöffler.

La nature de cette météorite donne une idée de sa provenance : la ceinture d'astéroïdes, située entre Mars et Jupiter qui contient de nombreux astéroïdes dont la masse totale ne dépasse pas 10% de la masse de Mars, mais dont les plus gros font quand même plus de 500 kilomètres de diamètre. Après avoir été décrochés de leur « salle d’attente » sous l’effet des mouvements de Jupiter, ils orbitent autour du Soleil et leur trajectoire peut croiser celle de la Terre. Leur vitesse d’impact est alors comprise entre 11 et 23 km/s.

[modifier] Taille

Comparaison des 5 théories de calcul du diamètre des météorites en fonction des caractéristiques du cratère

La détermination de la taille de l'astéroïde est très aléatoire. La taille dépend non seulement de ses propriétés (nature, densité, vitesse, angle d'impact), mais aussi des théories dont les résultats divergent fortement.

À ce jour, trois outils sont disponibles pour estimer la taille des météorites. Ils mettent en application 5 théories différentes :

1. (en) Earth Impact Effects Program
(Collins, Melosh et Marcus, 2005) ^[15]. Elle est fondée sur les travaux de Holsapple et Schmidt (1982) ^[16], de Schmidt et Housen (1987) ^[17], et de Gault (1974) ^[18] ainsi que de nombreuses expériences nucléaires, explosives, et des essais en laboratoires ou par simulations. C'est la méthode de calcul la plus récente. Les formules sont détaillées dans la page Cratère d'impact.

2. (en) Tekton Crater
(Melosh et Bayer, 1989, 1997, 1999) ^[19], plus ancien, ce programme de calcul donne accès aux résultats de trois méthodes différentes :

• Pi scaling
• Yield scaling, estime la taille à partir de considérations de conservation d'énergie, elle donne la limite basse du diamètre
• Gault scaling, d'après Gault (1974) ^[18]
  

3. (en) The crater estimator : craters from explosives and impacts
(Holsapple, Schmidt et Housen, 2003) ^{[16] [17] [20]}, cette théorie donne la limite haute du diamètre de la météorite.

Pour les calculs, les données suivantes ont été retenues :

• nature de la météorite : monobloc
• densité : 3 350 kg/m³
• vitesse : de 11 à 23 km/s
• angle d'impact : 45 °
• terrain à l'impact : roche cristalline (granite, gneiss et leptinite), densité moyenne de 2 750 kg/m³

Si l'on s'en tient à la théorie la plus récente, et à une vitesse d'impact moyenne de 17 km/s, le diamètre est environ égal à 1 600 mètres, tandis que la moyenne des 5 théories retourne un diamètre de 1 540 mètres.

On peut donc raisonnablement conclure que la météorite faisait environ 1,5 kilomètre de diamètre.

[modifier] Datation de l'impact

Carte de l'Europe au Norien (220 Ma)

Évolution des datations

En 1971, Kraut et Hartung estiment un âge compris entre 146 et 181 millions d’années avec une méthode de datation Potassium-Argon (K-Ar). La même année, Pohl et Stöffler analysent le paléomagnétisme et indiquent un âge situé à la fin du Trias (c'est-à-dire plus de 200 millions d’années). Lambert en 1974 utilise à nouveau la méthode K-Ar et arrive à 165 ± 5 millions d’années. L’année suivante, Wagner et Storzer ^[21] analysent les traces de fission et datent l’impact entre 173 et 245 millions d’années. En 1987, Reimold et Oskiersky calculent un âge de 186 ± 8 millions d’années avec la méthode Rb-Sr. En 1997, Spray et Kelley ^[22] utilisent la méthode Ar₄₀-Ar₃₉ et datent l’âge à 214 ± 8 millions d’années.

Cette dernière méthode de datation, réputée la plus fiable, semble maintenant faire consensus dans la communauté scientifique. Elle situe l’impact à la fin du Trias, plus particulièrement entre les étages du Carnien et du Norien.

À cette époque, le climat était chaud. La température moyenne sur Terre était alors de 22°C alors qu’elle n’est que de 13°C aujourd’hui. La France se trouvait en partie immergée dans l’océan Thétis. Les Alpes et les Pyrénées n’existaient pas encore et ces dernières notamment, étaient le siège d’une intense activité volcanique. La faune de l’époque était constituée des ancêtres des dinosaures dont l’avènement devait arriver au Jurassique.

L’océan Atlantique commencait tout juste à s’ouvrir. Le Limousin se trouvait hors d’eau et l’impact a eu lieu dans une région située en bordure de la côte. Selon la date précise à laquelle la météorite est tombée, la région de Rochechouart se trouvait dans l’eau ou sur terre… mais il semble que l’impact a eu lieu sur terre car aucun débris marin ou sédimentaire n’a pu – à ce jour – être trouvé dans les brèches.

[modifier] Hypothèses non résolues

[modifier] Une météorite fragmentée

Selon P. Lambert en 1982 ^[23], l'astroblème de Rochechouart-Chassenon a une forme atypique. En effet, il remarque que :

• le cratère serait très plat, les variations d’altitude étant de l’ordre de ± 50 mètres ;
• il n’y a pas de pic central notable, contrairement à ce que l’on observe à Ries et Boltysh ;
• les couches de brèches diverses ne se recouvrent pas forcément selon l'empilement prévu par les théories ;
• on retrouve plusieurs zones ayant subit des efforts extrêmes, elles sont parfois éloignées les unes des autres et entourées de zones d'efforts moindres.

On peut ajouter que :

• à Babaudus, Chassenon, et Montoume, par exemple, les brèches contiennent des teneurs en métaux radicalement différentes.

Ces indices militent en faveur de l'impact de plusieurs blocs de natures et tailles diverses tombant les uns à cotés des autres, les cratères des uns recouvrant ceux des autres. Les études de Gault et Schutz en 1983-1985 ^[24] montrent qu'un impact simultané d'objets dispersés provoque un cratère bien plus aplani que l'impact de la même masse en un seul bloc.

De plus, l’observation et l’analyse récente des astéroïdes qui se trouvent dans la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter montre qu’effectivement la plupart des astéroïdes de plus de 400-500 mètres de diamètre sont constitués d’une agglomération de blocs de tailles et de natures variées, fruits des chocs entre eux depuis plus de 4,55 milliards d’années, âge du système solaire. Selon les travaux de Bottke et Durda en 2005 ^[25], un astéroïde de la taille de celui de Rochechouart-Chassenon aurait subi une collision avec un astéroïde de 500 mètres ou plus tous les 200 millions d’années, soit au minimum une vingtaine de collisions depuis la formation du système solaire, ce qui renforce encore plus l’hypothèse d’une météorite hétérogène.

[modifier] La catena Rochechouart-Manicouagan-Saint-Martin

Impacts probables de la catena, en trois salves, il y a 214 millions d'années

Après avoir daté l'impact de Rochechouart-Chassenon à 214 millions d'années, Spray, Kelley et Rowley ^[26] ont remarqué que d'autres impacts avaient eu lieu à la même époque (aux intervalles d'erreur près) :

• Manicouagan, Canada (214 ± 1 Ma, Ø 100 km)
• Rochechouart-Chassenon (214 ± 8 Ma, Ø 22 km)
• Saint-Martin, Canada (219 ± 32 Ma, Ø 40 km)

En reportant ces impacts sur une carte représentant le globe terrestre à cette époque, ils ont constaté qu'ils se trouvaient sur la même paléolatitude de 22°8' dans l'hémisphère nord.

Ils pourraient avoir été formés en même temps par la chute d'un ensemble d'astéroïdes, dont les blocs seraient tombés les uns derrière les autres formant une chaîne, ou une catena, un peu comme les fragments de la comète Shoemaker-Levy 9 sur Jupiter en juillet 1994.

D'autres cratères seraient peut être liés à cette catena ^[27] :

• Red-Wing, USA (200 ± 25 Ma, Ø 9 km)
• Obolon, Ukraine (215 ± 25 Ma, Ø 15 km)
• Puchezh-Katunki, Tadjikistan (220 ± 10 Ma, Ø 80 km)
• Kursk, Russie (250 ± 80 Ma, Ø 6 km)
• Wells-Creek, USA (200 ± 100 Ma, Ø 14 km)

La datation des trois derniers est très incertaine, ce qui permet de douter de leur participation à cette catena.

[modifier] Aujourd'hui

Une association, Pierre de Lune, est en charge de la surveillance du patrimoine géologique de l'astroblème et de l'animation du Musée de la Météorite à Rochechouart. Toutes les études doivent être entreprises en partenariat avec l'association. Le site est en cours de classement en réserve nationale géologique et a été classé European Geopark. Tout cela se traduit en pratique par l'interdiction de tout prélèvement minéralogique : ces contraintes ont stoppé net la plupart des recherches universitaires.

[modifier] Notes et références

[modifier] Voir aussi

• Géologie du Limousin
• Cratère d'impact
• François Kraut l'inventeur de l'astroblème

[modifier] Liens externes

Sites relatifs à l'astroblème de Rochechouart-Chassenon

• (fr) Association Pierre de lune : elle gère le site géologique de l'astroblème
• (fr) Université de Poitiers : apports à l'étude d'un impact météoritique - l'astroblème de Rochechouart
• (fr) BRGM : Rochechouart : une catastrophe écologique au temps des dinosaures
• (en) Ernston Claudin impact structures : The Rochechouart impact structure

Sites généralistes

• (en) Earth Impact Database : base de données des astroblèmes terrestres
• (en) Earth Impact Effects Program : calcul des effets d'un impact météoritique (Robert Marcus, H. Jay Melosh, et Gareth Collins)
• (en) Crater : Calcul de la taille du cratère en fonction de celle de la météorite, et vice versa (H. Jay Melosh et Ross A. Beyer)
• (en) Crater Database and Scaling Tools : calcul des caractéristiques d'un impact selon celles de la météorite (Keith Holsapple)
• (en) Dessins de la faune du Norien issus des travaux paléontologiques effectués au nord de l’Italie par A. Tintori et S. Renesto.

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