Un grain de sable magnétisé à Senèze Domeyrat 43

Avant-Propos : 

Nous l’avons déjà compris par l’intitulé de la présente note, il sera question de Magnétisme Terrestre qui tient une place non négligeable parmi les préoccupations scientifiques. Comme toute chose a son histoire… l’Histoire du magnétisme repose sur 3000 ans, on ne sait ni où ni quand il a été découvert. Cependant la civilisation Chinoise nous livre dès la période des « Royaumes Combattants dans l’Encyclopédie Ganzi » le plus vieil écrit parlant de la « Pierre Aimante ». La boussole serait en fait née quelque part dans les montagnes de la Chine à partir de l’extraction de la magnétite. La mention « l’attraction d’une aiguille par un aimant » se trouve dans un autre ouvrage chinois créé en 70 et 80 après J.C.

Effectivement, cette communication restitue la particularité de la découverte d’un grain sable composé d’un très petit morceau de roche volcanique magnétisé, retiré parmi de fins sédiments sablonneux d’un petit ruisseau. Grain en effet, originalement recouvert d’infimes boursoufflures métallisant de couleur qui tire sur le noir luisant, ce sont en fait des inclusions microscopiques ferromagnétiques. Mais avant de développer cette communication d’une manière plus approfondie, approchons les conséquences géologiques liées au volcan, qui devaient éloigner ce bout de lave du cratère…

Appareil éruptif de type Maar :

Senèze est un lieu-dit de quelques maisons à une dizaine de kilomètres au Sud de Brioude, bâties sur les pentes internes ouest d’un cratère entaillé d’une échancrure qui lui fournit une échappée au Nord. Manifestation volcanique de Senèze se caractérise d’un appareil éruptif de type Maar, c'est à dire un cratère d’explosion dont le diamètre, au ras du plateau dans lequel il se creuse, atteint 700 mètres. Conséquemment de la rencontre en profondeur de la lave et de l’eau d’origine phréatique, il s’agit d’un volcan phréatomagmatique.

Comme pour tous les volcans de ce type, nombreux en Auvergne et par la Planète, l’énergie libérée fut considérable et suivie de projection du terrain encaissant, arraché par l’explosion, ce sont des roches granitiques, gneissiques accompagnées de roches volcaniques, scories de toutes tailles, blocs, lapilli, cendres, suivis d’une phase terminale s’étant tout autant terminée à Senèze par une coulée de laves. Son cratère aujourd’hui comblé par la retombée des projections très abondantes par glissements sur les parois de la cheminée volcanique. Des sondages ont montré qu’à la phase terminale de son éruption s'en est subsisté un lac d’une profondeur d'au moins de 175 mètres, où fut encore atteints des sédiments lacustres avérés riches en grain de pollen de diatomées. Ce cratère de Maar s’est également édifié d’un classique anneau en forme de croissant en demi-lune, déposé sur sa bordure ouest. Petite élévation lui donnant dans le paysage, la configuration d’un volcan type strombolien. Il s’agit d’un empilement successif de scories et de brèches volcaniques recouvrant la coulée de Basanites.

La coulée volcanique de Senèze est d’une longueur de 4 kilomètres et de 1,5 kilomètre de largeur, fossilisant un fond de vallon creusé dans les gneiss à biotite et sillimanite s’ouvrant dans une direction ouest. Une tranchée ouverte en bordure de la route R N 102 fait apparaitre cette roche volcanique pour de la basanite surmontant un sol rubéfié d’argile durci et rougi.

Si vous n’avez jamais entendu parler d’inversion du champ magnétique, il est compréhensible qu’en lisant cette note vous vous aperceviez surpris… On le serait pour bien moins que cela, puisqu’une inversion du champ magnétique signifie que l’aiguille de la boussole a changé complètement de direction, et qu’au lieu de pointer le pôle actuel, elle pointe vers le pôle opposé. C’est cependant ce que notre planète connut à plusieurs reprises. La preuve de ces changements de polarité s'est démontrée par des minéraux figés dans les coulées des volcans de l’Auvergne.

L’usage d’une loupe binoculaire X 30 rendit le verdict :

En procédant à une détermination microscopique de sables prélevés lors d’une prospection des alluvions d’un petit ruisseau de la rive droite de l’Allier, en amont de Vieille-Brioude. Je fus étonné d’un grain de roche volcanique d'un millimètre de diamètre (soit à l’échelle de ce petit Astérix *), truffé de petites cristallisations de couleur noire se démontrant sensibles au barreau aimanté. (Ech… enregistré sous le N° 2600, sur ma banque de données informatisée). En effet, ces infimes parcelles noirâtres d’aspect métallisant, survenaient à se révéler pour être de la magnétite parfaitement calibrée et tout autant régulièrement répartis sur la circonférence de ce grain… A l’évidence, elles ne pouvaient être guère identifiées à l’œil nu, l’usage d’une loupe binoculaire X 60 fut donc de recours.

De cette épreuve plus approfondie sur cette petite forme sphérique…infra millimétrique, précise cette minéralité pour d’oxyde de fer, du système cubique, approprié en fait, en courbes parallèles suivies d’espaces interstitiels réguliers. Une « ligne de champ » interpelant absolument par sa configuration des ammonites, à partir de leurs dispositions se dessinent des spiralités en lignes parallèles. Ce qui nous amène à évaluer le rôle des Lois de la physique…

Le physicien Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), fut l’un des précurseurs sur les attractions et les répulsions magnétiques s’exerçant sur des corps.

Alors que le physicien britannique William Lawrence Bragg (1890-1971) parvint en 1912, à la réflexion sur les propriétés électromagnétiques des cristaux.

C’est un autre Astronome Britannique William Gilbert (1544-1603) qui le premier songea que la terre était magnétique et que c’était pour cette raison que la boussole indiquait le Nord. Son nom a été donné à une unité de force magnétique. Apostrophons-nous, quand même que la boussole est une découverte chinoise, aux alentours du XI^ème siècle, après une longue observation des propriétés de la magnétite à attirer les objets en fer. 

Jusqu’à façonner des lignes équidistantes :

À poursuivre sur les phénomènes de polarisations des minéraux, notamment les plus disposés sous l’influence du champ magnétique terrestre, appelé plus communément champ géomagnétique. La roche volcanique distinctif à ce grain, lorsqu’encore pâteux, pendant les premiers instants de ses turbulences aérodynamiques, suite à sa projection. Ces éléments de magnétites le composant, étant alors d’une disposition pelle-mêle dans cette bribe de magma à l’état pour ainsi dire de viscosité… du fait de sa température portée de 800 à 1000 degrés. Son mouvement de rotation survint à engendrer une force centrifuge, au point de faire migrer les éléments magnétiques sur les bords de son périmètre en même temps de sa formation en arrondi…Suite aux influences attractives du champ magnétique.

Tout un chacun sait qu’un aimant attire le fer. Si l’on place notamment un carton plat saupoudré de limaille de fer, au-dessus d’un aimant et que l’on tapote légèrement sur la plaque de carton, on s’aperçoit que la limaille s’organisme en lignes parallèles régulières prenant la direction des Pôles Nord/Sud, appelées « lignes de champs » : un champ magnétique règne ainsi autour de l’aimant. Si l’on retire l’aimant, la configuration des particules de fer reste cependant en place.

Ce commun petit grain de roche éruptive n’est pas insignifiant en soi puisqu’il est naturellement contemporain aux datations complétées par une faune et une flore fossile… correspondant à l’époque où l’Auvergne ressemblait à une Afrique verdoyante.

La découverte de ce bout de roche volcanique, disons attiré par un séparateur aimanté, en raison de ses minuscules éléments magnétiques s’étant déroulé après le lavage de sables à l’aide d’une bâtée, retirés d’un petit affluant temporaire de la rive droite de l’Allier, Le Cherlet, commune de Vieille-Brioude. Les sédiments de ce petit Ru se composaient en partie de la désagrégation notable du socle encaissant gneissique, ainsi que de morceaux roches volcaniques celles-ci après leurs projections aériennes du Pié de Charenty, dominant la contrée de La Domeyrat - Senèze. Fort heureusement pour moi cette providentielle poignée de sable alluvial ne m'a pas filée entre les doigts !...

Ce qui est aussi important pour le minéralogiste :

L’une importance majeure pour le minéralogiste c’est de replacer un minéral dans son milieu de formation et d’observer les évènements géologiques qui lui sont liés. Le Pié de Charenty est rapporté au Villafranchien qui s’associe à l’espace géologique du Haut-Allier en la région de Brioude, et connu pour la célèbre faune fossile découverte au tournant des années 1900, à Chilhac, ainsi qu’à Senèze. Les fouilles permirent de mettre à jour plus de quarante espèces de mammifères, des mastodontes pour les plus colossaux : les Musées de Paris, Lyon et Bale ont recueilli les plus belles pièces en provenant de Senèze. À Chilhac se trouve le Musée du Professeur Cristian Ghut lequel inventoria ce site de 1970-1980, dont j’ai eu le privilège d’avoir des indications sur le gisement fossilifère du célèbre site paléontologique de Chilhac.

Sur le plan pétrographique, la coulée du Pié de Charenty est comme indiqué une basanite, roche volcanique régionalement assez rependue, d’où il en apparait irrégulièrement de la néphéline et du péridot. Une datation K/Ar (méthode potassium-argon), la rapporte à un âge de 2,48 millions d’années. De ce fait sa polarité magnétique peut correspondre à la période contemporaine de Matuyama. Nom du scientifique Japonais Motonari Matuyamas, (1884-1958) qui conclut à l’existence sur terre d’époques géomagnétiques inversées, que l’on situe entre 2,45 et 0,75 millions d’années en arrière, soit une durée de 1,7 millions d’années. La précédente période normale = positive, serait entre 3,40 et 2,48 millions d’années, elle fut nommée période de l’Allemand Carl Friedrich Gauss (1777-1855), Son effigie a longtemps figuré sur les billets de banque allemands.

Présentement nous sommes dans une inversion normale ou positive, dite de Brunhes, en l’honneur du physicien de Clermont –Ferrand. Les courbes de déclinaisons et d’inclinaisons successives du champ magnétique terrestre, se différencient à partir de diverses séquences de changements d’axe géographique et d’axe magnétique. Depuis sa découverte en 1831, le Pôle Nord magnétique se serait déplacé plus de 1126 kilomètres à raison de 40 kilomètres par an.

Rappelons, que le Pôle Nord magnétique terrestre ne varie pas, seul le Pôle géographique change. L’écrivain et médecin anglais, Frank B. Taylor (1860-1938), expose les premières idées sur les continents qui se sont déplacés horizontalement par rapport à leur position actuelle. Deux ans plus tard, l’Allemand Alfred Wegener (1880-1930), astronome et météorologue, apporte aux théories de Taylor sa propre réflexion, selon laquelle la dérive des continents se serait produite tout au long de l’Histoire de la terre. A cet égard, il émet son opinion sur les divisions de l’Histoire de la terre en phases orogéniques, des hypothèses qui n’ont pas été démenties par les faits. Notamment le déplacement horizontal du Groenland vers l’Ouest se produit continuellement et même encore de nos jours.

Le physicien Napolitain Macedonio Melloni (1798-1854) observe dès 1853 que chaque roche volcanique possède son aimantation ! À cette considération, il formule l’hypothèse que cette animation a été acquise lors du refroidissement de la lave, intégrant aussi le champ magnétique terrestre de l’époque. Cette remarque s’inscrit tout à fait à la péripétie géologique de notre minuscule morceau de lave magnétisé…

En 1905, le physicien Auvergnat Bernard Brunhes (1867-1910) devait démontrer que les coulées de laves anciennes ont des aimantations avec des directions différentes du champ magnétique actuel. En d’autres termes, il explique que le dipôle axial Nord/Sud placé au centre de la terre, aurait été à certaines époques Sud/Nord. Il ouvrira ainsi la voie à une nouvelle discipline fondamentale des Sciences de la Terre : le paléomagnétisme. Cette discipline scientifique consiste à étudier la mémoire magnétique des roches et à définir époque par époque la position d’un paléo-pole magnétisme selon les régions. En 1906, il publia ses observations fondamentales sur magnétisme fossile au cours des années : « l’Inclinaison Magnétique en Europe dans le Passé ». Il faudra toutefois près de 50 ans pour que cette découverte fondamentale soit admise parmi la communauté scientifique et reconnue mondialement par les géographes. De ce fait l’Auvergnat Bernard Brunhes restant le pionnier du géomagnétisme, il a brillamment contribué à l’Histoire physique du globe en France.

D’une couche d’argile rougeâtre cuite et indurée :

Sa découverte des inversions du champ magnétique terrestre se réalisa dans le Cantal, d’une couche d’argile rougeâtre cuite et indurée par une coulée de lave. En juin 2007, pour commémorer les observations de Bernard Brunhes, qui fut le directeur de l’Observatoire du Puy de Dôme, ainsi que professeur à la Faculté des Sciences de Clermont-Ferrand, des manifestations ont été organisées au campus de l’Université des Cézeaux. Suivi d’une excursion jusqu’au hameau de Pont-Farin près de Saint-Flour, où cent ans plus tôt Bernard Brunhes parvenait à déchiffrer l’une des inversions du champ magnétique terrestre.

Pour les amateurs de phénomènes se rapportant à la déviation de la boussole sous l’influence de certaines roches. Il est de se rendre à Laschamps, charmante localité entre Orcines, et Ceyssat et Nébouzat, en plein cœur de la Majestueuse Chaine des Puys. Des inversions magnétiques y sont constatées sur une dizaine d’endroits, des entours de la « Roche Merle », au pied du Puy du volcan du même nom.

Il concerne un volcan strombolien édifié par quatre couches de laves de différents âges. Si l’on place ponctuellement une boussole sur certains endroits des affleurements rocheux, on constate que l’aiguille fait un demi-tour, puis se stabilise en direction opposée au Nord magnétique terrestre réel. Cette anomalie magnétique a fait connaitre au monde entier l’évènement de Laschamps, phénomène local dont on n’a pas vraiment l’explication, malgré les sondages effectués à plusieurs reprises. Ce qui fut aussi constaté, là où la foudre est tombée les roches se trouvent encore plus fortement aimantées par le courant électrique de la décharge.

Le champ magnétique se révèle complexe, il varie à la fois dans l’espace et dans le temps, des études récentes en paléo magmatique ont en effet établi que les polarités magnétiques de la terre se sont inversées plus de 170 fois pendant ces dernières 80 millions années. Certains scientifiques estiment que les prochaines inversions des pôles pourraient avoir lieu vers 2030. La boussole va-t-elle alors devenir folle et en perdre le Nord…

Pour des constations amusantes, sous les influences des Pôles magnétiques dans l’hémisphère Nord l’écoulement d’eaux des W C tourne sur la droite, dans l’hémisphère Sud cet écoulement à gauche. Il est observé sur les hauts plateaux volcaniques des Monts du Cézallier de la région Auvergne, que les troupeaux de vaches voudraient broutés la tête orientée au Nord…

Pour conclure :

En sommes, métaphoriquement… un très petit morceau de lave de l’ordre de 1 millimètre de diamètre à l’état pâteux…s’est trouvé projeté sous la pression des gaz effusifs d’une éruption volcanique, où ses minuscules corps matérialisés en magnétite qui lui était en inclusions, se sont spontanément disposés tout autour de sa circonférence, dès son refroidissement brutal avant d’atteindre le sol puis transporté par les éléments jusqu’au ruisseau indiqué…à une distance de 2 kilomètres à vol d’oiseau du volcan du type Maar de Senèze.

Pour se rapprocher d’une date formulée sur l’évènement cataclysmique…nous l’avons précisé, la coulée de basanite du Pié de Charenty, fit l’objet d’une datation par la méthode potassium-argon, qui la rapporte à 2,48 millions d’années, déterminant par la même l’âge du petit « corps volcanisé » se rapportant au texte. Au sujet du remplissage du cratère Maar de Senèze il fut postérieur. Il est démontré que des comblements successifs de couches sédimentaires lacustres fossilifères ont, comme déjà énoncé, livré une quarantaine d’espèces de mammifères, desquels plusieurs squelettes entiers genre : Antilopes, cerfs, singes, de nombreux carnivores, des rongeurs…Elephas meridionalis de type archaïque. Rhinoceros etruscus. Equus Stenonis… Pour la flore pollinique de Senèze et aussi typiquement villafranchienne, en plus des essences forestières encore indigènes, elle accuse la présence des Carya, Pterocoarya, Pinus de type haploxylon, mais également des récurrences végétales pliocènes telles que Nyssa, Liquidambar, Sciadopitys…

La faune et la flore de Senèze étant postérieures à l’éruption, datée 1,8 millions d’années, s’intègrent ainsi parfaitement dans le prolongement du volcanisme du Velay oriental.

Guy PEGERE

Membre de l’Association

Française de Microminéralogie

Conférences et Sources Bibliographiques :

Conférence du 30 janvier 2006 : Jean-Pierre Valet et Emmanuel Dormy : « Le Champ Magnétique Terrestre » Diffusion des Savoirs de l’École Normal de Paris.

Sous l’égide de Futura-Sciences : « Les 1000 ans de la découverte des Inversions du Champ Magnétique terrestre » Cycles de Conférences au Campus de l’Université des Cézeaux à Clermont-Ferrand les 27 et 28 juin 2007.

Jean-Pierre Pinton, Laboratoire de physique École Normale Supérieur de Lyon, « Expérience sur l’effet dynamo d’un fluide en rotation : un modèle réduit du champ magnétique terrestre » 2008.

Suzanne Gély, Professeur Agrégée de sciences physiques, « Renommée Mondiale de Lachamps » Bulletin municipal de Lachamps n° 33, janvier 1989.

Charles Augustin de Coulomb : « Mémoires sur l’Électricité et la Magnétisme » en 7 volumes 1785-1791 : édité en un volume, Paris Gauthier-Villars, 1884, sous le titre Mémoires de Coulomb.

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Mathurin-Jacques Brisson : « Traité Élémentaire ou principes de Physique Fondés selon les Connaissances les plus Certaines, tant Anciennes que Modernes et Confirmés par l’Expérience » Chez Bessange, Masson et Besson à Paris 1797.

MSM encarta : Microsoft Corporation « Champ Magnétique Terrestre » 1993-2008.

Pierre Bout : « Problèmes du Volcanisme en Auvergne et Velay » Imprimerie Watel Brioude (1978)

1. Prévot et Dalrympte : « Un BAef Épisode de Polarité Géomagnétique normal au Cours de l’Époque Inversé de Matuyama Compte Rendus Hebdomadaires des Sciences de l’Académie des Science (1970)
2. Olivain : « Le Gisement Fossilifère de Senèze à Domeyrat» Almanach de Brioude (1963).