Introduction générale du Projet

étude à grande échelle de la région de snowdonia (eryri)

A ECRIRE/FAIRE

1. Carte avec tous les petits trucs rigolos

2. Photo veine hydroth a inserer dans la section sur l'exploitation minérale (R: j'ai pas de photos, mais j'ai une photo de grosses chlorites sur les ardoises, on peut mettre une grille petrogenetique en disant qu'on était assez probablement dans le facies SV pdt le metam qui a donné les shales)

3. trouver une illustration de l'ouverture de l'atlantique nord pour expliquer la surrection du massif en horst avec la faille du Menai (j'en trouve pas à l'aide)

4. Schéma arc volcanique de sub

5. Figure du synclinal d'idwal annoté

6. Parler des structures en orgue dans le synclinal ?

Aspect historique de la géologie galloise

La région de Snowdonia est très importante dans le développement de la géologie moderne.  Elle a servi de laboratoire naturaliste pour les premières générations de géologues. Au début du XIXème siècle par exemple, les géologues ont commencé à identifier et regrouper des strates sous forme de système. Par exemple à partir de 1831, Adam Sedgwick et Roderick Murchison commencent à étudier les roches de la région ensemble nottement au niveau du Harlech Dome (une région sédimentaire au sud de Cwm Idwal). 

Mais bien qu'ils aient commencé par travailler ensemble leur travail va vite diverger pour devenir une des controverse scientifique majeure du XIXème siècle. En effet Sedgwick, en étudiant les roches au sud de Snowdonia, définit le système Cambrien en 1835. Dans le même temps Murchison qui étudie les roches à la frontière entre le Pays de Galles et l'Angleterre va définir le système Silurien qu'il publie en 1839.

Pour comprendre la controverse, il faut d'abord comprendre comment les premiers géologues découpaient les périodes géologiques. 

On connait aujourd'hui les dates de début et fin de ces périodes de l'histoire de la terre, Par exemple le Cambrien s'étend de 539 à 485 millions d'années avant notre présent et le Silurien de 443,4 à 419,2 millions d'années avant notre présent. Pour trouver ces dates on utlise des méthodes de Radioisotopie qui n'ont été inventée que durant le XXème siècle. Ainsi pour Murchison et Sedgwick, trouver l'étendue d'une période géologique comme le Cambrien est en fait une tâche bien plus compliquée que l'on pourrait penser. 

En général pour découper deux périodes géologique on utilise un bouleversement majeure de l'histoire de la Terre, qui peuvent être des crises biologiques, climatiques ou tectoniques.  Pour les identifier on peut par exemple étudier des changement brutaux dans le registre fossiles, ou alors des signatures géochimiques d'évènements catastrophiques. 

Ainsi pour revenir a la controverse, Au bout d'un moment en recoupant les strates, il est devenu apparent que le Cambrien de Sedgwick et le Silurien de Murchison se recoupait, en fait le Haut et Moyen Cambrien recoupait le Bas Silurien. Commença alors une controverse terminologique et une rivalité majeure entre ces deux pères fondateurs de la géologie qui avaient pourtant commencé par travailler ensemble. 

La controverse ne sera résolue qu'après la mort des deux intéressés quand en 1879, Charles Lapworth proposa la création d'un nouveau système : l'Ordovicien qui fut défini par l'étude nottement de la partie Nord de Snowdonia, comme intermédiaire puisque que succédant au Cambrien mais précédent le Silurien. 

Plus généralement, le Pays de Galle a été un des centres du développement de la géologie moderne. Adam Segwick a par exemple réalisée une carte géologique de la région qui ne sera finalisée qu'en 1845. C'est une des premières cartes géologiques a aussi grandes échelles. Pour la réaliser, Sedgwick a été aidé par plusieurs de ces élèves de l'université  de Cambridge dont un certain Charles Darwin. Ce dernier visite le site de Cwm Idwal dès 1831, sans en saisir alors la signification glaciaire. Il y revient une décennie plus tard, en 1842, après avoir lu les travaux fondateurs de Louis Agassiz sur la théorie des cycles glaciaires et après avoir observé des glaciers sud-américains lors du voyage du Beagle. Il y observe alors les principaux marqueurs du passage des glaciers : la présence de cirques glaciaires (les cwms), les roches striées, et écrit à propos des moraines : « il est, je pense, impossible pour quiconque de se tenir sur ces monticules et de douter un instant qu'il s'agisse d'anciennes moraines ». 

Il écrira ensuite un article majeur qui ancrera définitivement la théorie des âges glaciaires dans les universités britaniques. 

Pourtant le développement de la géologie de façon aussi importante au XIXème siècle est indissociable des phénomènes sociaux et économiques de l'époque. Avec la révolution industrielle de plus en plus de ressources étaient nécessaire ce qui a poussé à un développement sans précédant du monde minier. La vraie raison de l'intérêt géologique majeur porté au pays de galle est l'abondance de ressources minières comme le cuivre ou le zinc. De tout temps géologie et monde minier on été intrinsèquement lié. On peut prendre l'exemple de William Smith considéré généralement comme le "Père de la géologie britannique" (titre que lui donne Adam Sedgwick). Il remarque en premier la régularité des strates ainsi que que leur identification par la présence de fossiles. Il est aussi le premier a publier une carte géologique détaillée de l'Angleterre, du Pays de Galle et de l'Écosse, il s'agit de la première carte géologique détaillée à aussi grande échelle. Ce dernier n'était en fait pas initialement un universitaire mais un ingénieur qui travaillait a la construction de canaux pour transporter le charbon des mines. Son but premier était économique, il s'agissait de faciliter la prospection minière. La connivence entre le monde minier et l'étude géologique a continuée tout au long du XIXème siècle et prospère jusqu'a aujourd'hui. 

Exploitations économiques du massif

Exploitation minière et phénomène de minéralisation :

Il y'a eu plusieurs séquences de minéralisation sucessives au Pays de Galles. Celle qui nous intéresse ici puisque importante dans la zone du parc de Snowdonia date du Caradocien (entre 460 et 445 Ma soit à la base de l'ordovicien supérieur). 

Snowdonia était alors le lieu d'une activité volcanique particulièrement intense, lié à la présence d'un arc volcanique de subduction. C'est à cette période que ce forme le volcan dont les restes sont aujourd'hui visible à la Caldeira du mont Snowdon.

Autour de cette région, on retrouve donc un grand nombre de mines de cuivres et autres minerais. Pour expliquer cette forte concentration on peut s'intéresser au mécanisme de formation de ces minerais, qui est intrinsèquement lié à l'activité volcanique.

Sur les photos ci-dessus, on observe des veines hydrothermales. La couleur verte de ces veines tend à indiquer la présence de cuivre. Au vu de l'emplacement de ces roches (carrière d'ardoises de Dinorwic : au milieu de terrains d'âge cambrien), On peut émettre l'hypothèse que la présence de ces veines est associée au magmatisme de la caldeira du mont Snowdon. On observe clairement la précipitation de la veine à travers une fissure irrégulière (vert foncé) puis le front de diffusion des élements amenés par la circulation hydrothermale qui est cette fois plutôt homogène et régulier (vert clair).

Le consensus actuel tend à expliquer la présence de ces gisement dans la région par un mécanisme de type Kuroko. Ce mécanisme repose sur la formation de structures appelées Sulfures Massifs Volcanogènes (VMS en anglais) qui se forment dans des contextes de volcanisme sous marin et dont la séquence de formation est la suivante :

1 - L'eau de mer s'infiltre à travers les fissures des roches volcaniques ou elle est chauffée de façon importante, de plus elle est en contact avec de nombreux gazs volcaniques (SO₂ , HCl, H₂S , ...)  ce qui l'acidifie.

2 - Cette eau chaude et acide va ensuite dissoudre et lessiver les différents métaux (cuivre, plomb, fer, ...) présent dans les roches volcaniques pour former majoritairement des sulfures (ex: Chalcopyrite CuFeS2 pour le cuivre, Sphalérite (Zn,Fe)S pour le zinc, ...)

3 - Cette eau va ensuite jaillir sous pression (à cause de la chaleur) au niveau de cheminées hydrothermales de types Fumeurs noires, le choc thermique avec l'eau froide et alcaline de l'océan entraine la précipitation quasi instantanée des sulfites qui s'accumulent donc autour de la cheminée pour former des gisement massifs. 

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L'exploitation ardoisière du Pays de Galle

Le lien entre histoire géologique et exploitation extractive se décline en deux logiques bien distinctes, correspondant à deux épisodes géologiques différents. Alors que le cuivre résulte du volcanisme d'arc ordovicien. L'ardoise, elle, résulte du métamorphisme calédonien des argilites fines déposées dans le Bassin Gallois, un processus qui confère à la roche sa fissilité caractéristique (clivage à l'échelle du millimètre) et donc sa valeur comme matériau de couverture.

Les gisements d'ardoise gallois appartiennent à trois séries géologiques successives, cambrienne, ordovicienne et silurienne. Leur exploitation est déjà attestée à l'époque romaine, notamment pour la couverture de la forteresse de Segontium près de Caernarfon, mais elle s'intensifie fortement après 1790 avec la révolution industrielle. Au pic de production, à la fin du XIXe siècle, le Pays de Galles produisait environ un tiers de l'ardoise mondiale, principalement depuis les quatre grands bassins de Bethesda, Llanberis, Nantlle et Ffestiniog. Aujourd'hui cette ancienne activité marque encore le paysage gallois avec des paysages incisés par les carrières et de gigantesques amas d'ardoises composées des fragments qui n'étaient pas de qualité suffisante pour être commercialisés. 

Ce patrimoine industriel, carrières, mines souterraines, réseaux ferroviaires à voie étroite pour l'acheminement vers les ports a été inscrit au patrimoine mondial de l'UNESCO en 2021 sous le nom « The Slate Landscape of Northwest Wales », consacrant la transformation industrielle profonde qu'a connue ce paysage rural traditionnel de montagne.

Autres usages du territoire

Au-delà de l'extraction minière, le paysage d'Eryri structure aujourd'hui de multiples usages contemporains directement liés à son héritage géomorphologique :

• Habitat : les communautés se sont historiquement concentrées dans les auges glaciaires (Nant Ffrancon, Nant Peris), dont les fonds plats et bien drainés issus du creusement glaciaire offrent des terres cultivables et des voies de communication naturelles.

• Tourisme et randonnée : Cwm Idwal est un site de référence historique depuis les visites de Darwin en 1831 et 1842, aujourd'hui réserve naturelle nationale ; le sommet du Snowdon, le point culminant du massif, reste le plus visité du parc national.

• Sport: les Idwal Slabs, dalles rocheuses de tuf exposées par l'érosion glaciaire sur le versant du cirque, sont réputées en tant que voie d'escalade.

étude localisée sur le site de cwm idwal

Les roches de Cwm Idwal se sont déposées sur un fond marin ordovicien il y a environ 450 Ma, en alternant dépôts sédimentaires marins fins et coulées ou dépôts volcaniques (cendres, tufs pyroclastiques, laves en coussins formées par le contact brutal de lave chaude avec l'eau de mer froide). Cette alternance témoigne d'un environnement de bassin marin ponctué d'épisodes explosifs liés à l'arc volcanique en formation, cohérent avec le cadre géodynamique décrit plus haut. Des fossiles de brachiopodes, témoins directs de l'environnement marin originel, sont encore visibles au sommet de Y Garn et le long de Y Gribin, offrant un marqueur stratigraphique précis de cette histoire sédimentaire.

Formation du synclinal d'Idwal

Ce n'est que bien plus tard, durant la phase de soulèvement et de compression tectonique associée à l'orogénèse Calédonienne que les forces compressives plissent ces strates originellement horizontales, créant le pli synclinal dont le creux, le synclinal d'Idwal proprement dit, est aujourd'hui visible le long de Twll Du (la « Cuisine du Diable ») et à la tête de Cwm Idwal. Ce pli n'aurait cependant jamais été visible en coupe sans l'érosion glaciaire ultérieure, qui a littéralement « ouvert » et exposé la structure interne du massif pendant les glaciations quaternaires

Impact des différentes phases glaciaires sur le paysage

Le cirque de Cwm Idwal est le plus profond et le plus vaste des quinze cirques du massif du Glyderau, avec un plancher 250 m plus bas que ses voisins, mais surplombant tout de même Nant Ffrancon de 150 m au-dessus d'un seuil rocheux (riegel). Son seuil d'amont, culminant à seulement 710 m d'altitude (le plus bas des quinze cirques), abrite aujourd'hui un petit lac et suggère fortement qu'une glace venue du Nant Peris voisin, au sud, ait pu déborder par ce col pour surcreuser et agrandir considérablement le cirque, avant de poursuivre l'excavation de Nant Ffrancon. Cette dynamique aurait par la suite ouvert la voie à l'installation de dix cirques tributaires supplémentaires, de Ceunant à Bochlwyd, agissant comme glaciers secondaires alimentant un courant de glace majeur dans Nant Ffrancon. Les carottes sédimentaires du lac d'Idwal confirment cette chronologie : des sédiments basaux riches en minéraux, indicateurs de la proximité immédiate de la glace, sont recouverts par des sédiments lacustres riches en matière organique, contenant pollens et restes végétaux témoignant d'une amélioration climatique progressive après le retrait glaciaire.

Les principaux marqueurs identifiables sur le terrain à Cwm Idwal incluent les moraines terminales et latérales délimitant le lac actuel, les roches striées visibles sur les surfaces abrasées, ainsi que les blocs erratiques déplacés par la glace, les mêmes indices qui avaient permis à Darwin d'établir dès 1842 l'origine glaciaire indiscutable de ces reliefs.

POUBELLE

Participant.e.s : 

• Raphaël TORRIN

• Pablo DE PERETTI

• Lucie RAMBAUD

• Jeanne DOMBRET

Avec l'aide de : Ulysse CHABROUX, Dalia FAGES-GOUYOU et la team Géographie au complet

Références bibliographiques

- Ashbourn, J. (2010). Geological landscapes of Britain. Springer Science & Business Media. 

-Colman TB, Appleby A-K. Volcanogenic quartz-magnetite-hematite veins, Snowdon, North Wales. Mineralogical Magazine. 

-Moraine-mound formation by englacial thrusting: the Younger Dryas moraines of Cwm Idwal, North Wales

DAVID J. GRAHAM  & NICHOLAS G. MIDGLEY

-G.P. Glasby, K. Iizasa, M. Hannington, H. Kubota, K. Notsu,

Mineralogy and composition of Kuroko deposits from northeastern Honshu and their possible modern analogues from the Izu-Ogasawara (Bonin) Arc south of Japan: Implications for mode of formation

-GCR Series No. 36: Mineralization of England and Wales: Chapter 5 (Wales) : 

-Volcanological and environmental controls on the Snowdon mineralization, North Wales, UK: A failed volcanogenic massive sulfide system in the Avalon Zone of the British Caledonides Paul A. J. Lusty a, Alicja M. Lacinska a , Ian Millar b ,Craig D. Barrie c , Adrian J. Boyce c 

- Howells, M F. 2007. British regional geology: Wales. 

-Ordovician (Caradoc) marginal basin volcanism in Snowdonia (north-west Wales) By M F Howells, A J Reedman and S D G Campbell 

-1986  The Ice Age in Cwm Idwal, Addison Landscape Publishing.

-2020 Glacial Landforms of Snowdonia. In A.S. Goudie & P. Migon (eds.), Landscapes and Landforms of England and Wales, Cham, Switzerland. Springer Nature, pp. 567 – 595.

Remerciement 

-Dr Kenneth addison

-Dr Richard Brevins

-Dr Peter Kokelaar