EXPOSITION
FULGURITES ET VERRES NATURELS
"Pierre de foudre, de feu et de choc"

L'exposition sera démontée le 08 avril 2008 !

La collection des minéraux de l’université Pierre et Marie Curie accueille en son sein une exposition temporaire sur les verres naturels. Une centaine d’objets exceptionnels issus principalement de la collection Alain Carion et d’autres collections comme celle du Muséum National d’Histoire Naturelle, permet d’aborder ce sujet fascinant très peu connu du grand public. Pourtant, dès l’Antiquité certains verres naturels ont été utilisés comme joyaux.

Cette exposition se déroulera du 1^er août au 31 décembre 2007.
L'exposition sera démontée le 08 avril 2008 !

Introduction

Depuis l’Antiquité, l’homme sait fabriquer du verre à partir de silice (du sable) et de fondants (comme les cendres de plante ou bien le natron). Cette étrange matière, dure comme la pierre, cassante comme la glace et parfois transparente comme l’eau se trouve aussi à l’état naturel. Les verres naturels sont d’autant plus précieux qu’ils sont rares. Ils se forment à partir de matière minérale fondue qui a refroidi suffisamment vite pour qu’il n’y ait pas de formation de cristaux.

Les verres volcaniques : pierres de feu

Les verres naturels les moins rares sont issus du volcanisme. Ils se sont formés à partir d’une lave refroidie en surface au contact de l’air, de la roche ou de l’eau. On distingue plusieurs types de verres volcaniques.

Les verres de basalte, liés au volcanisme de type hawaïen contiennent peu de silice. La lave basaltique est très fluide et doit donc être refroidie très rapidement. Lorsque les éruptions sont terrestres et loin d’une étendue d’eau, on peut trouver des blocs de laves dont la surface est vitrifiée par un refroidissement rapide au contact de l’air. L’épaisseur est cependant très faible de l’ordre du micron (un millième de millimètre !). On trouve ces verres sous forme de fibres ou gouttelettes lorsque la lave est projetée dans l’air et filée à grande vitesse (ce sont les cheveux de Pélé du nom de la déesse hawaïenne du feu et des volcans). Lorsque des bulles se forment dans la lave et éclatent, il ne reste qu’un fin réseau de verre entre les pores. On a alors une réticulite, sorte de mousse de verre très légère, très rarement trouvée à cause de son extrême fragilité. On récolte aussi des verres basaltiques sur le fond des océans près des rides océaniques où se forment les laves en coussins ou « pillow lavas ».

Les obsidiennes sont liées au volcanisme terrestre de zones de collision. Elles proviennent de laves riches en silice et très visqueuses. Elles sont plus fréquentes car elles ne nécessitent pas un refroidissement très rapide. Elles sont en général noires et parfois vertes (présence de fer). Les variétés plus rares sont de couleur marron rouille (inclusions d’hématite) ou piquetées de petits cristaux blancs de cristobalite (une des formes de la silice). Les obsidiennes « arc-en-ciel » résultent de la présence de microcristaux fibreux orientés.

Les tectites et les impactites : pierres de choc

Le nom « tectites », du genre féminin, vient du grec têktos qui signifie « fondu ». Ces roches apparues dans la littérature il y a deux siècles environ, ont longtemps été un mystère car on ignorait leur origine. On les a d’abord rangées dans les collections avec les météorites sous le vocable de « météorites vitreuses ». Depuis peu, leur origine extraterrestre est discréditée.

Grâce aux études sur la chute des météorites sur Terre (« l’impactisme terrestre ») et sur la formation des cratères (les « astroblèmes »), on admet maintenant que l’origine des tectites est liée à la création des cratères d’un diamètre supérieur à 10 km. Lors de l’impact, une certaine quantité de matériaux fondus peut être projetée, parfois à plusieurs centaines de kilomètres. Les tectites sont donc des fragments de matériaux terrestres projetés loin du point d’impact d’une grosse météorite. Elles sont constituées de silice (85%) et d’alumine (15%). Durant leur vol dans l’atmosphère, elles adoptent généralement des formes régulières : disques, poires, larmes, évoquant les gouttes d’un liquide visqueux brusquement figé.

Les impactites sont des verres naturels formés au moment de l’impact. A l’inverse des tectites elles n’ont pas été projetées dans l’atmosphère. On retrouve dans leur composition chimique des traces de la météorite incidente. Le verre libyque, popularisé par Théodore Monod, en est un bel exemple. Les hommes préhistoriques s’en sont servi pour fabriquer des armes et des outils. Les égyptiens au temps des pharaons l’ont sculpté pour l’inclure dans des bijoux : le pectoral de Toutankhamon possède en son centre un scarabée en verre libyque. Aujourd’hui, les plus beaux verres libyques sont considérés comme des pierres gemmes et sont taillés.

Les fulgurites : pierres de foudre

Les fulgurites (du latin Fulgur, éclair) sont produites par la foudre. Elles ont été trouvées au pied des dunes de la Grande Mer de Sable dans le sud-ouest de L'Egypte. Leurs formes tubulaires sont typiques d'un éclair frappant le sable. On estime que chaque éclair libère une énergie moyenne d’un milliard de Joules (de quoi porter à ébullition 24 tonnes d’eau). La température de l'air atteint momentanément 10000°C et parfois même 30000°C. Le maximum du courant mesuré va de 10000 à 100000 Ampère mais ne dure que quelques microsecondes. Cette énergie va faire fondre ou vaporiser le sable avec la formation d'un verre, nommé Lechatelierite par A. Lacroix qui étudia ce phénomène dès 1915 (Le Chatelier était un ingénieur français des mines). Certaines fulgurites tubulaires connues dépassent huit mètres, mais leur récupération est impossible : elles sont trop fragiles et sont le plus souvent trouvées en fragments de 10 à 15 cm, avec des diamètres variant de 5 à 20mm.

La foudre peut aussi vitrifié d’autres roches dénudées comme le granite. Ces roches vitrifiées sont bien connues des alpinistes mais restent très rares car elles sont vite altérées par les agents atmosphériques.

Conception réalisation

Alain et Louis Carion, prospecteurs négociants
Rémy de la Thullaye, géologue muséographe
Jean-Claude Boulliard, directeur de la collection de l’Université Pierre et Marie Curie (PVI), Institut de Minéralogie et Physique des Milieux condensés (IMPMC)
Michel Schwab, directeur d’Euromineral

Participants, collaborateurs

François Farges, professeur au Muséum National d’Histoire Naturelle (MNHN)
Brigitte Zanda, maître de conférences au Muséum National d’Histoire Naturelle
Laurence Galoisy, maître de conférences à l’Université Denis Diderot (PVII), chercheur à l’Institut de Minéralogie et Physique des Milieux Condensés
Manuel Moreira, professeur à l’Université Denis Diderot, chercheur à l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)
Edmond Diemer, géophysicien
Charles Boyer, collectionneur
Alex Hermant, musée de la foudre
Vulcania