#4 Lostmarc'h : minéralisation ferrifère EarthCache

La presqu’île de Crozon offre un rivage découpé dans un mille-feuilles de roches sédimentaires, d’âge paléozoïque.

C’est en effet à partir de -475 millions d’années que s’est formé l’essentiel du sous-sol. À cette époque, la Bretagne était située sous la mer, près du pôle Sud, en bordure d’un méga-continent appelé Gondwana.

Les particules de sable et de vase transportées du continent vers la mer s’y sont déposées en couches successives. Compactées au fil du temps, elles se sont transformées en grès et en argilites. Quelques animaux marins, ainsi que les traces de leurs activités, ont en même temps été fossilisés.

Cette sédimentation marine, perturbée en presqu’île de Crozon par une activité volcanique (-448 millions d'années), s’est poursuivie sur près de 150 millions d'années, pendant la lente dérive du Gondwana vers le Nord. Près de 3 500 mètres d’épaisseur de sédiments se sont ainsi accumulés, en enregistrant des environnements marins périglaciaires (-444 millions d'année) puis tropicaux (-385 millions d'années).

Vers -320 millions d'années, la collision entre les plaques Gondwana et Laurussia, lors de la constitution de la Pangée, a entraîné la formation d’une immense chaîne de montagnes (la chaîne varisque ou hercynienne) dont les sommets pouvaient atteindre 4 000 mètres d’altitude en Bretagne.

Soumises à d’énormes pressions tectoniques, les roches de la future presqu’île se sont plissées et facturées. Tout en perdant leur horizontalité initiale, les couches sédimentaires se sont transformées : les grès ont évolué en quartzites et les argiles en schistes.

Depuis lors émergée, cette imposante chaîne de montagnes a été érodée, puis à nouveau fracturée lors de l’ouverture de l’océan Atlantique (-180 millions d'années)

Les fluctuations du niveau marin, dues à l’alternance d’épisodes glaciaires et tempérés au Quaternaire (de -2.6 millions d'années à nos jours) ont enfin dessiné le trait de côte de cet ancien massif (le Massif armoricain), dont les plus hautes collines avoisinent aujourd’hui les 400 mètres d’altitude.

👉 Histoire géologique de la presqu'île de Crozon en dessins.

Sources : https://www.reservepresquiledecrozon.bzh

Crozon Peninsula boasts a shoreline carved out of many strata of sedimentary rock dating back to the Paleozoic Era.

In fact, most of its subsoil was formed some 475 million years ago (mya). At that time, Brittany was under water, close to the South Pole, at the edge of a supercontinent called Gondwana.

Particles of sand and mud carried from the continent out to the sea were deposited there in successive layers. Compacted over time, they gradually transformed into sandstone and mudstone. Some sea animals along with traces of their activities, were fossilized at the same time.

This marine sedimentation, that was disrupted by volcanic activity on Crozon Peninsula (448 mya), continued over the course of nearly 150 million years (myr), during Gondwana’s slow drift northwards. Nearly 3,500 meters of sediments accumulated in depth, where both periglacial and then tropical marine environments were recorded (444 and 385 mya, respectively).

Around 320 mya, the collision of the Gondwana and Laurussia plates, during the assembly of Pangea, led to the formation of an immense mountain range (the Variscan or Hercynian orogeny) whose peaks stood as high as elevation of 4,000 meters in Brittany.

Subjected to tremendous tectonic pressure, the rocks of the future peninsula folded and farctured. Whilst losing their initial horizontality, the sedimentary layers were transformed : the sandstone evolved into quartzite and the mudstone into shale.

After emerging, the imposing mountain range eroded and then fractured again at the time of opening of the Atlantic Ocean (180 mya).

Fluctuations in the sea level, caused by the alternating glacial and tempered episodes of the Quaternary period (from 2.6 mya to the present day), finally drawing the coastline of the ancient Armorican mountain range, whose tallest hillsides now rise to altitudes of around 400 meters.

👉 Geologic timeline illustrations of Crozon peninsula (only in french).

Sources : https://www.reservepresquiledecrozon.bzh

 La plage de Lostmarc’h est coincée entre la pointe de Lostmarc’h, au nord, et la pointe de Kerdra, au sud.

La pointe de Lostmarc’h est un haut lieu du massif armoricain pour l'observation des roches témoins du volcanisme sous-marin. Elle comporte deux éperons s'avançant dans l’océan. L’ensemble évoque la queue d’un cheval (« Lostmarc’h » en Breton). L’éperon nord est formé par une coulée de basalte provenant d'un volcan sous-marin. Cette coulée s'est matérialisée sous la forme de lave en coussins et l'éperon sud est formée de brèches de lave en coussins.

La pointe de Kerdra, qui sépare les plages de Lostmarc’h et de la Palue, est entièrement constituée d’une roche appelée dolérite, qui est une roche magmatique remontée depuis les profondeurs de la terre sous la forme d’un immense filon-couche (un sill) de 300 mètres d’épaisseur sans avoir subi l'éruption.

Au travers de cette cache, nous vous proposons d’aller à la découverte d'une minéralisation ferrifère qui a abouti à la formation de minerai de fer.

 Lostmarc'h beach is located between Lostmarc'h headland, to the north, and Kerdra headland, to the south.

Pointe de Lostmarc'h is a high place of the Armorican massif to observe the rocks that witness the underwater volcanism. It has two spurs jutting out into the ocean. The northern spur is made up of a basalt flow from a submarine volcano. This flow took the form of pillow lava, while the southern spur is made up of pillow lava breccias.

Pointe de Kerdra, which separates the beaches of Lostmarc'h and La Palue, is made up entirely of a rock called dolerite, which is a magmatic rock that has risen up from the depths of the earth in the form of a huge vein (a sill) 300 meters thick without having erupted.

Through this cache, we invite you to discover the iron mineralization that led to the formation of iron ore.

 Roches
Trois types de roches forment principalement l’écorce terrestre : les roches sédimentaires constituées de sédiments meubles qui se sont transformés (consolidés) au cours de l’évolution géologique ; les roches ignées (ou magmatiques) qui résultent de la solidification du magma, roche fondue sous l'action de la chaleur et de la pression dans les couches profondes de l'écorce terrestre ou dans la couche supérieure du manteau ; les roches métamorphiques issues d’une une transformation à l'état solide de roches sédimentaires, ignées ou… métamorphiques et provoquée par une modification de pression, de température…

 Rocks
There are three main types of rocks which constitute the earth's crust: sedimentary rocks made up of loose unconsolidated sediment that have been transformed into rock during geological history; igneous (or magmatic) rocks, the product of the solidification of magma, which is molten rock generated by partial melting caused by heat and pressure in the deeper part of the Earth's crust or in the upper mantle; metamorphic rocks resulting from a transformation to a solid state of sedimentary, igneous or... metamorphic rocks and caused by a change of pressure, temperature...

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Minéralisation
En géologie, le terme minéralisation peut avoir plusieurs sens :

1. une concentration locale de substances métalliques ;
2. la transformation d'un métal en minerai par sa combinaison avec un autre corps ;
3. la transformation des tissus organiques en un état inorganique ;
4. pour une eau, se charger, au cours de la traversée des couches géologiques, d'éléments minéraux solubles.

Les deux premiers sens sont complémentaires et c’est d’eux dont il s’agit dans la suite de cette description.

Mineralization
In geology, the term mineralization can have several meanings:

1. A local concentration of metallic substances ;
2. The transformation of a metal into ore by its combination with another body;
3. The conversion of organic tissues into an inorganic state;
4. For water, to become loaded with soluble mineral elements as it passes through geological layers.

The first two meanings are complementary to each other, and are the focus of the rest of this description.

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 Origine et morphologie des gisements métallifères
Les gisements métallifères peuvent avoir trois origines :

1. sédimentaire : en sursaturation dans l’eau le métal précipite et rejoint le fond de l’océan ;
2. magmatique (encore appelée ignée) : du magma remonte depuis les profondeurs de la terre sans qu’il y ait éruption. Ce magma va refroidir sous terre et les éléments chimiques qu’il contient vont se combiner pour former des minéraux qui pourront contenir des métaux
3. hydrothermale : un fluide aqueux à très haute température et sous haute pression, contenant des minéraux et du métal sous forme soluble, circule dans les fractures et les fissures des roches sous terre. Lors du refroidissement du fluide, les minéraux peuvent cristalliser et les métaux précipiter.

Les deux origines précédentes sont très souvent liées. Là où il y a magmatisme, il y a très souvent circulation de fluides hydrothermaux. La principale source mondiale pour la plupart des métaux sont les gisements d’origine hydrothermale.

La morphologie d’un gisement est très souvent liée à son origine et elle est définie en fonction de la géométrie et la position du corps minéralisé par rapport au plan horizontal. On distingue :

 •  les gisements filoniens, qui se matérialisent sous forme de filon, filon-couche et veine. Un filon est dû au remplissage d’une fracture par un la circulation d’un fluide hydrothermal ;

 •  les gisements stratiformes, matérialisés par des strates ou des couches (les BIF par exemple, voir ci-dessous). En général, il s’agit d’une origine sédimentaire ;

 •  les gisements en amas de forme quelconque et dont les dimensions (L x l x h) sont à peu près du même ordre de grandeur, ou sous forme de lentilles (amas aplati) ou encore en colonne (la dimension verticale prédomine sur la longueur et la largeur) appelé aussi « cheminée » ou « pipe ». L’origine est le plus souvent hydrothermale ;

 •  les gisements diffus « fissuraux » ou « multi-fissurés » : un ensemble de fissures et de petites veines appelée « stockwerk » (stockwork en anglais). L’origine est hydrothermale ;

 •  les gisements diffus disséminés issus d’une minéralisation répartie sous forme de grains (aussi appelés « mouches ») ou veinules dispersés plus ou moins uniformément dans une grande masse rocheuse. Il s'agit très souvent d'une origine magmatique mais parfois aussi hydrothermale.

Origin and morphology of metallic deposits
Metallic deposits can have three origins:

1. sedimentary: over-saturated in water, the metal precipitates to the ocean floor;
2. magmatic (also known as igneous): magma rises from the depths of the earth without erupting. This magma cools underground, and the chemical elements it contains combine to form minerals that may contain metals.
3. hydrothermal: an aqueous fluid at very high temperature and pressure, containing minerals and metal in soluble form, circulates in the fractures and cracks of underground rocks. As the fluid cools, minerals may crystallize and metals precipitate.

The two previous origins are very often linked. Where magmatism occurs, hydrothermal fluids often circulate. The world's main source of most metals is hydrothermal deposits.

The morphology of a deposit is very often linked to its origin, and is defined by the geometry and position of the ore body in relation to the horizontal plane. It can be divided into:

 • Vein deposits, which take the form of veins and sills. A vein is the result of the filling of a fracture by the circulation of a hydrothermal fluid;

 • Stratiform deposits, materialized by strata or layers (e.g. BIFs, see below). In general, these deposits are of sedimentary origin;

 • Deposits in clusters of any shape, with dimensions (L x W x H) of roughly the same order of size, or in the form of lenses (flattened clusters), or in columns (vertical dimension predominates over length and width), also known as “chimneys” or “pipes”. Their origin is most often hydrothermal;

 • Fissural or "multi-fissured" diffuse deposits: a series of fissures and small veins commonly called “stockwerk”. The origin is hydrothermal;

 • Diffuse disseminated deposits, resulting from mineralization in the form of grains (also known as “pocket”) or veinlets more or less uniformly dispersed throughout a large rock mass. They are very often magmatic in origin, but can also be hydrothermal.

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 Ion, anion et cation
Dans un atome neutre, le nombre de protons = le nombre d'électrons. Un ion est un atome, ou un groupe d'atomes, ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.

Un anion est un atome (ou une molécule) qui a gagné un ou plusieurs électrons. Comme l'électron est chargé négativement, l'anion porte une charge négative. Il s’agit donc d’un ion négatif.

À l'inverse, un cation est un atome (ou une molécule) qui a perdu un ou plusieurs électrons. La charge électrique globale du cation est donc positive. Il s’agit donc d’un ion positif.

Les ions sont notés en tenant compte de la différence entre le nombre de protons et le nombre d'électrons. Dans la version « simple », on écrira Xⁿ⁺ et X^n- pour respectivement, un ion qui porte une charge positive (cation) car plus de protons que d’électrons et un ion qui porte une charge négative (anion) car moins de protons que d’électron. Ex : Na⁺ ou OH^- (on n’écrit pas n=1).

Ion, anion and cation
In a neutral atom, the number of protons = the number of electrons. An ion is an atom, or a group of atoms, that has lost or gained one or more electrons.

An anion is an atom (or a molecule) that has gained one or more electrons. As the electron is negatively charged, the anion has a negative charge. It is therefore a negative ion.

Conversely, a cation is an atom (or molecule) that has lost one or more electrons. The overall electrical charge of the cation is therefore positive. It is therefore a positive ion.

Ions are noted by taking into account the difference between the number of protons and the number of electrons. In the "basic" version, we write Xⁿ⁺ and X^n- for respectively, an ion that carries a positive charge (cation) because it has more protons than electrons and an ion that carries a negative charge (anion) because it has less protons than electrons. Ex : Na⁺ or OH^- (we do not write n=1).

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Le fer
Le fer, un métal de symbole chimique Fe, est l’un des éléments les plus abondants de la croûte terrestre. Dans la nature, il n'existe nativement que très rarement sous forme métallique. Sa forme métallique est le produit de la transformation de minerai de fer par l'activité humaine aux moyens de procédés sidérurgiques.

Dans la nature, on le trouve donc sous une forme oxydée, ce qui signifie qu’il a perdu des électrons (c’est donc un ion positif ou cation) suite à une ou des réactions chimiques. Il existe principalement sous deux formes oxydées :

1. l’oxyde de fer(II) appelé aussi « fer ferreux », noté Fe(II) mais aussi Fe²⁺ pour l’ion ferreux. Il est souvent présent sous forme soluble (comme le sucre ou le sel dans l’eau) dans les roches et l’acidité de la roche favorise sa solubilité.
2. l’oxyde de fer(III) appelé aussi « fer ferrique » ; noté Fe(III) mais aussi Fe³⁺pour l’ion ferrique. D’un état Fe(II) soluble, il aura subi des réactions chimiques et apparaitra sous cette forme. Il est rarement présent sous forme soluble dans les roches.

Fe(II) et Fe(III) est une convention d’écriture qui représente le nombre d'oxydation (oxydation au singulier) cad le nombre total d’électrons perdus : II = 2 et III = 3. Fe(II) et fe(III), tout comme Fe²⁺ et Fe³⁺ n'existent pas seuls, mais au sein d'une molécule : Fe₃O₄, Fe₂CO₃, FeS₂ ...

Iron
Iron, a metal with the chemical symbol Fe, is one of the most abundant elements in the earth's crust. In nature, it exists only very rarely in metallic form. Its metallic form is the result of transformation of iron ore by human activity, using steelmaking processes.  

In nature, it is generally found in an oxidized form, meaning that it has lost electrons (i.e. it is a positive ion or cation) as a result of one or more chemical reactions. It exists mainly in two oxidized forms:

1. Iron(II) oxide, also known as "ferrous iron", noted as Fe(II) or Fe²⁺ for the ferrous ion. It is often present in soluble form (like sugar or salt in water) in rocks, and the acidity of the rock favors its solubility.
2. Iron(III) oxide, also known as "ferric iron"; noted Fe(III) but also Fe³⁺ for the ferric ion. From a soluble Fe(II) state, it will have undergone chemical reactions and will appear in this form. It is rarely found in soluble form in rocks.

Fe(II) and Fe(III) is a writing convention representing oxidation number, i.e. the total number of electrons lost: II = 2 and III = 3. Fe(II) and Fe(III), like Fe²⁺ and Fe³⁺, do not exist alone, but within a molecule: Fe₃O₄, Fe₂CO₃, FeS₂ ...

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 Minerai de fer
Le minerai de fer est une roche contenant du fer sous forme de carbonates, d’oxydes, de silicates ou encore de sulfures. Les minerais de fer ont une teneur en fer variable selon le minéral ferrifère : 50 à 67 % pour la magnétite (oxyde), 30 à 67 % pour l’hématite (oxyde), 25 à 45 % pour la limonite (hydroxyde) ou encore 30 à 40 % pour la sidérite (carbonate). Certains minerais ferrifères ne sont pas adaptés à la production de fer : les sulfures (pyrite) ou les silicates. C’est principalement l’hématite qui est à l’origine de la production actuelle du fer.

La grande majorité des minerais de fer est constituée par ce qu’on appelle des fers rubanés (banded iron formation ou BIF en anglais). Ces fers rubanés existent sous différents faciès (aspects), mais le faciès classique est constitué de lits de silice et d’hématite (Fe₂O₃, oxyde ferrique où le fer est sous sa forme oxydée Fe³⁺). Il s’agit toujours de formations sédimentaires marines. Leur âge est essentiellement archéen (période géologique allant de -4 000 millions à -2 500 millions d’années) ou paléoprotérozoïque (période géologique de -2 500 Ma à -1 600 Ma).

Les fers rubanés de l’Archéen, dont les plus vieux sont âgés de -3.8 Ga, forment des petits dépôts discontinus au sein des sédiments. Les fers rubanés du Paléoprotozoïque datent de -2.5 à -1.9 Ga et forment de très gros gisements. Il s’agit de dépôts répartis sur de vastes surfaces et constituent la majorité des gisements d’importance économique.

Si la présence de fer à la surface de la terre est trahie par une coloration rouille et des nuances de brun/beige/orange/rouge dans les roches, la couleur du minerai de fer est le plus souvent rouge violacée ou lie-de-vin (noir pour les minerais avec de la magnétite).

Iron ore
Iron ore is a rock containing iron in the form of carbonates, oxides, silicates or sulfides. Iron ores have a variable iron content depending on the iron mineral: 50 to 67% for magnetite (oxide), 30 to 67% for hematite (oxide), 25 to 45% for limonite (hydroxide) or 30 to 40% for siderite (carbonate). Some iron ores are not suitable for iron production: sulphides (pyrite) or silicates. It is mainly hematite which is at the origin of the current production of iron.

The great majority of iron ores are made up of what is called banded iron formation (BIF). These BIF exist under different facies (aspects), but the classical facies is constituted by silica and hematite (Fe₂O₃, ferric oxide where iron is in its oxidized form Fe³⁺). They are always marine sedimentary formations. Their age is essentially Archean (geological period from 4,000 million years ago to 2,500 million years ago) or Paleoproterozoic (geological period from 2,500 mya to 1,600 mya).

The Archean banded irons, the oldest of which are 3,800 million years old, form small discontinuous deposits within the sediments. The Paleoprotozoic banded irons date from 2,500 to 1,900 mya and form very large deposits. These deposits are distributed over large areas and constitute the majority of deposits of economic importance.

If the presence of iron on the earth's surface is given away by a rusty coloration and shades of brown/beige/orange/red in the rocks, the color of iron ore is most often purplish red or wine-colored (black for ores with magnetite).

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Du minerai de fer à Lostmarc’h
Un (petit) gisement de fer, sous la forme d’hématite, est présent le long des falaises de la plage de Lostmarc’h. Du fait de l’activité volcanique sous-marine qui a eu lieu ici il y a 450 à 440 millions d’années, il n’a pas été possible de déterminer l’origine de ce gisement. Au moment de cette activité volcanique, la zone était constituée par des dépôts calcaires au sein desquels une sédimentation de fer sous forme d’oxydes ou de carbonates aurait pu avoir eu lieu. Et/ou, il est tout aussi possible que le minerai de fer ait pu être formé par des fluides hydrothermaux suite à cette activité volcanique. Les  environs immédiats du gisement est d’ailleurs parcourue par des sills (filons-couches) de dolérite, une roche magmatique remontée depuis les profondeurs de la terre et qui n’a pas subi l’éruption.

Iron ore at Lostmarc'h
A (small) deposit of iron, taking the form of hematite, is present along the cliffs of Lostmarc'h beach. Due to the underwater volcanic activity that took place here 450 to 440 million years ago, it has not been possible to determine the origin of this deposit. At the time of this volcanic activity, the area consisted of limestone deposits in which iron sedimentation in the form of oxides or carbonates could have taken place. And/or, it is quite possible that the iron ore was formed by hydrothermal fluids following this volcanic activity. In fact, the immediate vicinity of the deposit is criss-crossed by sills of dolerite, a magmatic rock that has risen from the depths of the earth and has not erupted.

Références – References

Le Paléozoïque de la presqu’île de Crozon, Massif Armoricain
Le volcanisme sous-marin d'âge ordovicien supérieur de la presqu'île de Crozon
Caractéristiques des gisements
Notice 309 Carte BGRM Douarnenez

 Aux coordonnées indiquées faites face à la falaise et observez les zones masquées comme sur la photo ci-dessous.

At the specified coordinates, face the cliffs and look out for hidden areas, as in the picture below.

 Travail à effectuer

1. En prenant en compte la coloration des roches, quelles zones, selon vous, semblent contenir du minerai de fer ?
2. Selon vous, quelle est la morphologie de ce petit gisement ? Plusieurs réponses sont possibles.
3. Une photo de vous, ou d’un objet caractéristique vous appartenant, prise dans les environs immédiats (pas de photo « d’archive » svp) est à joindre soit en commentaire, soit avec vos réponses. Conformément aux directives mises à jour par GC HQ et publiées en juin 2019, des photos peuvent être exigées pour la validation d'une earthcache.

Marquez cette cache "Trouvée" et envoyez-nous vos propositions de réponses. Nous vous contacterons en cas de problème. « Trouvée » sans les réponses, sera supprimée.

Il est strictement interdit de ramasser tout minéral, roche, fossile, galet, plante… sur tout le littoral. Merci de respecter cette consigne.

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 Homework

1. Taking into account the coloration of the rocks, which areas do you think might contain iron ore?
2. According to you, what is the morphology of this small deposit? Several answers are possible.
3. A picture of you, your GPS/cellphone or something else personal taken in the immediate aera (no "stock" photos please) is to be attached either as a comment or with your answers. In accordance with updated GC HQ guidelines published in June 2019, photos may be required for validation of an earthcache.

Log this cache "Found it" and send us your answers. We will contact you in case of problems. « Found it » without the answers will be deleted.

It is strictly forbidden to pick up any mineral, rock, fossil, pebble, plant... all over the coast. Please respect this instruction.