Les Stylolithes des 4 Têtes : défauts ou VERtus ? EarthCache

FTF : cantor92/CarPat/poulpophile/

STF : Tomcat78

TTF : FredosleBolos

 

Pour valider votre découverte, vous devrez :

1. Loguer cette cache "Trouvée" en joignant la photo demandée (obligatoire).

2. M'envoyer vos propositions de réponses aux questions ci-dessous soit par email soit via la messagerie geocaching.com (Message Center).

    Q1. Dans quelle chaîne de montagnes ce marbre est-il extrait ?

    Q2. Quel est le principal minéral constituant le marbre de Carrare ?

    Q3. Comment appelle-t-on le processus par lequel la calcite se dissout sous l'effet de la pression entre les grains minéraux ?

    Q4. Observation de la statue : d'après la forme générale (lignes, orientation, dimensions …) et la couleur des stylolites, quel type de pression a subi la roche et quels minéraux étaient en jeu ?

    Q5. Joindre une photo de vous ou de votre pseudo montrant en arrière plan la Grande Arche (montrer votre visage n'est pas obligatoire)

Je vous contacterai en cas de problème. Tout log non suivi des réponses dans un délai raisonnable sera effacé sans préavis.

 

 
Emily Young à côté d'une de ses oeuvres

Les Quatre Têtes : Emily Young et son rapport à la matière
Dévoilée en 2002 l'installation « Les Quatre têtes » s'insère au cœur du complexe architectural du Triangle de l'Arche à Paris La Défense. L'ensemble est réparti de manière stratégique : une sculpture trône à l'extérieur, devant l'entrée principale (Place des Triangles), tandis que les trois autres têtes sont positionnées à l'intérieur de chacun des trois bâtiments composants l'ensemble. Considérée par le Financial Times comme « la plus grande sculptrice vivante de Grande-Bretagne », Emily Young accorde une place centrale à la matière minérale brute.
À La Défense, au milieu du verre, de l'acier et du béton armé symbolisant la modernité financière et tertiaire, ses visages monolithiques viennent humaniser un espace perçu comme désincarné. Elle recherche une alliance poétique entre le temps géologique de la roche (façonné sur des millions d'années) et le temps humain.
L'œuvre fait appel à des blocs monolithiques de marbre métamorphique. Dans sa pratique, Emily Young s'approvisionne principalement dans les carrières traditionnelles d'Italie (notamment les régions marbrières de Toscane telles que Carrare et Massa, ou le centre de la péninsule italienne), ainsi que dans diverses carrières européennes et internationales sélectionnées pour l'histoire géologique singulière qu'elles véhiculent.
L'artiste privilégie les blocs rejetés ou délaissés par l'industrie industrielle en raison de leurs 'défauts' (fissures, inclusions, veines), qu'elle valorise au contraire comme la signature vivante de la Terre. Les Quatre Têtes offrent ainsi un exemple remarquable de rencontre entre la sculpture et la géologie. Le visage humain constitue la forme volontairement créée par l’artiste, tandis que les structures du marbre constituent une partie de l’histoire naturelle du matériau.

Le marbre de Carrare
Le marbre de Carrare, ou marbre de Carrara en italien, est extrait dans les Alpes apuanes, près de la ville de Carrare, en Toscane. Il est célèbre depuis l'Antiquité et a été largement utilisé en architecture et en sculpture. Son aspect varie du blanc très pur au blanc grisâtre, avec parfois des veines grises plus ou moins marquées. Il est constitué principalement de calcite recristallisée, généralement à grain relativement fin. Sa blancheur, son homogénéité, sa finesse et sa capacité à être taillé puis poli expliquent sa grande réputation. Certaines variétés, particulièrement pures, présentent également une légère translucidité appréciée en sculpture, car elle contribue à donner une impression de douceur et de profondeur à la matière.
Les carrières de Carrare produisent plusieurs types commerciaux de marbre, parmi lesquels le Bianco Carrara, souvent blanc à gris clair avec des veines grises ; le Statuario, très blanc et recherché pour la sculpture, avec des veines généralement plus contrastées ; et le Calacatta, reconnaissable à son fond clair et à des veines souvent plus larges et plus décoratives. Les appellations commerciales et la classification précise peuvent varier selon les carrières et les blocs extraits.
La formation du marbre commence généralement par l'accumulation de sédiments carbonatés dans un milieu marin. Avec le temps, ces dépôts se compactent et se cimentent pour former un calcaire ou une dolomie. Lorsqu'une région est soumise à des phénomènes tectoniques, par exemple lors de la formation d'une chaîne de montagnes, ces roches peuvent être enfouies et soumises à des températures et des pressions élevées. Les minéraux se recristallisent alors sans que la roche ne fonde complètement. Les structures sédimentaires initiales peuvent disparaître ou devenir moins visibles, tandis qu'une mosaïque de cristaux de calcite ou de dolomite se développe : le calcaire transformé devient alors un marbre.

Les stylolithes
Un stylolithe est une surface de dissolution sous pression, et non une fracture. Dans un marbre calcique comme celui de Carrare, il peut conserver la trace des contraintes et des fluides ayant affecté la roche au cours de son histoire.
Ils se présentent généralement sous la forme de lignes ou de plans irréguliers, souvent en dents de scie, avec des pics qui s’emboîtent les uns dans les autres. Ils sont particulièrement fréquents dans les roches carbonatées, notamment les calcaires et les marbres.
Le mécanisme de la dissolution sous pression est également appelé pression-solution. Lorsque deux grains minéraux sont fortement comprimés, la solubilité du matériau augmente au niveau des contacts. Une partie de la calcite peut alors se dissoudre. Les ions dissous sont transportés par les fluides circulant dans la roche et peuvent être précipités ailleurs. Le volume de roche diminue ainsi progressivement au niveau de la surface de dissolution.
Les résidus insolubles — par exemple des minéraux argileux, des oxydes de fer ou d’autres impuretés — peuvent se concentrer le long de cette surface et la rendre particulièrement visible. Les stylolithes ne sont donc pas de simples fissures : ils correspondent à une perte de matière par dissolution.
Le processus peut être résumé ainsi :
Calcaire marin > enfouissement > compression > dissolution de la calcite > concentration des impuretés > stylolite > métamorphisme > marbre
    1. Le calcaire d'origine
Le futur marbre de Carrare était à l'origine un calcaire déposé au Mésozoïque, notamment au Trias supérieur–Jurassique inférieur.
    2. Augmentation de la pression
Lors de l'enfouissement puis de la déformation liée à la formation des Apennins, le calcaire a subi des contraintes tectoniques importantes.
    3. Dissolution sous pression
Lorsque deux parties du calcaire sont fortement comprimées l'une contre l'autre, la calcite se dissout préférentiellement au niveau de certaines surfaces. La matière dissoute peut être transportée par les fluides présents dans la roche.
    4. Concentration des matériaux insolubles
Les minéraux qui ne se dissolvent pas facilement — notamment argiles, oxydes de fer, graphite ou autres impuretés — restent concentrés le long de la surface de dissolution. C'est ce qui donne souvent aux stylolites leur aspect sombre, gris, brun ou jaunâtre.
    5. Métamorphisme
 

Les formes de stylolithes et leur origine
Le calcaire a été transformé en marbre lors de l'orogenèse alpine/apenninique. La recristallisation de la calcite a effacé une grande partie des structures originelles, mais certaines surfaces stylolitiques ont pu être conservées. Les marbres des Alpes Apuanes sont effectivement des marbres calcitiques issus de roches carbonatées métamorphisées.

Dans le Bardiglio de Carrara, les stylolites peuvent être particulièrement pédagogiques : ils apparaissent comme des lignes irrégulières, dentelées ou en zigzag, souvent plus sombres que le marbre environnant.

On distingue les stylolithes par leur taille, leur forme et leur inclinaison en fonction des pressions subies : fortes ou faibles, lithostatiques ou tectoniques ou mixtes.

1. Les stylolites horizontaux ou parallèles à la stratification
Ce sont les stylolites les plus courants dans les séries calcaires. Ils sont approximativement parallèles aux couches sédimentaires. Ils se développent surtout sous l'effet du poids des couches situées au-dessus de la roche lors de son enfouissement. La pression exercée verticalement favorise la dissolution de la calcite aux contacts entre les grains et contribue à la formation de surfaces de dissolution généralement subhorizontales.

2. Les stylolites verticaux ou subverticaux
Les stylolites verticaux ou presque verticaux sont généralement liés à des contraintes tectoniques horizontales. Ils peuvent se former lorsqu'une masse rocheuse est comprimée latéralement, par exemple dans une région affectée par des mouvements tectoniques. Leur orientation peut donc fournir des indications sur la direction des contraintes qui ont affecté la roche.

3. Les stylolites obliques ou mixtes
Les stylolites obliques coupent les couches calcaires selon un angle. Leur orientation traduit souvent une situation plus complexe, dans laquelle plusieurs contraintes ont agi sur la roche. Ils peuvent être associés à la déformation tectonique, à l'inclinaison des couches ou à une modification progressive de l'état des contraintes au cours du temps. Des stylolithes initialement formées horizontalement pendant l'enfouissement peuvent ainsi se retrouver en position inclinée ou verticale suite à des mouvements de l'écorce terrestre.

4. Les stylolites à dents fines et régulières
Certains stylolites présentent de petites dents relativement fines et rapprochées. Leur relief est peu marqué mais facilement reconnaissable. Ils témoignent d'une dissolution localisée à petite échelle, souvent contrôlée par la texture du calcaire, la taille des grains et la répartition des impuretés.

5. Les stylolites à grandes dents ou à relief marqué
D'autres stylolites possèdent des pointes et des creux plus importants. Ces formes peuvent résulter d'une dissolution plus prolongée ou plus intense. Les différences locales de composition et de résistance à la dissolution favorisent le développement d'un relief très irrégulier. Les matériaux insolubles s'accumulent fréquemment dans les creux et rendent la structure particulièrement visible.

Les dents ne sont pas des morceaux de roche qui auraient été arrachés mécaniquement. Elles correspondent à une géométrie de dissolution irrégulière. Les variations de texture, de taille des grains, de teneur en argiles, de porosité, de circulation des fluides et de contrainte locale font que certaines portions du contact se dissolvent plus vite que d’autres. La surface devient ainsi ondulée puis fortement dentelée. Les pointes des stylolithes sont généralement orientées approximativement selon la direction de la contrainte principale maximale ??.

Les marbres des Alpes apuanes ont subi plusieurs phases de déformation et peuvent conserver différentes microstructures liées à la dissolution, à la recristallisation et à la déformation.
Il est donc préférable de présenter l’histoire des stylolithes dans le marbre avec prudence : certaines structures stylolitiques peuvent être héritées de la roche carbonatée avant le métamorphisme, tandis que d’autres peuvent se développer ou être réactivées au cours des épisodes de déformation et de métamorphisme. Dans le cas du marbre de Carrare, la géologie régionale montre que la roche a connu une histoire tectonique complexe et plusieurs phases de déformation.
Sur une sculpture, comme ici, sa conservation permet de rendre visible une partie de cette mémoire géologique.

Références bibliographiques et documentaires
    • Toussaint, R. et al. (2018). “Stylolites: A review”. Journal of Structural Geology, 114, 163–195. DOI : 10.1016/j.jsg.2018.05.003. Synthèse scientifique sur la formation, la géométrie et l’utilisation des stylolithes comme marqueurs de déformation.
    • Park, W. C. & Schot, E. H. (1968). “Stylolites: Their Nature and Origin”. Journal of Sedimentary Petrology, 38(1), 175–191. Article classique sur la nature, la classification et l’origine des stylolithes.
    • Molli, G. et al. (2000). “Microfabric study on the deformational and thermal history of the Alpi Apuane marbles (Carrara marbles), Italy”. Journal of Structural Geology, 22, 1809–1825. Étude de référence sur la microstructure, la déformation et l’histoire thermique des marbres des Alpes apuanes.
    • Molli, G. (2016). “Switching deformation mode and mechanisms during natural faulting of Carrara marble”. Rendiconti Online della Società Geologica Italiana. Étude de la déformation naturelle du marbre de Carrare et des structures de dissolution sous pression associées.
    • IUGS Geoheritage. “Carrara Marble Province”. Fiche consacrée au patrimoine géologique du marbre de Carrare : lithologie, contexte géologique, variétés et localisation.
    • Paris La Défense. “Les Quatre Têtes”. Fiche officielle de l’œuvre d’Emily Young, indiquant l’artiste, la date d’implantation, la technique et le contexte de l’œuvre.
    • IUGS Geoheritage – Carrara Marble Province : https://iugs-geoheritage.org/geoheritage_stones/carrara-marble-province/

    • ScienceDirect – Stylolites: A review : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0191814118302517

Pourquoi "VERT" ?
Ma première cache posée (GC3VHY2) était une boîte verte, avec un stylo vert, un log book vert et des objets d'échange verts. Ainsi est née l'idée de placer les caches qui ont suivi sous le signe du "VERT" et de proposer un défi consistant à y déposer de préférence des objets "VERTs". Ce défi ne peut malheureusement pas concerner les earthcaches.

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Note: some parts are written with the help of automatic translator. Tecnical vocabulary issues may occure

To validate your discovery, you will need:

1. Log this cache "Found" by attaching the requested photo (mandatory).

2. Send me your proposed answers to the questions below either by email or via the geocaching.com messaging system (Message Center).

    Q1. In which mountain range is this marble extracted?

    Q2. What is the main mineral constituting Carrara marble?

    Q3. What is the process by which calcite dissolves under the effect of pressure between mineral grains?

    Q4. Observation of the statue: from the general shape (lines, zigzags, sawteeth...) and the color of the stylolites, what can be deduced about the mechanisms that led to their formation and the minerals involved?

    Q5. Attach a photo of yourself or your username showing the Grande Arche in the background (showing your face is not mandatory)

I will contact you if there is a problem. Any log not followed by the answers within a reasonable period will be deleted without prior notice.

 

Emily Young next to one of her works

The Four Heads: Emily Young and Her Relationship with Material
Unveiled in 2002, the installation “The Four Heads” is located at the heart of the Triangle de l’Arche architectural complex in Paris La Défense. The installation is strategically distributed: one sculpture stands outside, in front of the main entrance (Place des Triangles), while the other three heads are positioned inside each of the three buildings forming the complex.
Described by the Financial Times as “Britain’s greatest living sculptor”, Emily Young gives a central role to raw mineral material.
At La Défense, amid glass, steel and reinforced concrete symbolising financial and business modernity, her monolithic faces humanise a space perceived as impersonal. She seeks a poetic alliance between the geological time recorded by the rock, shaped over millions of years, and human time.
The work uses monolithic blocks of metamorphic marble. In her practice, Emily Young mainly sources stone from traditional Italian quarries (particularly the marble-producing regions of Tuscany, such as Carrara and Massa, and central Italy), as well as from selected European and international quarries chosen for the distinctive geological history recorded in their stone.

The artist favours blocks rejected or discarded by industry because of their “defects” (fractures, inclusions, veins), which she instead values as the living signature of the Earth. The Four Heads therefore provide a remarkable encounter between sculpture and geology. The human face is the form deliberately created by the artist, while the structures preserved in the marble form part of the material’s natural history.

Carrara quarries produce several commercial marble varieties, including Bianco Carrara, usually white to light grey with grey veining; Statuario, very white and highly valued for sculpture, generally with more contrasting veins; and Calacatta, recognisable by its light-coloured background and often broader, more decorative veining. Commercial names and precise classification may vary between quarries and individual extracted blocks.

Marble formation generally begins with the accumulation of carbonate sediments in a marine environment. Over time, these deposits become compacted and cemented to form limestone or dolostone. When a region is affected by tectonic processes, for example during mountain building, these rocks may be buried and subjected to elevated temperatures and pressures. The minerals then recrystallise without the rock completely melting. The original sedimentary structures may disappear or become less visible, while a mosaic of calcite or dolomite crystals develops: the transformed limestone or dolostone thus becomes marble.

Stylolites
A stylolite is a pressure-solution surface, not a fracture. In a calcitic marble such as Carrara marble, it may preserve evidence of the stresses and fluids that affected the rock during its geological history.
They generally occur as irregular lines or surfaces, often with a saw-tooth geometry, with interlocking peaks. They are particularly common in carbonate rocks, especially limestones and marbles.
The mechanism of pressure-induced dissolution is also called pressure solution. When two mineral grains are strongly compressed, the solubility of the material increases at their contact. Part of the calcite may then dissolve. The dissolved ions are transported by fluids circulating through the rock and may precipitate elsewhere. The volume of rock therefore progressively decreases along the dissolution surface.
Insoluble residues — for example clay minerals, iron oxides or other impurities — may become concentrated along this surface and make it particularly visible. Stylolites are therefore not simple cracks: they record a loss of material through dissolution.
The process can be summarised as follows:
Marine limestone > burial > compression > calcite dissolution > concentration of insoluble impurities > stylolite > metamorphism > marble
    1. The original limestone
The future Carrara marble was originally a limestone deposited in the Mesozoic, particularly in the Upper Triassic–Early Jurassic.
    2. Increase in pressure
During burial and deformation related to the formation of the Apennines, limestone underwent significant tectonic stresses.
    3. Dissolution under pressure
When two parts of the limestone are strongly pressed against each other, calcite is preferentially dissolved at certain surfaces. Dissolved matter can be transported by the fluids present in the rock.
    4. Concentration of insoluble materials
Minerals that do not dissolve easily—such as clays, iron oxides, graphite, or other impurities—remain concentrated along the dissolution surface. This is what often gives stylolites their dark, gray, brown or yellowish appearance.
    5. Metamorphism
Limestone was then transformed into marble during the Alpine/Apennine orogeny. The recrystallization of calcite has erased a large part of the original structures, but some stylolitic surfaces have been preserved. The marbles of the Apuan Alps are indeed calcitic marbles derived from metamorphosed carbonate rocks.

In Bardiglio Carrara marble, stylolites can be particularly instructive: they appear as irregular, jagged or zigzag lines, often darker than the surrounding marble.

The forms of stylolites and their origin

Stylolites can be distinguished by their size, shape, and inclination according to the pressures they experienced: strong or weak, lithostatic or tectonic, or mixed.

1. Horizontal stylolites or stylolites parallel to bedding
These are the most common stylolites in limestone sequences. They are approximately parallel to the sedimentary layers. They mainly develop under the effect of the weight of the layers above the rock during burial. Vertical pressure favors calcite dissolution at grain contacts and contributes to the formation of generally subhorizontal dissolution surfaces.

2. Vertical or subvertical stylolites
Vertical or nearly vertical stylolites are generally related to horizontal tectonic stresses. They can form when a rock mass is compressed laterally, for example in a region affected by tectonic movements. Their orientation can therefore provide information about the direction of the stresses that affected the rock.

3. Oblique or mixed stylolites
Oblique stylolites cut across limestone layers at an angle. Their orientation often reflects a more complex situation in which several stresses acted on the rock. They may be associated with tectonic deformation, tilting of the layers, or a progressive change in the stress state over time. Stylolites that initially formed horizontally during burial may therefore end up in an inclined or vertical position following movements of the Earth's crust.

4. Fine and regular-toothed stylolites
Some stylolites have small, relatively fine and closely spaced teeth. Their relief is limited but easily recognizable. They indicate localized dissolution at a small scale, often controlled by the texture of the limestone, grain size, and distribution of impurities.

5. Large-toothed or strongly relieved stylolites
Other stylolites have larger points and depressions. These forms may result from more prolonged or intense dissolution. Local differences in composition and resistance to dissolution favor the development of a very irregular relief. Insoluble materials frequently accumulate in the depressions and make the structure particularly visible.

The teeth are not pieces of rock that have been mechanically torn away. They correspond to an irregular dissolution geometry. Variations in texture, grain size, clay content, porosity, fluid circulation, and local stress cause some portions of the contact to dissolve faster than others. The surface thus becomes undulating and then strongly serrated. The points of stylolites are generally oriented approximately in the direction of the maximum principal stress ??.

The marbles of the Apuan Alps underwent several phases of deformation and may preserve different microstructures related to dissolution, recrystallisation and deformation.
The history of stylolites in marble should therefore be presented with caution: some stylolitic structures may have been inherited from the carbonate protolith before metamorphism, whereas others may have developed or been reactivated during episodes of deformation and metamorphism. In the case of Carrara marble, the regional geology shows that the rock experienced a complex tectonic history and several phases of deformation.
On a sculpture such as this one, their preservation makes part of this geological memory visible.

Bibliographic and Documentary References
    • Toussaint, R. et al. (2018). “Stylolites: A review”. Journal of Structural Geology, 114, 163–195. DOI : 10.1016/j.jsg.2018.05.003. Synthèse scientifique sur la formation, la géométrie et l’utilisation des stylolithes comme marqueurs de déformation.
    • Park, W. C. & Schot, E. H. (1968). “Stylolites: Their Nature and Origin”. Journal of Sedimentary Petrology, 38(1), 175–191. Article classique sur la nature, la classification et l’origine des stylolithes.
    • Molli, G. et al. (2000). “Microfabric study on the deformational and thermal history of the Alpi Apuane marbles (Carrara marbles), Italy”. Journal of Structural Geology, 22, 1809–1825. Étude de référence sur la microstructure, la déformation et l’histoire thermique des marbres des Alpes apuanes.
    • Molli, G. (2016). “Switching deformation mode and mechanisms during natural faulting of Carrara marble”. Rendiconti Online della Società Geologica Italiana. Étude de la déformation naturelle du marbre de Carrare et des structures de dissolution sous pression associées.
    • IUGS Geoheritage. “Carrara Marble Province”. Fiche consacrée au patrimoine géologique du marbre de Carrare : lithologie, contexte géologique, variétés et localisation.
    • Paris La Défense. “Les Quatre Têtes”. Fiche officielle de l’œuvre d’Emily Young, indiquant l’artiste, la date d’implantation, la technique et le contexte de l’œuvre.
    • IUGS Geoheritage – Carrara Marble Province : https://iugs-geoheritage.org/geoheritage_stones/carrara-marble-province/
    • ScienceDirect – Stylolites: A review : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0191814118302517

Why "VERT"
My first geocache ( GC3VHY2) was a green box, with a green pen, a green log book and green items for exchange. So was born the idea to place the caches which followed under the sign of the "VERT" ("GREEN" in French) and to propose a game consisting in depositing there rather "VERT" objects. This game cannot unfortunately concern the earthcaches.