Kaisersthul : Histoire géologique
Deux phases magmatiques sont identifiées dans le Fossé rhénan :
– entre 70 et 30 Ma : mise en place de filons et cheminées de roches volcaniques sur les bordures du fossé (Riquewihr, Gundershoffen, Marbach, Ribeauvillé).
– entre 17 et 15 Ma, au cours du Miocène, formation du volcan du Kaiserstuhl en plusieurs étapes :
La formation d'un cône volcanique téphritique puis l'intrusion de magma de plus en plus différenciés au centre de l'édifice (essexites, théralites, phonolites). La différenciation magmatique par cristallisation fractionnée suit une série alcaline, typique des très faibles taux de fusion partielle du manteau. Les intrusions de carbonatites surviennent en fin d’évolution, au centre du complexe. L’activité volcanique la plus récente a lieu au niveau du Limberg avec des néphélinites à olivines, limburgites et téphrites, constituant un petit volcan « accessoire ». (arrêts 1 et 2).
1. Formation d’un cône volcanique téphritique - Miocène 17 Ma (infographie Q.Boesch, Whitechurch, Duringer, Aichholtzer, Lescoutre - 2016)
Les coulées de laves, plutôt calmes, alternent avec des éruptions plus dynamiques, pyroclastiques. L'ensemble forme un vaste stratovolcan de téphrite.
2. Intrusion de roches (essexites et théralites) - Miocène 17 Ma (infographie Q.Boesch, Whitechurch, Duringer, Aichholtzer, Lescoutre - 2016)
De larges intrusions subvolcaniques (laves n’ayant pas atteint la surface) d'essexites et de théralites se mettent en place de façon intrusives dans le cône de téphrites. Elles forment le plus gros des roches cristallines.
3. Mise en place des dômes phonolitiques - Miocène 17 Ma (infographie Q.Boesch, Whitechurch, Duringer, Aichholtzer, Lescoutre - 2016)
Formation de nombreux filons et dômes de phonolithes dont les plus différenciés, d’un point de vue de leur composition, se trouvent au centre du complexe. La mise en place se fait en dôme, de façon intrusive, où en subsurface de façon explosive formant des brèches d'explosion, mélange de blocs phonolitique et téphritique.
4. Mise en place des carbonatites (Carbonatites en filons, coulées, tufs, cinérites) - Miocène 17 Ma (infographie Q.Boesch, Whitechurch, Duringer, Aichholtzer, Lescoutre - 2016)
Les intrusions de carbonatites surviennent en fin d’évolution, au centre du complexe. Elles sont accompagnées de brèches ultramafiques subvolcaniques.
5. Volcan ‘’accessoire’’ du Limberg (Néphélinite, coulées de Limburgite et bombes, sédimentation lacustre) - Miocène 15 Ma (infographie Q.Boesch, Whitechurch, Duringer, Aichholtzer, Lescoutre - 2016)
L’activité volcanique la plus récente a lieu au niveau du Limberg avec des néphélinites à olivines, limburgites et téphrites. (arrêts 1, 2 et 3).
6. Erosion de la surface (efface les cratères et formes de surface) - Du Miocène à l'actuel (infographie Q.Boesch, Whitechurch, Duringer, Aichholtzer, Lescoutre - 2016)
Mise à l’affleurement des roches du cœur du volcan.
7. Dépôt du manteau de lœss - Quaternaire (infographie Q.Boesch, Whitechurch, Duringer, Aichholtzer, Lescoutre - 2016)
Jusqu’à 30 m de lœss
Modèles interprétatifs :
La géophysique a montré que sous le Kaiserstuhl, le Moho n’est qu’à 24 km au lieu de 30 km.
Anomalie de la profondeur du Moho au niveau du fossé Rhénan.
Deux modèles sont proposés pour expliquer le volcanisme du Kaiserstuhl :
Hypothèse 1 : le point chaud
Des remontées mantelliques à la tête d’un vaste panache profond situé sous l’Europe du Nord (Granet et al. 1995).
Hypothèse 2 : Magmatisme lié à la subduction alpine
Une extension se produit vers 40 Ma en périphérie de la zone de collision alpine. L’extension de l’Europe de l’ouest provoque une phase de rifting à l’Oligocène (mise en place du Fossé rhénan, Bressan, des Limagnes…).
Equilibrage isostatique durant une phase d'extension qui explique la remonté du manteau.
Le magmatisme apparait au Miocène avec un retard de 20 Ma environ par rapport l’extension (Merle et al. 1998).
Effet immédiat : rifting ouest européen
Effet différé : remontée lente du contre-courant asthénosphérique. Fusion du manteau et volcanisme post rift dont les laves sont guidées par failles majeures du fossé.