Le volcanisme du Kaiserstuhl

Le Kaiserstuhl est un stratovolcan miocène, situé en Allemagne, presque au milieu du fossé rhénan.
Il est essentiellement formé de roches volcaniques ou subvolcaniques (mise en place sous forme de filons) sous saturées (relativement pauvre en silice) : téphrites et essexites, basanites, phonolites, néphélinites et la fameuse limburgite (famille des basanites).
Le Kaiserstuhl renferme aussi des roches volcaniques rares que sont les carbonatites.
L’érosion a fait disparaître les appareils volcaniques.
Une épaisse couverture de loess masque une grande partie du massif.
Les structures volcaniques apparaissent de façon discontinue, à la faveur de fenêtres dégagées dans la couverture loessique.

Le volcanisme est de type alcalin, à hyper alcalin, comparable à celui du rift africain.
Les caractéristiques géochimiques des laves sont indicatrices d’un taux de fusion faible de péridotites du manteau et d’une grande profondeur de formation du magma.
Au début du Tertiaire, en périphérie des Alpes, la traction exercée par la lithosphère européenne en subduction, soumet la croûte à une extension passive. Elle s’étire et s’amincit. Le manteau supérieur s’élève, forme un bombement sous le fossé rhénan, et se décomprime. La décompression du manteau peut engendrer à 100 km de profondeur la fusion partielle de 5% des minéraux de la péridotite, donnant un magma pauvre en silice et riche en alcalins (Na, K).

La diversité des laves du massif s’explique par la cristallisation fractionnée du magma d’origine et la contamination par la croûte continentale.
Des néphélinites aux téphrites et limburgites et aux phonolites, elles s’enrichissent en silice, alumine, Na et K et s’appauvrissent en oxydes de fer, Mg et Ca.
Dans le magma d’origine, la pauvreté en silice conduit à la cristallisation de feldspathoïdes (néphéline, leucite) à la place des feldspaths.
L’enrichissement progressif en silice permet l’apparition des feldspaths.
Les carbonatites sont issues soit d’un magma carbonaté formé dans un manteau enrichi en CO2 par la circulation de fluides, soit par immisciblité à partir d’un magma silicaté riche en CO2 (le magma se sépare en 2 liquides distincts l’un silicaté, l’autre carbonaté).

Sur l’origine des carbonatites, voir également la page Qu'est-ce qu'une carbonatite ? sur le site de l'ENS "Planet-Terre".

Composition chimique des roches volcaniques du Kaiserstuhl (W. Wimmenauer 1977)

Age du volcanisme

Quelques éléments de datation relative.
Les émissions volcaniques recoupent la sédimentation jurassique et tertiaire à l’est.
Les premières émissions volcaniques reposent sur les sédiments oligocènes.
Les intercalations de sédiments lacustres ou fluviatiles fossilifères (dont des Vertébrés du Burdigalien) au sein des émissions volcaniques, ont permis de dater les phases d’activité volcanique.
Les alluvions plio-quaternaires du Rhin, recouvrent la périphérie du massif.

=> Le volcanisme est post-Oligocène et a cessé avant la fin du Miocène.

Les datations absolues par la méthode K/Ar donnent des âges compris entre 17,5 Ma et 14 Ma :

• les téphrites : - 17,2 à -17,5Ma
• les carbonatites : -17,2 à -17,4 Ma
• les limburgites (du Limberg) : -14 à -16 Ma.

Sur le volcanisme du Kaiserstuhl, voir la page Le Kaiserstuhl et ses carbonatites sur le site de l'ENS "Planet-Terre".