Structure d'impact de Rochechouart-Chassenon

Astroblème de Rochechouart-Chassenon
Image de synthèse du cratère quelques années après l’impact.
Localisation
Astre	Terre
Coordonnées	45° 49′ 27″ N 0° 46′ 54″ E / 45.824167, 0.78166745° 49′ 27″ N 0° 46′ 54″ E / 45.824167, 0.781667
Administration
Pays	France
Région	Limousin
Département	Haute-Vienne, Charente
Arrondissements	Rochechouart, Confolens
Géologie
Âge	214 Ma ± 8 Ma
Type de cratère	Météoritique
Impacteur
Nature	Chondrite ordinaire (H?)
Diamètre	env 1 500 km
Vitesse	11 à 23 km.s-1
Angle	inconnu°
Densité	env 3 350 kg.m3
Cible
Nature	Cristallin (granite, gneiss, leptinite)
Densité	2 750 kg.m3
Dimensions
Diamètre	21 km
Profondeur	700 m
Découverte
Découvreur	François Kraut (8 mai 1967)
Éponyme	Rochechouart, Chassenon
Géolocalisation sur la carte : [[]]   Géolocalisation sur la carte : France

L'astroblème de Rochechouart-Chassenon (entre la Haute-Vienne et la Charente, France), aussi surnommé la météorite de Rochechouart, est un ensemble de marques laissées par l’impact d’un astéroïde tombé il y a environ 214 millions d’années.

Un astéroïde d’un kilomètre et demi de diamètre percute la Terre à une vitesse d’environ 20 kilomètres par seconde, au lieu-dit de La Judie, dans la commune de Pressignac en Charente. Il laisse un cratère d’au moins 21 kilomètres de diamètre, et ravage tout à plus de 100 kilomètres à la ronde. Des éjectas retombent à plus de 450 kilomètres de là. L’impact modifie également les roches du sous-sol sur plus de 5 kilomètres de profondeur.

L’érosion a complètement effacé toute trace dans le relief et seul le léger détour de la Vienne vers le sud dans la commune de Chassenon pourrait lui être attribué. Par contre, le sous-sol conserve de nombreuses roches fracturées, fondues, remuées, que l’on appelle des brèches. Ces roches particulières ont été utilisées pour la construction des monuments gallo-romains, comme les thermes de Chassenon, ainsi que des habitations et monuments dans toute la région.

Après avoir suggéré le 8 mai 1967 à l’Académie des sciences de Paris la possibilité d’un impact météoritique à Rochechouart ^{[Biblio 1]}, c’est en 1969, que François Kraut géologue au Muséum national d’histoire naturelle (MNHN) fait officiellement et formellement état de l’existence du cratère d’impact dans la revue de la société Geologica Bavarica en Allemagne ^{[Biblio 2]}. Cette publication mettait fin au mystère qui entourait l’origine de ces roches et durait depuis leur première description à la fin du XVIII^e siècle.

L’astroblème de Rochechouart est la première structure d’impact terrestre à avoir été découverte uniquement par l’observation des effets du choc sur les roches alors qu’aucune structure topographique circulaire n’est identifiable ^{[Biblio 3]}.

Découverte de l’astroblème

Carrière de « lave volcanique pour la construction » à Chassenon (Charente), vers 1910

L’énigme des brèches de Chassenon et de Rochechouart

L’origine des roches avec lesquelles sont fabriqués les thermes de Chassenon ou celles qui constituent la falaise située au pied du château de Rochechouart, et qui sont exploitées dans les carrières de la région, a été sujette à controverse dès que les géologues se sont intéressés à elles.

Nicolas Desmarest, qui sera bientôt membre de l’Académie des sciences, séjourne à Limoges entre 1762 et 1771 ^{[Biblio 4],[Biblio 5]}. Il décrit cette roche en 1809 dans l’Encyclopédie Méthodique ^{[Biblio 6]}. Pour lui, il s’agit d’un granite à bande d’origine plutonique :

« Chassenon : C’est à Chassenon que tous ces effets du feu [souterrain] se sont offerts à moi sur une grande superficie de terrain […] La suite de ce travail m’a fait saisir deux accidents de feu très remarquables : le premier se manifeste par des altérations dégradées autour de plusieurs foyers et centres où le feu parait avoir agi avec plus de violence, sans cependant ouvrir le sol par une éruption marquée.

Le second accident consiste en des déplacements de grandes masses de terrain qui avaient pour centre les foyers dont j’ai parlé, et qui embrassaient une circonférence très étendue. J’observe que la plus grande partie du sol chauffé à Chassenon est un granit à bandes […].

Chabanois : […] On peut observer le granit à bandes depuis Chabanois jusqu’à Saint-Junien. »

Après Desmarest, Pierre Beaumesnil, correspondant à l’Académie des inscriptions et belles-lettres, explore en 1779 la ville de Chassenon à la recherche de la ville antique de Cassinomagus. Il fait état dans ses manuscrits de tuf volcanique à la pierre qui en provient, ainsi que le rapporte ultérieurement l’abbé Jean Hippolyte Michon en 1844 ^{[Biblio 7]} :

« La pointe Est de cette zone, entre Chassenon et Rochechouart, est occupée par un volcan éteint ; c’est, du côté de l’Océan, le dernier cratère du système des volcans d’Auvergne. Les laves qu’il a vomies sont exploitées dans les carrières de Chassenon et fournissent une pierre poreuse, non friable, grise, quelquefois verdâtre, d’une densité moins grande que celle du calcaire. On trouve, dans les blocs qu’on brise, des morceaux de granit, de grès et d’autres matières rejetées par le volcan ou entraînées par la lave, lors des éruptions. Beaumesnil est le premier qui ait parlé de ce volcan. Il donne le nom de tuf volcanique à la pierre qui en provient. »

En 1808, le préfet de la Haute-Vienne ^{[Biblio 8]} publie dans la Statistique générale de la France : département de la Haute-Vienne un passage concernant des roches inconnues récemment découvertes par François Alluaud, un fabricant de porcelaine de Limoges :

« Brèches primitives. On donne cette dénomination à un agrégat qui occupe, dans la commune de Rochechouart, près d’un myriamètre d’étendue. La découverte de cette brèche est nouvelle, et les minéralogistes qui l’ont observée ne sont pas d’accord sur sa nature ; les uns l’ont prise pour un ciment artificiel, les autres pour un produit volcanique.

[…]

On a cru devoir décrire, avec quelques détails, une roche inconnue jusqu’à ce jour. Ce n’est que depuis peu que M. Alluaud, qui en avait détaché quelques échantillons des tombeaux de l’Abbaye Saint-Martial de Limoges, et qui en ignorait le gisement, a éclairci ce fait géologique. »

En 1833, Guillaume Manès ^{[Biblio 9]} (1798-1881) leur donne une origine volcanique ; en 1858, Henri Coquand (1818-1894) et en 1901 Le Verrier (1848-1905) ^{[Note 1]} leur attribuent une origine sédimentaire, même H. Coquand doute de cette hypothèse quand il écrit à propos des roches de Chassenon qu’elles ont une origine problématique ^{[Biblio 10]}. En 1859, F. Alluaud apportait des précisions sur ces roches d’origine pyrogène (...) dont le mica semble avoir été rougi par une sorte de calcination, sans conclure sur leur origine toutefois ^{[Biblio 11]}. En 1910 Glangeaud ^{[Biblio 12]} indique l’existence d’une ancienne région volcanique ; en 1935 ^{[Biblio 13]} puis en 1937 ^{[Biblio 14]} François Kraut tente de démontrer une origine volcano-sédimentaire. Mais cette explication ne le satisfait pas car elle ne permet pas d’expliquer la structure cristallographique des cristaux de quartz et feldspath contenus dans ces roches ^{[Biblio 15],[Biblio 16]}.

En 1952, François Kraut retourne dans la région étudier le filon de quartz clivé de Saint-Paul-la-Roche à 40 kilomètres seulement de Rochechouart. La proximité de ce quartz particulier avec les brèches énigmatiques a de nouveau attiré son attention sur celles-ci ^{[Corr 1]}.

Découverte des shatter cones, dessin de François Kraut (à gauche B.M. French, à droite F. Kraut)

François Kraut démontre l’origine impactite

Le 19 avril 1966, François Kraut se rend à Nördlingen (Allemagne) exprimer son point de vue sur la similitude entre les brèches de Chassenon et les suévites découvertes dans l’astroblème de Ries ^{[Corr 1],[Corr 2]}. Le géologue français a notamment découvert des quartz et feldspaths présentant des micro-fissurations anormales (quartz choqués), visibles à très fort grossissement, que l’on retrouve aussi à Ries. Malgré le peu d’intérêt des géologues allemands sur cette similitude, l’un d’entre eux, Gerold Wagner, prend contact avec François Kraut pour visiter le site. Cette visite a lieu en 1967 mais l’Allemand meurt juste après dans un accident de voiture. Il avait toutefois eu le temps d’écrire au géologue français deux lettres dans lesquelles il se disait lui aussi très impressionné par ces analogies ^{[Corr 1]}.

Le 8 mai 1967, Jean Orcel lit à l’Académie des sciences de Paris ^{[Biblio 1]} une note de François Kraut qui fait pour la première fois état d’une probable origine impactite :

« Les brèches « volcaniques » de la région de Rochechouart, en particulier celles de Chassenon, montrent de grandes analogies avec les suévites du Ries. Le quartz qu’elles renferment présente des pseudo-clivages remarquables suivant plusieurs plans cristallographiques. (...) En résumé, (...)
1. La roche de Chassenon est une brèche volcanique. Dans ce cas les verres qu’elle contient seraient des laves vitreuses et les dislocations du quartz, attribuées généralement aux ondes de choc, peuvent être provoquées par une explosion volcanique.
2. Elles sont impactites et les verres résulteraient de la fusion de roches frappées par une météorite. Dans ce cas toute la géologie régionale doit être reconsidérée. »

Kurt Fredriksson ^{[Note 2],[Biblio 17]}, un géologue de la Smithsonian Institution avec lequel François Kraut effectue des recherches sur le cratère de Cachari ^{[Biblio 18]}, fait part des découvertes du Français à son ami Bevan M. French ^{[Note 3]} géologue au Goddard Space Flight Center de la NASA, l’un des spécialistes des quartz choqués ^{[Corr 3]}.

L’équipe Kraut-French est formée et les découvertes s’accélèrent. François Kraut envoie à l’Américain des échantillons de ces roches qui, pour le moment, sont appelées « brèches volcaniques ». Il s’agit pour certains de fragments prélevés dans les ruines du château de Saint-Germain-de-Confolens ^{[Corr 4]}. Bevan French confirme la présence de ces minéraux choqués et arrive à la même conclusion que François Kraut sur l’origine impactite de ces roches ^{[Corr 5]}.

Il n’y a toutefois pas encore assez d’éléments pour conclure définitivement, c’est pourquoi l’article qui est présenté en octobre 1968 lors du 31^e congrès de la Meteoritical Society à Cambridge (Massachusetts) (USA) par Nicholas Short^{[Note 4]} ne mentionne que la présence probable d’un impact météoritique à côté de Chassenon en France ^{[Biblio 19]}.

En janvier 1969, François Kraut fait une conférence sur les impactites à l’École des mines de Paris. Il aborde notamment les similitudes entre les quartz choqués de Rochechouart et ceux créés par des explosions nucléaires ^{[Corr 6]}. En avril 1969, il se rend aux États-Unis où il rencontre enfin son collègue américain. Ils mettent au point la visite du site de Rochechouart prévue l’été suivant entre les 8 et 22 août 1969. Outre François Kraut, participeront Bevan French et son épouse, Eugène Raguin et son épouse, les deux géologues Kurt et Becky Fredriksson ^{[Biblio 3]}.

Le 12 mai 1969, François Kraut trouve des pseudotachylites vers Pressignac, un autre type de roche formée par l’impact ^{[Corr 7]}.

Entre temps, Bevan French avait demandé à Jack Hartung^{[Note 5]} de dater quelques échantillons de brèche de Babaudus ^{[Corr 8]}. Les résultats arrivent le 13 juin 1969 et indiquent un âge compris entre 150 et 170 millions d’années. Toutefois, Bevan French est persuadé que l’impact a eu lieu il y a plus de 210 millions d’années car on trouve des sédiments datés de cette époque à l’ouest de l’impact, alors qu’il n’y en a pas dans les brèches qu’il a pu observer ^{[Corr 9]}.

Carte de l’astroblème relevée par François Kraut en 1975

Le 8 août 1969, les géologues américains arrivent en France et après six jours d’exploration, l’équipe découvre des cônes de percussion à proximité du village de Fontceverane ^{[Biblio 3]}. L’instant est immortalisé par François Kraut avec le dessin à droite. Les conditions de la découverte des cônes de percussion (shatter cones) sont racontées ci-dessous par Becky Fredriksson ^{[Note 6]}.

« We had been with him (François Kraut) previously in France at Rochechouart, etc. looking for rocks with shatter cones, a most educational field trip and gastronomic as well. (...) At the end of our trip looking for shatter cones we were very discouraged, but made one more stop. And, voila! Francois was standing alongside a wall, when we all turned and immediately saw the shatter cones in the wall! So we had been looking at country rocks instead of houses and fences! We all had a good laugh. »

« Nous étions allés avec lui (François Kraut) en France à Rochechouart, etc. à la recherche de cônes de percussion, un voyage autant éducatif que gastronomique. (...) Nous étions très découragés à la fin de notre voyage en quête de cônes de percussion, mais avons fait un dernier arrêt. Et voilà ! François se tenait le long d’un mur, et quand nous nous sommes tous tournés nous avons immédiatement découvert des cônes sur le mur ! Ainsi, nous les avions recherchés dans les roches du pays alors qu’il suffisait de regarder les pierres des murs et des murets ! Nous avons tous bien ri. »

Avec cette découverte, les géologues ont enfin la certitude que l’origine des énigmatiques roches de la région était un impact météoritique. De la visite ressortent les conclusions suivantes ^{[Biblio 3]}:

• l’origine impactite est prouvée ;
• l’extension des brèches dans un diamètre d’environ 10 kilomètres permet d’établir un diamètre de 15 à 20 kilomètres pour le cratère ^{[Note 7]} ;
• l’empilement des diverses brèches correspond bien avec celles d’autres cratères mieux préservés.

En 1969, François Kraut communique à deux reprises dans les Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences, à Paris, sur les brèches de Rochechouart-Chassenon, puis sur les cônes de percussion ^{[Biblio 20],[Biblio 21]}. Il fait enfin officiellement état de l’existence du cratère d’impact dans la revue de la société Geologica Bavarica en Allemagne ^{[Biblio 2]}. Cette publication mettait un terme au mystère qui entourait l’origine de ces roches qui durait depuis leur première analyse à la fin du XVIII^e siècle.

Les recherches ne s’arrêtent pas pour autant et en mai 1970, François Kraut et Kurt Fredriksson découvrent de nouveaux gisements de cônes de percussion dans la carrière de Champonger et en août à nouveau au voisinage de Fontcéverane ^{[Corr 10]}. Les 27-30 octobre 1970 lors de la 33^e réunion de la Meteoritical Society à Shenandoah (USA), François Kraut et Bevan French présentent ensemble devant le monde scientifique leurs conclusions sur l’astroblème de Rochechouart-Chassenon ^{[Biblio 22]}.

La découverte de l’astroblème est ultérieurement confirmée en 1972 par E. Raguin ^{[Biblio 23]}, puis en 1974 par Philippe Lambert ^{[Biblio 24]}. Ce dernier déterminera plus précisément l’emprise du cratère sur le terrain, mais cette emprise sera contestée par François Kraut ^{[Corr 4],[Corr 11]}.

En 1975, l’astroblème de Rochechouart-Chassenon est à l’honneur lors du 38^e congrès annuel de la Meteoritical society qui se tenait à Tours sous l’égide de Paul Pellas. En effet, les 31 juillet et 1^er août, 238 scientifiques originaires de 17 pays guidés par François Kraut ont exploré l’astroblème en quête de brèches ^{[Biblio 25]}.

L’astroblème

Carte de l’astroblème. L’emprise du cratère est indiquée en pointillés et les courbes de niveau indiquent les anomalies gravimétriques du sous-sol (dites anomalies de Bouguer : plus l’on se dirige vers le centre du cratère, plus la roche est fracturée et moins dense, et plus l’anomalie est importante). Le cratère est centré sur le lieu-dit de La Judie, commune de Pressignac.

L’énergie libérée par l’impact fut énorme et le cratère faisait environ 19 à 23 kilomètres de diamètre (le diamètre ainsi que la profondeur restent des sujets ouverts). Aucun fragment de la météorite n’a subsisté : elle s’est complètement vaporisée sous la violence de l’impact. Mais les roches terrestres ont été complètement remodelées. Certaines ont été vaporisées, d’autres désagrégées ou projetées à plus de 400 kilomètres de là, d’autres enfin, en sous-sol, ont été comprimées, fracturées ou choquées. L’ensemble s’est recombiné, refroidi, et a formé ce que les géologues appellent les « brèches de Rochechouart’' ^{[Note 8]} » depuis le début du XIX^e siècle.

Ces brèches sont les seules reliques de l’évènement encore visibles en surface. Leur nature varie selon leur proximité du centre de l’impact.

Certaines sont constituées de roches vitrifiées dans lesquelles on trouve des inclusions gazeuses (près de Babaudus), leur apparence fait croire à une origine volcanique. Ce type de roche s’est formé à une température supérieure à 3 000°C et à une pression de plus de 600 000 bars.

D’autres contiennent des fragments de la roche du socle cristallin de la région, liés entre eux par une sorte de ciment. Les fragments ont des tailles variées, de quelques millimètres à plusieurs mètres. Le ciment est dit « clastique », c’est-à-dire qu’il est composé de l’agglomération des poussières et des fins débris résultants de l’impact. La température et le temps ont lié ces éléments entre eux pour former une roche assez solide. De nombreuses habitations et monuments utilisent cette roche comme élément de fabrication.

Entre ces deux extrêmes, on trouve toute une variété de roches dont la composition est riche en fer et en nickel. Les teneurs en ces métaux sont anormalement élevées par rapport à la composition du terrain sous-jacent, ceux-ci proviennent donc très probablement de la météorite elle-même.

Pour se rendre compte des dimensions du cratère, voici la liste des villes et villages qui se trouvent actuellement dans son emprise (centré sur La Judie, commune de Pressignac en Charente) :

• à moins de 5 km du centre du cratère : Pressignac (16), Chassenon (16), Rochechouart (87) et Videix (87) ;
• de 5 à 10 km du centre : Chabanais (16), Saillat-sur-Vienne (87), Chéronnac (87), Verneuil (16), Étagnac (16), Vayres (87), Saint-Quentin-sur-Charente (16), et Chaillac-sur-Vienne (87) ;
• de 10 km jusqu’au bord : Massignac (16), Exideuil (16), Lésignac-Durand (16), Suris (16), Les Salles-Lavauguyon (87), Saint-Bazile (87), Chabrac (16), Saint-Junien (87), Mouzon (16) et Oradour-sur-Vayres (87).

En 1999, l’INSEE recensait 26 661 personnes vivant dans le cratère.

À quoi pouvait ressembler le cratère ?

Simulation d’un impact équivalent à celui de Rochechouart (Gareth Collins, 1999)

Astroblème de Ries (Allemagne)

Astroblème de Boltysh (Ukraine)

Cela fait très longtemps que le cratère a disparu du relief, l’érosion ayant fait son œuvre depuis 214 Ma.

Son diamètre

L’érosion a quasiment effacé toutes les traces de l’événement. Il ne reste qu’une couche profonde tout au plus d’une centaine de mètres de brèches à partir de laquelle il est envisageable de se faire une idée de la taille du cratère par comparaison avec d’autres cratères mieux préservés. Officiellement, la Earth Impact Database attribue 23 kilomètres, mais de leur avis, cette valeur doit être réévaluée. Malgré tout, le calcul est très incertain :

1. Philippe Lambert conclut à un diamètre de 20 à 25 km dans sa thèse de 1977 ;
2. à partir des travaux de Collins ^{[Biblio 26]}, on peut estimer d’après l’extension des cataclases relevées par Philippe Lambert un diamètre de 17 à 19 km ;
3. toujours d’après les relevés de Philippe Lambert et en considérant les travaux d’Anne Therriault ^{[Biblio 27]} sur l’impact de Vredefort (Afrique du Sud) relativement à l’extension des quartz choqués, et des cônes de percussion, le diamètre serait compris entre 20 et 24 km.

Même si les relevés de Philippe Lambert ont été contestés par François Kraut ^{[Corr 12]}, à partir des diverses valeurs listées ci dessus, on peut estimer un diamètre réaliste entre 19 et 23 km, soit environ 21 kilomètres.

Sa forme

Il est possible de se faire une idée de sa forme par analogies avec les cratères de Ries (Allemagne, Ø 24 km, âge 15 Ma) et de Boltysh (Ukraine, Ø 24 km, âge 65 Ma) qui sont assez bien préservés et similaires en taille à celui de Rochechouart-Chassenon.

Le premier, très récent puisqu’il n’a que 15 millions d’années, permet surtout de se faire une idée de la façon dont les éjectas et les tectites se sont dispersés. On en retrouve à plus de 450 kilomètres de Ries.

Le second, plus ancien a été formé sur un sous-sol quasiment identique à celui du Limousin : du gneiss et du granite. Il est maintenant enfoui sous des dépôts sédimentaires qui l’ont préservé de l’érosion. Les études sismologiques ont permis de bien comprendre son relief ^{[Biblio 28]}.

Ces deux cratères présentent un pic central dont la genèse est illustrée par l’animation ci-dessus. Bien que la présence du pic soit fort probable, on ne sait pas encore si le cratère de Rochechouart en présente un.

Les brèches

Sous le terme brèches se trouvent groupées les roches du socle terrestre qui ont été modifiées par la puissance de l’impact. Il ne s’agit donc pas de fragments de la météorite elle-même.

On distingue trois types de brèches.

Brèches polygéniques de retombées (allochtones)

Ces roches sont constituées d’un mélange plus ou moins hétérogène de fragments des roches du socle, liés entre eux par un ciment vitreux ou constitué de poussières compactées par la chaleur, la pression ou le temps.

La nature et la morphologie de ces brèches varient fortement en fonction de la distance au centre de l’impact, de l’empilement des couches de brèche et de la nature du sous-sol. En règle générale, plus on se rapproche du centre, plus les brèches présentent un fort taux de fusion. La galerie d’images ci dessous montre divers échantillons de brèche polygénique de retombées.

Brèches polygéniques
Type de Babaudus
jaune	rouge (à bulles)	rouge (sans bulles)
Autres types avec verre
La Valette	Montoume	Chassenon
Autres types sans verre
Rochechouart

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• Les brèches de type Babaudus sont des brèches à très fort taux de fusion. Les fragments non fondus qu’elles contiennent parfois sont très petits et constitués des roches les moins fusibles (du quartz essentiellement). Leur matrice vitreuse contient souvent des vacuoles. Les brèches jaunes de Babaudus ne sont quasiment constituées que de verre. Ces brèches sont très riches en potasse et contiennent 40 fois plus de nickel que les roches du socle dont elles sont issues. Ce nickel provient indubitablement de la météorite et l’enrichissement en potasse a probablement été causé par les phénomènes hydrothermaux qui ont suivi l’impact. On rencontre ces brèches dans la région de Babaudus, situé au centre de l’impact. Les brèches de La Valette sont de ce type.
• Les brèches de type Chassenon (suévite verte) contiennent quelques matières vitreuses de coloration verte caractéristique. Les plus gros fragments qui sont inclus dans ces brèches mesurent quelques centimètres. On les retrouve au dessus des brèches de type Rochechouart ce qui permet de conclure qu’il s’agit des dernières retombées du panache de l’impact. Une carrière exploitait cette roche. Elles sont riches en oxyde de nickel qui leur donne la coloration verte.
• Les brèches de type Montoume (suévite rouge) sont localisées dans les collines de Montoume où quelques carrières exploitaient cette roche dure et colorée. Elles recouvrent directement le socle ou bien les brèches de Rochechouart et sont très riches en fragments de verre. La couleur rouge intense est due à une très forte teneur en fer probablement issu de la météorite. Ces brèches contiennent parfois des masses noirâtres d’oxyde de manganèse, élément lui aussi en provenance de la météorite à moins que ce ne soit un effet de l’hydrothermalisme qui a suivi l’impact. Montoume étant très excentré dans le cratère, la genèse de cette couche de brèches reste pour l’instant non élucidée.
• Les brèches de type Rochechouart sont localisées dans un rayon de 5 à 8 km autour du centre du cratère. Elles sont constituées de fragments de roche du socle de quelques millimètres à quelques mètres de diamètre, liés entre eux par un ciment clastique constitué de poussières compactées par la pression, la température et le temps. Elles ne contiennent pas (ou très peu) de matière vitreuse. Le piton rocheux près du château de Rochechouart est constitué de ces brèches. Leur apparence ressemble au béton. Elles constituent la majeure partie des brèches de l’impact et de très nombreux bâtiments de la région sont construits avec ces pierres.

Brèches monogéniques de dislocation (autochtones)

Ces brèches sont composées de roches du socle qui ont été peu, ou pas, déplacées, d’où leur terminologie autochtone. Les fragments sont reliés entre eux par un ciment constitué de la même roche fondue ou de poussière de cette même roche finement broyée.

Les cataclases (ou cataclasites) ainsi que les pseudotachylites font partie de cette famille de brèches.

Brèches hydrothermales

Les brèches hydrothermales ne sont pas la conséquence directe de l’impact. Comme les brèches précédentes mettent plusieurs milliers d’années à refroidir il se forme un système hydrothermal. L’eau infiltrée dans le sous-sol circule dans les roches chaudes, s’enrichit en leurs éléments minéraux qui se déposent ensuite dans les fissures par lesquelles l’eau passe.

Le sous-sol

Si la surface fut recouverte des débris et des roches fondues, le sous-sol n’a pas été épargné. L’onde de choc a provoqué quatre désordres majeurs, les quartz choqués, les cônes de percussion, les cataclases et les pseudotachylites.

Quartz choqués

Cristaux de quartz non choqués à gauche, choqués à droite

Sous un certain éclairage et à fort grossissement (x1000) les cristaux de quartz choqués présentent des stries que l’on ne retrouve pas dans la nature. Elles sont la conséquence de l’onde de choc associée à une variation extrême de pression et de température.

Les brèches polygéniques peuvent contenir des quartz choqués.

Seuls les impacts météoritiques et les explosions nucléaires fournissent assez d’énergie et dans un temps assez bref pour induire de tels défauts dans la structure du quartz.

Le cas du quartz de Saint-Paul-la-Roche

Le quartz de Saint-Paul-la-Roche (Dordogne) présente des clivages similaires aux stries des quartz choqués, mais l’échelle est millimétrique et non micrométrique. Des études ^{[Biblio 24],[Biblio 29]} ont démontré que la genèse de ce type de quartz était purement tectonique et n’avait rien à voir avec un impact météoritique.

On a notamment découvert à Cassongue en Angola un autre filon de quartz clivé alors qu’aucun impact météoritique n’y a été décelé. La proximité du filon de Saint-Paul-la-Roche avec l’astroblème de Rochechouart-Chassenon est purement fortuite.

C’est toutefois en étudiant ce gisement en 1952 que François Kraut a repris ses recherches sur les brèches de Rochechouart qu’il avait déjà observées entre 1932 et 1937 ^{[Corr 13]}. Il est longtemps resté persuadé que l’origine de ce quartz particulier était lié à l’impact.

Cônes de percussion

Cônes de percussion dans les moellons d’un mur à Rochechouart

Cône de percussion dans le granite de Saint Gervais, taille 30 cm

Ils se forment à l’échelle centimétrique et decimétrique dans les roches compactes et homogènes du sous-sol profond. C’est l’onde de choc qui provoque ces défauts dans la roche. Les plus grands cônes de percussion font au moins 30 centimètres de long.

Les brèches polygéniques peuvent contenir des cônes de percussion générés par l’onde de choc de l’impact avant que la dislocation du socle ne les projette en l’air.

Là aussi, seuls les impacts météoritiques et les explosions nucléaires fournissent les conditions nécessaires à leur formation.

Cataclases

Elles traduisent l’effet du choc à une certaine distance de l’impact, dans les quelques kilomètres à l’extérieur du cratère d’impact. Le sol a tremblé et en surface la roche affleurante s’est fissurée. Les fissures se sont développées d’une façon bien particulière en réseau décamétrique. La même structure se remarque dans les couches profondes, secouées par l’impact mais pas au point de former des cônes de percussion ou des quartz choqués. On rencontre aussi ce type de fissures dans les zones sismiques et volcaniques. Les cataclases peuvent être classées dans la catégorie des brèches monogéniques de dislocation.

Pseudotachylites

Elles sont provoquées par la fusion des roches sous l’effet de la friction dans les failles générées par l’impact. La roche prend l’aspect d’une masse vitreuse le long de la faille. Les séismes et explosions volcaniques peuvent induire les mêmes désordres. Les pseudotachylites peuvent être classées dans la catégorie des brèches monogéniques de dislocation.

Pseudotachylites
Illustration des déplacements	Champagnac

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L’astéroïde

Nature et composition

En 1976-1977, Janssens ^{[Biblio 30]} analyse la teneur en platine des brèches et conclut que la météorite était de type ferreuse (IIA). En 1980, Horn et El Goresy ^{[Biblio 31]} optent pour une météorite chondritique en analysant des micro-sphérules piégées dans des fissures au point de l’impact, nature confirmée en 2000 par Shukolyukov et Lugmair ^{[Biblio 32]} sur la base de la teneur en chrome.

En 1998, Schmidt, Palme et Kratz confirment les résultats initiaux de Janssens et concluent à une nature ferreuse magmatique de type IIA ou IIAB^{[Biblio 33]}

En 2003, Tagle et Stöffler ^{[Biblio 34]} affinent les hypothèses et concluent en une météorite de type « ferreuse non magmatique » (IIE). Cette conclusion est remise en question quatre ans plus tard.

En 2007, Koeberl, Shukolyukov et Lugmair^{[Biblio 35]} reprennent les études sur la proportion des isotopes de chrome contenus dans les roches de la région. Leurs mesures permettent de classer l’impacteur dans la famille des chondrites ordinaires. Mais, la dégradation importante des roches par les phénomènes hydrothermaux et atmosphériques qu’elles ont subis depuis 215 millions d’années leur interdit de déterminer avec plus de précision la nature de la météorite.

En 2009, Tagle associé à Schmitt et Erzinger^{[Biblio 36]} revient sur son étude de 2003 et rejette les natures chondritiques et ferreuses magmatiques pronées Janssens ou Koeberl. Il confirme la nature « ferreuse non magmatique », mais de type IA ou IIC (au lieu de IIE comme il l’avait conclu en 2003). Mais G. Schmidt s'oppose aux résultats de cette étude et réaffirme ses conclusions de 1997^{[Biblio 37]}.

Le débat sur la nature de l’impacteur n’est donc pas encore achevé !

Les travaux de Horn et El Goresy ont permis de déterminer que la teneur (en masse) de la part métallique de la météorite était constituée de 73% de fer, 17% de chrome, 8% de nickel et 2% de cobalt. Si l'on considère que la densité de la roche météoritique sans ses métaux est de 2,80 (c'est la densité moyenne des roches anciennes sur Terre), on peut en déduire que la densité de la météorite de Rochechouart était de l’ordre de 3,35. Cette valeur est en accord avec les densités des fragments de chondrites que l’on trouve sur Terre (d = 3,40 ± 0,17 ).

Toutefois, si l’on considère les conclusions de Tagle (2009), la densité de la météorite doit être réévaluée à plus de 5,50.

Dans les deux cas, la nature de cette météorite donne une idée de sa provenance : la ceinture d’astéroïdes, située entre Mars et Jupiter qui contient de nombreux astéroïdes dont la masse totale ne dépasse pas 10% de la masse de Mars, mais dont les plus gros font quand même plus de 500 kilomètres de diamètre. Après avoir été décrochés de leur « salle d’attente » sous l’effet des mouvements de Jupiter, ils orbitent autour du Soleil et leur trajectoire peut croiser celle de la Terre. Leur vitesse d’impact est alors comprise entre 11 et 23 km/s.

Taille

Comparaison des 5 théories

La détermination de la taille de l’astéroïde est très aléatoire. La taille dépend non seulement de ses propriétés (nature, densité, vitesse, angle d’impact), mais aussi des théories dont les résultats divergent fortement.

À ce jour, trois outils sont disponibles pour estimer la taille des météorites. Ils mettent en application 5 théories différentes :

1. (en) Earth Impact Effects Program

   (Collins, Melosh et Marcus, 2005) ^{[Biblio 38]}. Elle est fondée sur les travaux de Holsapple et Schmidt (1982) ^{[Biblio 39]}, de Schmidt et Housen (1987) ^{[Biblio 40]}, et de Gault (1974) ^{[Biblio 41]} ainsi que de nombreuses expériences nucléaires, explosives, et des essais en laboratoires ou par simulations. C’est la méthode de calcul la plus récente. Les formules sont détaillées dans la page Cratère d’impact.

2. (en) Tekton Crater

   (Melosh et Bayer, 1989, 1997, 1999) ^{[Biblio 42]}, plus ancien, ce programme de calcul donne accès aux résultats de trois méthodes différentes :

   • Pi scaling
   • Yield scaling, estime la taille à partir de considérations de conservation d’énergie, elle donne la limite basse du diamètre
   • Gault scaling, d’après Gault (1974) ^{[Biblio 41]}
3. (en) The crater estimator : craters from explosives and impacts

   (Holsapple, Schmidt et Housen, 2003) ^{[Biblio 39],[Biblio 40],[Biblio 43]}, cette théorie donne la limite haute du diamètre de la météorite.

Pour les calculs, les données suivantes ont été retenues :

• nature de la météorite : monobloc ;
• densité : 3,35 ;
• vitesse : de 11 à 23 km/s ;
• angle d’impact : 45 ° ;
• terrain à l’impact : roche cristalline (granite, gneiss paradérivé et leptynites orthodérivées), densité moyenne de 2,75 ;
• diamètre du cratère final : 21 km.

À une vitesse d’impact moyenne de 17 km/s, le diamètre est compris entre 750 m et 2600 m, les deux théories les plus récentes retournent environ 1600 m. On peut donc raisonnablement conclure que la météorite faisait environ 1,5 kilomètre de diamètre^{[Note 9]}.

Les conséquences de l’impact

Le module de calcul Earth Impact Effects Program cité ci dessus permet d’évaluer les effets dévastateurs de l’impact.

Toute vie a été annihilée en moins de 5 minutes dans un rayon de 100 kilomètres. La faune et la flore ont été très fortement affectées au delà et jusqu’à 300 kilomètres de l’impact. Mais les effets sont restés globalement locaux et l’on ne peut pas dire que l’impact ait eu une répercussion planétaire sur l’évolution de la vie. En particulier il n’est pas la cause de la grande crise d’extinction qui a frappé les espèces vivantes à la fin du Trias.

Datation de l’impact

Carte de l’Europe au Norien (220 Ma)

Évolution des datations

En 1971, Kraut et Hartung estiment un âge compris entre 146 et 181 millions d’années avec une méthode de datation Potassium-Argon (K-Ar). La même année, Pohl et Stöffler analysent le paléomagnétisme et indiquent un âge situé à la fin du Trias (c’est-à-dire plus de 200 millions d’années). Lambert en 1974 utilise à nouveau la méthode K-Ar et arrive à 165 ± 5 millions d’années. L’année suivante, Wagner et Storzer ^{[Biblio 44]} analysent les traces de fission et datent l’impact entre 173 et 245 millions d’années. En 1987, Reimold et Oskiersky calculent un âge de 186 ± 8 millions d’années avec la méthode Rb-Sr. En 1997, Spray et Kelley ^{[Biblio 45]} utilisent la méthode Ar₄₀-Ar₃₉ et datent l’âge à 214 ± 8 millions d’années.

Cette dernière méthode de datation, réputée la plus fiable, semble maintenant faire consensus dans la communauté scientifique. Elle situe l’impact à la fin du Trias, plus particulièrement entre les étages du Carnien et du Norien.

À cette époque, le climat était chaud. La température moyenne sur Terre était alors de 22°C alors qu’elle n’est que de 13°C aujourd’hui. La France se trouvait en partie immergée dans l’océan Téthys. Les Alpes et les Pyrénées n’existaient pas encore et ces dernières notamment, étaient le siège d’une intense activité volcanique. La faune de l’époque était constituée des ancêtres des dinosaures dont l’avènement devait arriver au Jurassique.

L’océan Atlantique commençait tout juste à s’ouvrir. Le Limousin se trouvait hors d’eau et l’impact a eu lieu dans une région située en bordure de la côte. Selon la date précise à laquelle la météorite est tombée, la région de Rochechouart se trouvait dans l’eau ou sur terre… mais il semble que l’impact a eu lieu sur terre car aucun débris marin ou sédimentaire n’a pu – à ce jour – être trouvé dans les brèches.

Toutefois cette datation est remise en question en 2009, avec des nouvelles mesures effectuées à l’Université de Stuttgart sur des échantillons de cristaux de sanidine et d’adularia (aussi appelé Pierre de Lune)^{[Biblio 46]} prélevés dans des fragments de gneiss impactés dans la région de Videix. Les cristaux de sanidines ont été formés lors de la recristallisation du feldspath après l’impact, et ceux d’adularia par les phénomènes hydrothermaux qui ont suivi. Une datation à l’argon a ensuite été effectuée à l’Université d’Heidelberg qui date les échantillons de sanidine à 201.4 ± 2.4 Ma et d’adularia à 200.5 ± 2.2 Ma. Ces deux mesures placent l’impact juste sur la transition Triassique-Jurassique. Cette date permettrait de justifier les énigmatiques tsunamites, des roches sédimentaires consécutives à un tsunami, datées de la fin du Triassique et que l'on trouve sur les iles anglo-normandes^{[Biblio 47]}.

Hypothèses non résolues

Une météorite fragmentée

Selon P. Lambert en 1982 ^{[Biblio 48]}, l’astroblème de Rochechouart-Chassenon a une forme atypique. Il remarque que :

• le cratère est très plat, les variations d’altitude étant de l’ordre de ± 50 mètres ;
• il n’y a pas de pic central notable, contrairement à ce que l’on observe à Ries et Boltysh ;
• les couches de brèches diverses ne se recouvrent pas forcément selon l’empilement prévu par les théories ;
• on retrouve plusieurs zones ayant subi des efforts extrêmes, elles sont parfois éloignées les unes des autres et entourées de zones d’efforts moindres.

On peut ajouter que :

• à Babaudus, Chassenon, et Montoume, par exemple, les brèches contiennent des teneurs en métaux radicalement différentes.

Ces indices militent en faveur de l’impact de plusieurs blocs de natures et tailles diverses tombant les uns à côté des autres, les cratères des uns recouvrant ceux des autres. Les études de Gault et Schutz en 1983-1985 ^{[Biblio 49]} montrent qu’un impact simultané d’objets dispersés provoque un cratère bien plus aplani que l’impact de la même masse en un seul bloc.

De plus, l’observation et l’analyse récente des astéroïdes qui se trouvent dans la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter montre qu’effectivement la plupart des astéroïdes de plus de 400 à 500 mètres de diamètre sont constitués d’une agglomération de blocs de tailles et de natures variées, fruits des chocs entre eux depuis plus de 4,55 milliards d’années, âge du système solaire. Selon les travaux de Bottke et Durda en 2005 ^{[Biblio 50]}, un astéroïde de la taille de celui de Rochechouart-Chassenon aurait subi une collision avec un astéroïde de 500 mètres ou plus tous les 200 millions d’années, soit au minimum une vingtaine de collisions depuis la formation du système solaire, ce qui renforce encore plus l’hypothèse d’une météorite hétérogène.

La catena Rochechouart-Manicouagan-Saint-Martin

Impacts probables de la catena, en trois salves, il y a 214 millions d’années

Après avoir daté l’impact de Rochechouart-Chassenon à 214 millions d’années, Spray, Kelley et Rowley ^{[Biblio 51]} ont remarqué que d’autres impacts avaient eu lieu à la même époque (aux intervalles d’erreur près) :

• Réservoir Manicouagan, Canada (214 ± 1 Ma, Ø 100 km)
• Rochechouart-Chassenon (214 ± 8 Ma, Ø 22 km)
• Saint-Martin, Canada (219 ± 32 Ma, Ø 40 km)

En reportant ces impacts sur une carte représentant le globe terrestre à cette époque, ils ont constaté qu’ils se trouvaient alignés sur la même paléolatitude de 22°8' dans l’hémisphère nord.

Ils pourraient avoir été formés en même temps par la chute d’un ensemble d’astéroïdes, dont les blocs seraient tombés les uns derrière les autres en formant une chaîne, ou une catena, un peu comme les fragments de la comète Shoemaker-Levy 9 sur Jupiter en juillet 1994.

En 2006, Carporzen et Gilder ^{[Biblio 52]} effectuent une comparaison de la localisation du pôle Nord géomagnétique au moment des impacts de Manicouagan et de Rochechouart. Aux intervalles d’erreur près, les deux pôles sont superposés, ce qui renforce l’hypothèse de la simultanéité de ces deux impacts.

D’autres cratères seraient peut être liés à cette catena ^{[Note 10]} :

• Red-Wing, É.-U. (200 ± 25 Ma, Ø 9 km)
• Obolon, Ukraine (215 ± 25 Ma, Ø 15 km)
• Puchezh-Katunki, Tadjikistan (220 ± 10 Ma, Ø 80 km)
• Kursk, Russie (250 ± 80 Ma, Ø 6 km)
• Wells-Creek, É.-U. (200 ± 100 Ma, Ø 14 km)

Toutefois, l’incertitude sur la datation des trois derniers listés permet de douter de leur participation dans la catena.

Les traces visibles sur le terrain

On a vu que l’érosion avait gommé toute trace du cratère et que les seuls témoins de l’événement étaient les roches perturbées par l’impact. Ces roches ont servi de matériau de construction pour les thermes de Chassenon ainsi que pour les habitations et monuments de la région.

Thermes de Cassinomagus	Thermes de Cassinomagus	Moëllon des thermes	Moëllon des thermes
Église de Chassenon	Château de Rochechouart	Église Saint Sauveur à Rochechouart	Colonne de l’église Saint Sauveur

La carte postale de la carrière Lavergnat montrée en début d’article montre l’une des exploitations de matériau de construction à Chassenon. De nombreuses autres carrières étaient exploitées, dans lesquelles ont été prélevés la plupart des échantillons qui ont permis de démontrer l’origine de ces roches. Ces carrières sont maintenant toutes fermées. On peut citer les carrières de Chassenon, Champonger, Champagnac, Fontceverane, Babaudus… ^{[Biblio 53]}

La pierre est réputée pour la variété de ses couleurs et de sa texture, elle prend bien la lumière et possède des qualités de résistance à la température et au gel. Légère et riche en verre et en porosités, elle constitue aussi un très bon matériau calorifuge et se taille avec facilité ^{[Biblio 54]}. Au moyen âge, des cercueils et sarcophages étaient taillés avec cette roche, de préférence au granite, car sa légèreté facilitait leur transport sur de grandes distances. On a aussi remarqué lors des fouilles réalisées dans les anciens cimetières de Limoges que les corps placés dans les sarcophages en brèche avaient été bien conservés alors que ceux contenus dans les sarcophages en granite étaient réduits en poussière ^{[Biblio 11]}.

Les plus importants monuments réalisés avec des brèches d’impact sont à Rochechouart le château et l’église Saint Sauveur, l’église de Pressignac, et des tombeaux dans l’Abbaye Saint-Martial de Limoges

Aujourd’hui

La carte géologique

La carte géologique (n° 687) au 1/50 000 de Rochechouart et sa notice explicative de 172 pages, éditée en 1996 par le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), montrent l’étendue actuelle des diverses brèches et roches fracturées par l’impact. Elle a été levée par Philippe Chèvremont et Jean-Pierre Floc’h à partir d’un balayage systématique sur le terrain et de nombreuses études microscopiques en lames minces. Le bureau d’Orléans du BRGM possède la plus importante collection d’échantillons macroscopiques et de lames minces sur l’impact ^{[Note 11]}.

L’espace Météorite Paul Pellas

L’association Pierre de Lune est chargée de la surveillance du patrimoine géologique de l’astroblème et de l’animation de l’Espace Météorite Paul Pellas à Rochechouart. Toutes les études doivent être entreprises de préférence en partenariat avec l’association qui, par sa connaissance des lieux, permet de faciliter les accès.

La réserve nationale géologique

Réserve naturelle nationale de l’astroblème de Rochechouart-Chassenon
Pays	France
Superficie	0,5 km2
Création	18 septembre 2008
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Depuis le 18 septembre 2008, le site est classé réserve naturelle nationale sous l’appellation réserve naturelle nationale de l’astroblème de Rochechouart-Chassenon ^{[Biblio 55]}. Il a également été référencé European Geopark sous l’appellation Astroblème-Châtaigneraie limousine d'octobre 2004 jusqu'en juin 2006^{[Biblio 56]}.

Toute activité de recherche ou d’exploitation minière et tout prélèvement de roches ou de minéraux sont interdits sur le territoire de la réserve naturelle. Toutefois, des prélèvements effectués à des fins scientifiques ou dans le cadre de fouilles archéologiques peuvent être autorisés, y compris par forages ou sondages, après avis du conseil scientifique de la réserve. En raison de cette interdiction, la vente de minéraux en provenance de la réserve est désormais illicite si ces échantillons ont été prélevés après le 18 septembre 2008.

Afin d’effectuer des prélèvements de minéraux, une autorisation préalable doit être obtenue auprès de la Délégation régionale à la recherche et à la technologie (DRRT) et de la Direction régionale de l’environnement (DIREN) du Limousin.

Quelques chiffres clés et éléments de comparaison

De nombreux chiffres fantaisistes circulent sur Internet, jusque dans les communiqués officiels^{[Biblio 57]}. Il est donc important d’effectuer cette clarification.

Outre les dimensions principales de la météorite et du cratère listées dans le tableau en tête d’article, et des rayons de destruction mentionnés ci-dessus, on peut noter :

• puissance de l’impact en équivalent nucléaire : 283 000 Mt de TNT, soit environ 19 millions « bombes de Hiroshima »^{[Note 12],[Note 13]};
• puissance du tremblement de terre causé par l’impact : 8,2 sur l'échelle de Richter^{[Note 12]}, soit l’équivalent du tremblement de terre de Valparaiso au Chili qui a fait 3 000 victimes en 1906 ;
• masse de la météorite : environ 6 milliards de tonnes^{[Note 14]}, soit environ 140 000 porte-avions Charles-de-Gaulle^{[Note 15]}, ou la masse d'un TGV de la longueur de l’orbite de la Lune autour de la Terre^{[Note 16]} ;
• vitesse de la météorite : environ 20 km/s, elle traverse la distance de Paris à Marseille en un peu plus de 30 secondes ;
• taille du cratère : de 20 à 25 km de diamètre, ce qui couvre approximativement la moitié de la surface de Paris et sa petite couronne (Val-de-Marne, Hauts-de-Seine et Seine-Saint-Denis).

Selon les données de la Earth Impact Database, l’impact de Rochechouart-Chassenon est, parmi les 176 cratères d’impacts identifiés à ce jour^{[Note 17]} :

• le 38^e plus grand cratère terrestre (7^e pour l’Europe) ;
• le 76^e plus ancien cratère terrestre (22^e pour l’Europe).

Références

Notes et commentaires

Bibliographie

Correspondance entre B.M. French et F. Kraut

Articles connexes

• Géologie du Limousin
• Cratère d’impact
• François Kraut l’inventeur de l’astroblème

Liens externes

Sites relatifs à l’astroblème de Rochechouart-Chassenon

• (fr) Rochechouart, un site géologique exceptionnel, par Robert Née : très bien documenté
• (fr) Association Pierre de lune : elle gère le site géologique de l’astroblème
• (fr) Université de Poitiers : apports à l’étude d’un impact météoritique - l’astroblème de Rochechouart
• (fr) BRGM : Rochechouart : une catastrophe écologique au temps des dinosaures
• (fr) Ville de Rochechouart : site de la ville de Rochechouart où l’on peut voir une vue panoramique prise de la terrasse du château.
• (en) Ernstson Claudin impact structures : The Rochechouart impact structure
• (en) Query Results from the Smithsonian/NASA Astrophysics Data System (ADS) Database : liste d’articles en ligne

Sites généralistes

• (en) Earth Impact Database : base de données des astroblèmes terrestres
• (en) Jarmo Moilanen’s list of World’s impact craters : une autre base de données qui indique aussi les cratères supposés et ceux qui ont été discrédités
• (en) Earth Impact Effects Program : calcul des effets d’un impact météoritique (Robert Marcus, H. Jay Melosh, et Gareth Collins)
• (en) Crater : calcul de la taille du cratère en fonction de celle de la météorite, et vice-versa (H. Jay Melosh et Ross A. Beyer)
• (en) Crater Database and Scaling Tools : calcul des caractéristiques d’un impact selon celles de la météorite (Keith Holsapple)
• (en) Dessins de la faune du Norien issus des travaux paléontologiques effectués au Nord de l’Italie par A. Tintori et S. Renesto.

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