Granites of the Armorican Massif

The Tour de France 2021 starts in the ‘Armorican Massif’ that covers all of Brittany and Normandy. This represents an old, eroded mountain range that formed some 350-300 million years ago when two enormous continents collided to form the supercontinent Pangea. The northern continent consisted of North America, Greenland, and large parts of Northern and Eastern Europe, and is known as ‘Laurasia’. The southern continent contained South America, Africa, Antarctica, India, and Australia, and is known as Gondwanaland. The collision occurred around the equator and led to an enormous mountain range that ran straight through the heart of Pangea, from Mexico, along Florida and the Appalachians of North America, to Morocco, Iberia, France, through southern Belgium and Germany to the Czech Republic and Poland.

Brittany lies in the collision zone, and contained a mountain range that may have looked like the Himalaya today. This mountain range has through the millions of years eroded down to hills, and a vertical pile of 15 km or more of rock has been eroded. As a result, there are now rocks at the surface in Brittany that actually belong at depth in the Earth’s crust. These rocks are originall often sedimentary rocks, which formed for instance as a result or erosion of ancient mountain ranges (sandstones, claystones), or formations that formed in the ocean from organisms such as coral (limestones). But because these rock formations are piled up, shortened, and thickened, the original grains have been transformed into crystals that were stable at high temperatures (hundreds of degrees C) and pressures as high as 20 kilobars (equivalent to as much as 70 km depth). This transformation process is known as ‘metamorphism’ and the peloton will race over many of such metamorphic rocks. Sandstones were transformed into quartzites, claystones to schists, and limestones to marbles.

Mountain building is typically associated with the process of subduction, whereby one tectonic plate slides below another into the Earth’s mantle. During this process, water enters the Earth’s mantle, and as a result, the mantle rock scan (partially) melt. Moreover, also the deepest part of the Earth’s crust can heat up so much that it melts. These molten rocks then rise up to form magmachambers, above which volcanoes may form, of several to tens of kilometers across. Such ancient magmachambers are common in Brittany, and when they cooled, they formed granite. The start and finish of today’s stage are in metamorphic rocks between such ancient magmachambers, which are in geological terminology known as ‘intrusions’.

Les granites du massif Armoricain

Le Tour de France 2021 commence dans le « massif Armoricain » qui couvre la Bretagne et une partie de la Normandie. Le massif armoricain correspond à une ancienne chaîne de montagne (ou orogène), aujourd’hui érodée, qui s’est formée il y a 300-350 millions d’années quand deux gigantesques continents ont collisionné pour former le super continent Pangée. Le continent du nord était formée par l’Amérique du Nord, le Groenland et de grands fragments de l’Europe du Nord et de l’Est. Il est connu sous le nom de « Laurasia ». Le continent au sud comprenait l’Amérique du Sud, l’Afrique, l’Antarctique, l’Inde et l’Australie et est connu sous le nom de « Gondwana ». La collision s’est produite autour de l’équateur et a donné lieu à la formation d’une monumentale chaîne de montagne qui parcourait la Pangée en son centre, depuis de Mexique, à travers la Floride et les Appalaches Nord Américaines, se prolongeant vers le Maroc, l’Ibérie, la France jusqu’à la Belgique méridionale, l’Allemagne, la république Tchèque et la Pologne.

La Bretagne se trouve au coeur de la zone de collision qui ressemblait peut-être à une chaîne de montagne de l’envergure de l’actuel Himalaya. Cette chaîne de montagne à été ensuite érodé (pas loin de 15 km en verticale) pendant des millions d’années avant de devenir un assemblage de collines harmonieuses. Cette érosion permet d’observer à la surface en Bretagne des roches qui font en réalité parties des niveaux les plus profonds de la croûte terrestre. Ces roches sont en général à l’origine des sédiments. Elles se sont formées suite à l’érosion d’une chaîne de montagne plus ancienne (grès, argiles) ou lors de la précipitations à partir d’être vivants comme les coraux (calcaire). Comme ces roches ont été empilées, compressées et enfouies, les particules (ou minéraux) d’origines qui les composaient se sont transformées en d’autres minéraux, formant des roches stables à haute température (plusieurs centaines de degrés) et à des pressions aussi importantes que 20 k bar (équivalent à environ 70 km sous la surface de la Terre). Ces processus de transformations sont connus sous le nom de « métamorphisme « . Les grès ont été transformés en quartzites, les argiles en schistes et les calcaires en marbres.

La formation des chaînes de montagnes est souvent associé au phénomène de subduction, au cours duquel une plaque tectonique glisse en dessous d’une autre dans le manteau terrestre. Pendant ce processus, l’eau contenue dans les roches s’échappe vers le manteau ce qui entraine sa sa fusion (partielle). Les roches les plus profondes de la croûte terrestre peuvent également fondre. Ces magmas remontent car ils sont plus léger que leur encaissant et donnant naissance à des chambres magmatiques. On observe parfois au dessus de ces chambres magmatiques, entre quelques kilomètre et une dizaine de kilomètres, des édifices volcaniques. Ces ancienne s chambres magmatiques sont communes en Bretagne et lorsqu’elles ont refroidit ont formés des granites. Le début et la fin de l’étape d’aujourd’hui se trouvent dans de telles chambres magmatiques qui s’appellent des ‘intrusions’ dans le jargon géologique.

Granieten van het Armoricaans Massief

De Tour de France 2021 start in het ‘Armorikaanse Massief’ dat zich uitstrekt over heel Bretagne en Normandië. Dit is een oud, afgesleten gebergte dat ongeveer 350-300 miljoen jaar geleden vormde toen twee enorme continenten tegen elkaar aan botsten en samen het Supercontinent Pangea vormden. Het noordelijke continent bestond uit Noord-Amerika, Groenland, en grote delen van Noord en Oost Europa en heette Laurazië. Het zuidelijke continent bestond uit Zuid-Amerika, Afrika, Antarctica, India en Australië en heette Gondwanaland. De botsing vond plaats rond de evenaar en leidde tot een enorm gebergte dat dwars door het hart van Pangea liep, van Mexico, langs Florida en de Amerikaanse Appalachen, Marokko, en Spanje, naar Frankrijk, en van daar via België, en Duitsland naar Tsjechië en Polen.

Bretagne ligt precies in het gebied van de botsing, en er lag een gebergte dat eruitgezien moet hebben als de Himalaya nu. Dat gebergte is in de loop van de jaren afgesleten tot heuvels en er is 15 kilometer of meer aan gesteente weg-geërodeerd, waardoor er nu stenen aan het oppervlak liggen die normaal alleen op grote diepte voorkomen. Dit zijn vaak van oorsprong sedimentaire gesteenten die gevormd zijn uit erosie van oude gebergten (zandstenen, kleistenen), of gesteentepakketten die in zee zijn gevormd uit organismen zoals koraal (kalkstenen). Maar omdat tijdens gebergtevorming deze gesteenten worden opgestapeld en worden begraven zijn de oorspronkelijke korrels omgezet in kristallen die stabiel zijn bij hogere temperatuur (honderden graden Celcius) en druk tot wel 20 kilobar, wat overeenkomt met wel 70 km diepte. Dit omzettingsproces heet metamorfose, en veel van de gesteenten van Bretagne waar we overheen rijden zijn zulke metamorfe gesteenten. Zandstenen worden dan kwartsieten, kleistenen worden schisten, en kalken worden marmers.

Gebergtevorming gaat vaak gepaard met subductie, waarin de ene plaat onder de andere schuift de mantel in. Daarbij wordt water de mantel ingebracht, en kan de mantel smelten. Bovendien kunnen kunnen de diepste delen van de aardkorst zo warm worden dat ze smelten. Dat gesmolten gesteente vormt dan magmakamers, die wel tientallen kilometers groot kunnen worden, en daar kunnen vulkanen boven vormen. Dergelijke magmakamers komen in Bretagne veel voor, en deze zijn gestold tot graniet. De start en de aankomstplaats liggen in metamorfe gesteenten tussen dergelijke oude granitische magmakamers die in de geologie bekend staan als ‘intrusies’.

Granite des Armorikanischen Massivs

Die Tour de France 2021 startet im „Armorikanischen Massiv“, das sich über die gesamte Bretagne und die Normandie erstreckt. Das Massiv ist eine uralte, erodierte Bergkette, die vor etwa 350-300 Millionen Jahren entstanden ist als zwei riesige Kontinente kollidierten und den Superkontinent Pangaea bildeten. Der nördliche Kontinent bestand aus Nordamerika, Grönland und großen Teilen Nord- und Osteuropas und trägt den Namen Laurasia. Der südliche Kontinent bestand aus Südamerika, Afrika, Antarktis, Indien und Australien und trägt den Namen Gondwanaland. Die Kollision ereignete sich am Äquator und schuf eine enorme Bergkette, die sich mitten durch das Herz von Pangaea erstreckte; von Mexiko, vorbei an Florida und den amerikanischen Appalachen, Marokko und Spanien, nach Frankreich und von dort durch Belgien und Deutschland bis ins heutige Tschechien und Polen.

Die Bretagne ist exakt im Kollisionsbereich, und es gab vor Millionen von Jahren dort eine Bergkette, die ungefähr so wie der Himalaya heute ausgesehen haben muss. Im Laufe der Jahre hat sich diese Bergkette zu Hügeln abgenutzt und 15 km oder mehr Gestein wurden erodiert, wodurch Gesteine an die Oberfläche kamen, die normalerweise nur in großen Tiefen zu finden sind. Diese sind oft Sedimentgesteine, die aus der Erosion alter Berge (Sandsteine, Tonsteine) entstanden sind, oder Gesteinspakete, die im Meer durch Organismen wie Korallen (Kalksteine) gebildet wurden. Aber weil diese Gesteine bei der Gebirgsbildung aufgetürmt und vergraben wurden, wurden die ursprünglichen Körner in Minerale umgewandelt, die bei höheren Temperaturen (Hunderte Grad Celsius) und Drücken von bis zu 20 Kilobar, was einer Tiefe von 70 km entspricht, stabil sind. Dieser Umwandlungsprozess wird Metamorphose genannt, und viele der Gesteine der Bretagne, über die die Tour de France fährt, sind solche metamorphen Gesteine. Sandsteine werden dann zu Quarziten, Tonsteine zu Schiefer und Kalksteine zu Marmor.

Die Gebirgsbildung wird oft von einer Subduktion begleitet, bei der eine Platte unter die andere in den Mantel sinkt. Durch diesen Prozess wird Wasser in den Mantel eingespeist und der Mantel kann schmelzen. Außerdem können die tiefsten Stellen der Erdkruste so heiß werden, dass sie schmelzen. Dieses geschmolzene Gestein bildet dann Magmakammern, die mehrere Dutzend Kilometer groß sein können. Hierdurch können sich Vulkane formen. Bleibt das Magma in der Kammer stecken, wie es in weiten Teilen der Bretagne passiert ist, bilden sich Granite. Sowohl der Start als auch das Ziel befinden sich in solchen alten Granitmagmakammern, die in der Geologie als “Intrusionen” bekannt sind.