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Les affleurements d’obsidiennes du Nemrut (Anatolie orientale) : mise en évidence d’une source exploitable, premiers résultats

Obsidian outcrops from Nemrut volcano (eastern Anatolia) : evidence in favor of an exploitable source, first results
Anne-Kyria Robin, Damase Mouralis, Catherine Kuzucuoğlu, Ebru Akköprü, Bernard Gratuze, Ali Fuat Doğu, Korhan Erturaç et Joël Cétoute
p. 217-234

Résumés

Dans de nombreux sites du Proche-Orient, des artefacts archéologiques en obsidienne ont été retrouvés et attribués aux sources géologiques du Nemrut. Les publications sur la géologie du Nemrut montrent que des affleurements d’obsidienne sont présents sur les flancs sud, est, ouest et nord du volcan. Lors de deux missions de terrain (2013, 2014), nous avons prospecté une large partie du volcan et repéré les affleurements décrits dans la littérature ; notre prospection n’a cependant pas été exhaustive. La grande majorité des obsidiennes étudiées présente en effet un faciès à phénocristaux et craquelures marquant une piètre qualité pour la taille. De plus, une grande partie de ces obsidiennes affleure sous forme de lits de faible épaisseur, ne permettant pas leur exploitation. Nous avons localisé un seul affleurement d’obsidienne taillable. Associé à un atelier de taille, son faciès, très différent de celui rencontré ailleurs dans le volcan, est uni et homogène, sans phénocristaux ni craquelures. Ces caractéristiques sont compatibles avec la taille pour la confection d’objets. Cet affleurement n’a jamais été décrit dans la littérature. Comparativement aux autres affleurements d’obsidienne connus aujourd’hui, nous pouvons affirmer que cet affleurement d’obsidienne homogène est le seul taillable connu sur le volcan Nemrut. À partir des données de terrain, de l’étude des faciès, d’analyses chimiques en LA-ICP-MS et d’une étude pétrologique, nous pouvons émettre deux hypothèses concernant les modalités de mise en place d’un affleurement exploitable repéré. Ces modalités en effet ont un rapport étroit avec l’accessibilité de la ressource et de ces espaces pour l’homme de la Préhistoire (du Paléolithique au Chalcolithique).

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Notes de la rédaction

Article soumis le 13 avril 2015, reçu sous sa forme révisée le 25 août 2015, définitivement accepté le 28 août 2015.

Texte intégral

Cette étude a été financée par le programme GéObs, coordonné par D. Mouralis et soutenu par l’ANR (ANR-13-BSH3-0003, 2014-2017) et le CNRS (PICS n°06155 – 2013-2015). A.K. Robin bénéficie d’un contrat doctoral de l’Université Paris 1 dans le cadre de l’ED 434 (Géographie Paris-Centre). Les auteurs de cette étude remercient leurs laboratoires (LGP, IDEES, IRAMAT) et universités (Paris 1, Rouen, Van, Sakarya) qui fournissent également un soutien administratif, logistique et financier, ainsi que les relecteurs pour leurs précieux commentaires.

1. Introduction

1L'obsidienne est un verre volcanique, riche en silice (> 70 %) formé à partir de laves dépolymérisées. Il a été abondamment utilisé par les populations préhistoriques pour confectionner des outils, pouvant mesurer de deux à plusieurs dizaines de centimètres. Les volcans offrent donc une ressource lithique spécifique, l’obsidienne, qui se caractérise par une signature chimique propre à chaque volcan. De ce fait, les outils retrouvés dans des fouilles archéologiques situées à de courtes comme à de grandes distances peuvent être attribués à une source, donc à un volcan. Dans cette problématique, de nombreuses études de provenance d’obsidienne en contexte archéologique ont eu pour but d’identifier des sources, de reconstituer d’éventuels facteurs de choix en fonction de critères culturels ou technologiques, et de retracer les routes de diffusion du gîte de prélèvement jusqu’au site archéologique. Ces recherches sont associées à la reconstitution des modèles socio-économiques encadrant la circulation d’obsidienne, pendant le Paléolithique, le Néolithique et le Chalcolithique en Anatolie et au Proche Orient.

2Bien que nécessitant un certain apprentissage technologique permettant de maîtriser la propagation des cassures (Balkan-Atlı and Binder, 2012), les obsidiennes possèdent des propriétés favorisant la production variée d’outils et autres objets. Ce sont des verres volcaniques résistants et tranchants. Il est donc fréquent de les retrouver dans des sites archéologiques où le silex est rare et d’où les régions volcaniques sont accessibles (Dehn and McNutt, 2000). L’utilisation de l’obsidienne comme matière première pour la confection d’outils est attestée depuis le Paléolithique au Proche Orient (Yalçınkaya, 1995), ainsi que pendant des périodes historiques en Amérique du nord, centrale et andine (Dehn and McNutt, 2000). Par ailleurs, du fait de ses caractéristiques (transparences, couleurs, etc.), elle a pu rapidement prendre une valeur symbolique plus grande que dans le cas du silex, plus commun. En Turquie orientale, l’obsidienne est exploitée, façonnée et exportée depuis le Paléolithique (Yalçınkaya, 1995) jusqu’au Néolithique (Cauvin et al., 1998) ainsi qu’au Chalcolithique et à l’âge de Bronze (Frangipane, 2012).

3Comme l’ont montré Cauvin et al. (1998), beaucoup d’artefacts retrouvés dans des fouilles archéologiques situées au Proche-Orient ont une composition chimique similaire à celle des obsidiennes du Nemrut en Turquie orientale. D’après les publications récentes, l’obsidienne du Nemrut a servi à confectionner des artefacts retrouvés en Turquie à Körtik Tepe (Carter et al., 2013) ; en Syrie à Tell Mozan (Frahm, 2012) et à Tell Aswad (Orange et al., 2013) ; en Iraq à Arpachiyah (Campbell et Healey, 2013) ; en Iran à East Chia Sabz (Darabi et Glascock, 2013) ; ou encore au Liban à Labweh (Khalidi et al., 2014). De ce fait, le Nemrut est considéré comme un des principaux volcans-source d’obsidienne utilisé par les populations préhistoriques du Proche-Orient, de l’Epipaléolithique à l’Age du Bronze. Par ailleurs, on sait que certains affleurements dans la région (par exemple sur le volcan Meydan) ont été fréquentés par l’Homme dès le Paléolithique Moyen, si ce n’est le Paléolithique Inférieur (Marro et Özfirat, 2004). Les recherches réalisées depuis 10 ans sur et à proximité du Nemrut indiquent que les affleurements d’obsidiennes aujourd’hui observables sont de piètre qualité pour la confection d’artefacts archéologiques en raison de faciès qui présentent des phénocristaux et des craquelures abondantes (Frahm, 2012).

4Réalisées dans le cadre du programme ANR GéObs portant sur l’identification, la caractérisation et la diffusion des obsidiennes d’Anatolie orientale, nos recherches de terrain (2013 et 2014) révèlent pourtant l’existence d’au moins un affleurement d’obsidienne, encore jamais décrit, présentant un faciès uni et homogène sans phénocristaux ni craquelures. De telles caractéristiques sont compatibles avec la taille pour la confection de divers artefacts (pointes, lames, éclats, etc…). La géochimie des obsidiennes du Nemrut montre de faibles variations des éléments mineurs et en trace. En revanche nous observons de grandes différences dans les faciès et les modes d’affleurements. Notre étude permet de préciser les caractéristiques macro- et microscopiques (structures apparentes, présence et abondance de phénocristaux, bulles, microlites, craquelures) des obsidiennes du Nemrut. Quand les données de terrain le permettent, nous précisons le mode de mise en place des différents affleurements. Notre approche permet ainsi de déterminer si 1) une obsidienne est qualitativement propre à la taille et 2) si l’affleurement d’obsidienne est exploitable (quantité et accessibilité).

2. Géologie du mont Nemrut et occurrence des obsidiennes : état de l’art

5Le Nemrut est un volcan composite d’âge quaternaire qui s’élève à 2 948 m d’altitude soit 1 300 m au-dessus du lac de Van dont il domine la partie occidentale (fig. 1). Il se caractérise par une caldera sommitale de 8,5x7 km de diamètre. La partie ouest de la caldera est occupée par un lac qui couvre une superficie de 12,36 km2 et dont la profondeur maximale est de 155 m (Yilmaz et al., 1998). La partie orientale, quant à elle, se compose de dépôts pyroclastiques, de coulées et de dômes (Aydar et al, 2003). Des fumerolles sont présentes sur un dôme dans la partie nord de la caldera. Le Nemrut a connu une activité volcanique d’âge historique, le long d’une fissure orientée NNW-SSE traversant la caldera et sur le flanc nord où des coulées de basalte sont visibles. De nombreuses analyses ont concerné l’évolution volcanologique de ce volcan (Özkeper, 1973 ; Karaoğlu et al., 2005 ; Ulusoy et al., 2012). D’autres auteurs se sont concentrés sur la chronologie de la mise en place des produits de retombées pyroclastiques (Mouralis et al., 2010 ; Sumita and Schmincke, 2013, 2014), ou bien sur l’évolution magmatologique du Nemrut, replacée dans le cadre de l’évolution géodynamique de l’Anatolie orientale (Şengör et Yılmaz, 1981; Pearce et al., 1990 ; Notsu et al., 1995 ; Yılmaz et al., 1998 ; Keskin et al., 1998 ; Aydar et al., 2003 ; Şen et al., 2004).

Fig. 1 – Carte géologique simplifiée du Nemrut et localisation des affleurements d'obsidienne.
Fig. 1 – Simplified geological mapand location of the obsidian outcrops.

Fig. 1 – Carte géologique simplifiée du Nemrut et localisation des affleurements d'obsidienne.Fig. 1 – Simplified geological mapand location of the obsidian outcrops.

1 : zone à obsidienne ; 2 : échantillons de Frahm (2012) ; 3 : échantillons ; 4 : village ; 5 : failles présumées ; 6 : failles ; 7 : caldera ; 8 :coulée trachyte comenditique ; 9 : coulée trachyte ; 10 : coulée/dôme trachyte comenditique ; 11 : dôme et coulée trachyte ; 12 : mugearite ; 13 : coulée trachyte comenditique ; 14 : coulée comendite ; 15 : ignimbrite de Nemrut ; 16 : ignimbrite de Kantaşı ; 17 : dôme coulée comendite ; 18 : coulée comendite ; 19 : dépôts pyroclastiques ; 20 : coulée basalte ; 21 : dépôts de versant.
1: observed obsidian outcrops; 2: Frahm sample (2012); 3: sample area; 4: village; 5: inferred fault; 6: fault; 7 caldera; 8 comendite trachyte lava flow; 9: trachyte lava flow; 10: comenditic trachyte lava flow/dome; 11: comendite dome flow; 12: mugearite; 13: comenditic trachyte lava flow; 14: comendite lava flow; 15: Nemrut ignimbrite; 16: Kantaşı ingmimbrite; 17: comendite dome and lava flow; 18: comendite lava flow; 19: base surge; 20: basalt lava flow; 21: slope debris.

D'après Çubukçu et al., 2012.
From Çubukçu et al., 2012.

2.1. Formation du Nemrut

6Les phases d’édification du Nemrut ainsi que la succession des périodes d’activité ont été le sujet de nombreuses publications (Özkeper, 1973 ; Şengör et Yılmaz, 1981 ; Pearce et al., 1990 ; Notsu et al., 1995 ; Yılmaz et al., 1998 ; Keskin et al., 1998 ; Aydar et al., 2003 ; Şen et al., 2004 ; Karaoğlu et al., 2005 ; Ulusoy et al., 2012 ; Çubukçu et al, 2012). Pour la suite de notre étude, nous nous appuyons sur la chronologie proposée par Çubukçu et al. (2012) qui distinguent deux phases majeures. Le début de l’activité est datée entre 1 Ma (Çubkçu et al., 2012) et 1,18 Ma (Pearce et al., 1990). Le cycle pré-caldera comprend la phase de construction du volcan et de centres périphériques, ainsi que la formation paroxysmale de la caldera sommitale actuelle. Cette phase terminale du cycle s’accompagne d’éruptions ignimbritiques. Le cycle post-caldera inclut une activité intra-caldera ainsi qu’une éruption fissurale localisée sur le flanc nord du volcan. Le cycle tardif correspond aux éruptions historiques. Les unités volcaniques les plus anciennes seraient des trachytes métalumineux datées de 1 Ma (Çubukçu et al., 2012) exposées sur les flancs sud et sud-ouest du volcan ; elles y sont recouvertes par des comendites dont l’âge est inférieur à 700 ka (Pearce et al., 1990). La formation du strato-cône principal est estimée à 500 ka par la méthode de datation K/Ar (Çubukçu et al., 2012). Il est principalement formé de trachytes comenditiques, de comendites et de pantellerites. Les trachytes comenditiques et pantelleritiques sont des laves hypocristallines (11 % de phénocristaux) marquées par des rubanements (Çubukçu et al., 2012). De façon générale, les rhyolites per-alcalines du Nemrut présentent un aspect peu porphyrique, et sont parfois décrites comme des obsidiennes aphyriques (Çubukçu et al., 2012). Ces coulées présentent des structures d’écoulement comme des bandes et des micro-foliations. Le cycle pré-caldera a produit peu de laves trachyandésitiques et de rares coulées basaltiques évoluées (mugéarite) observables sur les escarpements sud et sud-ouest. Ces coulées sont datées en Ar-Ar par Notsu et al. (1995) de 100 à 80 ka.

7L’édification du strato-volcan au cours du Pléistocène moyen et supérieur s’accompagne de la mise en place de plusieurs unités d’ignimbrites (tab. 1), probablement associées à plusieurs phases d’effondrement de caldera. Çubukçu et al. (2012) proposent un modèle à deux ignimbrites (« Nemrut » et « Kantaşı »), qui ne sont pas datées par les auteurs, mais stratigraphiquement postérieures à 90 ka, et associées à la formation de la caldera. En outre, Mouralis et al. (2010) ont montré qu’une unité ignimbritique antérieure à ca. 117 ka est visible au sud-est de la ville de Tatvan, en position distale à environ 20 km au sud de l’édifice (ignimbrite dite « d’Obuz »). Enfin, plus récemment, Sumita et Schmincke (2013) ont daté 5 unités ignimbritiques différentes dont la mise en place s’échelonne entre 245 et 34 ka (« Muş Ignimbrite » : ca. 245 ka, « Küçüksu Ignimbrite » : ca. 216 ka, « Tatvan Ignimbrite » : ca. 45 ka, « Upper Kınalıkoç Ignimbrite » (KUI) : ca. 40 ka, « Middle Nemrut Depositional Unit » : ca. 34 ka). En suivant les âges donnés par Sumita et Schmincke (2013), la caldera actuelle serait donc la dernière formée, il y a 34 ka.

Tab. 1 – Age des ignimbrites du Nemrut selon différents auteurs.
Tab. 1 – Dates for Nemrut volcano ignimbrite.

Mouralis et al. 2010

Çubukçu et al. 2012

Sumita & Schmincke, 2013, JVGR

 

Kantaşı (Post. 90 ka)

“We have found no evidence, however, for a younger ignimbrite” Sumita & Schmincke 2013, JVGR, p. 31

 

 

MDU, 34 ka (Ar/Ar)

 

 

KUI, 40 ka (Ar/Ar)

Kotum ignimbrite. (post. à 117 ka, âge Ar/Ar, d’une retombée ponceuse située sous l’ign.)

Nemrut (Post. 90 ka)

Tatvan Ignimbrite. 45 ka (Ar/Ar)

Mouralis et al., 2010 ; Çubukçu et al., 2012 ; Sumita et Schmincke, 2013.
Mouralis et al., 2010; Çubukçu et al., 2012; Sumita et Schmincke, 2013.

8Les produits de l’activité post-caldera sont visibles à l’intérieur de la caldera et sur le flanc nord du volcan, et se traduisent par l’extrusion de dômes, l’explosion de maars, et la construction d’un cône sur le flanc nord du volcan. Le dôme nord intra-caldera est formé de comendite et est daté à 30 ka par Matsuda (1988, in Notsu et al., 1995) Les datations les plus récentes sont données par Çubukçu et al. (2012), avec un âge radiométrique de 15±1 ka. Cette comendite est noire, vitreuse et présente des structures en plan formant des rubanements ainsi que des zones à porosité plus élevée. À certains endroits, l’activité hydrothermale a entraîné la dévitrification de la comendite. Sur le flanc nord, l’activité magmatique se manifeste par une éruption fissurale. Les produits de cette éruption historique (AD 1597) sont des basaltes et des rhyolites (Çubukçu et al., 2012). La zone d’activité se concentre le long d’une fissure mesurant 5 km de long et 50 m de large.

2.2. Distribution spatiale et position stratigraphique des obsidiennes du Nemrut

9Les obsidiennes du Nemrut ont été mises en place au cours des cycles pré- et post-caldera de l’édification du volcan (Çubukçu et al., 2012). Une carte des obsidiennes du Nemrut a été publiée en 2012 par Frahm, à partir de relevés de terrain non publiés réalisés par T. Ercan et G. Rapp et qui lui ont été gracieusement fournis, accompagnés d’échantillons des différents affleurements. La carte publiée par Frahm (2012) distingue 11 affleurements situés sur les flancs sud et est du volcan, sur le mur nord de la caldera ainsi qu’à l’intérieur même de l’effondrement. Comme l’indique l’auteur, toutes ces obsidiennes présentent un faciès riche en phénocristaux de feldspaths donnant un aspect tacheté à l’obsidienne, et la rendant impropre à la confection d’outils. Karaoğlu et al. (2005), Özdemir et al. (2006) et Çubukçu et al. (2012) divisent le cycle du mont Nemrut pré-caldera en trois phases : (1a) effusive, (1b) extrusive, (1c) explosive. Durant la phase extrusive (1b) plusieurs larges dômes de comendite se mettent en place à la position actuelle du mont Nemrut (Çubukçu et al., 2012). Toutes les obsidiennes associées à ce stade pré-caldera se forment lors de cette phase extrusive (1b). Elles prennent la forme soit de coulées soit de dykes, en relation avec l’évolution magmatique des dômes. À une échelle plus fine, tous ces affleurements d’obsidienne sont riches en phénocristaux et craquelures, et ont une couleur allant du noir au vert. Dans les coulées, l’obsidienne est disposée en fines bandes et en alternance avec de la comendite cristallisée. Localement, les bandes d’obsidienne peuvent être plus massives (>10 cm). Selon Yılmaz et al. (1998), la phase 1b se caractérise par l’extrusion de trois formations à obsidienne 1b-1, 1b-2, 1b-3 ayant respectivement pour volume et superficie 0,08 km3 et 1,6 km2, 0,12 km3 et 4,2 km2, 0,01 km3 et 0,5 km2 (fig. 1). D’après les travaux de Karaoğlu et al. (2005), Özdemir et al. (2006) et Çubukçu et al. (2012), le cycle post-caldera est caractérisé par quatre phases éruptives présentant : (2a) des coulées de rhyolite vitrophyrique, (2b) une activité pyroclastique, (2c) des coulées de rhyolite vitrophyrique tardive, puis (2d) des dykes. Une partie des coulées de rhyolite vitrophyrique présente un faciès complètement vitreux souvent décrit comme proche des obsidiennes. Ces écoulements représentent un volume de 0,19 km3 s’étendant sur une surface de 3,8 km2 (Yılmaz et al., 1998). Enfin, durant le stade tardif (dernière phase du cycle post-caldera de Çubukçu et al., 2012), le volcan associe des éruptions de type explosif (dépôts pliniens) et de type effusif (coulées de basalte). Ces produits sont visibles sur 5 km le long de la zone nord de la caldera. Yılmaz et al. (1998) et Özdemir et al. (2006) considèrent que ce dernier stade n’a pas produit d’obsidienne, ce que contredisent Ulusoy et al. (2012).

3. Méthodes

3.1. Études de terrain

10Durant les missions de 2013 et 2014, nous avons échantillonné tous les affleurements d’obsidienne rencontrés sur les flancs est, sud, ouest et nord-ouest, ainsi que dans la caldera (fig. 1). Chaque affleurement a fait l’objet d’une description complète et d’un positionnement GPS. La description exhaustive de chaque affleurement (stratigraphie, structure, faciès) permet de comprendre le contexte géologique et les modes de mise en place qui contrôlent en partie les critères de qualité (nombre de phénocristaux, structures et microlites) de l’obsidienne ainsi que le contexte géomorphologique qui détermine l’accessibilité et l’exploitabilité de la ressource. Pour chaque obsidienne, nous nous sommes attachés à décrire la couleur, l’éclat, l’aspect et la présence de structures ou de motifs tels que des bandes ou taches (tab. 2). Ces caractéristiques physiques macroscopiques liées à la forme de l’affleurement et au type d’encaissant permettent d’obtenir des informations sur le mode de mise en place à l’échelle locale. De plus, ces caractéristiques permettent de donner un critère de qualité quant à l’aptitude d’une obsidienne à être taillée. Chaque échantillon est enregistré dans la base de données du programme GéObs. Cette base de données regroupe notamment les informations concernant le contexte géologique et géomorphologique de l’affleurement, ainsi que ses caractéristiques physiques et chimiques. Chaque unité d’un même affleurement est échantillonné quatre fois pour les critères (1) référence de l’affleurement, (2) lames minces, (3) analyses géochimiques, (4) datations. Dans la mesure du possible, les différents échantillons ont été prélevés au même endroit sur l’affleurement. Les coupes sont notées NEM11-XX, NEM13-XX ou NEM14-XX, et la figure 1 indique leur localisation. Les échantillons portent le même nom que les coupes dont ils proviennent avec une lettre supplémentaire (NEM11-, NEM13- ou NEM14-XXA, B, C, etc.) lorsque plusieurs échantillons ont été prélevés sur une même coupe. Les caractéristiques macroscopiques et microscopiques des principaux échantillons sont indiquées dans les tableaux 2 et 3. La localisation des affleurements est donnée en coordonnées UTM, zone 38N (tab. 2).

Tab. 2 – Récapitulatif des localisations, contextes et faciès des échantillons.
Tab. 2 – Location, context and facies for all samples.

Tab. 2 – Récapitulatif des localisations, contextes et faciès des échantillons. Tab. 2 – Location, context and facies for all samples.

Tab. 3 – Récapitulatif des caractéristiques pétrologiques des obsidiennes prélevées sur le volcan du Nemrut.
Tab. 3 – Petrographic characteristics of obsidian sampled on Nemrut volcano.

Échantillons

Affleure­ments

Faciès

couleur

aspect

structures

phénocristaux

microcristaux

microlites

Nem 13-16 B

1

brune

bandé

bande

115

an, ag, hb

feldspath

Nem 13-18 A

gris vert pâle

bandé

bandes

44

an, cpx

feldspath

Nem 13-19

gris vert pâle

fluide

42

an, cpx

feldspath

aiguille - radiale

Nem 13-20

gris pâle

bandé

bandes

53

an, cpx

feldspath

tubulaire- bulles

Nem 13-21 B

2

verte

107

an, sn

feldspath

tubulaire

Nem 13-15

3

incolore

130

an, sn, hb

feldspath

Nem 14-04 B

4

gris

craquelé

craquelure

11

an

feldspath

aiguille - tubulaire

Nem 13-24

5

gris

0

feldspath

tubulaire- bulles

Nem 13- 25 A

gris vert

bandes

0

feldspath

tubulaire

Nem 13-26

gris

linéation bulle

0

feldspath

bulles

Nem 14-07 A

gris

craquelé

craquelure

0

feldspath

tubulaire - radiale

Nem 13-13 C

6

verte

bandé

flamme

125

an, sn, pl, ag

feldspath

Nem 13-22

7

incolore

bandé fluide

bandes

153

an, sn, pl, ag

feldspath

tubulaire

an : anorthite ; sn : sanidine ; pl : plagioclase ; ag : augite ; hb : hornblende ; cpx : clinopyroxènes.
an: anorthite; sn: sanidine; pl: plagioclase; ag: augite; hb: hornblende; cpx: clinopyroxene.

3.2. Études pétrologiques en lames minces

11Nous avons réalisé une analyse pétrologique de 13 échantillons représentant l’ensemble des affleurements d’obsidienne observés. Les lames minces ont été préparées au laboratoire ISTO (UMR 7327) à Orléans. Il s’agit de lames minces non couvertes d’une épaisseur de 30 μm. L’analyse est réalisée à l’aide d’un microscope optique à réflexion Leica. Nous avons réalisé un comptage exhaustif de chacune des lames en réalisant un balayage systématique. Le nombre total de minéraux comptés varie entre 0 et 153 selon les échantillons. Nous avons déterminé la famille de chacun de ces minéraux (principalement : feldspaths, pyroxènes et amphiboles). Cette étude pétrologique ne permet pas de remonter jusqu’aux contextes de mise en place, faute d’élément de comparaison. Nous manquons, en effet, de lames d’obsidienne pour lesquelles le contexte de mise en place est bien connu. Mais cette étude est en cours grâce à la comparaison avec d’autres secteurs d’Anatolie Orientale présentant des obsidiennes. L’étude pétrologique se focalise sur trois aspects qui constitue des facteurs d’inhomogénéité du matériau : (1) les structures, (2) les phénocristaux et microcristaux, (3) les microlites (bulles, trichites, craquelures). La limite entre micro- et phénocristaux est située à 200 µm ; les microlites ont une taille inférieure à 50 µm. L’homogénéité du matériau constitue l’un des critères pour la taille de l’obsidienne.

3.3. Géochimie

12Les analyses chimiques en LA-ICP-MS (Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer) ont été réalisées au laboratoire IRAMAT (UMR 5060) à Orléans avec un spectromètre de masse Element XR de Thermo Fisher L'instrument est couplé à deux sondes d’ablation laser : une microsonde UV de VG Elemental équipé d’un Nd YAG à fréquence quadruplée, travaillant à 266 nm et une sonde à laser eximère RESOlution M50E de Resonetic travaillant à 193 nm. Cette méthode non destructive est communément utilisée pour déterminer la composition élémentaire des obsidiennes (Chataigner et Gratuze, 2014). L’échantillon d’obsidienne est placé dans une cellule d’ablation où le laser vaporise la surface de l’échantillon. Le diamètre du prélèvement est compris entre 60 et 100 μm, et sa profondeur est d’environ 250 μm. Un flux de gaz argon (mélande d’argon et d’hélium pour le RESOlution M50E) transporte les aérosols (produits de l’ablation) jusqu’à la torche plasma où la matière est dissociée, atomisée et ionisée. Les ions sont ensuite injectés dans une chambre sous vide où un champ magnétique à double secteur trie les ions en fonction de leur rapport masse/charge. Les matériaux de référence utilisés pour la calibration du spectromètre lors de l’étude des obsidiennes sont le verre SRM 610 (verre dopé à 500 ppm) du National Institute for Standard and Technology, et les verres B (sodique) et D (potassique) du Corning Glass Laboratory. Le verre SRM 612 (dopé à 50 ppm) est analysé lors de chaque séance et est utilisé comme contrôle. Pour chaque obsidienne, l’appareil détermine la concentration de 38 éléments incluant le fer (Fe) et le titane (Ti) pour les éléments majeurs, et le niobium (Nb), le zirconium (Zr), le cérium (Ce) et le lanthane (La) pour les éléments mineurs.

4. Résultats

4.1. Étude macroscopique des faciès et positionnement stratigraphique

13Nos observations de terrain (fig. 1) complètent la connaissance des affleurements d’obsidiennes les cartes précédemment publiées (par exemple Frahm, 2012). Notre figure 1 permet de rajouter des affleurements non identifiés jusqu’à présent. La majorité des affleurements présente des faciès proches, tous impropres au travail de taille pour la confection d’outils. Cependant, nos recherches permettent de décrire un affleurement non connu jusqu’à présent, présentant un faciès homogène d’obsidienne massive, tout à fait favorable pour la taille d’outils (netteté des cassures, résistance). Ces qualités sont soulignées par la présence d’éclats taillés en très grand nombre sur l’affleurement, et également présents de façon plus diffuse sur les reliefs alentours. Sur les 17 obsidiennes échantillonnées, 16 ont été prélevées in situ, dont 7 proviennent de coulées, 5 d’un patch (soit un dépôt de surface très localisé), 4 de dôme ou dôme coulée et une de pyroclastites. L’échantillon NEM13-13C correspond à un dépôt de versant intra-caldera.

4.1.1. Les coulées de comendites à obsidiennes de l’affleurement 1

14Les échantillons NEM13-16B, NEM13-18A, MEM13-19 et MEM13-20 sont localisés sur le flanc SSE. Ils ont été prélevés in situ dans une coulée, au cœur de la coulée (MEM13-18A) et au sommet pour les échantillons MEM13-19 et MEM13-20. Selon Çubukçu et al. (2012), cette coulée est constituée de comendite de couleur beige/gris associée à des « lits » vitreux plus ou moins épais, correspondant à de l’obsidienne (fig. 2B). Les « lits » fins (< 10 cm) d’obsidienne sont parallèles entre eux et alternent avec des « lits » de comendite. Les bancs d’obsidienne d’épaisseur comprise entre 50 et 70 cm se situent à la base et au toit de l’affleurement. Ces bancs sont séparés par des « lits » fins de comendite pouvant être plissés (base de l’affleurement) ou rectiligne (toit de l’affleurement). Dans cette coulée, de l’obsidienne affleure aussi sous forme de blocs épars dont le diamètre est compris entre 10 et 15 cm. L’échantillon NEM11-04 est situé en contrebas des précédents et appartient à la même unité volcanique. Ces obsidiennes présentent toutes le même faciès. De teinte noire avec un éclat mat à la cassure, elles présentent de nombreux phénocristaux. En outre, il est possible de distinguer des bandes plus claires (gris très foncé). Ces bandes sont plus ou moins rectilignes et parallèles entre elles et se retrouvent dans l’épaisseur du verre, formant une foliation.

Fig. 2 – Affleurement sur le flanc SSE du Nemrut (n° 1), coulée de comendite à obsidienne (A) et obsidienne pictée (B).
Fig. 2 – Outcrop n°1 on the SSE flank, obsidian within a comendite flow (A) and phenocryst rich obsidian (B).

Fig. 2 – Affleurement sur le flanc SSE du Nemrut (n° 1), coulée de comendite à obsidienne (A) et obsidienne pictée (B). Fig. 2 – Outcrop n°1 on the SSE flank, obsidian within a comendite flow (A) and phenocryst rich obsidian (B).

1 : comendite ; 2 : obsidienne riche en phénocristaux ; 3 : direction d’écoulement ; 4 : direction d’étirement.
1: comendite; 2: phenocryst rich obsidian; 3: flow direction; 4: stretch direction.

4.1.2. Les obsidiennes de l’affleurement 2

15L’échantillon NEM13-21 est localisé sur le flanc ESE à 2616 m d’altitude. À cet endroit, l’obsidienne est fracturée. La couche mesure environ 3m d’épaisseur (fig. 3) et semble être recouverte par l’unité décrite comme un dépôt de déferlantes pyroclastiques par Çubukçu et al. (2012). Cette obsidienne noire présente un aspect assez granuleux. Lorsque la cassure est fraîche, l’obsidienne a un éclat vitreux avec un reflet vert à brun. L’obsidienne présente des phénocristaux en abondance et s’effrite facilement à certains endroits.

Fig. 3 – Affleurement sur le flanc ESE du Nemrut (n° 2).
Fig. 3 – Obsidian outcrop on the ESE flank (n°2).

Fig. 3 – Affleurement sur le flanc ESE du Nemrut (n° 2). Fig. 3 – Obsidian outcrop on the ESE flank (n°2).

4.1.3. Les obsidiennes des pyroclastites de l’affleurement 3

16La coupe du flanc Est correspond à des dépôts ponceux stratifiés et comprend 9 unités (fig. 4). Ces dépôts d’origine phréatomagmatique, sont attribués à plusieurs cratères d’explosion, postérieurs à l’effondrement de la caldera sommitale du volcan datés de 8±3 ka (Çubukçu et al., 2012).

Fig. 4 – Affleurement sur le flanc NE du Nemrut, obsidiennes dans des pyroclastites.
Fig. 4 – Outcrop n°3, on the NE flank, obsidian within pyroclastite deposit.

Fig. 4 – Affleurement sur le flanc NE du Nemrut, obsidiennes dans des pyroclastites. Fig. 4 – Outcrop n°3, on the NE flank, obsidian within pyroclastite deposit.

17L’unité inférieure U1, d’environ 1 m d’épaisseur, présente un faciès ponceux de couleur crème. Elle contient des blocs anguleux d’une taille inférieurs à 10 m répartis de façon éparse. Cette unité ne contient pas d’obsidienne. L’unité U2 est de faible épaisseur (environ 50 cm) et présente une grande concentration de lapillis et blocs. Les unités U3 et U4 présentent un mauvais tri granulométrique. L’unité U3, à 2 525 m d’altitude, semble être la seule unité à obsidiennes. Les obsidiennes du flanc est (échantillon OBS13-15) se présentent sous forme de lapillis (< 2 cm) anguleux associées à des retombées pyroclastiques (fig. 4B). L’unité U4 qui recouvre la précédente, se distingue par sa teinte plus foncée (gris), elle ne contient pas de blocs ni d’obsidienne. Les unités U5, U6 et U7 présentent une densité plus faible de blocs par rapport aux unités U3 et U4. L’unité U8 présente un faciès ponceux de couleur crème ne contenant aucun blocs ni lapillis, l’unité semble homogène et mesure environ 30 cm d’épaisseur. Enfin l’unité U9 semble présenter une granulométrie plus grossière que l’unité sous-jacente, les dépôts ont une teinte plus foncée. Elle semble se constituer de lapillis inférieurs à 2 cm. Les obsidiennes de l’unité U3 ont un diamètre inférieur à 2 cm et présentent un éclat vitreux ; elles sont de teinte noire et très riches en phénocristaux.

4.1.4. Les obsidiennes des coulées de comendite de l’affleurement 4

18Sur la partie nord-ouest, les obsidiennes (NEM14-02, NEM 14-03, NEM14-04) sont associées à une coulée, définie comme de la comendite par Çubukçu et al. (2012). L’obsidienne affleure en plusieurs endroits. La base du premier affleurement présente l’obsidienne sous forme de « lits » d’épaisseur variable et de blocs anguleux (fig. 5).

Fig. 5 – Affleurement sur le flanc NO du Nemrut (Kayacık, n° 4), partie aval.
Fig. 5 – Outcrop located on the NW side (Kayacık, n°4), downslope.

Fig. 5 – Affleurement sur le flanc NO du Nemrut (Kayacık, n° 4), partie aval. Fig. 5 – Outcrop located on the NW side (Kayacık, n°4), downslope.

1 : comendite à blocs et lits d’obsidienne ; 2 : comendite à lits d’obsidienne ; 3 : comendite à lits d’obsidienne plissés ; 4 : comendite à blocs d’obsidienne ; 5 : comendite.
1: comendite with blocks and thin layers of obsidian; 2: comendite with thin layers of obsidian; 3: comendite with folded obsidian layers; 4: comendite with obsidian blocks; 5: comendite.

19Cet affleurement présente quatre unités : (1) une unité à blocs d’obsidienne, (2) une unité à alternance litée d’obsidienne et de comendite, (3) une unité d’alternance obsidienne / comendite plissée, (4) une unité sans obsidienne. Le second affleurement se situe plus haut en altitude sur le même versant (1 857 m), en s’éloignant du cratère central du volcan. Il se présente sous la forme d’un affleurement continue de 800 m le long de la route. Trois unités le composent avec, d’ouest en est : (1) une unité à blocs anguleux d’obsidienne, (2) une unité à bancs épais plissés d’obsidienne, (3) une unité de bancs subhorizontaux d’obsidienne (fig. 6).

Fig. 6 – Affleurement sur le flanc NO du Nemrut (Kayacık, n°4), partie amont.
Fig. 6 – Outcrop located on the NW side (Kayacık, n°4), upslope.

Fig. 6 – Affleurement sur le flanc NO du Nemrut (Kayacık, n°4), partie amont. Fig. 6 – Outcrop located on the NW side (Kayacık, n°4), upslope.

20Les obsidiennes prélevées dans les différentes unités montrent un même faciès. Elles sont toutes noires avec un éclat vitreux riches en phénocristaux de feldspaths et craquelé (fig. 7). Les craquelures et la présence de phénocristaux sont plus denses dans des « lits » rectilignes ou plissés, alors que l’obsidienne apparaît plus massive dans les bancs. L’ensemble de ces unités est érodé (érosion fossilisée par des retombées ponceuses). Par ailleurs, le versant sur lequel elles affleurent est moulé par une coulée ignimbritique épousant le versant, qu’elle fossilise. Il est donc possible que l’affleurement d’obsidienne corresponde soit à un affleurement à la faveur d’un escarpement de ligne de faille volcano-tectonique (limitant par exemple la plaine de Muş au pied oriental du Mont Nemrut), soit plus vraisemblablement à une émission lavique au flanc d’un crypto-dôme peut-être distinct du volcan central.

Fig. 7 – Faciès craquelé et picté des obsidiennes de Kayacik (affleurement n° 4).
Fig. 7 – Obsidian with cracks and phenocryst from Kayacik (affleurement n°4).

Fig. 7 – Faciès craquelé et picté des obsidiennes de Kayacik (affleurement n° 4). Fig. 7 – Obsidian with cracks and phenocryst from Kayacik (affleurement n°4).

4.1.5. Les obsidiennes « en patch » (dans les dépôts à blocs) de l’affleurement 5

21Sur le flanc ouest, les obsidiennes (NEM13-24 à 26, NEM14-07A) affleurent en deux secteurs. En aval, elles forment une sorte de patch (fig. 8) d’environ 7 x 5 m plus ou moins circulaire formé de blocs anguleux d’obsidienne mesurant de 10 à 20 cm environ, et où des artefacts sont présents. Les obsidiennes sont de teinte noire / verte, uniforme et homogène avec un éclat vitreux. La cassure est conchoïdale à sub-conchoïdale. En amont, les obsidiennes se retrouvent en beaucoup plus faible quantité. Elles se présentent sous forme de petits nodules noir-vert pris dans la comendite. Elles ont un éclat vitreux et un aspect uniforme et homogène. Dans les deux cas, il s’agit des seules obsidiennes du Nemrut présentant un faciès homogène favorable à la taille.

Fig. 8 – Affleurement (n° 5) en patch sur le flanc ouest du Nemrut (Sicaksu).
Fig. 8 – Outcrop in patch (n°5) located on the western side of Nemrut volcano (Sicaksu).

Fig. 8 – Affleurement (n° 5) en patch sur le flanc ouest du Nemrut (Sicaksu). Fig. 8 – Outcrop in patch (n°5) located on the western side of Nemrut volcano (Sicaksu).

1 : rhyolite ; 2 : obsidienne en bloc ; 3 : trachyte ; 4 : ignimbrite.
1: rhyolite; 2: blocks of obsidian; 3: trachyte; 4: ignimbrite.

4.1.6. Les obsidiennes du dépôt de versant du mur nord de la caldera –Affleurement 6

22Le bloc d’obsidienne NEM13-13 provient des éboulis (fig. 9A). Il correspond à un bloc anguleux d’une vingtaine de centimètres de longueur, de couleur verte, riche en phénocristaux, avec un éclat résineux, et présentant des linéations plus sombres (fig. 9A). Il s’agit d’un bloc d’obsidienne en situation secondaire, provenant du dépôt de versant fossilisant le mur nord de la caldera.

Fig. 9 – Obsidienne en dépôt de versant (A) et obsidienne post-caldera (B et C : affleurement n° 6).
Fig. 9 – Oobsidian in slope deposit (A) and obsidian post-caldera (B and C: outcrop n°6).

Fig. 9 – Obsidienne en dépôt de versant (A) et obsidienne post-caldera (B et C : affleurement n° 6). Fig. 9 – Oobsidian in slope deposit (A) and obsidian post-caldera (B and C: outcrop n°6).

4.1.7. Les obsidiennes des dômes de comendite situés à l’intérieur de la caldeira (7)

23À l’intérieur de la caldera, nous avons échantillonné deux obsidiennes en place: NEM13-22 et NEM13-14. Ces deux obsidiennes proviennent respectivement d’un dôme de comendite et d’un dôme de trachyte dévitrifié. L’échantillon NEM13-22 provient d’un affleurement de 1,80 m de haut et sur environ 1 m de large (fig. 9B et C) Il présente un faciès en grains s’effritant relativement facilement. L’échantillon NEM13-14 provient de la base du dôme de trachyte dévitrifié. Ces obsidiennes sont postérieures à la caldera.

4.2. Étude pétrologique

24Les obsidiennes du Nemrut présentent de nombreux phénocristaux (cristaux supérieurs à 200 μm), à l’exception des lames NEM13-24, NEM13-25A, NEM13-26, NEM14-04B et NEM14-07A. Les caractéristiques de chaque lame sont données dans le tableau 3. La densité de phénocristaux est la plus importante pour la lame NEM13-22 (153 phénocristaux dont 44 ayant une taille supérieure à 1 000 μm et 1 sphérulite). L’assemblage minéralogique de cette lame se caractérise par la présence de feldspaths potassiques (sanidine et anorthoclase), plagioclase et augite. L’assemblage de microcristaux (cristaux < 200 μm) est constitué de feldspaths potassiques, dont la grande majorité est regroupée, formant des lignes plus ou moins nettes et donnant à l’obsidienne son aspect rubané. La matrice vitreuse est parsemée de microlites tubulaires (fig. 10A) regroupés en bandes.

Fig. 10 – Planche des principales caractéristiques des lames d'obsidienne du Nemrut.
Fig. 10 – Principal characteristics of Nemrut obsidian thin section

Fig. 10 – Planche des principales caractéristiques des lames d'obsidienne du Nemrut. Fig. 10 – Principal characteristics of Nemrut obsidian thin section

25La lame MEM13-15 présente une densité de phénocristaux moindre que la lame précédente (130 phénocristaux dont 29 ayant une taille supérieure à 1 000 μm). Des craquelures partent des cristaux, dans toutes les directions. Les minéraux formant l’assemblage de cette lame sont des feldspaths potassiques (sanidine et anorthoclase) et de la hornblende. Les microcristaux sont des feldspaths potassiques. La matrice vitreuse ne présente ni microlite ni bulle. La lame MEM13-13C est constituée de 125 phénocristaux (dont 11 de plus de 1 000 μm). Les feldspaths potassiques (anorthoclase essentiellement et sanidine secondairement), les plagioclases et les augites forment l’assemblage minéralogique de cette obsidienne. La matrice vitreuse est de couleur verte rendant difficile l’observation de microlites ou de bulles. La lame MEM13-16B contient 115 phénocristaux (dont 15 ayant une taille supérieure à 1 000 μm). L’assemblage minéralogique associe feldspaths potassiques (anorthoclase), augites et hornblendes. La matrice vitreuse est assez opaque (brune) et présente des figures fluidales, le tout formant des rubanements (fig. 10B). Il n’est pas possible de distinguer ni microlites ni bulles. La lame MEM13-21 se constitue de 107 phénocristaux : feldspaths potassiques (anorthoclase, sanidine). La matrice vitreuse contient en abondance des microlites tubulaires ne présentant aucune orientation spécifique en lame mince, et quelques trichites astéroïdales en développement (fig. 10C). La lame MEM13-18A comporte 44 phénocristaux de taille comprise entre 200 et 500 μm. L’assemblage minéralogique se compose de feldspaths potassiques (anorthite) et de clinopyroxènes. Les microcristaux de feldspaths sont regroupés et orientés, formant des bandes. La matrice vitreuse ne présente ni bulle ni microlite. La lame MEM13-19 contient l’une des plus faibles quantités de phénocristaux (n = 42, de taille comprise entre 200 et 500 μm). L’assemblage minéralogique se compose de feldspaths potassiques (anorthoclase) et de clinopyroxènes. La matrice vitreuse contient des microcristaux de feldspaths en faible abondance, des bulles et des microlites en aiguilles seules et radiales (fig. 10D). La lame NEM14-04B présente un aspect craquelé. Elle contient 11 phénocristaux dont 2 ayant une taille supérieure à 1 000 μm. Les microcristaux de feldspaths sont modérément abondants (30-40 % de microcristaux). Les microlites sont très nombreux et sont essentiellement de deux types : tubulaire et en aiguille. Des bulles sont aussi observées. On ne distingue aucune structure. La lame MEM13-24 est la lame la plus claire, ne présentant aucun phénocristal ni microcristal. La matrice vitreuse contient en revanche des bulles (peu fréquentes) et des microlites tubulaires (fréquents). La lame MEM13-25A ne présente pas non plus de phénocristaux mais quelques microcristaux de feldspaths proches de 200 μm. En revanche, la matrice vitreuse comporte des microlites tubulaires en abondance. Ces microlites ne présentent aucune orientation préférentielle (fig. 10E). La lame MEM13-26 ne contient aucun phénocristal ni microcristal, mais des bulles alignées et étirées selon une même direction, formant des bandes (fig. 10F). Ces bandes se situent dans une seule partie de la lame et sont au nombre de trois, espacées entre elles d’environ 0,8 et 1 cm. La lame NEM14-07A présente un aspect craquelé. Elle ne présente aucun phénocristal ni de microcristal. En, revanche, la matrice vitreuse se compose de nombreux microlites tubulaires et radiaires. Cette lame présente de nombreuses taches brunes alignées dans la largeur de la lame. Les obsidiennes prélevées dans des coulées et dôme coulées (NEM11-04, NEM13-16B, NEM13-18A, NEM13-19, NEM13-20, NEM13-21B, NEM13-22, NEM14-02, NEM14-03, NEM14-04B) présentent toutes des phénocristaux de différentes familles minéralogiques (feldspaths, pyroxènes, amphiboles), des structures en bandes plissées ou rectilignes. Les obsidiennes provenant de l’affleurement n° 5 (en patch), près de Sıcaksu, sont les seules de notre étude à ne présenter ni minéral ni structure. En revanche, ces obsidiennes contiennent de nombreux microlites tubulaires, prismatiques et/ou radiaires, ainsi que des bulles.

4.3. Géochimie

26Les résultats des analyses menées en LA-ICP-MS donnent la concentration de 38 éléments chimiques pour chacune des 17 obsidiennes analysées et correspondant à un affleurement. Le diagramme TAS (Total Alkali Silica, Lebas et al., 1986 ; fig. 11) indique que les obsidiennes présentent une composition chimique de rhyolite, dans la série alcaline.

Fig. 11 – Diagramme TAS pour les 17 obsidiennes prélevées sur le volcan du Nemrut.
Fig. 11 –TAS diagram for the 17 obsidian sampled on Nemrut volcano.

Fig. 11 – Diagramme TAS pour les 17 obsidiennes prélevées sur le volcan du Nemrut. Fig. 11 –TAS diagram for the 17 obsidian sampled on Nemrut volcano.

27Sur ce premier graphique, on distingue nettement deux groupes chimiques : le premier groupe (1) se rapproche des compositions trachytiques avec une teneur en alcalins supérieure à 10 % et un deuxième groupe (2) dont la teneur totale en alcalins est inférieure à 10 % et la teneur en silice plus élevée que celle du premier groupe. Le groupe (2) se situe à la limite calco-alcaline/ alcaline Le groupe (1) se compose des échantillons MEM13-13C, MEM13-16B et MEM13-21B. Ces échantillons proviennent respectivement du mur nord de la caldeira (affleurement 6, prélevé dans un dépôt de versant), d’une coulée sur le flanc SSE (affleurement 1) et d’une coulée sur le flanc ESE (affleurement 2) du volcan (fig. 1). En raison de la diversité des compositions rhyolitiques et des observations faites sur la géologie du Nemrut, il est intéressant de placer les obsidiennes échantillonnées sur le diagramme de Winchester et Floyd (1977). Sur ce diagramme (fig. 12), les données analytiques sont essentiellement localisées à la limite des champs de la rhyolite et de la comendite. Les échantillons appartenant au groupe « rhyolite » sont  MEM13-15, MEM13-22, MEM13-24, MEM13-25A et MEM13-26. Le reste des échantillons a une composition de comendite. Néanmoins ce dernier groupe peut se subdiviser en deux sous-groupes (C1) et (C2). Le groupe (C1) se caractérise par des obsidiennes dont la composition chimique est à la limite de celle de la rhyolite. Il s’agit des échantillons MEM13-18A, MEM13-19, MEM13-20, MEM13-23 et NEM14-04A. Le groupe (C2) se compose des échantillons MEM 13-13C, MEM 13-16B et MEM 13-21B.

Fig. 12 – Classification des roches d'après Winchester et Floyd (1977) pour les 17 obsidiennes prélevées sur le volcan du Nemrut.
Fig. 12 – Rocks classification from Winchester and Floyd (1977) for the 17 obsidian sampled on the Nemrut volcano.

Fig. 12 – Classification des roches d'après Winchester et Floyd (1977) pour les 17 obsidiennes prélevées sur le volcan du Nemrut. Fig. 12 – Rocks classification from Winchester and Floyd (1977) for the 17 obsidian sampled on the Nemrut volcano.

5. Interprétation et discussion

28Les obsidiennes du Nemrut se caractérisent majoritairement par un faciès riche en phénocristaux et/ou craquelé. Seule une obsidienne se situant sur le flanc ouest du volcan présente un faciès uniforme et homogène.

5.1. Structures de déformations associées à la mise en place de coulées ou dômes-coulées

29Les obsidiennes du Nemrut sont associées à des coulées ou à des dômes-coulées de rhyolite ou de comendite. Dans le cas des coulées, l’écoulement de la roche le long de la pente entraîne l’étirement du matériau. Cet étirement peut être plus ou moins important en fonction de la viscosité de la roche. L’écoulement de la roche visqueuse déforme ces « lits », pouvant les plisser. Des figures de déformation apparaissent alors telles que des « sigmoïdes » et des plis (fig. 2). Lors du refroidissement, ces formations d’obsidienne peuvent se craqueler ou se fissurer. Ces figures peuvent se former lors de l’écoulement. Les parties s’écoulant plus rapidement vont présenter des figures d’étirement. Celles ne s’écoulant plus à cause d’un replat ou d’une viscosité trop importante, présenteront des figures plissées sous la pression du reste de la coulée avançant et venant buter ou pousser la partie ne s’écoulant plus.

5.2. Des faciès marqués par la présence de minéraux

30Les obsidiennes prélevées dans des coulées ou des pyroclastites contiennent des phénocristaux et des microcristaux en abondance. La nature des microcristaux reste peu variée alors que celle des phénocristaux est plus diversifiée. En moyenne les obsidiennes prélevées dans les coulées présentent quatre familles de phénocristaux (feldspaths potassiques, plagioclases, augite et hornblende) associés à des structures telles que des rubanements rectilignes ou plissés. Ces rubanements sont formées de microcristaux et/ou de microlites orientés dans une même direction, suggérant un étirement ou un aplatissement (pour les rubanements rectilignes) et une poussée (pour les rubanements plissés).

31La nature chimique de la lave, ici, n’influence pas les faciès des obsidiennes. En effet, des obsidiennes ayant une composition de comendite peuvent présenter des faciès très différents. C’est notamment le cas des obsidiennes des affleurements 1 et 2 localisés sur les flancs SSE et ESE (riches en cristaux et rubanements) et celles du flanc ouest (sans cristaux ni rubanements). Les éléments de faciès dépendent donc des conditions de mise en place de la coulée au niveau local. Le faciès des obsidiennes semble ainsi dépendre essentiellement des modalités de mise en place de l’affleurement. Lorsque les obsidiennes sont associées à des coulées et affleurent en « lits », elles sont plus riches en minéraux et présentent un faciès « picté » et/ou avec craquelures. Ces obsidiennes montrent aussi des figures liées à la dynamique de la coulée telles que des rubanements rectilignes ou plissées. Les obsidiennes associées à des pyroclastites sont elles aussi riches en phénocristaux mais ne présentent pas de structures de déformation.

5.3. L’originalité des obsidiennes massives du flanc ouest du volcan (affleurement n°5)

32Ces obsidiennes sont visibles en fragments d’environ 5 à 20 cm de longueur, disposés en patch en surface au pied du versant (fig. 13). De nombreux fragments de ce patch portent des traces de taille. Ils pourraient être disposés avec leur longueur dans le sens de la pente. Comme ces fragments sont rassemblés de façon compacte, le glissement a cependant dû rester limité. Aucun substrat « en place » n’est vraiment visible en association avec cette accumulation de fragments en surface. Nos reconnaissances de terrain n’ont pas pu clairement associer ce patch à un gîte primaire d’obsidienne. Par ailleurs, de plus petits fragments clairement taillés ont été retrouvés parsemés sur les sommets des falaises dominant le vallon à l’aval duquel apparaît ce patch, falaises découpées dans une rhyolite présentant de minces bancs de granules d’obsidienne. L’étude en lame mince de ces obsidiennes atteste d’un verre sans phénocristaux ni microcristaux. Elles ne présentent pas de structures de déformation, à l’exception d’une seule qui contient des bulles étirées et parallèles entre elles qui forment une bande. Les lames sont riches en microlites et, pour certaines, en bulles. L’analyse géochimique indique une composition identique pour tous les échantillons analysés. Nous proposons deux hypothèses pour expliquer la mise en place de ces obsidiennes, très différentes de celles observées sur le reste du Nemrut : (1) soit elles proviennent d’une coulée massive d’obsidienne qui aurait été mise à l’affleurement par les processus d’érosion (fig. 13-1a-c) ; les échantillons proviendraient du cœur de la coulée (zone de moindre déformation) ; (2) soit elles proviennent d’un filon qui recoupe les structures antérieures (fig. 13-2a-c). Aucune preuve en faveur de l’une ou l’autre hypothèse n’a pu être observée lors des deux missions de terrain.

Fig. 13 – Deux hypothèses d’interprétation sur l’origine du « patch » d’obsidiennes du versant de Sicaksu (affleurement n° 5, sur le versant ouest du Nemrut).
Fig. 13 – Hypothesis on the origin of the obsidian patch from Sicaksu (outcrop n°5, western flank on Nemrut).

Fig. 13 – Deux hypothèses d’interprétation sur l’origine du « patch » d’obsidiennes du versant de Sicaksu (affleurement n° 5, sur le versant ouest du Nemrut). Fig. 13 – Hypothesis on the origin of the obsidian patch from Sicaksu (outcrop n°5, western flank on Nemrut).

5.4. Les obsidiennes du flanc ouest (affleurement n°5) sont-elles les seules obsidiennes taillables du Nemrut ?

33Nous décrivons dans cette étude pour la première fois un affleurement d’obsidienne exploitable et accessible depuis l’époque préhistorique, comme en témoigne l’atelier associé au « patch » décrit ci-dessus. À ce jour, cet affleurement est le seul du Nemrut présentant des caractéristiques propices à la taille (obsidienne massive et homogène). Il est donc possible de postuler que l’obsidienne des artefacts retrouvés dans les sites archéologiques du Moyen-Orient et rapportés au Nemrut provienne de ce secteur ouest du volcan. Des éléments de réponse pourront être apportés en comparant la chimie des artefacts archéologiques et celle des obsidiennes de l’affleurement n°5 (étude en cours). Cependant, il est possible qu’il existe d’autres affleurements actuellement non accessibles ou non connus, qui auraient été soit :

  • fossilisés sous l’activité volcanique récente (i.e. postérieure à l’utilisation de l’obsidienne par les populations préhistoriques) notamment sur le flanc nord où se localisent les éruptions historiques (Aydar et al., 2003) ;

  • fossilisés par les dépôts pyroclastiques daté de 8±3 ka (Çubukçu et al., 2012) et contemporain de l’exploitation néolithique des obsidiennes du Nemrut ;

  • totalement exploitées par les populations préhistoriques. L’atelier observé à Sicaksu témoignerait alors de l’exploitation de ce gisement jusqu’à son épuisement. Cette hypothèse rendrait compte de l’impossibilité de retrouver un gisement primaire d’obsidienne dans ce secteur. En effet, si une source géologique d’obsidienne est mise à l’affleurement grâce au processus d’érosion, ces mêmes processus (naturel ou anthropique) peuvent faire disparaître cet affleurement. Enfin, l’activité du volcan, par la manifestation d’éruptions, peut recouvrir une ancienne source géologique d’obsidienne, empêchant tout accès ultérieur et donc toute exploitation.

6. Conclusion : importance de l’étude de terrain dans la définition des sources d’obsidienne

34Cette étude sur le Nemrut permet d’identifier au moins une source d’obsidienne exploitable parmi tous les affleurements d’obsidienne jusqu’alors répertoriés. Cette source nommée Sicaksu, située sur le flanc ouest du volcan, n’avait pas encore été identifiée ni caractérisée. Les artefacts archéologiques présents sur l’affleurement sont un argument en faveur de l’exploitation de ce gîte. Ainsi les artefacts archéologiques des sites du Proche et Moyen Orient attribués au Nemrut peuvent voir leur source précisée.

35Les études de terrain ainsi que les différentes analyses (définition du mode de mise en place, étude du faciès macroscopique, analyse pétrologique, et analyses chimiques) ont permis de mettre en lumière l’existence et les caractéristiques internes (structurales, chimiques, minérales) d’un affleurement d’obsidienne dont les propriétés sont compatibles avec les exigences pour la taille d’artefacts. Cet affleurement, encore jamais recensé, est le seul affleurement du Nemrut, présentant un faciès homogène marqué par l’absence ou la rareté des phénocristaux, des craquelures ou des structures rubanées. L’originalité de leurs caractéristiques physiques indique que ces obsidiennes se sont mises en place dans un contexte différent de celui des autres affleurements du Nemrut qui ne présentent pas ces caractères et qui correspondent à l’alternance (1) comendite/rhyolite et (2) obsidienne.

36Notre étude illustre l’importance de l’observation des faciès macro- et microscopique. En effet, lorsque deux obsidiennes présentent une même composition chimique mais des faciès différents, ce dernier critère devient déterminant pour discriminer une obsidienne taillable d’une obsidienne qui ne l’est pas, et pour identifier la source géologique précise de l’approvisionnement de ce matériau. Par ailleurs, l’étude géomorphologique se révèle primordiale pour reconstituer les modalités de mise en place de ces obsidiennes et pour définir les conditions d’accessibilité de ces affleurements. Le gite de Sicaksu est facile d’accès et d’exploitation puisque l’obsidienne se trouve sous forme de blocs formant un patch sur le versant ouest du volcan, à environ 300 m au-dessus de la plaine de Muş. Non seulement l’ouest du bassin de Muş est traversé par le Murat, l’une des deux rivières formant le bassin supérieur de l’Euphrate qui irrigue en aval les contreforts tauriques des plateaux syriens, mais la limite supérieure du haut-bassin du Tigre traverse plusieurs topographies (coulées fossilisant des vallées, faibles contrastes topographiques dans les cols) formant des passages extrêmement faciles et ouverts sur les vallées et gorges tauriques du sud-est anatolien qui descendent vers la Syrie orientale, l’Irak, et la Mésopotamie. En bref, ces deux vallées sont bien les routes les plus évidentes qui relient les sources des volcans d’Anatolie orientale (dont Sıcaksu dans le Mont Nemrut) aux sites Pré-Potterie Néolitiques (PPN, ou acéramiques), Néolithiques et Chalcolithiques du Levant et de Haute-Mésopotamie.

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Bibliographie

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Annexe

Abridged English Version

Archeological studies have demonstrated that many Prehistoric artefacts in obsidian found in the Near East have a chemical affinity with obsidian outcropping in the Nemrut volcano in the Van area (Chataigner, 1998). One of the most studied volcanoes in Eastern Turkey, Mount Nemrut, is an active polygenic volcano in eastern Anatolia, which experienced historical eruptions (Aydar et al., 2003). In the archaeological literature, Mount Nemrut is considered as one of the most important obsidian sources of raw obsidian used by prehistoric societies for producing tools. Our GeObs project aims at identifying, characterizing and comparing the eastern Anatolian geological sources with the archeological obsidian artefacts. Our approach is mainly based on a field- and laboratory-controlled identification (definition) of the geomorphological, geochemical and petrographic characteristics of the obsidian outcropping today in eastern Anatolia. In order to reach our goal, we produced a database adapted to the geomorphological and geological contexts of all obsidian outcrops localized during field work, as well as of chronologically- and culturally-controlled obsidian artefacts from known archaeological sites. Indeed, the outcrop contexts allow the definition of the obsidian emplacement processes, to which the chopping qualities of the outcropping obsidian is often directly dependent. Meanwhile, the geomorphological context evidences possible erosion and accumulation events which may have occurred after the obsidian extrusion (whether flow, dyke or dome). This latter type of reconstruction thus provides further information about the modalities and timing of the outcrops accessibility.

Since a few decades, an increasing number of studies concern the geology of the Mount Nemrut (Özkeper, 1973; Şengör and Yıilmaz, 1981; Pearce et al., 1990; Notsu et al., 1995; Yilmaz et al., 1998; Keskin et al., 1998; Aydar et al., 2003; Şen et al., 2004; Karaoğlu et al., 2005; Ulusoy et al., 2012; Sumita and Schmincke, 2012, 2013, 2014). However, and in spite of the amount of data available in the literature listed above, this one does not provide almost any data about concerns the stratigraphy of most of the obsidian outcrops. Furthermore, literature did not provide any information about obsidian emplacement and its geomorphological evolution.

During our two field works in 2013 and 2014, we prospected a wide area on and around Nemrut volcano. Our findings confirm the location of the obsidian outcrops described in the literature. According to our observation, obsidian on Mount Nemrut volcano is generally not exploitable for chopping tools. Most of the studied obsidians we defined on the field, present a facies with numerous phenocrysts and cracks, which is not compatible with a good knapping quality. Furthermore, most of obsidian outcrops outcropping in thin beds which cannot be exploitable anyway.

Thanks to new sections, we however have identified two outcrops that have not been described in the literature until now. One of these outcrops is workable: it is located on the western flank of the volcano, upslope from the village of Sicak Su (fig. 1). This new outcrop is associated with obsidian artefacts such as nuclei and rough flakes. Geological samples of the obsidian from this outcrop present all a very different facies compare to those of others Mount Nemrut obsidians: obsidian from this area does not show any phenocryst nor cracks, and they are very homogeneous and uniform. These characteristics are in favor to knapping criteria. Comparatively to the other known obsidian outcrops in the Nemrut volcano, we can assume here that this obsidian outcrop is, to date, the only source one that could have been exploited, by Prehistoric people on the Nemrut volcano.

In the paper, chemical analyzes by LA-ICP-MS, petrology studies and dating are used to characterize and determine the differences between the different obsidian outcrops. With a rhyolitic composition similar in all Nemrut obsidians, their trace elements concentrations present little differences. The petrology studies provide further information on the modalities of emplacement, which is essential for understanding the formation of the different facies, as well as of the context of the resource accessibility for the Prehistoric people.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 – Carte géologique simplifiée du Nemrut et localisation des affleurements d'obsidienne.Fig. 1 – Simplified geological mapand location of the obsidian outcrops.
Légende 1 : zone à obsidienne ; 2 : échantillons de Frahm (2012) ; 3 : échantillons ; 4 : village ; 5 : failles présumées ; 6 : failles ; 7 : caldera ; 8 :coulée trachyte comenditique ; 9 : coulée trachyte ; 10 : coulée/dôme trachyte comenditique ; 11 : dôme et coulée trachyte ; 12 : mugearite ; 13 : coulée trachyte comenditique ; 14 : coulée comendite ; 15 : ignimbrite de Nemrut ; 16 : ignimbrite de Kantaşı ; 17 : dôme coulée comendite ; 18 : coulée comendite ; 19 : dépôts pyroclastiques ; 20 : coulée basalte ; 21 : dépôts de versant. 1: observed obsidian outcrops; 2: Frahm sample (2012); 3: sample area; 4: village; 5: inferred fault; 6: fault; 7 caldera; 8 comendite trachyte lava flow; 9: trachyte lava flow; 10: comenditic trachyte lava flow/dome; 11: comendite dome flow; 12: mugearite; 13: comenditic trachyte lava flow; 14: comendite lava flow; 15: Nemrut ignimbrite; 16: Kantaşı ingmimbrite; 17: comendite dome and lava flow; 18: comendite lava flow; 19: base surge; 20: basalt lava flow; 21: slope debris.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-1.png
Fichier image/png, 506k
Titre Tab. 2 – Récapitulatif des localisations, contextes et faciès des échantillons. Tab. 2 – Location, context and facies for all samples.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 2,7M
Titre Fig. 2 – Affleurement sur le flanc SSE du Nemrut (n° 1), coulée de comendite à obsidienne (A) et obsidienne pictée (B). Fig. 2 – Outcrop n°1 on the SSE flank, obsidian within a comendite flow (A) and phenocryst rich obsidian (B).
Légende 1 : comendite ; 2 : obsidienne riche en phénocristaux ; 3 : direction d’écoulement ; 4 : direction d’étirement.1: comendite; 2: phenocryst rich obsidian; 3: flow direction; 4: stretch direction.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-3.png
Fichier image/png, 785k
Titre Fig. 3 – Affleurement sur le flanc ESE du Nemrut (n° 2). Fig. 3 – Obsidian outcrop on the ESE flank (n°2).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-4.png
Fichier image/png, 959k
Titre Fig. 4 – Affleurement sur le flanc NE du Nemrut, obsidiennes dans des pyroclastites. Fig. 4 – Outcrop n°3, on the NE flank, obsidian within pyroclastite deposit.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-5.png
Fichier image/png, 2,3M
Titre Fig. 5 – Affleurement sur le flanc NO du Nemrut (Kayacık, n° 4), partie aval. Fig. 5 – Outcrop located on the NW side (Kayacık, n°4), downslope.
Légende 1 : comendite à blocs et lits d’obsidienne ; 2 : comendite à lits d’obsidienne ; 3 : comendite à lits d’obsidienne plissés ; 4 : comendite à blocs d’obsidienne ; 5 : comendite. 1: comendite with blocks and thin layers of obsidian; 2: comendite with thin layers of obsidian; 3: comendite with folded obsidian layers; 4: comendite with obsidian blocks; 5: comendite.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-6.png
Fichier image/png, 67k
Titre Fig. 6 – Affleurement sur le flanc NO du Nemrut (Kayacık, n°4), partie amont. Fig. 6 – Outcrop located on the NW side (Kayacık, n°4), upslope.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-7.png
Fichier image/png, 155k
Titre Fig. 7 – Faciès craquelé et picté des obsidiennes de Kayacik (affleurement n° 4). Fig. 7 – Obsidian with cracks and phenocryst from Kayacik (affleurement n°4).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-8.png
Fichier image/png, 310k
Titre Fig. 8 – Affleurement (n° 5) en patch sur le flanc ouest du Nemrut (Sicaksu). Fig. 8 – Outcrop in patch (n°5) located on the western side of Nemrut volcano (Sicaksu).
Légende 1 : rhyolite ; 2 : obsidienne en bloc ; 3 : trachyte ; 4 : ignimbrite.1: rhyolite; 2: blocks of obsidian; 3: trachyte; 4: ignimbrite.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-9.png
Fichier image/png, 1,5M
Titre Fig. 9 – Obsidienne en dépôt de versant (A) et obsidienne post-caldera (B et C : affleurement n° 6). Fig. 9 – Oobsidian in slope deposit (A) and obsidian post-caldera (B and C: outcrop n°6).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-10.png
Fichier image/png, 3,0M
Titre Fig. 10 – Planche des principales caractéristiques des lames d'obsidienne du Nemrut. Fig. 10 – Principal characteristics of Nemrut obsidian thin section
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-11.png
Fichier image/png, 1,4M
Titre Fig. 11 – Diagramme TAS pour les 17 obsidiennes prélevées sur le volcan du Nemrut. Fig. 11 –TAS diagram for the 17 obsidian sampled on Nemrut volcano.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-12.png
Fichier image/png, 254k
Titre Fig. 12 – Classification des roches d'après Winchester et Floyd (1977) pour les 17 obsidiennes prélevées sur le volcan du Nemrut. Fig. 12 – Rocks classification from Winchester and Floyd (1977) for the 17 obsidian sampled on the Nemrut volcano.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-13.png
Fichier image/png, 198k
Titre Fig. 13 – Deux hypothèses d’interprétation sur l’origine du « patch » d’obsidiennes du versant de Sicaksu (affleurement n° 5, sur le versant ouest du Nemrut). Fig. 13 – Hypothesis on the origin of the obsidian patch from Sicaksu (outcrop n°5, western flank on Nemrut).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11055/img-14.png
Fichier image/png, 558k
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Pour citer cet article

Référence papier

Anne-Kyria Robin, Damase Mouralis, Catherine Kuzucuoğlu, Ebru Akköprü, Bernard Gratuze, Ali Fuat Doğu, Korhan Erturaç et Joël Cétoute, « Les affleurements d’obsidiennes du Nemrut (Anatolie orientale) : mise en évidence d’une source exploitable, premiers résultats », Géomorphologie : relief, processus, environnement, vol. 21 – n° 3 | 2015, 217-234.

Référence électronique

Anne-Kyria Robin, Damase Mouralis, Catherine Kuzucuoğlu, Ebru Akköprü, Bernard Gratuze, Ali Fuat Doğu, Korhan Erturaç et Joël Cétoute, « Les affleurements d’obsidiennes du Nemrut (Anatolie orientale) : mise en évidence d’une source exploitable, premiers résultats », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 21 – n° 3 | 2015, mis en ligne le 01 janvier 2016, consulté le 19 août 2017. URL : http://geomorphologie.revues.org/11055 ; DOI : 10.4000/geomorphologie.11055

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Auteurs

Anne-Kyria Robin

Laboratoire de Géographie Physique – UMR 8591 – Université Panthéon Sorbonne Paris 1 – CNRS – France (Anne-kyria.robin@lgp.cnrs.fr).

Damase Mouralis

Laboratoire IDEES – UMR 6266 – Université de Rouen – France ; Laboratoire de Géographie Physique – UMR 8591 – Université Panthéon Sorbonne Paris 1 – CNRS – France (damase.mouralis@univ-rouen.fr).

Catherine Kuzucuoğlu

Laboratoire de Géographie Physique – UMR 8591 – Université Panthéon Sorbonne Paris 1 – CNRS – France (kuzucuog@cnrs-bellevue.fr).

Articles du même auteur

Ebru Akköprü

Yüzüncü Yıl University – Department of Geography – Van – Turkey (ebruakkopru@yahoo.com).

Bernard Gratuze

IRAMAT-CEB – UMR 5060 CNRS – Univ. Orléans – France (gratuze@cnrs-orleans.fr).

Ali Fuat Doğu

Yüzüncü Yıl University – Department of Geography – Van – Turkey (dogu@yyu.edu.tr).

Korhan Erturaç

Sakarya University – Department of Geography – Sakarya – Turkey (erturac@gmail.com).

Joël Cétoute

Laboratoire de Géographie Physique – UMR 8591 – Université Panthéon Sorbonne Paris 1 – CNRS – France (cetoute.joel@hotmail.fr).

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Droits d’auteur

© Groupe français de géomorphologie

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