Depuis quelques dizaines d'années, le porphyre rouge de Trente (porfido rosso di Trento) s'est imposé dans presque toutes les villes de France pour la rénovation des zones piétonnes, sous forme de pavés, dalles et bordures. Chacun de nous a marché sur ce porphyre, sans nécessairement connaître sa provenance : il est facilement reconnaissable par sa couleur rougeâtre et son grain plus fin que celui du granite. Nous avons cherché quelles étaient les raisons de ce succès, en rendant visite en juin 1998 aux carrières et entreprises de la région de Trente.

1 - Historique et production

Le mot porphyre provient du grec porfura, d'après le nom d'un gastéropode (Murex) produisant une teinture pourpre (rouge-violacé) ; il a été transcrit porphyra en latin avec la même signification.

Les porphyres les plus connus dans l'Antiquité étaient :

- le Porphyre  Rouge Antique d'Egypte, ou Porphyre Impérial, extrait du Djebel Dokhan dans le désert oriental ; dans cette roche ont été taillés de nombreux sarcophages impériaux à l'époque romaine et byzantine, ainsi que huit grandes colonnes de Sainte Sophie à Istanbul. Sa coloration est attribuée à une épidote rouge, la thulite.

- le Porphyre Vert Antique de Crocée dans le Péloponnèse, est en fait une andésite triasique dont les feldspaths ont été transformés en épidote verte (pistacite); il a servi aux crétois et mycéniens à confectionner de petits objets, la carrière a été reprise à l'époque romaine, où l'on a pu extraire des blocs un peu plus grands, comme ceux ayant servi à tailler des colonnettes spirales (Saint Jean de Latran).

En Suède les porphyres d'Alvdalen, ont été découverts au XVIIIe siècle par le roi Gustave III ; de couleurs très variées, ils ont servi à tourner des vases (jusqu'à 3000 litres de capacité), et à fabriquer des objets décoratifs, jusqu'au sarcophage de 16 tonnes du comte Bernadotte, roi de Suède.

Dans la région de Trente, les coulées de porphyre quartzifère ont longtemps été employées à l'échelle locale comme simple pierre de construction, comme dalles pour les cuisines et aussi comme lauzes de couverture ; on signale ainsi que l'ardesia di Pinè couvrait la cathédrale de Trente en 1774. On ne semble pas les avoir utilisées pour des usages décoratifs.

Vers 1880, encore à l'époque autrichienne, on commence à fabriquer des pavés dans le Haut Adige, pour le pavage des routes militaires (col du Brenner). La première concession dans la région d'Albiano est attribuée en 1911, puis des concessions plus importantes sont accordées à des entreprises milanaises par la commune d'Albiano en 1924, ensuite par celle de Fornace : elles produisent pavés et bordures.

A cette époque, l'abattage se fait à l'aide de leviers (palanchini), parfois par des fourneaux de mines : dans ce cas on creuse une galerie étroite, longue d'une dizaine de mètres, et se terminant par deux petites galeries perpendiculaires dans lesquelles est placé l'explosif. La quantité de poudre devait être soigneusement évaluée pour abattre la roche sans la fracturer exagérément et sans projeter la pierre à distance. Les blocs sont découpés aux coins pour les rendre transportables, puis placés sur un banc de travail d'environ 1 m², recouvert de déblais : les ouvriers découpent alors plus commodément les dalles en pavés ou bordures. Pour cela ils gravent au ciseau un sillon sur une face de la dalle, puis la retournent, quelques coups de marteau appliqués au niveau du sillon suffisent pour découper la dalle. En 1931 on compte 52 carrières avec 800 ouvriers, produisant 90 000 t de pavages et 23 500 t de pierres de construction. Les premiers camions assurent le transport jusqu'à la gare de Trente.

Après la dernière guerre, les besoins pour la reconstruction des villes italiennes bombardées s'intensifient, la production augmente, atteignant 200 000 t de pavages en 1962 pour l'ensemble de la région, sans que les techniques changent. En 1964 les concessions d'Albiano données aux grosses sociétés milanaises viennent à échéance, les municipalités propriétaires des terrains mettent aux enchères de plus petites parcelles, pour une durée de 9 ans, privilégiant les petites entreprises locales et les coopératives ouvrières. L'introduction des pelles mécaniques et chargeurs rend obsolètes les rails, wagonnets et téléphériques, et augmente la productivité. Dans les années 70, l'abattage par leviers et fourneaux de mines est remplacé par des tirs dans des trous parallèles, forés au marteau perforateur, verticalement et horizontalement ; les premières machines mécaniques ou hydrauliques de fendage accélèrent la découpe des dalles et pavés. Des ateliers de sciage et polissage apparaissent.

En 1972 la presque totalité des producteurs se regroupent dans l'Ufficio del Porfido, qui assure la promotion de la roche par tous les moyens (publications, participations aux expositions...) ce qui assure l'ouverture de marchés extérieurs, surtout l'Allemagne, la France, la Suisse et l'Autriche. Actuellement l'Ufficio del Porfido est devenu l'Ente Sviluppo Porfido (ESPO) et coordonne l'ensemble du secteur, tandis que les activités commerciales et de production sont assurées par les consortiums d'Albiano et de Pinè.

Après une forte augmentation de l'activité au cours des années 1970 et 1980, la production s'est stabilisée autour de 1,12 Mt /an de produits de voirie dans les années 90, la production de pierres de taille étant devenue minime. L'extraction se fait surtout dans la région d'Albiano, sur les communes d'Albiano, Lona-Lases, Baselga di Pinè et Fornace : on y dénombre 85 carrières, 215 entreprises d'extraction et transformation, 200 entreprises de pose. Au total cette activité assure 3500 emplois directs dans la province de Trente, assurant une activité économique non négligeable, alors que d'autres industries sont en déclin.

D'autres carrières ont été actives dans le même bassin : il existait 19 carrières en 1970 dans les environs de Bolzano et Predazzo, il ne resterait qu'une petite carrière à Bolzano et une à Predazzo.

2 - Le bassin des porphyres

Les porphyres se sont formés dans un graben (fossé tectonique) résultant d'un effondrement postérieur à la formation de la chaîne hercynienne. De multiples et abondantes éruptions volcaniques s'y sont produites au cours du Permien inférieur il y a 260 millions d'années, à peu près à l'époque où se formait le graben d'Oslo en Norvège, producteur des célèbres "labradors" de Larvik.

 Le graben de Trente s'étend sur 7500 km², sa forme est en gros triangulaire, avec une longueur de 180 km du lac d'Idro à la frontière autrichienne, et une largeur maximale de 70 km. Les trois quarts du bassin sont en fait cachés sous le Trias des Dolomites et des Alpes du Sud.

Fig. 1 - Schéma géologique de la région deTrente

Fig. 2 - Production de la région de Trente de 1922 à 1970

La plus grande épaisseur de formations volcaniques, de l'ordre de 2000 m, se situe entre Bolzano et Predazzo.. Le volcanisme est d'un type très particulier, puisqu'il s'agit principalement d'émissions d'ignimbrites (voir plus bas).

La stratigraphie de la série volcanique est assez complexe, avec au dessus d'un conglomérat de base appelé Verrrucano, cinq effusions ignimbritiques principales : les deux premières sont de composition plus basique (latitique à rhyodacitique), et de couleur rouge sombre à vert, les trois suivantes sont de nature purement rhyolitique (c'est à dire comparables à celle des granites vrais) avec une couleur gris à rouge violacé. En fait seule la coulée supérieure, qui n'a pas été transformés par altération hydrothermale, est exploitable, son épaisseur varie de 100 à 200 m.

Les ignimbrites sont séparées par des coulées ou des dômes de laves, des tufs volcaniques ou des dépôts lacustres ; elles sont traversées par des cheminées volcaniques et des filons à sulfures, quartz, fluorite, baryte, etc.

Dans la masse d'ignimbrites exploitée, la fracturation est caractérisée par des diaclases subverticales, espacées de 1 à 50 cm. De ce fait, la roche se délite facilement en plaques, ce qui favorise particulièrement la fabrication de dalles et pavés. L'origine de ces diaclases est controversée, pour les uns il s'agirait de fractures tectoniques liées à l'orogénèse alpine, pour les autres de fractures de refroidissement de la coulée. Ayant observé des figures plumeuses sur la surface des fractures, notamment dans une carrière de Fornace (fig. 8), nous penchons plutôt pour la première hypothèse, car ces figures sont caractéristiques des fractures d'extension.

3 -Pétrographie et propriétés physiques

Rappelons d'abord que le terme de porphyre n'est plus employés par les pétrographes actuels, sinon pour caractériser la texture d'une roche : une texture porphyrique comporte de grands cristaux automorphes dans une pâte à grain plus fin, elle est fréquente dans les granites.

Le porphyre de Trente (dénomination commerciale) correspond à une rhyolite, équivalent volcanique des granites. Le composant principal (50-55%) est une matrice vitreuse, de couleur verte ou rouge, ayant les caractéristiques d'un verre fondu. Aussi la découpe des plaques s'apparente-t-elle à la découpe du verre à vitres : on grave une rainure sur une face, on retourne la plaque et quelques coups de maillet appliqués à l'opposé de la rainure fendent la plaque ; il est même possible d'effectuer des découpes sinueuses. En fait la matrice est souvent dévitrifiée, c'est-à-dire finement recristallisée en petites aiguilles et sphérules avec petits cristaux de quartz, tridymite (variété de quartz de haute température), feldspath alcalin, chlorite... On note également des restes déformés d'écailles vitreuses à structure fluidale.

Dans cette matrice sont dispersés des cristaux de 0,5 à 5 mm de feldspaths et de quartz. On reconnaît des feldspaths potassiques (sanidine) de couleur rouge (15-20%), des plagioclases en lattes blanches (andésine, 15-20%), des quartz translucides assez gros (20%), des biotites chloritisées (6-8%). Ces phénocristaux montrent souvent des golfes de corrosion.

La composition chimique moyenne montre une forte teneur en silice et un faible pourcentage de chaux:

	Tomio et Filippi, 1998	Cardu et al., 1990
SiO2	73,68 %	73,1 %
Al2O3	12,05	13,2
K2O	5,77	5,3
Na2O	2,06	2,2
Fe2O3	2,62	2,3
CaO	0,63	1,1

Parmi les principales propriétés physiques, relevons :

	Tomio et Filippi, 1998	Cardu et al., 1990
Densité	2,555	2,68
Rés. compression	221,5 MPa sur cubes	161 MPa sur cubes 209 MPa sur cylindres
Rés. flexion	22,5 MPa	26,1 MPa
Rés. choc	62 cm	70 cm
Coef. imbibition (masse)	0,653 %	0,568 %
Coef. dilatation	5,55.10-6/°C	9,9.10-6/°C

On remarquera la forte différence de résistance à la compression entre échantillons cubiques et cylindriques, ce qui signifie qu'il faudrait des échantillons de forme et de taille identique pour comparer des roches différentes. Quoi qu'il en soit la résistance à la compression du porphyre est élevée, n'étant dépassée que par celle des diabases et des quartzites.

La dureté est également élevée par rapport à d'autres roches, cependant sa mesure par la moyenne des empreintes d'un indenteur Vickers est une méthode contestable.

La résistance à l'usure est effectuée par une méthode propre à l'Italie (valant 1,51 fois celle de la roche de référence, le granite de San Fedelino), et impossible à comparer aux mesures faites dans d'autres pays, mais il n'y a pas de doute qu'elle soit excellente.

La résistance au gel est estimée en Italie par la différence entre les résistances à la compression avant et après 20 cycles à -15°C : le matériau est considéré comme ingélif si la résistance diminue de moins de 25 %. Selon Tomio et Filippi (1998) la résistance passe en moyenne de 221,5 à 202,6 Mpa, soit une chute de 8,5 % seulement. Par contre selon les résultats de Cardu et al. (1991) la résistance  passe :

- de 161 à 86,2 Mpa sur échantillons cubiques (- 46,4 %)

- de 209 à 195,3 sur échantillons cylindriques (-6,5 %),

ce qui signifierait que les produits cubiques sont gélifs ! Ici encore la parution de normes européennes est hautement souhaitable.

4 - Les carrières de la région d'Albiano

Ce sont les plus importantes de la province, elles se répartissent sur les communes d'Albiano, Fornace, Baselga di Piné et Lona-Lases. Des carrières moins importantes nous ont été signalées près de Bolzano (Bronzolo, Valle Sarentina) et de Predazzo.

Fig. 3 - Vue de la route d'Albiano vers le nord, anciennes carrières de porphyre sous le village de Verla. Au dessus du village, le porphyre est recouvert par les dolomies du Permien supérieur (formation à Bellerophon)

Fig.4 - Vue partielle de la grande carrière d'Albiano, sur le flanc Est du Monte Barco. A l'arrière plan, calcaires du Lias des Alpes du Sud.

   

Fig. 5 - Partie Sud de la carrière d'Albiano. La décharge est masquée dans la forêt à l'arrière plan

   Fig. 6 - Fracturation subverticale typique des porphyres de Trente, qui permet l'obtention facile de dalles. Stock de dalles de 1 m² environ

Elles sont implantées sur des flancs de vallées à forte pente, couverts de belles forêts de conifères. Malgré cet environnement sensible, les mouvements écologistes ne posent pas de problèmes selon les producteurs, il semble admis que la production de porphyre est une activité vitale pour la région.

Les carriers obtiennent des communes de petites concessions, larges d'une cinquantaine de mètres ; ils paient une redevance qui doit permettre aux communes la remise en état des terrains dans le futur. Une grande carrière comme celle d'Albiano comprend plusieurs concessions côte à côte.

Les carrières ont débuté au bas des pentes, elles sont organisées en gradins assez élevés (de l'ordre de 25 m), communs aux divers exploitants. La couverture est un sol végétal de quelques mètres seulement, au voisinage duquel les surfaces de fractures montrent des teintes mordorées d'oxydation, et parfois des débuts de glissement sur les versants (fauchage, fig. 7).

Fig. 7 - Fauchage replissant la fracturation à Albiano, partie Nord ; le fauchage résulte de glissements sur les versants altérés

   Fig. 8 - Figures plumeuses sur une surface de fracture, indiquant une origine par extension ; échelle donnée par le marteau

L'abattage se fait par tirs de dynamite-gomme dans des forages horizontaux de 15 cm de diamètre, profonds de 6 à 7 m, espacés de 1 à 1,5 m : ils sont dirigés de préférence perpendiculairement à la fracturation. Quelques tirs dans des forages verticaux aident au basculement de la masse. Le tri des dalles se fait aussitôt, toutes celles comportant des fractures non ouvertes sont clivées aux coins ; les dalles épaisses (20-30 cm), abondantes à Albiano dans le gradin supérieur, servent pour les pavés de grandes dimensions, et accessoirement comme pierres de construction. Les dalles de 2-3 cm, plus nombreuses dans le gradin moyen, d'une surface de 1 à 1,5 m², sont réservées à la production de revêtements de sols et murs, elles sont placées dans des bennes que des camions transportent aux ateliers ; celles de petite taille sont immédiatement empilées sur palettes pour les sols en opus incertum.

Les déchets sont concassés dans une installation voisine pour la fabrication de béton ou les fondations de routes, ou portés à une décharge commune située dans un vallon voisin. Le rendement est de 30 à 50% selon les sources.

5 - Les ateliers de transformation

Ils sont pour la plupart implantés sur le plancher des carrières, mais il en existe d'autres situés au sommet de certaines carrières ou dispersés dans la région.

L'activité majeure est la fabrication de pavés et bordures ; les camions déversent les dalles épaisses sur une plateforme allongée, en contrebas de laquelle sont placés les postes de fendage, au nombre de 10 ou 12. Chacun d'eux est équipé d'une presse avec couteaux garnis de carbure de tungstène ; le couteau supérieur est actionné par un vérin hydraulique, mais il existe encore des modèles dans lesquels l'entraînement du couteau est mécanique, par le moyen d'une courroie débrayable. Les pavés sont stockés sur le sol selon leurs dimensions, puis chargés dans des grands sacs en tissu plastique, ou bien directement placés dans des bennes métalliques qui seront transportées vers le lieu de pose par des camions-bennes.

Les dalles de faible épaisseur et de surface convenable sont découpées dans des ateliers par des presses ou sciées au disque diamanté.

On remarque également sur les chantiers des tranches polies de 2 ou 3 cm d'épaisseur, elles proviennent de sciage au châssis, opération qui est exécutée ailleurs et revient assez cher du fait de la dureté du porphyre.

Fig. 9 - Quelques uns des ateliers sur le plancher de la carrière d'Albiano

Fig. 10 - Découpe de dalles épaisses à la presse hydraulique pour la fabrication de pavés

   6 - Les produits et leurs applications

 Les pavés cubiques (cubetti) représentent sans doute la plus grosse part de la production ; selon l'épaisseur des dalles on les produit en 6 dimensions normalisées, la face apparente du pavé ou tête étant toujours une surface de fracture naturelle, les côtés découpés à la presse étant plus irréguliers :

Type	épaisseur	dimensions de la tête	poids par m2 posé	nombre de pavés par m2 posé
4/6	4 à 7 cm	4 à 6 cm	100 kg	290 à 300
6/8	6 à 9	5,5 à 8	130 à 140	155 à 160
8/10	8 à 12	7,5 à 11	180 à 200	95 à 100
10/12	10 à 14	10 à 13	220 à 250	63 à 67
12/14	12 à 16	12 à 15	250 à 300	44 à 47
14/18	14 à 20	14 à 20	300 à 350	27 à 31

Le premier type sert au pavage de zones piétonnes et jardins, les suivants pour les zones à circulation de véhicules.

 Les variations de dimensions à l'intérieur d'un type donné permettent de prendre en compte les réductions de taille nécessaires à la pose en arches ou en queue de paon ; pour ce qui concerne les dessins possibles et la mise en oeuvre, on se reportera aux ouvrages de très documentés de Tomio et Filippi (1998) et Angheben (1997)publiés par ESPO.

Les pavés rectangulaires (binderi) sont des dalles épaisses (5 à 20 cm) découpées en rectangles de 10 , 12 ou 14 cm de large, avec une longueur libre. Elles servent à réaliser des bandeaux délimitant les zones pavées de couleurs différentes, ou bien des pavés allongés en rangées parallèles.

Les bordures de trottoirs (cordoni) ont une largeur de 5 à 12 cm, pour une hauteur de 20 à 30 cm (longueur libre). Les cordoni a spacco sont obtenus par découpe au moyen de puissantes presses, la face supérieure est soit le plan de fracture naturelle soit le plan de découpe selon les modèles. D'autres modèles ont la face supérieure ou le côté visible sciés, les faces apparentes étant ensuite rendues rugueuses par sablage, flammage ou bouchardage.

Les dalles irrégulières (lastrame irregolare), pour pose en opus incertum (ou palladien), sont normalisées en ce qui concerne les épaisseurs et les longueurs minimales.

Les dalles tranchées (piastrelle tranciate) sont découpées à angle droit à la presse ; leurs bords étant irréguliers (tolérance ± 1 cm), elles sont mieux adaptées à la pose en extérieur; les largeurs varient de 5 en 5 cm entre 10 et 35 cm, avec des longueurs libres. L'épaisseur est de 2 à 5 cm pour les modèles normaux, de 5 à 8 cm pour les dalles épaisses devant faire face au passage de véhicules.

Une variété appelée smolleri est destinée à être posée sur la tranche, pour éviter que les voitures ne dérapent sur les chemins d'accès à forte pente.

Les dalles naturelles sciées (piastrelle piano naturale e coste fresate) ont une épaisseur variable dépendant du parallélisme des fractures naturelles ; les épaisseurs sont regroupées en 2 à 5 cm, 3 à 7 cm, 5 à 8 cm, les premières étant les plus fréquentes. Les largeurs vont de 20 à 40 cm, avec une longueur libre. Il est possible d'obtenir des dimensions fixes, jusqu'à 30 x 60 cm.

Les dalles sciées (piastrelle piano sega) sont obtenues par sciage au châssis ou au disque sur leurs 6 faces, elles peuvent être sablées ou polies ; dans ce dernier cas le polissage fait ressortir les variations de couleur, il est impossible d'assurer l'homogénéité chromatique.

Les ateliers assurent aussi la fabrication sur commande de marches d'escaliers et d'accessoires divers de voirie, ainsi que de pierres de taille tranchées ou sciées.

7 - Conclusion

Le porphyre de Trente, en réalité une rhyolite mise en place par des éruptions ignimbritiques au Permien inférieur, a une extension considérable : les réserves géologiques sont immenses, les réserves exploitables ne sont limitées que par les conditions d'accès et la politique des autorités.

Cette roche très dure et résistante à l'abrasion permet la production de dalles et de produits de voirie à des prix compétitifs, grâce à une fracturation naturelle subverticale assez régulière, dont l'origine tectonique est probable. L'existence de ces fractures plus ou moins parallèles permet de faire l'économie de deux coupes pour un produit parallélépipédique à six faces. Si la roche était massive, son abattage et son sciage ne seraient sans doute pas économiques. Cette fracturation discontinue est tout à fait différente d'une fissilité pénétrative comme celle des schistes et ardoises.

Au cours du façonnage, les ouvriers doivent ouvrir au coin et au maillet toutes les fractures existantes, faute de quoi elles pourraient s'ouvrir sous l'effet du gel. Les surfaces de fractures naturelles sont antidérapantes, même par temps de pluie, et très résistantes à l'abrasion mécanique et aux attaques chimiques comme en témoigne leur emploi pour les couvertures anciennes en lauzes et dans l'industrie chimique.

Il existe deux teintes prédominantes, rougeâtre et gris-verdâtre, qui peuvent être alternées pour la pose de pavés. Les surfaces résultant de découpes à la presse étant plus rugueuses que les faces naturelles, celles-ci sont posées apparentes. Le porphyre peut aussi être scié sur une ou plusieurs faces : dans ce cas on le rend antidérapant, comme les faces naturelles, par sablage, flammage ou bouchardage.

Le porphyre prend un bon poli, mais alors les variations de couleur et les traînées claires deviennent beaucoup plus apparentes, on ne peut obtenir de couleurs unies.

Le succès du porphyre en Europe résulte des propriétés physiques et chimiques propres à cette roche vitreuse, mais aussi des regroupements de producteurs qui permettent une promotion à grande échelle, la coordination de la production et de la commercialisation, comme le Consorzio Cavatori Produttori Porfido sis à Albiano.

                   Références

Angheben A, 1997, La posa in opera del porfido, éditions e.s.PO, Albiano.

Cardu M. et al., 1990, I porfidi del Trentino, Boll. Assoc. Mineraria Subalpina, 27/1-2, p.99-117.

Tomio P. et Filippi F., 1998, Il manuale del porfido, éditions e.s.PO, Albiano.

                                           NOTE SUR LES IGNIMBRITES

Les ignimbrites (de ignis = feu et imber = pluie), autrefois appelées "tufs soudés", représentent un type particulier de pyroclastites, dépôts provenant de produits éjectés violemment par certains volcans. Ces roches se sont déposées en coulées épaisses de plusieurs dizaines de mètres, à la suite de l'explosion de volcans émettant des roches riches en silice, donc très visqueuses, de composition généralement rhyolitique, parfois trachytique ou phonolitique.

Elles proviennent de l'émission d'un mélange à haute température formé de bulles de laves accompagnées de grandes quantités de gaz, qui déborde du cratère et se répand à grande vitesse (jusqu'à 360 km/h) et grande distance (jusqu'à plus de 100 km) en remplissant les reliefs de la topographie. Quand le flux turbulent ralentit, les aiguilles de verre volcanique et les cristaux isolés se sédimentent, la température atteignant encore 600 à 750 °C, si bien que les fragments de verres se soudent entre eux.

Quand la coulée comprend des fragments de ponce, ceux-ci s'aplatissent et forment des disques dont la coupe dessine des "flammes", caractéristiques de certains niveaux des coulées ignimbritiques. Au sommet des coulées se trouvent des niveaux de ponces, qui se sont refroidies plus rapidement et ne sont pas soudées.

Vu le grand volume de produits expulsés, on pense que ces éruptions sont liées à l'effondrement du toit de chambres de magmas granitiques, situées à quelques kilomètres de profondeur, dont résultent de grandes dépressions circulaires, les caldeiras.

Lorsqu'au contraire les magmas riches en silice remontent calmement dans la cheminée volcanique, le dégazage est précoce et la lave s'élève lentement en forme de dômes ou coulées épaisses . Les phonolites pliocènes du Velay montrent de beaux exemples de dômes ; quelques uns de ces dômes ont été reconnus dans la série volcanique permienne de Trente.

Parmi les plus grands dépôts ignimbritiques connus, citons ceux de la Vallée des Dix Mille Fumées en Alaska, les tufs de Kirsehir en Anatolie, les tufs du lac Toba à Sumatra.