Le bassin Stéphanien de St-Etienne ne résulte pas d’une extension tardi-hercynienne généralisée: c’est un bassin pull-apart en relation avec un décrochement dextre

Résumé

La région de St-Etienne (bassin houiller et massif métamorphique du Mt Pilat) est une de celles où l’on a formulé pour la première fois dans le Massif Central français la notion de “late orogenic extension” pour la chaîne hercynienne. L’exemple en était la faille ductile du Mt Pilat qui était considérée comme la faille normale liée à la formation du bassin houiller de St-Etienne.

Nous montrons, grâce à des observations précises de terrain, en tenant compte des nombreuses données de sub-surface fournies par les anciennes exploitations de charbon, que ce schéma doit être notablement modifié. Le bassin de St-Etienne est pour nous un bassin “pull-apart” sur décrochement dextre qui ne correspond pas à la faille ductile du Pilat. Nous comparons celle-ci à la faille nord-himalayenne et nous discutons à l’échelle lithosphérique les problèmes de la chaîne hercynienne du Massif Central entre les Monts du Lyonnais et les Cévennes.     

L’analyse morphologique spatialisée : apports d’une méthode à la détection des accidents,une nécessité dans l’approche hydrodynamique et karstologique des aquifères fissurés. Exemples dans le Nord de la France crayeux

Résumé

L’analyse morphologique spatialisée est une nouvelle méthode de détection des accidents utilisant les données morphométriques du relief (pente, orientation, altitude), extraites d’un modèle numérique de terrain précis par un programme informatique. Ce programme, en tenant compte des commandes morphogénétiques (lithologie, climat, chronologie), permet l’identification de modes morphométriques pour chaque type de morphologie et l’extraction des anomalies à ces modes. Certaines anomalies, après un traitement de hiérarchisation spatiale, sont interprétées comme des signatures tectoniques, l’analyse étant possible à l’échelle du versant. L’existence effective des accidents est validée à l’aide de méthodes de géologie structurale classiques. Par une meilleure définition de la position et de la géométrie des accidents, cette méthode peut permettre l’optimisation des études hydrodynamiques en aquifère fissuré, et dans le cas de réservoirs carbonatés, une approche spatiale de la karstification. Elle est appliquée ici à l’aquifère crayeux du Nord de la France, où, couplée à des enregistrements fins de données hydrogéologiques, elle permet l’identification de zones à transfert hydrodynamique rapide au droit d’accidents. Ces constatations conduisent à de nouvelles pistes de réflexions dans une région où la karstification n’est pas reconnue. © Elsevier, Paris     

Extension tardi-orogénique et formation des bassins intracontinentaux: le bassin stéphanien des Cévennes

Résumé

Le bassin carbonifère des Cévennes, voisin du décrochement sénestre de Villefort, a été étudié en intégrant les données sédimentologiques, les données structurales du socle et du remplissage, ainsi que les données de la pétrologie métamorphique du socle. Le remplissage du bassin est contrôlé par des failles subméridiennes induisant une subsidence localisée en début d’ouverture. Cette subsidence devient plus régionale en fin d’histoire. Un grenat mangane- sifère est associé aux minéraux du faciès schistes verts, des blastes d’andalousite recoupent l’ensemble. Cette association minéralogique indique un gradient de température de 50°C/km. Ce gradient est semblable au gradient estimé dans le bassin sur la matière organique. La schistosité porte trois familles de linéation : 1- une famille à biotite-chlorite-quartz, orientée N45 ± 20° et associée à la mise en place des nappes cévenoles; 2- une famille à minéraux phylliteux dont l’orientation est située autour de N90 et associée à l’ouverture du bassin; 3- une famille à minéraux phylliteux orientée NO horizontale sur des plans de schistosité redressés près de la faille de Villefort. La schistosité régionale est affectée par des plis asymétriques, des bandes de cisaillement et des zones cata- clasées, le tout ayant une cinématique en faille normale vers l’Est. Les relations entre ces différentes structures suggèrent un continuum de déformation depuis des niveaux ductiles jusqu’à des niveaux fragiles. Le remplissage du bassin est affecté par des décrochements parallèles à la faille de Ville- fort. Le bassin des Cévennes s’est donc ouvert dans un contexte extensif est-ouest sur une croûte épaissie. La région a ensuite été reprise par des décrochements nord-sud dont celui de Villefort.     

Radionuclides produits par le rayonnement cosmique dans la météorite Saint-Séverin

]The activities of 18 radionuclides in 4 samples from the Saint-Séverin meteorite have been measured after chemical separation. The results show that the DI sample from the D piece has been less irradiated than the samples B₂, B₃ and B₄ from the B piece. This is based on activities of isotopes produced both by spallation as ²⁶Al, ⁵³Mn, ⁵⁴Mn, ⁵⁵Fe, ⁵⁷Co and by thermal neutron capture as ⁵⁹Ni and ⁶⁰Co.Comparison of experimental values to calculated production rates suggests that the D piece was connected to the main body of the meteorite by a small surface, and that the DI sample in this piece was opposite to the main body of the meteorite.     

Le bassin Stephanien de St-Etienne ne résulte pas d'une extension tardi-hercynienne généralisée: c'est un bassin pull-apart en relation avec un décrochement dextre

The St-Etienne area (Stephanian coal-basin and Mt Pilat metamorphic massif) has been taken as one of the examples of late orogenic extension in the Variscan belt. The key structure was the Mt Pilat ductile normal fault which was considered as the southern boundary of the St-Etienne coal basin.We show with precise field observations and taking into account the old subsurface data obtained from coal exploitation that this structural interpretation must be modified.The Stephanian coal-basin is a pull apart basin on a NE-SW strike-slip fault, which is distinct from the Mt Pilat detachment. We compare the latter to the North Himalayan normal fault and we discuss the evolution of this part of the Hercynian belt from the Monts du Lyonnais to the Cévennes al lithospheric scale.     

Méthodes de quantification des transferts de matiére par les fluides dans les roches métamorphiques déformées

Résumé

Les transferts de matière par les fluides se marquent dans les roches métamorphiques par des différenciations chimiques et minéralogiques. Une approche quantitative des relations entre transferts de matière et déformation passe par l’étude de ces différenciations dans des structures présentant soit un gradient continu de l’intensité de la déformation, soit des sites structuraux distincts. Dans ces structures, la roche initiale est souvent préservée dans des zones protégées. Des bilans de matière, par comparaison de cette analyse initiale avec les différentes roches déformées sont effectuées. Une référence chimique, minéralogique ou volumique est choisie dans des diagrammes où sont reportés les gains ou les pertes des constituants de la roche pour les différentes valeurs possibles de son changement de volume. Les quantités de matière transférée et les variations de volume sont alors lues directement dans les diagrammes ou calculées par des relations générales. Dans des diagrammes de variation chimique, ces résultats sont reportés pour chaque roche transformée, en fonction d’un paramètre de différenciation : intensité de la déformation, de la transfonnation chimique ou minéralogique, position dans la structure de déformation. Suivant les cas, ces diagrammes donnent l’évolution de la mobilité des éléments au cours de la déformation ou de la différenciation chimique, les gradients de changement de volume ou les variations de masse dans la structure de déformation étudiée. Des exemples d’un bilan minéralogique et volumique entre flancs et charnière d’un pli, d’un bilan chimique dans une zone de cisaillement et de l’écriture d’une réaction métamorphique sont présentés. Les différentes étapes d’une approche quantitative des relations entre transfert de matière et déformation sont récapitulés.     

L'analyse morphologique spatialisée: apports d'une méthode à la détection des accidents,une nécessité dans l'approche hydrodynamique et karstologique des aquifères fissurés. Exemples dans le Nord de la France crayeux

Spatialized Morphological Analysis is a new method of detecting faults which uses the morphometric relief data (slope, aspect, elevation) taken from a precise Digital Elevation Model by a computer program. This program, taking the principles of the evolution of relief into account (rock type, climate, chronology), allows the statistical identification of morphometric standards for each type of morphology and the extraction of anomalies to these standards. Some of these anomalies, after a processing of spatial classification, are considered as tectonic tracks. The actual existence of faults, corresponding with anomalies, is verified by classical methods of structural geology. By a better localisation and geometrical definition of faults, this method can allow the optimization of hydrodynamical studies of cracked aquifers, and in case of calcareous ones, a spatial approach to karstification. This method is applied to the north of France chalky aquifer, where, associated with detailed hydrogeological records, it allowed the identification of rapid transfers of groundwater at the level of faults. Even so, exokarstic phenomena are uncommon in this area. Some chemical and textural particularities of Quaternary chalk cover may be the cause of rainwater inhibition, and it is possible that the karstic responses observed are due to considerable mechanical dissolution in the saturated area where tectonic activity (neotectonic faults have been observed) creates environments of preferential flow.     

Lithologie,structure et métamorphisme des formations birimiennes dans la région d'Odienné(Coˆte d'Ivoire): roˆle majeur du diapirisme des plutons et des décrochements en bordure du craton de Man

New petrostructural data obtained during regional mapping allow the Odiennéregion to be divided into three domains. The western domain comprises a basal series of tholeiitic and komatiitic pillow metabasalts (≥1000 m) overlain by metasediments of oceanic affinity. The overlying younger volcanic complex of andesites, dacites and rhyolites with few interlayered metasediments, all ≥4000 m thick, is probably slightly older than 2.1 Ga, by comparison with adjacent areas. Trajectories of the steep metamorphic cleavage and lineations that formed during the regional tectonometamorphic event are parallel to magmatic foliations and lineations formed in plutons during the magmatic stage. First estimates of the synmetamorphic strain in conglomerates at T around 550°C suggest more than 50% of thinning of the series synchronous with a strong, mostly vertical elongation. The central domain comprises high temperature paragneisses derived from pelites and semipelites. Regional metamorphism culminated in metapelites with anatexis and the crystallisation of kinzigites (T = 700–800°C, P around 5 kbar), which may have formed only close to synmetamorphic mafic intrusives. The transpressive deformation produced a strong subhorizontal north-south elongation and relates to the initiation of the sinistral Sassandra Shear Zone, which comprises also bands of mylonites and ultramylonites formed later under the same stress field at decreasing temperatures. The eastern domain comprises siliciclastic and volcaniclastic metasediments with amphibolite facies metamorphism subjected to the same sinistral transpressive regime, anatectic conditions being reached close to the TieméBatholith. The three domains have been placed close together through the sinistral strike-slip motion along the Sassandra Shear Zone that splits into several branches north of Odienné. By comparison with southern Mali, these deformations, which are part of the Eburnian Orogeny, took place in this area between 2.10 and 2.07 Ga.     

Modalités de la déglaciation Würmienne dans le Nord-Ouest des Alpes (Nord Dauphiné, Savoie,Bassin lémanique)

Résumé

Entre les moraines frontales du « Complexe des moraines internes» (Würm) bien représentées à l’ouest de Lyon (vallum morainique de Grenay et de Lagnieu) et les massifs alpins des Alpes bernoises et du Valais, aucun are morainïque majeur, pouvant marquer un ou plusieurs stades de stabilité du front glaciaire au COurs du retrait, n’ est bien individualisé. Seule une moraine de fond est reconnue, recouverte localement d’unités sédimentaires en position supra-moraini- °iUe donc contemporaines de la fonte glaciaire. Leur faciès et leur position dans la topographie montrent qu’il s’agit de formations déposées en marge du glacier, principalement dans les lacs juxta-glaciaires, au cours de la fonte progressive sur place, de culots indépendants constitués de glace rendue « morte » par un manque d’alimentation de l’amont. L’étagement de ces formations sur les versants des bassins topographiques permet de proposer 3 stades de l’évolution paléogéographique de la fonte du glacier würmien.     

Appareils gravitaires et évolution mégaséquentielle du Numidien dans le Nord et I’Est de la Grande Kabylie

Résumén

L’analyse séquentielle et la sédimentologie de faciès sont appliquées aux grès numidiens. Ces méthodes fournissent des données nouvelles concernant l’origine de ces dépôts. Ceux-ci présentent des associations de faciès proximales et résultent de transports sur des distances relativement courtes. On n’observe pas de dépôts distaux. Plusieurs dépo-centres sableux. vraisemblablement des éventails radiaux, de vraient être répartis tout le long d’un bassin. Ces données rendent difficile de situer ce bassin au Sud des « noyaux » kabyles, ceux-ci fournissant à cette époque un matériel terrigène déposé en discordance ou alimentant les grès micacés » périphériques; la bordure « tellienne » ne semblant pas non plus avoir pu laisser transiter des sables (transports continentaux puis marins). Il est donc logique de placer le bassin au nord des « noyaux » kabyles. Cependant, la question de l’origine continentale du matériel quart/eux n’étant pas réglée (Afrique ou continent septentrional), celte position pose le problème paléogéographique de la disposition des terres ou des deltas ayant permis le drainage continental de ces sables jusqu’aux points d’entrée sous-marine.     

Remarques sur le métamorphisme régional

Regional metamorphism is not the effect of granitic intrusions, but is part of a much greater phenomenon. The wider context to be considered must include the zones of closely assembled basic dykes, the mobilisation and migration of ions, the secondary intrusions as well as the migmatic and magmatic phenomena. The difference between the so-called ?theory“ of largescale magmatic differentiation and the more prudent hypothesis of migmatic and magmatic evolution within structurally limited spaces is exposed and the possibility of a synthesis of the antinomies based on tectonical methods is shown.     

Relations entre déformation et métamorphisme alpin dans les schistes noirs helvétiques : l’apport de la fabrique magnétique

Résumé

La fabrique magnétique des schistes noirs du Jurassique helvétique au pourtour des massifs de l’Aar et du Gothard (Alpes suisses) reflète, en fonction du métamorphisme croissant, l’orientation préférentielle de minéraux magnétiques d’origines diverses : la magnétite primaire, les phyllosilicates et la pyrrhotite métamorphiques. La foliation magnétique est parallèle à la première schistosité pénétrative même si celle-ci est effacée par une seconde schistosité. La linéation magnétique indique retirement lié à la direction de transport des nappes. Dans la partie la plus métamorphique où apparaît la pyrrhotite au cours de la déformation, la fabrique magnétique permet de situer l’apparition de ce minéral dans la tectonique polyphasée. Les propriétés magnétiques anisotropes de la pyrrhotite s’avèrent plus complexes que le modèle usuel de marqueurs planaires et l’interprétation des linéations observées doit en tenir compte.     

Les différents mécanismes à l’origine de la diversité des séismites,leur identification dans le Pliocène du Saïss de Fès et de Meknès (Maroc) et leur signification tectonique

Résumé

Des structures synsédimentaires de type dish-structure, plis disharmoniques, figures de charge, dislocation et des destructions du litage et intrusions sableuses, observées dans le Saïss, sont interprétées comme des structures induites par une liquéfaction sismique de sables marins et fluviátiles, parfois associée à des injections sableuses. La place de ces structures parmi les divers types de séismites est discutée par rapport à l’influence des caractéristiques de granulométrie, de diagenèse et de pente qui conditionnent les différents modes de déformation. Les deux niveaux déformés marocains sont replacés dans le déroulement de la tectonique pliocène au sud du Rif. © Elsevier, Paris     

Études sédimentologiques dans L'île de Ré

Résumé L'observation de nombreux sédiments de plage et l'étude de prélèvements effectués au large ont montré que l'île de Ré est actuellement privée de sources importantes de sédiments grossiers étrangers; l'évolution des sables — auxquels succède très rapidement vers le large la vase — ne se poursuit plus que par des transferts littoraux, sur un matériel local, depuis le Flandrien, période à laquelle il faut également rattacher l'importante proportion de grains de quartz au cachet éolien très marqué.L'étude granulométrique, celle des minéraux lourds permettent de séparer en deux stocks différents l'ensemble des sables des dunes et des plages; elles dénotent également des transports d'Ouest en Est.     

Rythmes de sédimentation dans le crétacé helvétique

A new method of sedimentary rocks investigation is proposed. It illustrates by means of curves the variations in both time and space of the main mineral and organic features. By combining them together in a logical way, it is possible to decipher the relations between sedimentation and the different factors governing it: depth, distance to shoreline, direction and strength of marine currents, biological and chemical conditions, tectonics and so on. Finally a paleogeographic classification of lithological facies is obtained.Some examples taken in the Cretaceous of the Swiss High Calcareous Alps are presented. The bathymetrical interpretation of their facies is in close agreement with the results of modern oceanographic investigations which have described in some cases very similar conditions.

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Zusammenfassung Eine Interpretationsmethode der Sedimentgesteine wird dargestellt. Mittels Kurven warden die zeitlichen und räumlichen Variationen der wichtigsten mineralogischen und organischen Charaktere ausgedrückt. Die durch diese Kurven gelieferten Angaben werden unter sich in logischer Weise kombiniert und erlauben eine paläogeographische Klassifikation der verschiedenen lithologischen Einheiten. Hiermit ist es möglich, die Verbindungen zwischen der Sedimentation und den verschiedenen Faktoren, welche die letztere beeinflussen, herzustellen: Tiefe, Entfernung von der Küste, Richtung und Stärke der Strömungen, physikalisch-chemische Bedingungen, Tektonik usw. Es werden verschiedene Beispiele aus der helvetischen Kreide dargelegt. Die bathymetrische Interpretation ihrer lithologischen Fazies entspricht den neuesten Arbeiten der Ozeanographie, worin ähnliche aktuelle Bedingungen beschrieben sind.

     

Rôle des héritages latéritiques et du niveau des nappes dans l'évolution des modelés et des sols en zone intertropicale forestière humide

Analysis of landscapes and soil covers from the outer to the inner part of a $75\text{km}\times 60\text{km}$ watershed in the South-Cameroon rainforest zone, characterized by important remnants of inherited ferricretes and stable hydrostatic base levels, indicates that the development of present landforms has not involved significant erosion by slope retreat because of the relative preservation of downslope residual ferricrete and that soil covers have vertically decayed under in situ geochemical process. To cite this article: D. Bitom et al., C. R. Geoscience 336 (2004).     

Evolution diagénétique dans la craie pélagique dolomitisée du crétacé supérieur du bassin de Paris (région de Provins, France)

Two deep scientific boreholes, named Poigny 701 and Sainte-Colombe 702, located in the Paris Basin near Provins (Seine-et-Marne, France), recovered a complete Upper Cretaceous chalk succession. A correlation between the boreholes lithostratigraphy, reflexion seismic profiles and diagenetic patterns shows that major velocity variations measured in the seismic reflection profiles correspond to dolomitized chalk intervals. Dolomitisations occurred during early and burial diagenesis. The understanding of these complex diagenetic events has an important economic consequence on the static correction of the chalk formation in the Paris Basin. Optimisation of petroleum prospecting below chalk cover is thus possible. The chalk series of the 701 and 702 boreholes range from the Cenomanian to the upper Campanian. In this succession, micrite has a primarily biogenic origin; it consists of pelagic organisms, indicative of warm seawater with values around 25°C. Several hiatuses occur in the 701 borehole. These hiatuses indicate the existence of particular hydrodynamic conditions. Deep-water channels were locally recognised in the Paris Basin as in Normandy and Picardy. In the 702 borehole, massive dolomitisation affected the upper meters of sediment below the sea floor. This early phase of massive dolomitisation was induced by slow circulation of a magnesium-rich seawater mass, along the seawater/sediment interface. Thus, this area was a zone of intense marine circulation between the North-West infralittoral and the South-West bathyal domains, across the London-Paris Basin. Magnesium-rich seawater had as origin the recrystallisation of the biogenic peri-plateform carbonates. During both dolomitisation and dissolution of the calcite matrix of the massive dolomite, the calcite had cemented chalk around the massive dolomite body. After deposition, the chalk series was progressively compacted and lithified by burial calcite cement. During the late Campanian-Maastrichtian, the burial compaction of the chalk and thermal gradient reached their maximum, as compressive stresses from the Pyrenean orogenesis affected the Paris Basin. At this time, compaction of the massive dolomite induced the expulsion of magnesian-rich fluids into the underlying already compacted chalk series. In 702 borehole, a diffuse dolomitisation then affected strongly underlying the chalk series. In 701 borehole, this diffuse dolomitisation affected slightly the lower half of the chalk series. Laterally, dolomitisation decreases gradually and affected a only smaller thickness of the chalk series, disappearing laterally. During the progressive emergence of the Paris Basin, from the Paleogene to the Quaternary, the chalk series were partially invaded by continental fresh water. Thus partial dedolomitisation affected the massive dolomite, whereas total dedolomitisation affected only the upper first meters of it.Manuscrit reçu le 20 juin 2003 Révision acceptée le 9 septembre 2004