Exploitation de la fracturation d’un massif par la karstification : exemple du Causse de l’Hortus (Hérault,France)

Résumé

Le Causse de l’Hortus est un massif particulièrement adapté à l’étude de la fracturation et de ses interdépendances avec la karstification. La réalisation en cours d’une monographie hydrogéologique et spéléologique du massif ainsi que l’existence de plus de 20 km de galeries explorées appartenant aux réseaux actifs, permettent d’apporter des données nouvelles face aux précédentes études réalisées dans ce domaine. La confrontation des directions de fracturation visibles sur les photographies aériennes avec les directions réellement exploitées par les réseaux karstiques sur l’ensemble du Causse a permis de mettre en évidence le rôle des fractures majeures et l’influence du gradient hydraulique sur l’exploitation du spectre de fractures. En fin de compte, la mise en évidence des relations existant entre les failles décrochantes dextres et les émergences temporaires de type « boulidou » permet d’aboutir à des applications concrètes tant sur le plan spéléologique que sur le plan hydrogéologique. L’étude de ces « boulidous » apporte également de nouvelles informations sur la structuration verticale du karst. © Elsevier, Paris     

Découverte d’un chevauchement d’âge quaternaire au sud de la Grande Kabylie (Algérie)

Résumé

À l’échelle du Maghreb, la Kabylie (Algérie) est considérée comme une région asismique. L’étude détaillée des données de la sismicité historique et instrumentale de cette région montre une activité sismique modérée depuis au moins un siècle et demi (M₁ = 5,0). Les observations géomorphologiques faites sur le versant sud du massif kabyle, s’appuyant sur l’analyse d’images satellites, de photos aériennes et de la topographie, nous ont permis de démontrer la présence d’une activité tectonique quaternaire le long de la rupture de pente au sud de ces massifs. Elle correspond à la réactivation de chevauchements d’âge miocène qui se manifestent par des escarpements d’au moins 10 m affectant le glacis d’âge quaternaire ainsi que les cônes de déjection. Ces escarpements sont interprétés comme des ruptures probablement associées à une succession de séismes de forte magnitude. Les observations que nous décrivons se situent dans la région de Tazmalt et de Boüira où ces déformations sont les plus spectaculaires. L’ampleur des déformations quaternaires qui affectent l’ensemble de cette région considérée jusqu’à l’heure actuelle comme asismique ou faiblement sismique pose, comme dans la plupart des régions intracontinentales, le problème de la période de retour des séismes de forte magnitude. © Elsevier, Paris     

Les monchiquites de Tchircotché, vallée de la haute Bénoué (Nord du Cameroun)

Dykes of monchiquites of Cainozoic age (37.5±2.3 Ma) are intrusive in Cretaceous sandstones in the Tchircotché area, Upper Benue valley (northern Cameroon). The differentiation of the monchiquites is explained by crystal fractionation of olivine, clinopyroxene, magnetite, ilmenite and apatite. A studied rock has low Sr-isotope ratio $\text{(0.703}\text{69±10)}$, which is similar to those of the alkali basalts of the Cameroon Line. Therefore the continental crust appears to have no significant role in the genesis of the monchiquites.     

Tectonique précoce crétacée et orogénèse tertiaire dans les Schistes lustrés des Alpes Occidentales : exemple de la transversale de la Vanoise

Résumé

L’étude des Schistes lustrés du transect alpin de la Vanoise a permi de préciser les modalités et la chronologie des événements tectoniques précoces enregistrés dans les Alpes occidentales et ainsi de souligner (|ue l’évolution alpine crétacé-tertiaire ne peut s’interpréter comme un simple continuum de déformations compressives. Doivent être distinguées trois étapes majeures : (1 ) un stade précoce crétacé « moyen » à supérieur responsable de l’enfouissement profond d’unités de la marge nord-léthysicnne et de la fermeture du domaine océanique téthysien alpin. Cet événement se matérialise notamment par des enregistrements tectono-sédimentaires (flyschs à blocs d’ophiolilcs) pendant lu fermeture et aboutit à l’enfouissement d’unités océaniques durant le Sénonien dans des conditions de haute pression. Cet événement se corrèle avec la rotation intra-erétaeé supérieur de l’lbérie ; (2 ) un stade maas-trichtien-paléocène durant lequel aucune évidence de déformations compressives n’est connu, mais durant lequel, en revanche, on enregistre des manifestations de magmutisme de type intraplaque caractérisant une tectonique extensive et/ou décrochante. C’est durant cette période que l’on assiste à la suhsidence du bassin des flyschs à Ilelminthoïdes et que, conjointement, l’on enregistre les vitesses de surreetion les plus fortes des roches HP-UT métamorphisées durant le Crétacé supérieur; (3) un stade éocène à actuel, responsable de l’édification et de la déformation de l’édifice actuel se corré-lant avec la forte convergence Europe-Afrique qui s’enregistre depuis l’Eocène (collision tertiaire).     

Reconnaissance par sismique réfraction de la décompression et de l’instabilite des falaises vives du Bessin (Normandie,France)

Résumé

Les falaises normandes du Bessin (France) sont constituées par une succession de formations calcaires et marneuses. De nombreux mouvements de terrain, parfois de grande ampleur, affectent périodiquement ces falaises. La faible résistance mécanique des marnes, mise en évidence lors de l’étude du récent glissement du Bouffay de 1981, a dû être favorisée par un fluage associé à la décompression des calcaires sus-jacents suivant un type de déformation qui peut être observé dans un mouvement quaternaire fossilisé (vallon du Pisseau). Grâce à une reconnaissance systématique de la zone décomprimée par la petite sismique réfraction, des relations simples sont établies, permettant d’évaluer le volume décomprimé â partir des caractéristiques géométriques et lithologiques de la falaise. Ce volume semble définir l’enveloppe à l’intérieur de laquelle les mouvements sont susceptibles d’intervenir.     

L’ olistostrome coniacien de Lordat (Pyrénées ariégeoises) et son équivalent latéral de Vicdessos,témoins d’un nouveau bassin d’avant-pays au front nord de la Haute Chaîne Primaire

Résumé

De nouvelles datations et grade-datations fondées sur les Foraminifères planctoniques, ponctuellement identifiés en dépit d’un épimétamorphisme campanien, permettent de doubler voire à triper l’étendue du « sous-bassin » coniacien de Lordat (Zone des Écailles Bordières, Ariège), en partie calciturbiditique, aux dépens terrains jusqu’à présent tenus pour paléozoïques, tels ceux de l’ex-« Écaille paléozoïque de Lordat ». Ces derniers correspondent à des olistolithes de très grande taille au sein d’un vaste olistostrome (château de Lordat, ermitage de Saint-Pierre), lui-même inclus dans une épaisse série monoclinale, à dominante calcschisteuse, constituant un probable équivalent latéral du « Flysch à Fucoïdes ». Cette série déborde vers le Nord jusque sur la Zone Interne Métamorphique, comme le démontre l’âge néocrétacé du lambeau ex-paléozoïque de Carmilles, directement chevauché par le massif Primaire nord-pyrénéen de Saint-Barthélémy. Plus à l’Ouest, le « sous-bassin » de Vicdessos, prolongeant celui de Lordat, est constitué par une épaisse série également coniacienne, monoclinale, avec ses termes les plus récents vers le Nord, primitivement attribuée à un synclinorium subdivisé par des anticlinaux d’Urgo-Aptien qui sont en fait des intercalations plus calcaires dans le Crétacé supérieur. Le complexe coniacien partiellement turbiditique de Lordat-Vicdessos, subdivisé en au moins deux séquences tectono-sédimentaires de 3^e ordre, A et B, est interprété comme le remplissage de gouttières synclinales synsédimentaires successives d’un sous-bassin d’avant-pays, alimentées par l’érosion probablement sous-marine du front, migrant vers le Nord, de la Haute Chaîne Primaire organisée en anticlinaux d’amortissement (limités euxmêmes par des chevauchements synsédimentaires aveugles). Ce modèle de sous-bassin d’avant-pays s’insère parfaitement dans le schéma évolutif d’une chaîne interplaque en compression pendant tout le Crétacé supérieur et à double vergence, où se creuseraient, au Coniacien, sur une transversale N-S et de part et d’autre de la future Haute Chaîne en voie de structuration, au moins deux sousbassins liés à l’Europe (Lordat-Vicdessos et Nalzen I) et un sousbassin (San Gervas) lié à l’ibérie. © 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS     

L’analyse des surfaces enveloppes appliquée à l’étude morpho-structurale de l’est de la France

Résumén

Dans certaines régions où les sédiments récents (plio-quaternaires) sont rares ou inutilisables comme enregistreurs de déformations, seule l’analyse morpho-strcturale peut mettre en évidence des indices de néotectonique. Deux types d’objets morphologiques se révèlent particulièrement utiles : les surfaces (d’érosion et de comblement) et le réseau hydrographique. Leur prise en compte et leur analyse s’effectuent essentiellement à partir des cartes topographiques à différentes échelles (de 1/50 000 à 1/500 000).

* La démarche est la suivante: 1 – Des traitements appropriés sont développés, mettant en évidence des discontinuités et des anomalies au sein des surfaces enveloppes et du réseau hydrographiques;

2 – Ces discontinuités sont analysées puis interprétées afin de déterminer les causes de leur existence dans le cadre d’un modèle d’évolution du relief qui tient compte de facteurs internes (la lithologie, la structure), et de facteurs externes (le climat, la végétation et les actions humaines);

3 – Des travaux de terrain confirment et précisent les caractéristiques de ces facteurs (nature et quantification de la déformation : âge. amplitude, sens des mouvements).

* Les principaux résultats de cette démarche appliquée à l’Kst du Bassin parisien sont les suivants: 1 – Les cuestas orientales du Bassin parisien apparaissent structurées par des accidents NK-SW (prolongement du fossé de Sarre Nahe) et NNW-SSK ( Argonne-Bar-le-Due);

2 – Les discontinuités morpho-structurales sont localisées et caractérisées par des mouvements récents.

     

Migrations de charnières et vecteurs de déplacements sur des modèles analogiques de plis superposés

Résumé

La modélisation analogique d’une superposition de plissements dans une série sédimentaire stratifiée, représentée ici par un multicouche de paraffine et graisse, fait apparaître le rôle déterminant de la géométrie des plis initiaux. Les plis ouverts peuvent évoluer sous l’effet de la seconde compression :

- Si les directions des axes de ces plis sont parallèles à la seconde compression, on verra apparaître des plis superposés.

- Si les directions des axes sont obliques à celle-ci, on observera la réutilisation des plis qui seront alors réorientés grâce à la migration de leur charnière. En fin de déformation la ou les familles de plis présentes dans le modèle ne sont perpendiculaires ni à la première ni à la seconde direction de compression.     

Étude de sédiments côtiers de la Guinée Continentale

Ohne Zusammenfassung En hommage pour le 70 anniversaire du Professeur Dr.C. W. Correns, les auteurs dedient ce travail, en remerciant l’enseignement qu’ils ont re?u pendant leur séjour au Sedimentpetrographisches Institut de G?ttingen (1952 et 1955).     

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.     

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     

Lithostratigraphie et histoire paléozoı̈que à paléocène des complexes métamorphiques de la région de Muteh,zone de Sanandaj–Sirjan (Iran méridional)

A detailed analysis of metamorphic complexes outcropping in the Muteh area in central Iran leads to establish the regional stratigraphical column, and to propose a Palaeozoic age for the metamorphic protolith that mainly consists of volcano-sedimentary units. ⁴⁰K⁴⁰Ar ages for minerals suggest the Mesozoic age of the metamorphic amphiboles and the Palaeocene ones for a late or even post metamorphic bimodal magmatism. To cite this article: N. Rachidnejad-Omran et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 1185–1191.     

Contrôle morphostructural de l’histoire d’un réseau hydrographique : le site de capture de la Moselle

Résumé

La comparaison entre la structure tectonique des calcaires du Bajocien, la répartition des alluvions anciennes et la morphologie permet de retracer l’évolution du relief de côtes et l’évolution des axes de drainage depuis la fin du Tertiaire. Les alluvions conservées en inversion de relief sur le plateau d’érosion au sommet de la côte de Moselle, témoignent en faveur des cours divaguants de la « Paléo-Meurthe » et de la Haute-Moselle et du manque de vigueur du relief à la fin du Tertiaire. Le dégagement des surfaces structurales ne commence qu’au début du Pléistocène (stade 350 m) en relation avec un changement climatique. L’encaissement du réseau hydrographique et le déblaiement des dépressions argileuses ne font, depuis lors, que donner de l’amplitude au relief de côte malgré un recul qui a pu être chiffré entre 6 et 21 km, en fonction du contexte structural.

Les cours d’eau principaux sont presque totalement surimposés à la structure. Les affluents de rive gauche de la « Paléo- Meurthe », d’abord adaptés au cadre morphostructural, coulent dans la plaine argileuse du Callovien dans laquelle ils migrent et s’allongent en fonction du recul des côtes, avant de se surimposer dans les calcaires du Bajocien. Seuls apparaissent adaptés à la structure quelques petits ruisseaux orthoclinaux qui s’assèchent rapidement après incrustation dans les calcaires. N’étant pas alimentés par l’amont, ils s’enfoncent moins vite que les cours d’eau de rive gauche, qui drainent d’abord les argiles du Callovien avant de recouper la nappe des calcaires bajociens. La capture de la Moselle s’explique par l’adaptation au cadre morphostuctural du « Paléo-Terrouin », affluent de rive gauche de la « Paléo-Meurthe », s’écoulant à contre-pendage. Le recul important de la côte de Meuse dans le « synclinal » de Toul, passant d’un relief inverse à un relief conforme dans la cuvette de Dieulouard, a permis l’élargissement progressif de la plaine argileuse du Callovien et l’accroissement du bassin-versant du « Paléo-Terrouin ». Celui-ci a fini par capturer la « Rivière de la Haie Plaisante », puis par son intermédiaire, la Haute-Moselle elle-même. Dans l’avenir, il est probable qu’il capture également la Haute-Meuse. © Elsevier, Paris     

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     

Problèmes de la biostratigraphie dans le Paléozoïque supérieur continental (Stéphanien – Autunien) du Massif Central

Résumén

La coexistence de flores à cachet autunien et de flores à cachet Stéphanien dans une même formation et dans plusieurs bassins limniques du Paléozoïque supérieur du Massif central est attribuée.à des variations de paléoenvironnement : les flores “autuniennes” sont des flores méso- à xérophiles poussant sur les reliefs bordiers des bassins ou dans les zones hautes de ces derniers, alors que les flores “stéphaniennes” sont des flores hygrophiles des plaines d’inondation des zones basses. Le changement climatique qui marque le passage du Carbonifère au Per-mien, et qui se traduit par une certaine aridification, amène une évolution radicale de la composition des flores, les ensembles floristiques méso- et xérophiles devenant prédominants. Ceci démontre l’importance des conditions paléoécologiques sur la répartition et la succession des flores permocarbonifères. Il découle de tout ceci que la stratigraphie du Paléozoïque supérieur du Massif central, basée sur les successions de flores, n’est pas en mesure de fournir un cadre chronologique précis aux événements structuraux de l’époque.     

Relations entre la géométrie des zones de faille et quelques paramètres mécaniques : apport de modèles analogiques

Résumé

Les failles naturelles correspondent à des zones d’une certaine largeur, composées de fractures élémentaires en échelons. Plusieurs exemples de zones de failles, d’échelles très diverses, permettent de montrer que ces fractures élémentaires forment selon les cas différents types d’associations que l’on cherche à relier aux conditions mécaniques de formation de la zone de discontinuité.

Pour cela on réalise des modèles analogiques de zones de faille par cisaillement direct sur des argiles en faisant varier la contrainte normale, la teneur en eau et la vitesse de sollicitation.

On montre ainsi que l’accroissement de la contrainte normale à la zone de discontinuité qui se traduit par des fractures élémentaires correspondant à un comportement de plus en plus pseudo-plastique fait diminuer l’emprise de la zone et la longueur des fractures mais accroît leur nombre. Lorsque le matériau n’est pas saturé l’augmentation de la teneur en fluides a, sur la fracturation élémentaire un effet de même sens que celui de l’accroissement de a». Lorsque le matériau est saturé l’accroissement de la vitesse de sollicitation a un effet inverse de celui de l’augmentation de a?.     

Caractérisation géostructurale des émergences et typologie des nappes d’altitude en milieu volcanique insulaire. (Ile de la Réunion)

Résumén

Sur l’Ile de la Réunion, l’alimentation en eau constitue un handicap majeur au développement agricole et urbain du versant sous le vent du massif volcanique du Piton des Neiges. En particulier dans les zones d’altitude (supérieure à 900m), les ressources en eau souterraine ne sont pas accessibles par forage. Sur les pentes externes du Piton des Neiges, quatre sites pilotes riches en émergences ont fait l’objet d’investigations hydrogéologiques dans le but d’évaluer la faisabilité de galeries de captage des eaux souterraines dans les hauts de l’île.

Le lever d’une carte géologique au 1/10 000 et la reconnaissance systématique du contexte géostructural des émergences ont permis : - de mettre en évidence la diversité des conditions hydrogéologiques du milieu volcanique,

- de montrer l’existence de sources profondément encaissées dans le massif, qui traduisent la présence de réserves aquifères significatives dont l’exploitation par galeries drainantes serait envisageable.

- de proposer une typologie des nappes d’altitude, appuyée et discutée en fonction des modèles hydrogéologiques existant sur les autres îles volcaniques.

Par ailleurs, l’intégration de ces résultats dans un modèle conceptuel décrivant les conditions de gisement des nappes d’altitude fournit l’architecture de base utilisable dans le cadre d’une simulation numérique de l’aquifère volcanique à l’échelle globale de l’île.     

Exploitation de la fracturation d'un massif par la karstification: exemple du Causse de l'Hortus (Hérault,France)

The Causse de l'Hortus is a particularly well adapted massif to the survey of the fracturation and to its interdependences with karstification. The on-going realisation of a hydrogeological and speleological monograph of the massif, as well as the existence of more than twenty kilometers of prospected channels belonging to the active networks, provide new data which can be compared with previous surveys carried out in this field. The comparison of the directions of fracturation, visible on aerial photographs with directions currently exploited by the karstic channels on the whole Causse, show the effect of the greater fractures and the influence of the hydraulic gradient on the exploitation of the fracture spectrum. To sum up, the display of the relationships between the dextral disconnecting faults and the temporary emergences of the “boulidou” type, results in concrete applications for speleological and hydrogeological aspects. The survey of these “boulidous” provides new information about the vertical structuration of the karst.     

Nouvelles données sur le téphra de Sarliève et le téphra CF7, marqueurs chrono-stratigraphiques de Grande Limagne (Massif central,France)

A trachytic tephra, discovered in the ancient lake of Sarliève, ‘Grande Limagne’, has been dated using the thermoluminescence technique. The obtained age, 16±4 ka ($\text{2}\text{σ}$), is older than that of the trachytic volcanoes of the Cha??ne des Puys, the ashes of which have already been locally recognised in the region. Its analysis confirms its originality. In the course of the comparisons made to search for its spring, it appears that the wide-dispersion tephra CF7, beforehand correlated by hypothesis to the Puy de Clierzou, probably originates from the Kilian crater or the Puy de Vasset. To cite this article: D. Miallier et al., C. R. Geoscience 336 (2004).