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.     

Evolution des mécanismes d’extension dans le bassin pannonien

Résumé

Le bassin pannonien s’est ouvert en position d’arrière-arc durant et après les derniers stades de l’orogenèse des Carpathes. La distension y a créé, du Badénien au Pannonien (16.5-8 Ma), un dispositif complexe de môles et fossés suivant les directions NE-SW et NW-SE. Les mécanismes d’ouverture des bassins intra-carpathiques correspondent à une évolution structurale en deux temps : (1) développement de décrochements conjugués et initiation de bassins losangiques le long ou à l’intersection de ces décrochements (compression N-S), (2) épisode de rifting (extension E-W).     

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     

Analyses d’ouvrages

New structural data and P–T estimates of syn-deformational assemblages within the Beni Bousera peridotites and their crustal envelope are used to explain their Alpine exhumation. The Beni Bousera peridotites occur as thin sheets within high grade crustal units of the lower Sebtides (inner Rif, Morocco) and are composed of weakly deformed spinel lherzolite in the core of the massif and garnet-spinel mylonite at the rim. The main foliation trajectories in both the peridotites and overlying crustal units show systematic rotation towards their mutual contact, indicating a kilometer-scale top to the NW shearing with a dextral component along this crust/mantle contact. Widespread top to the NW shear criteria within the crustal units overlying the peridotite support this feature. Available ages constrain the development of the main foliation in both the peridotites and crustal rocks between 25 and 20 Ma. New P–T data from the peridotites show that deformation occurs during decompression from ≈ 22 kbar, 1050°C to ≈ 9-15 kbar, 800°C. As a consequence, exhumation of the Beni Bousera peridotites takes place during the Oligo-Miocene lithosphere thinning in the footwall of a lithospheric extensional shear zone. The exceptional preservation of garnet within the mylonitic peridotites results from rapid cooling of the border of the massif due to the juxtaposition with colder crustal rocks along this shear zone. Uplifting of the hot mantle rocks simultaneously induces high temperature metamorphism in the overlying crustal units. These new findings allow us to reconstruct the deformation history of the Beni Bousera region and the Alboran domain in the framework of the western Mediterranean geodynamics during the last 40 Myrs.     

Les escaliers d’accrétion de calcite : un exemple de déformation par fracturation-cristallisation accompagnant le glissement sur les failles

Résumén

Les escaliers d’accrétion de calcite (ou stries de croissance) sont des structures typiques du glissement sur les tailles affectant les roches calcaires. Leur étude microscopique montre qu’ ils se sont formés par rupture de ponts de matière reliant des cisaillements 1^erordre de type P, accompagnée d’une dilatance de la zone de faille.

La géométrie de la fracturation est dans le détail complexe et correspond à la superposition de microfractures de deuxième ordre à valeur de fentes de traction, de cisaillements conjugués et de microstylolites. La géométrie de fracturation ainsi que sa cinématique sont en accord avec les modèles analogiques et numériques proposés par Segall et Pollard (1980) et par Gamond (1983).

Les modalités de la rupture sont celles d’une déformation de type fracturation-cristallisation (crack seal), indiquant un mouvement local par saccades multiples sur la faille, avec un déplacement lent et de faible ampleur. Ceci peut être mis en relation avec un glissement (mode: II) de type “creep”, qui serait controlé par la rupture (mode I) des microbarrié res situées dans les zones de relais. Les fibres de calcites, caractéristiques des escaliers d’accrétion sont le résultat de la recristallisation orientée tardive du secteur interne de l’escalier, là où le mécanisme de fracturation-cristallisation était le plus intense.     

Les filons sédimentaires jurassiques de Longobucco-Caloveto (Calabre,Italie); application à l’étude des paléostructures d’une marge téthysienne

Résumé

La région de Longobucco-Caloveto, dans le Nord du massif de la Sila, en Calabre, montre de très nombreux filons sédimentaires jurassiques qui traversent des schistes cambro-ordovicien ou des granites hercyniens. Ces filons se répartissent en deux groupes. Les plus anciens, d’âge carixien, sont associés à des failles normales qui ont permis la formation d’un demi-graben rempli par des sédiments du Domérien. Les plus récents, d’âge compris entre le Lias supérieur et le Malm, marquent la fracturation de hauts-fonds qui se sont effondrés au Dogger. Ces filons enregistrent ainsi la formation du segment de la marge de la Téthys auquel correspondent les séries de Longobucco-Caloveto. L’étude des relations entre les filons sédimentaires et la fracturation permet de montrer, dans une région pourtant fortement tectonisée au Tertiaire, que différentes failles sont d’âge jurassique : certaines d’entre-elles sont recoupées par des filons et donc antérieures à ceux-ci; d’autres systèmes de filons sont parallèles à des systèmes de failles et donc postérieurs à ces derniers ou contemporains. Us filons sédimentaires apparaissent ainsi comme un moyen intéressant, bien qu’encore peu utilisé, de caractén-sation des dispositifs paléotectoniques.     

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     

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.     

Electrical resistivity tomography to characterize a karstic Vauclusian spring: Fontaine d’Orbe (Pyrénées,France)

The study site lies on a karst system in the Pyrénées (France) that crosses the Urgonian limestones. Organic matter was dumped on the west bank of the River Vert d’Arette, which polluted a spring (the Fontaine d’Orbe) situated on the east bank. Electrical resistivity tomography was utilised in order to understand the geometry of this karst outlet. After tests with the pole-pole array, the ideal electrode spacing was found to be less than 3 m. A conduit, a little less than 10 m wide, was discovered, which proved to be the terminal conduit of the karst system. It was established that the conduit traverses both banks of the River Vert d’Arette, thus presenting a hydraulic link between the two sides. Moreover, this conduit, which is totally submerged, passes under the riverbed and goes upwards to the spring. In addition to the geophysical measurements, hydrogeological measurements and observations were made. Based on the characterisation of the geometry of the karst network’s terminal conduit, and the fact that is completely full of water and inclined, it is concluded that the Fontaine d’Orbe spring is of the Vauclusian variety.     

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     

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.     

Silicifications pédogénétiques dans les dépôts hamadiens du piémont de Boudenib (Maroc)

Résumé

— Le système de piémont atlasique du Sud marocain, d’âge tertiaire, est constitué dans le secteur de Boudenib de deux unités distinctes. La llamada de Boudenib forme l’unité inférieure et se caractérise par d’importants encroûtements carbonatés, riches en dolomite et attapulgite. L’unité supérieure de la llamada du Cuir marque une reprise de l’érosion et le dépôt de matériaux relativement peu altérés.

Des silicifications affectent les différents faciès de l’unité inférieure, ainsi que les grès crétacés sous-jacents, et jalonnent une surface d’érosion intra-fonnationnelle. Ces silicifications sont précoces, puisque remaniées dans les dépôts ultérieurs. Les illuviations d’opale et les accumulations gramdaires intercalées entre les concrétionnements successifs de silice attestent d’environnements pédologiques. La silicification plus forte vers la partie supérieure des coupes, ainsi que l’association fréquente des faciés silicifiés avec des niveaux hioturhés et altérés sont également à rapporter à des dispositions pédologiques. Ce sont des silcréles pédogénétiques.

L’étude micrographique montre que la silicification procède par épigénie des argiles et des carbonates, ainsi que par des cristallisations dans les vides. C’est à partir des vides existants (fentes, bioturbations et porosité intergranulaire) que se développe la silicification, montrant ainsi le rôle primordial des circulations. En particulier, l’épigénie des carbonates par la silice semble limitée par la diffusion de la silice à partir des vides, où le renouvellement des solutions est assuré. Les séquences de cristallisation des différentes formes de silice (allant de l’opale vers les quartz automorphes) peuvent être interprétées en terme d’évolution du milieu au cours de la silicification. Au fur et à mesure que des dépôts de silice se font sur les parois des vides, les solutions nourricières sont isolées de la roche encaissante, elles se chargent alors moins en cations étrangers, et la cristallisation de plus grands cristaux peut intervenir.

Les silicifications se développent pendant une période de stabilité tectonique et s’installent dans un paysage de glacis et sous des climats chauds à saisons alternées. Leur reconnaissance à l’échelle régionale peut constituer un repère lithostratigraphique précieux.     

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.     

Tectonique superposée de la zone de faille d’Arakapas (Massif de Troodos,Chypre)

Résumén

Une analyse tectonique du couloir faillé d’Arakapas est menée à partir de la mesure de plus de 3 000 plans striés relevés dans les formations ophiolitiques du Troodos et du Kellaki. Des mesures ont également été effectuées dans les formations du Crétacé terminal — Paléogène et du Néogène, afin de préciser l’âge des différents stades de la déformation. Elles ont été traitées par les méthodes des dièdres droits et du calcul du tenseur des contraintes. Il est montré que le couloir d’Arakapas a été le siège de plusieurs déformations successives. Au Néogène règne un régime en extension qui succède à un jeu décrochant dextre contemporain des compressions d’âge Crétacé terminal à Miocène. Un jeu décrochant antérieur peut-être mis en évidence. Il serait compatible avec le fonctionnement en faille transformante océanique proposé par divers auteurs.     

La déformation post-Miocène en Provence occidentale

Résumé

Le but de la présente étude est de caractériser la déformation récente subie par la Provence occidentale, située entre la nappe de Digne à l’est et la faille de Nîmes à l’ouest. Dans un premier temps, la déformation subie par un marqueur sédimentaire qui est à la fois le plus récent possible et le plus uniformément représenté dans la zone étudiée est considérée. Ce marqueur sédimentaire est le Miocène. La caractérisation de la déformation passe par l’étude de la localisation de celle-ci et donc par l’identification des structures actives responsables de la déformation du Miocène. Ces caractéristiques permettent d’estimer la quantité de raccourcissement total accumulé lors des derniers 20 millions d’années. Dans un deuxième temps, on distingue la part de la déformation postMiocène de cette déformation totale. Les marqueurs utilisés sont des surfaces et des objets géomorphologiques repères. Dans ce travail, nous montrons que la déformation en Provence a été de faible importance entre le Miocène et factuel et qu’elle est surtout produite au cours du Miocène. En conséquence, la déformation récente à actuelle est très difficile à localiser et à caractériser. 11 n’y a pas eu de déplacements post Miocène importants de part et d’autre de la faille de la Durance, pas plus d’ailleurs que le long de toutes les discontinuités majeures du domaine étudié. © 2000 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS