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.

---

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.

     

Interactions climat-eustatisme-tectonique. Les enseignements et perspectives du Crétacé supérieur (Cénomanien-Coniacien)

Résumé

Une analyse de séries sédimentaires d’âge Crétacé supérieur dans le Sud-Est de la France a été entreprise et intégrée dans un cadre de stratigraphie séquentielle. Les limites Cénomanien–Turonien et la limite Turonien–Coniacien sont marquées par des variations rapides et de fortes amplitudes du niveau marin relatif. La comparaison effectuée avec d’autres bassins mondiaux nous amène à envisager le problème dans un cadre global. On constate : (1) le synchronisme d’événements à haute fréquence dans des contextes géodynamiques différents. (2) les effets de la superposition de cycles eustatiques hiérarchiquement différents, c’est-à-dire la superposition d’oscillations à haute fréquence sur une composante de 3^e ordre. Ces observations sont confrontées à deux hypothèses : le glacio-eustatisme et la tectonique à haute fréquence. © Elsevier, Paris.     

Une circulation de fluides de haute-température à l’origine du métamorphisme crétacé nord-pyrénéen

Résumén

La zone métamorphique qui jalonne la faille nord-pyrénéenne est caractérisée à la fois par son étroitesse et par les hautes températures atteintes à faible profondeur.

Les données géologiques sont assez nombreuses et précises, tant sur la zone métamorphique elle-même que sur le contexte régional pour contraindre une modélisation du transfert thermique dans le cadre de l’amincissement crustal, très important au Crétacé Moyen. On s’aperçoit alors que les modèles de transfert par conduction, appliqués à un amincissement homogène et hétérogène, ne peuvent pas rendre compte d’une anomalie aussi chaude et étroite.

On conclut au rôle essentiel joué par le transfert par circulation de fluides chauds, en s’appuyant sur les données de terrain. On discute les paramètres significatifs du problème et l’on est amené à proposer un fonctionnement thermique discontinu le long du couloir de faille qui reste pendant plus de 15 Ma une zone d’instabilité mécanique majeure à l’échelle de la zone frontière Ibérie/Europe.     

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).     

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.     

Apport des marqueurs isotopiques et biogéochimiques dans la reconstitution du paléoenvironnement de la grotte du Lazaret (Nice,Alpes-Maritimes) au cours du Pléistocène supérieur (stade isotopique 5)

The isotopic composition of calcite from the stalagmitic floor E of the Lazaret Cave is interpreted as proxy of atmospheric circulation and vegetal cover changes during IOS 5. The ${\delta }^{18}\mathrm{O}$ variations could indicate change in precipitation sources, which could originate from the Mediterranean Sea during warm periods and from the Atlantic Ocean during colder periods. The ${\delta }^{13}\mathrm{C}$ variations could be related to vegetal cover and soil type. Tree cover appears to be dominant according to pollen spectra, and organic molecules trapped into calcite (sterols, terpenoids, humic acids). To cite this article: L. Rousseau et al., C. R. Geoscience 337 (2005).     

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.     

Sur la mesure de l'intensité du champ magnétique terrestre et la distribution du magnétisme dans les aimants

The measurement of the horizontal component, H, of the geomagnetic field represents an important part of geomagneticians work from 1830 to the end of the 19th century. This measurement remained difficult at the required accuracy of ${10}^{\mathrm{?9}}\text{T}$ (1 nT or $1\gamma$), till the advent of proton and optical pumping magnetometers in geomagnetic observatories, around 1955. The measurement of H consisted in determining the mutual torque between two cylindrical magnets, by measuring either oscillation periods or angular deviations. Poisson was the first, indisputably, to propose the general principle of the measurement, in 1825. But Gauss, some years later (1832), successfully operated his famous oscillation–deviation method, described since then in all the elementary manuals of physics. The computation of the mutual torque depends on the tri-dimensional distribution of the magnetization in each one of the magnets. In the absence of an accurate-enough knowledge of these distributions, Poisson, Gauss, and their successors showed how to make the computations with a minimum number of hypotheses on them. Nevertheless physicists, in particular French ones, worked on the ‘distribution of magnetism’ in magnets; the first of them was Coulomb. We come back to this question through experiments conducted in the magnetic observatory of Chambon-la-Forêt, France. To cite this article: B. Leprêtre, J.-L. Le Mouël, C. R. Geoscience 337 (2005).     

Le réseau de fracturation,facteur initial de la karstification des craies dans les collines du Perche: l'exemple du site de la Mansonnière (Bellou-sur-Huisne,Orne, France)

Tectonics has been known to be the initial factor of karstification for a long time, but this has never been demonstrated because of the progressive nature of karstification, which destroys evidence of the preliminary phases. Because of its dual hydrological quality, chalk limestone has conserved a great variety of specific forms illustrating various steps in evolution, from the initial primokarst to the classic well-developed drain.In the Perche hills, very recent research has shown specific endokarstic galleries, filled up by sands and clays. Physical, chemical and X-ray analyses have shown that such infillings result not from a classical fluviatile deposit process, but on the contrary, from an alteration process, underlining the progress of a weathering front into the limestone mass down to the watertable. The infillings are not sedimentary deposits, but represent a kind of “shadow rock”, a chemical in situ transformation of limestone, without any transport of the solid fraction.The genesis results from the progression of weathering fronts located on the tectonic pattern into the input karst. When the weathering front crosses the watertable, the resulting water mixing produces a chemical reaction capable of opening the original joint. This results in infilled galleries, similar to classical karst drains, which have never known fluviatile drainage. This illustrates the first step in normal karstic evolution, just before a water flux drains the gallery, resulting in a new karstification step: the drained passage. The specificity of the region of the Perche hills is this karst evolution stopped in the first step, illustrating the “primorkarst” modelling by the researcher, which has never been described before.The conditions for this genesis are a well-developed tectonic pattern, an absence of thick superficial layers, a high soil permeability, and an absence of superficial drainage (lack of sinkholes).     

Le réseau de fracturation,facteur initial de la karstification des craies dans les collines du Perche : l’exemple du site de la Mansonnière (Bellou-sur-Huisne,Orne, France)

Résumé

Le facteur tectonique est reconnu depuis longtemps comme initiateur de la première phase de karstification, mais sans que ceci n’ait jamais été démontré car les témoignages des premières phases sont détruits par le développement de la karstification. Les qualités hydrologiques mixtes de la craie permettent de conserver une grande variété de formes spécifiques, illustrant différents stades d’évolution, depuis l’originel « primokarst » jusqu’au classique drain polyphasé.

Dans les collines du Perche, de très récentes recherches ont mis en évidence des galeries endokarstiques particulières, comblées de sables et d’argiles. Les analyses physiques, chimiques et rayons X ont démontré que ces remplissages résultent non pas d’un processus classique de dépôt fluviatile, mais au contraire d’un processus d’altération soulignant la progression d’un front d’altération dans la craie, jusqu’à la surface piézo- métrique. Les remplissages ne sont pas des dépôts sédimentaires, mais représentent une sorte de « fantôme de roche », résultant d’une transformation in situ de la craie, sans aucun transport de matière solide.

La genèse résulte de la progression de fronts d’altération installés sur le réseau de fissures de la zone d’introduction (de la surface jusqu’au toit de la nappe). À la rencontre de la nappe de la craie, le mélange des eaux produit une activité chimique qui ouvre la fissure originelle. Des galeries comblées, semblables à celles du karst classique, se forment, sans jamais avoir connu de drainage fluviatile. Ces galeries illustrent le premier degré d’une évolution karstique classique, juste avant qu’un flux draine la galerie constituant un nouveau degré de karstification : le conduit drainé. La spécificité de la région du Perche est que la karstification s’y est arrêtée au premier stade, illustrant le « primokarst » modélisé mais jamais décrit jusqu’alors. Les conditions de cette genèse sont acquises lorsque le site offre un réseau de fractures bien développé, une absence de formations superficielles, une perméabilité élevée du sol, une absence de drainage superficiel (pas de perte concentrée), et un encaissant relativement poreux. © Elsevier, Paris     

Sédimentation récifale rythmique dans le Jurassique superieur du Grand-Saleve (Haute-Savoie,France)

Résumé L'étude statistique des composants minéraux et organiques, selon les méthodes de l'auteur, a été effectuée sur plus de 600 coupes minces régulièrement distribuées dans une série récifale de 225 m d'épaisseur. Elle a révélé des soulèvements et des subsidences encadrant des récifs et se traduisant par une succession de microfaciès clastiques dont les assemblages faunistiques sont très bien délimités au point de vue bathymétrique. Une comparaison avec les formations récifales actuelles est tentée sur la base des faunes périrécifales.     

Approche des relations tectonique-karst-hydrodynamisme par l'analyse de traçages réalisés dans l'aquifère crayeux du Boulonnais (Escalles,Nord de la France)

In 1989, a tracer test was conducted by injecting uranine into the unsaturated zone of the chalk aquifer of the Escalles area (Boulonnais, northern France). The high transfer velocity (42 m h^–1) was found to be inconsistent with previous information on the hydronamic behaviour of the chalk aquifer. Therefore it is almost certain that faults and fractures must play a major role in the groundwater flows on a local scale although their action may be hidden on a regional scale. In March 1997, an experiment involving a triple junction into the saturated part of the chalk aquifer was carried out. This made it possible: (1) to define with great accuracy the groundwater flow directions and associated velocities, thus improving the water table map; (2) to establish rules concerning the unsaturated parts; (3) to distinguish between fissural and karstic flows and (4) to understand, at least partly, the role played by some faults.     

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.     

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.     

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.     

Approche des relations tectonique-karst-hydrodynamisme par l’analyse de traçages réalisés dans l’aquifère crayeux du Boulonnais (Escalles,Nord de la France)

Résumé

En 1989, un traçage a été réalisé sur la commune d’Escalles (Boulonnais) par injection d’uranine dans la partie non saturée de T aquifère crayeux. Les vitesses de transfert élevées (42 m h^?1) obtenues et les directions d’écoulement mises en évidence étaient contradictoires avec ce qui était connu à ce moment-là du point de vue du fonctionnement hydrodynamique de l’aquifère. Les courbes de restitution obtenues, toutes à pics multiples, posaient le problème de l’existence possible de cheminements multiples au sein de la zone non saturée et de l’aquifère. En mars 1997 nous avons procédé à une triple injection de traceur en milieu saturé ce qui a permis de définir exactement les directions des axes de transfert souterrain et les vitesses associées, d’affiner la cartographie piézométrique du secteur, le rôle de la zone non saturée, de trancher entre drainage fissurai et drainage karstique et enfin de percevoir en partie les rôles exercés par certaines failles sur les écoulements souterrains. © 1999 Editions scientifiques et médicales Elsevier SAS     

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.     

Bilan,fonctionnement et protection du système karstique de la Fontaine de Vaucluse (sud-est de la France)

Résumén

L’aquifère karstique de la célèbre Fontaine de Vaucluse a fait l’objet de nouvelles investigations hydrogéologiqurs dont les résultats portent sur la définition et le fonctionnement du système.

Les données géologiques (lithologie, structure) nous ont permis la délimitation d’un impluvium de 1115 km² dont l’altitude moyenne. 870 m, est confirmée par les traceurs naturels physico-chimiques et isotopiques.

Le bilan hydrique, faute d’un réseau météorologique représentatif, a été calculé à partir d’un modèle climatique par tranches d’altitude, qui utilise les gradients pluviométriques et thermiques régionaux. On montre alors que les 3/4 des pluies efficaces proviennent des zones situées au-dessus de l’altitude moyenne de l’impluvium.

Les études hydrodynamiques et physico-chimiques nous ont permis de démontrer la faible inertie du système malgré sa taille, donc sa bonne karstification, ce qui confirme à l’échelle de l’ensemble les observations spéléologiques ponctuelles du plateau et de l’émergence.

Malgré leur faible apport au débit total, les précipitations estivales marquent la chimie de l’émergence et interrompent ainsi la phase de tarissement.

La contribution de l’eau des réserves au débit est prépondérante : respectivement les 3/4 et les 2/3 des volumes annuels écoulés en 1981 et 1982.

Compte tenu de l’absence de sols et de terrains poreux de couverture, ainsi que du développement de la karstification, la vulnérabilité du système est grande. Aussi une attention particulière doit-elle être portée à l’aménagement de la zone montagnarde de l’impluvium dont le rôle est prépondérant dans l’alimentation du système.