Image de la semaine | 29/01/2024
Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales – 2/ Plis à charnière verticale, schistosité verticale et linéations horizontales de scapolites, à Trevillach (Pyrénées-Orientales)
29/01/2024
Résumé
Mise en évidence tectonique sur le terrain d’un décrochement senestre au Crétacé supérieur dans les Pyrénées.
Source - © 1998 Pierre Thomas
La partie avant de cet affleurement, là où est posé le marteau, est sub-horizontale. La surface de cet affleurement devient progressivement verticale en s'approchant du vieux muret. Même à cette distance, on devine un pli juste à gauche du marteau, au centre de l’image. Ces marbres contiennent encore ici ou là des fossiles reconnaissables permettant de dater le protolithe de l'Urgonien (Barrémo-Aptien, Crétacé inférieur), cf. figures 15 et 16 de Mini-zones de cisaillement (shear zones) dans des granites et autres roches). Le métamorphisme est daté du début du Crétacé supérieur. Cet affleurement de Trévillach, Pyrénées-Orientales, n'est qu'à 6 km à l'Est de celui de Sournia décrit la semaine dernière (cf. Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales (et ses alentours) – 1bis/ Les scapolites, minéraux de haute température - basse pression caractéristiques du métamorphisme crétacé supérieur des Pyrénées. On est toujours dans le même secteur des Pyrénées.
Localisation par fichier kmz de l'affleurement montrant des plis à charnière verticale (Trévillach, Pyrénées-Orientales).
Source - © 1998 Pierre Thomas
La partie avant de cet affleurement, là où est posé le marteau, est sub-horizontale. La surface de cet affleurement devient progressivement verticale en s'approchant du vieux muret. Même à cette distance, on devine un pli juste à gauche du marteau. Ces marbres contiennent encore ici ou là des fossiles reconnaissables permettant de dater le protolithe de l'Urgonien (Barrémo-Aptien, Crétacé inférieur), cf. figures 15 et 16 de Mini-zones de cisaillement (shear zones) dans des granites et autres roches). Le métamorphisme est daté du début du Crétacé supérieur. Cet affleurement de Trévillach, Pyrénées-Orientales, n'est qu'à 6 km à l'Est de celui de Sournia décrit la semaine dernière (cf. Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales (et ses alentours) – 1bis/ Les scapolites, minéraux de haute température - basse pression caractéristiques du métamorphisme crétacé supérieur des Pyrénées. On est toujours dans le même secteur des Pyrénées.
Source - © 1998 Pierre Thomas Figure 3. Vue sur les plis vus de loin dans les marbres des figures 1 et 2, Trévillach (Pyrénées-Orientales) Il s'agit d'une photo prise quasiment à la verticale d'une dalle de marbre (surface d'érosion) quasiment horizontale. Les plis ont donc une charnière verticale. Le litage visible correspond à des “bandes” de méta-calcaire pur (blanc) ou impur (gris). Ces lits sont d'épaisseur variabl ; les charnières des plis sont épaissies, les flancs amincis. Il s'agit donc de plis anisopaques, qui se sont mis en place dans un matériel très ductile, c'est-à-dire, pour un calcaire, à haute température. Des mini-failles (rectilignes) recoupent plis et litages ; une tectonique cassante (à basse température) a donc eu lieu après l'épisode de haute température. | Source - © 1998 Pierre Thomas Il s'agit d'une photo prise quasiment à la verticale d'une dalle de marbre (surface d'érosion) quasiment horizontale. Les plis ont donc une charnière verticale. Le litage visible correspond à des “bandes” de méta-calcaire pur (blanc) ou impur (gris). Ces lits sont d'épaisseur variabl ; les charnières des plis sont épaissies, les flancs amincis. Il s'agit donc de plis anisopaques, qui se sont mis en place dans un matériel très ductile, c'est-à-dire, pour un calcaire, à haute température. Des mini-failles (rectilignes) recoupent plis et litages ; une tectonique cassante (à basse température) a donc eu lieu après l'épisode de haute température. |
Source - © 2016 Olivier Dequincey Il s'agit d'une photo prise quasiment à la verticale d'une dalle de marbre (surface d'érosion) quasiment horizontale. Les plis ont donc une charnière verticale. Le litage visible correspond à des “bandes” de méta-calcaire pur (blanc) ou impur (gris). Ces lits sont d'épaisseur variabl ; les charnières des plis sont épaissies, les flancs amincis. Il s'agit donc de plis anisopaques, qui se sont mis en place dans un matériel très ductile, c'est-à-dire, pour un calcaire, à haute température. Des mini-failles (rectilignes) recoupent plis et litages ; une tectonique cassante (à basse température) a donc eu lieu après l'épisode de haute température. | |
Dans une chaine résultant d'un raccourcissement, les plis peuvent avoir des géométries variées (droits, couchés…). Mais dans la majorité des cas, les charnières de ces pis sont plus ou moins horizontales. Quand on trouve des plis à charnières verticales, il y a deux possibilités extrêmes : soit il s'agit de charnières classiques (horizontales) basculées et devenues verticales à la suite d'une tectonique postérieure, soit il s'agit de plis directement engendrés avec leur charnière verticale. Et la méthode la plus simple pour faire des plis à charnière initialement verticale, c'est de faire des plis associés à des décrochements.
L'histoire des Pyrénées peut être résumée de la façon suivante. Sur le socle hercynien érodé se dépose une série sédimentaire allant du Trias jusqu'au milieu du Crétacé (Aptien, ≈ 110 Ma). Puis, pendant l'Albien-Cénomanien (≈ 100 Ma), et cela continue plus lentement jusqu'au Campanien (≈ 75 Ma), la rotation du bloc ibérico-corso-sarde entraine l'ouverture du golfe de Gascogne, le fonctionnement d'une faille transformante senestre (la future faille Nord-pyrénéenne), une tectonique complexe avec ici la formation de zones plissées, là de nombreux grabens en extension et leur remplissage sédimentaire, un métamorphisme HT-BP, du volcanisme (cf. Un volcanisme bien méconnu et pourtant si riche d'enseignement : le volcanisme du Crétacé supérieur du Pays Basque, ses pillow-lavas et la salinité de l'eau de mer) et même localement l'exhumation de manteau (lherzolites, cf. Les conglomérats calcaro-péridotitiques de Lers (Ariège), une clé pour comprendre la mise en place des lherzolites pyrénéennes). À partir de la fin du Crétacé terminal, les reliefs localement formés par ces évènements sont la proie de l'érosion. Puis, socle hercynien, couverture mésozoïque (localement métamorphisée)… subissent la compression et le raccourcissement pyrénéens dont le paroxysme date du Lutétien (40 à 50 Ma) ce qui se traduit par des plis, des failles inverses (qui réutilisent souvent des failles dues aux mouvements crétacés). Historiquement (et jusque dans les années 1970) le décrochement fonctionnant au Crétacé supérieur n'avait pas été clairement identifié. Il n'a été mis en évidence que (tardivement) grâce à des études géophysiques, l'étude des anomalies magnétiques du Golfe de Gascogne qui a permis de reconstituer le mouvement de la micro-plaque ibérique.
Les plis à charnière verticale présentés ici se sont développés à haute température, à la même époque qu'a fonctionné le décrochement mis en évidence par la géophysique. Il est tentant de penser que les plis visibles à Trévillach ont été engendrés par ces mouvements décrochants et ne sont pas des plis classiques à charnière horizontale basculés postérieurement à leur formation. Dans ce cas, on pourrait trouver aussi d'autres manifestations tectoniques classiques associées à un décrochement ductile : schistosité verticale avec linéation horizontale… Et c'est le cas !
Ce mouvement correspond à un mouvement “transtensif”, à savoir un décrochement senestre avec une composante en extension. L'orientation de cette zone décrochante est approximativement N110°. En première approximation, le Golfe de Gascogne correspond à l'espace situé entre la côte Nord-ibérique aptienne (noire) et la côte Nord-ibérique campanienne (verte). L'étude des anomalies magnétiques des fonds océaniques atlantiques permet de chiffrer l'ampleur de ce décrochement à plus de 150 km. Les mouvements de rapprochement qui ont suivi et qui sont à l'origine de la structure actuelle des Pyrénées ne sont pas représentés. La rotation du bloc corso-sarde, qui se sépara de l'Ibérie à l'Oligocène terminal / Miocène et provoqua l'ouverture de la Méditerranée occidentale, n'est pas non plus représentée. | Source - © 1989 D'après F. Roure et al., Tectonics, modifié Figure 7. Histoire “classique” des Pyrénées résumée en deux coupes Ces deux coupes sont localisées au niveau du profil “ECORS Pyrénées” datant de 1985, situé une centaine de km plus à l'Ouest de Trévillach. Le schéma inférieur montre la situation au milieu du Crétacé. L'Ibérie (à gauche) coulisse vers l'Est (décrochement senestre) par rapport à l'Europe. Ce décrochement est associé à un amincissement crustal (responsable d'un métamorphisme HT-BP) affectant ce qui deviendra la zone Nord-pyrénéenne et à de très nombreuses failles normales et décrochantes qui découpent en “lanières” le Sud de la plaque Europe (ellipse bleue). Les plis à charnière verticale développés à haute température dateraient de cet épisode. Le schéma supérieur montre la situation actuelle (post-Éocène). Ce qui est maintenant la zone Nord-pyrénéenne (rectangle rouge) correspond à la zone amincie au Crétacé. |
Source - © 2024 Pierre Thomas Si ce décrochement se fait à haute température, ces plis seront anisopaques, et associés à de la schistosité, schistosité parallèle à leur plan axial, plan axial vertical (traits rouges). Cette schistosité pourra porter une linéation d'allongement, linéation horizontale (tirets noirs). En théorie, les plans de schistosité (verticaux) font un angle de 0 à 30° par rapport à la direction du mouvement décrochant. Si, par exemple, la zone décrochante a une direction N100°, la direction du plan de schistosité sera de N100° à N130°. | |
À une centaine de mètres de l'affleurement des plis à charnière verticale, sur le bord de la D9B, le méta-calcaire urgonien est moins pur. Cette relative “impureté” se traduit par la présence d'une schistosité. Cette schistosité est presque verticale (pendage de 70 à 80°), avec une direction de N110° à N130°. Une schistosité sub-verticale d'orientation moyenne N120° est tout à fait compatible avec une zone de décrochement senestre de direction N100° à N110° (cf. Plan d'aplatissement, plans de schistosité (plans S) et plans de cisaillement (plans C) ou encore Mini-zones de cisaillement (shear zones) dans des granites et autres roches).
Cette schistosité porte souvent une linéation horizontale de scapolites. Rappelons que les scapolites pyrénéennes sont des silicates à la fois calciques et carbonatés [Ca4(AlSiO4)6CO3], silicates métamorphiques de haute température-basse pression qui cristallisent dans le système tétragonal (également appelé quadratique) et forment des prismes allongés à base carrée (cf. Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales (et ses alentours) – 1bis/ Les scapolites, minéraux de haute température - basse pression caractéristiques du métamorphisme crétacé supérieur des Pyrénées). Cette linéation horizontale est tout à fait compatible avec des mouvements décrochants.
Schistosité sub-verticale de direction moyenne N120° portant une linéation d'allongement sub-horizontale : deux données microtectoniques qui suggèrent fortement un décrochement ductile senestre de direction N100°-N110°. Si ces conclusions locales sont générales à d'autres affleurements tout le long de la zone Nord-pyrénéenne (et c'est le cas), on voit que deux échelles d'observation bien différentes [(1) études microtectoniques le long d'une route et (2) étude des anomalies magnétiques de l'océan Atlantique] aboutissent à la même interprétation. La géologie à différentes échelles, un beau sujet d'oral de Capes ou d'Agrégation.
Source - © 2016 Olivier Dequincey | Source - © 2016 Olivier Dequincey |
Source - © 2016 Olivier Dequincey Figure 11. Vue globale des dalles de marbre vues “de profil”, bord de la D9B, Trévillach (Pyrénées-Orientales) Les plans correspondent à des plans de schistosité. Les photos 12 à 18 correspondent à des photos de deux de ces dalles vues “de face”. | Source - © 2016 Olivier Dequincey Figure 12. Vue globale “de face” du plan de schistosité qu'observe le personnage de la figure 11 Les trois photos suivantes correspondent à des zooms de plus en plus rapprochés de cette dalle de marbre. |
Source - © 2016 Olivier Dequincey Une belle linéation. Il s'agit de cristaux de scapolites plus ou moins altérées (cf. Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales (et ses alentours) – 1bis/ Les scapolites, minéraux de haute température - basse pression caractéristiques du métamorphisme crétacé supérieur des Pyrénées). Parfois, le cristal a disparu et il n'en reste que l'empreinte. Un très bel exemple de plan de schistosité portant une linéation d'allongement minéral. | Source - © 2016 Olivier Dequincey Une belle linéation. Il s'agit de cristaux de scapolites plus ou moins altérées (cf. Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales (et ses alentours) – 1bis/ Les scapolites, minéraux de haute température - basse pression caractéristiques du métamorphisme crétacé supérieur des Pyrénées). Parfois, le cristal a disparu et il n'en reste que l'empreinte. Un très bel exemple de plan de schistosité portant une linéation d'allongement minéral. |
Source - © 2016 Olivier Dequincey Une belle linéation. Il s'agit de cristaux de scapolites plus ou moins altérées (cf. Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales (et ses alentours) – 1bis/ Les scapolites, minéraux de haute température - basse pression caractéristiques du métamorphisme crétacé supérieur des Pyrénées). Parfois, le cristal a disparu et il n'en reste que l'empreinte. Un très bel exemple de plan de schistosité portant une linéation d'allongement minéral. | |
Source - © 1998 Pierre Thomas On retrouve des empreintes de scapolites à plat dans la schistosité, statistiquement toutes parallèles et de direction sub-horizontale. | Source - © 1998 Pierre Thomas Figure 17. Zoom sur cet autre plan de schistosité situé à quelques mètres des figures précédentes On retrouve des empreintes de scapolites à plat dans la schistosité, statistiquement toutes parallèles et de direction sub-horizontale. |
Source - © 1998 Pierre Thomas Figure 18. Zoom sur cet autre plan de schistosité situé à quelques mètres des figures précédentes On retrouve des empreintes de scapolites à plat dans la schistosité, statistiquement toutes parallèles et de direction sub-horizontale. | |
Source - © 2024 D'après IGN - BRGM / Géoportail D'après la carte géologique de Rivesaltes, on est dans la zone métamorphique légendée Zs-m (zone à scapolite et à mica). On peut noter que quelques kilomètres plus à l'Est, on entre dans la zone à pyroxène (Zp). La flèche rouge, 800 m plus à l'Est, localise un affleurement de brèche post-métamorphique (eBr, attribuée au Paléocène) tout à fait similaire à celui décrit il y a 2 semaines : brèche à éléments de marbre métamorphisé pris dans un ciment non métamorphisé et affectée par les failles tardives ayant joué à l'Éocène, en particulier la faille Nord-pyrénéenne qui traverse la photo d'Ouest en Est. Je n'ai pas hélas de photo de cet affleurement. La photo suivante montre une vue oblique de ce secteur. | Source - © 2024 D'après BRGM / Google Earth Figure 20. Vue et carte géologique obliques du secteur de Trévillach (Pyrénées-Orientales) Sont reportés les affleurements avec plis à charnière verticale, avec marbre schistosé à scapolites, et, 700 m plus à l'Est, l'affleurement de brèche post-métamorphique (eBr) (similaire à celui vu dans Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales – 1/ Écailles tectoniques, brèches, serpentines et autres silicates de magnésium). Marbre et brèche post-métamorphique sont affectés par la faille Nord-pyrénéenne. |
Ces affleurements près du village de Trévillach permettent, en moins d'1 km2, de retracer l'histoire tectono-métamorphique des Pyrénées. Après le Crétacé inférieur, mais avant le Paléocène, un évènement métamorphique de haute température-basse pression a eu lieu pendant un épisode de décrochement senestre. Ces roches métamorphiques ont été la proie de l'érosion au début du Cénozoïque. Un raccourcissement postérieur a entrainé le jeu de failles affectant tout ce qui précède. Cette histoire est compatible avec tout ce qu'on sait après des décennies d'études géologiques à l'échelle de toute la chaine pyrénéenne et des océans environnants. Un bel exercice de géologie à faire avec des élèves !
Source - © 1993 D’après BRGM, modifié
Ce schéma structural montre les trois zones des Pyrénées françaises : la zone axiale au Sud, la zone Nord-pyrénéenne au centre, et la zone sous-pyrénéenne au Nord. La flèche violette localise les affleurements vus cette semaine dans le secteur de Trévillach, juste au Nord de la faille Nord-pyrénéenne.
Source - © 2024 D'après BRGM / Google Earth