Image de la semaine | 02/12/2013
La faille bordière d'un bloc basculé dans les Alpes : la faille du col d'Ornon, La Chalp, commune de Chantelouve (Isère)
02/12/2013
Résumé
Traces de l'histoire extensive des Alpes : faille normale, demi-graben, olistolithes et sédimentation en eau profonde.
Source - © 2013 Pierre Thomas
Tout l'arrière de la photo est constitué de gneiss d'âge paléozoïque (socle hercynien). Tout le premier plan est constitué de roches d'âge mésozoïque (couverture). La limite entre les deux (trait violet sur le schéma interprétatif, en pointillé quand il est situé derrière un éperon rocheux) est souvent masquée par des éboulis. Quand cette limite affleure comme en bas de la grande dalle claire au centre de la photo, on s'aperçoit que cette limite est une faille normale. Sur le schéma interprétatif, le plan de faille est indiqué et localisé. Les traits noirs représentent les stries virtuelles (érodées) sur ce plan de faille. Là où les stries sont visibles (plus ou moins épargnée par l'érosion), les traits sont figurés en bleu. On peut donc mesurer la direction (environ N-S) et le pendage (environ 60° vers l'Est) du miroir. Le compartiment situé au-dessus du miroir (le compartiment Est) est plus jeune (mésozoïque) que le compartiment ouest situé en dessous (paléozoïque). Il s'agit donc d'une faille dont le jeu global est normal. Cette faille indique donc un mouvement en élongation (divergence et extension E-O).
La présence de grandes failles normales dans les Alpes est le témoignage de l'extension qui a affecté la bordure du continent européen avant et pendant l'initiation de l'ouverture de l'océan alpin au Jurassique. Ces failles normales ont ensuite plus ou moins été reprises et affectées par les phénomènes de convergence qui ont engendré les Alpes. Assez souvent les "petites" failles normales sont conservées (comme nous le verrons la semaine prochaine). Mais les grandes failles normales à jeu pluri-kilométrique, celles qui ont engendré des demi-grabens et des blocs basculés, assez similaires à ceux que révèle la sismique réflexion dans les marges actuelles, sont difficiles à voir ou même à appréhender. La faille du col d'Ornon est l'une de ces failles majeures qui permet de montrer qu'il y a eu une extension de grande ampleur en bordure du continent européen lors de l'ouverture de l'océan alpin.
Dans un premier temps (image 1 à 11) nous regarderons le miroir de cette faille et les roches voisines de plus en plus près. Puis dans un second temps, nous regarderons des particularités du Mésozoïque situé à l'Est de cette faille, ce qui, à l'aide de la carte géologique, nous permettra de reconstituer le fonctionnement passé et la géométrie actuelle de ce demi-graben initié au Jurassique.
 Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 2. Vue, prise en direction du Sud-Ouest, du miroir de la faille du col d'Ornon À cette échelle et de cette distance, on ne voit que très mal le contact sédiments mésozoïques / socle. |  Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 3. Vue, prise en direction du Sud-Ouest, du miroir de la faille du col d'Ornon À cette échelle et de cette distance, on ne voit que très mal le contact sédiments mésozoïques / socle. |
 Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 4. Contact socle / marno-calcaires sur le miroir de la faille du col d'Ornon La droite de l'image (photo prise en direction du Sud-Sud-Ouest) est occupée par le socle fait de gneiss hercynien. Ces gneiss sont limités à gauche par une surface plane, le miroir de faille. Au premier plan, ce miroir de faille met en contact le socle (à droite) et des marno-calcaires schistosés du Lias supérieur (la couverture jurassique, à gauche). À l'arrière plan, ce contact par faille entre couverture et socle est recouvert d'éboulis. |  Source - © 2013 Pierre Thomas Un plaquage de quartz sur lequel on devine des stries est visible au centre de l'image (et sur les images suivantes). |
 Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 6. Vue de profil d'un plaquage de quartz sur lequel les stries sont parfaitement visibles La direction des stries est quasi-verticale (composante décrochante nulle). Avec la résolution de ces photos, on ne peut pas en déterminer le sens avec certitude (on peut le faire sur le terrain avec une bonne loupe). Le sens du mouvement n'est cependant pas ambigu du fait de l'âge des terrains (Jurassique devant, Paléozoïque derrière). Il s'agit bien d'une faille normale. |  Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 7. Vue de face d'un plaquage de quartz sur lequel les stries sont parfaitement visibles La direction des stries est quasi-verticale (composante décrochante nulle). Avec la résolution de ces photos, on ne peut pas en déterminer le sens avec certitude (on peut le faire sur le terrain avec une bonne loupe). Le sens du mouvement n'est cependant pas ambigu du fait de l'âge des terrains (Jurassique devant, Paléozoïque derrière). Il s'agit bien d'une faille normale. |
 Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 8. Vue, prise en direction du Nord, du miroir de la faille du col d'Ornon À droite, les marnes schistosées du Lias supérieur et, à gauche, le socle de gneiss hercynien. |  Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 9. Vue, prise en direction du Nord, du miroir de la faille du col d'Ornon À droite, les marnes schistosées du Lias supérieur et, à gauche, le socle de gneiss hercynien. |
L'étude des roches du compartiment supérieur de l'Est (alternances marno-calcaires datant du Lias supérieur, l4b-5a sur la carte géologique) est riche d'enseignement. Ces roches du compartiment supérieur comportent deux particularités relativement peu fréquentes au niveau du compartiment supérieur d'une faille normale.
Première particularité. Les roches sédimentaires de ce compartiment supérieur sont très déformées. Elles montrent une très belle schistosité sub-verticale là où elles affleurent près de la faille normale. Ces mêmes roches du Lias (supérieur et aussi inférieur) montrent de très beaux plis, parfois avec schistosité, de l'autre côté de la vallée. Ce sont des plis identiques aux plis de La Paute décrits la semaine dernière, situés à 12 km au Nord. Ces roches sédimentaires du Lias (Jurassique inférieur) ont donc subi une compression et un raccourcissement (E-O) après leur dépôt.
 Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 10. Alternances marno-calcaires liasiques au voisinage immédiat de la faille du col d'Ornon Ces marno-calcaires sont schistosés (schistosité N-S, subverticale). Les niveaux marneux sont intensément schistosés, alors que les bancs plus calcaires le sont moins, ce qui est classique vue la différence de compétence. |  Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 11. Vue rapprochée sur les alternances marno-calcaires liasiques au voisinage immédiat de la faille Ces marno-calcaires sont schistosés (schistosité N-S, subverticale). Les niveaux marneux sont intensément schistosés, alors que les bancs plus calcaires le sont moins, ce qui est classique vue la différence de compétence. |
 Source - © 2013 Pierre Thomas Les plis affectant le Jurassique sont parfaitement visibles. | |
Deuxième particularité. La série stratigraphique affleurant dans la vallée est constitué de haut en bas de :
- Lias supérieur : marno-calcaires, sédiments pélagiques, déposés en eau relativement profonde (> 100 m) (c'est ce Lias supérieur qui affleure au niveau de la faille) ;
- Lias inférieur constitué de calcaires déposés en eau peu profonde ;
- Trias constitué d'une faible épaisseur de dolomies (formées en eau peu profonde), dolomies contenant des coulées de basaltes interstratifiées dans les dolomies (il y a eu de nombreuses éruptions de laves basaltiques au Trias dans la région).
On retrouve des blocs de ces "anciennes" formations (Lias inférieur et Trias) emballés dans les calcaires marneux du Lias supérieur juste au pied de la faille, et uniquement au pied de la faille. Les blocs de ces roches plus anciennes sont de toutes tailles, du centimètre au décamètre ; dans ce dernier cas, ils portent le nom d'olistolithes. Ces blocs sont « tombés », se sont éboulés ou ont glissé dans la mer "profonde" du Lias supérieur, et se sont « posés » dans les sédiments pélagiques en cours de sédimentation. Ils venaient forcément de plus haut. La mer profonde du Lias supérieur était donc bordée, à l'Ouest, de hauts fonds, voire de terrains émergés d'où pouvaient tomber des blocs déjà déposés des terrains du Lias inférieur ou du Trias. Or, à l'Est de la faille, Lias inférieur et Trias existent, mais situés 1000 m sous la surface topographique actuelle de la vallée de la Malsanne. Au Lias supérieur, le trajet de la faille actuel correspondait donc à une forte pente séparant un compartiment surelevé à l'ouest et une mer profonde à l'Est. Au Lias supérieur, de ce compartiment surélevé se détachaient des blocs de terrains plus anciens glissant dans les marnes se déposant dans la mer profonde du Lias supérieur. Tout cela démontre que la faille du col d'Ornon a joué en faille normale majeure au Lias supérieur (et au Jurassique moyen) et que les 2500m de dénivelé séparant le Trias du bloc Ouest du Trias du bloc Est ont été pour une bonne part acquis à cette époque. On peu ainsi "dater" la formation de ce demi-graben : sommet du Jurassique inférieur, et Jurassique moyen.
 Source - © 2013 Pierre Thomas Cet ensemble fait de roches résistantes est bien moins érodé que les marno-calcaires, et forme cet éperon escarpé. La dépression entre le socle et ces roches dures est constituée des calcaires marneux du Lias supérieur, montrant bien que basalte, calcaire et dolomie sont bien emballés dans les calcaires marneux. Il s'agit donc de la coalescence de trois gros olistolithes. |  Source - © 2013 Pierre Thomas Figure 14. Basalte photographié sur la gauche de l'éperon escarpé de la figure précédente Ce basalte est très vacuolaire, et certaines des vacuoles sont remplies de calcite. Sur les cartes géologiques, ce basalte vacuolaire riche en calcite est appelé « spilite ». |
 Source - © 2013 Pierre Thomas / BRGM, modifié Figure 15. Éperon rocheux du miroir de faille du col d'Ornon : vue annotée et interprétation À gauche, image de l'éperon rocheux des figures précédentes. Sur l'image ont été localisés des faciès assez facilement accessibles (et identifiables) : D = dolomie, β = basalte, LSM = Lias supérieur marneux. À droite, interprétation de ce même éperon rocheux inspiré de celui de la notice de la carte géologie BRGM 1/50 000 de La Mure. Selon cette interprétation, difficile à vérifier simplement sur le terrain sans être encordé, on voit bien que calcaire du Lias inférieur, basalte triasique et dolomies triasiques sont trois olistolithes différents, car (au moins partiellement) emballés dans les marnes du Lias supérieur bien que parfois au contact l'un de l'autre. Les « boules de basaltes » et les « conglomérats de calcaire du Lias inférieur » ont la signification de mini- ou de micro-olistolithes. | |
 Source - © 2013 Pierre Thomas Le miroir de faille étudié est localisé par la flèche jaune. La limite Jurassique / socle est figurée par le trait violet. les gros olistolithes (principalement faits de basalte) sont indiqués en vert avec la lettre β. Le rectangle jaune localise la photo de la figure 12. |  Source - © 2013 BRGM, modifié La ligne rouge indique la discordance base du Trias / socle hercynien. La faille principale est figurée en bleu. Le jeu normal actuel de cette faille peut être estimé par le décalage vertical de la base du Trias, jeu vertical d'environ 2500 m. L'allure en demi-graben (bloc basculé) du secteur est parfaitement visible, malgré la tectonique compressive qui l'a affecté depuis. |
 Source - © 2013 Google earth, modifié Figure 18. Vue Google Earth de la vallée de la Malsanne L'affleurement de cette semaine est localisé par la flèche jaune. Le trait rouge représente le tracé approximatif de la coupe de la figure précédente. | |
 Source - © 2013 BRGM / Google earth, modifié Figure 19. Carte géologique du secteur de la Chalp La flèche jaune localise l'affleurement étudié, le trait rouge la coupe de la figure ci-dessus. Cette figure nous amène à nous interroger sur la signification réelle d'une carte géologique. Ce secteur est à cheval sur deux cartes géologiques : La Mure au Sud, Vizille au Nord. Sur la carte de Vizille, la faille du col d'Ornon a été indiquée (nous l'avons renforcée pour la rendre bien visible) en noir (en pointillés quand elle était masquée par des éboulis). Cette faille est parfaitement visible. Elle n'est pas indiquée sur la carte de La Mure. Cela montre bien qu'une carte géologique est un document interprétatif, qui synthétise ce qu'ont voulu dire les auteurs, reflétant ainsi l'état de la science et des préoccupations géologiques au moment où les relevés de terrain ont été faits. Avant les années 1980, les failles normales internes aux chaînes de montagnes n'étaient que des "anecdotes" locales et sans grande signification pour les géologues alpins. Et, à moins qu'il ne s'agisse que d'une "erreur" d'impression, d'une coquille, l'absence de cette faille sur la feuille du Sud montre que les auteurs de la carte de la Mure n'ont pas jugé utile d'encore compliquer leur carte par ce simple "détail". À partir des années 1980, les failles normales dans les chaînes de montagnes ont été interprétées comme des éléments majeurs, qu'ont figurés les auteurs de la carte de Vizille. Il est à noter que cette faille, absente sur la carte de La Mure, est bien présente et sur les cartons en bas de cette carte (cartons d'où est extrait la coupe proposée ci-dessus, et dans sa notice (cf. schéma de l'éperon rocheux), ce qui prouve que l'opinion des auteurs a changé entre le moment où ils ont rendu leurs minutes de terrain aux dessinateurs et l'année de publication de la carte (1989). |  Source - © 2013 BRGM / Google earth, modifié Figure 20. Vue, sur fond "3D", de la carte géologique du secteur de la vallée de la Malsanne L'affleurement étudié est localisé par la flèche jaune, le tracé de la coupe par la ligne rouge. On remarque bien la "disparition" de la faille du Col d'Ornon quand on passe de la carte de Vizille à celle de La Mure. |
 Source - © 2013 BRGM / Google earth, modifié Ce secteur est à l'Est de Grenoble, que l'on devine à l'Ouest de l'image. |  Source - © 2013 BRGM / Google earth, modifié |
