Mots clés : gorge, antécédence, surimposition, cluse, mont, anticlinal

La cluse du Val de Fier et l'anticlinal du Gros Foug (Savoie et Haute Savoie) : antécédence ou surimposition ?

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

02/02/2015

Résumé

Pourquoi un cours d'eau traverse-t-il une montagne plutôt que de la contourner ? Scénarios possibles et observations décisives.


Figure 1. La cluse du Val de Fier, à la frontière de la Savoie et de la Haute Savoie, vue du Grand Colombier (Ain)

La cluse du Val de Fier, à la frontière de la Savoie et de la Haute Savoie, vue du Grand Colombier (Ain)

À l'extrême arrière-plan, les premières pentes d'un massif subalpin, le massif des Bornes. Un peu en avant, le plateau vallonné s'étendant à l'Ouest et au Nord d'Annecy, d'une altitude comprise entre 400 et 500 m. Au premier plan, le fleuve Rhône coulant dans une plaine étroite qui est à une altitude d'environ 300 m, et les forêts couvrant le flanc Est du Grand Colombier, un des chaînons orientaux du Jura. Entre la plaine du Rhône et le plateau d'Annecy, le chaînon appelé Montagne du Gros Foug traverse la photo de droite (S) à gauche (N). Les sommets de cette montagne ont une altitude d'environ 1000 m (1053 à son point culminant). Au centre de la photo, la Montagne du Gros Foug est recoupée par une gorge étroite et profonde : le Val de Fier, du nom de la rivière qui l'emprunte. Cette trouée du Val de Fier laisse bien voir les strates calcaires qui constituent la montagne : ces strates (Jurassique et Crétacé) dessinent un magnifique anticlinal légèrement coffré. L'anticlinal correspondant à un relief, on a là un magnifique exemple de relief conforme. Le Val de Fier, gorge recoupant un anticlinal, a donc la signification d'une cluse au sens des géomorphologues.


Le Val de Fier regroupe la montagne du Gros Foug. Il est situé sur la rive gauche du Rhône, et donc situé dans les Alpes pour un géographe. Les géologues ne séparent pas Jura et massifs subalpins selon des critères géographiques, mais selon leur colonne stratigraphique. Est appelé Jura ce qui n'est constitué que de faciès jurassiques et crétacés superficiels (mer peu profonde). Est appelé massifs subalpins ce qui comprend des faciès profonds dans sa colonne stratigraphique, en particulier dans le Jurassique. Le Gros Foug est constitué de faciès sédimentaires de type Jura. Et bien que sur la rive gauche du Rhône, c'est encore un pli du Jura. Il en a d'ailleurs la morphologie coffrée.

Le Val de Fier est un exemple parfait de ce que les géomorphologues appellent « cluse » quand ils décrivent les formes de reliefs dans une région plissée. Un anticlinal conforme est appelé « mont », un synclinal conforme « val », et des gorges qui recoupent perpendiculairement un mont sont appelés « cluse ». Le problème vient de l'origine des cluses. Alors qu'il serait logique que le réseau hydrographique emprunte les points bas et que les rivières coulent au fond des vals (ou vaux, au choix), on peut se demander pourquoi et comment une rivière recoupe une montagne (ici en l'entaillant d'une gorge plus de 500 m de profondeur), alors qu'il semble tellement plus facile de contourner les monts en suivant les vals.

Les 3 figures suivantes nous montrent des images à différentes échelles de ce Gros Foug et du val de Fier, photographies prises du Grand Colombier. Les 5 images d'après sont des images du Géoportail, montrant soit des photograpghies, soit des cartes du relief, et permettent de mieux poser le problème. Puis nous proposerons une réponse à ce problème, avec des réflexions théoriques et en consultant les cartes géologiques du BRGM.

Figure 2. Gros plan sur la rive droite du Val de Fier

Gros plan sur la rive droite du Val de Fier

On voit très bien la nature anticlinale (ou en toute rigueur antiforme) de la montagne du Gros Foug. Près de la sortie aval du Val, on voit une grande carrière qui entaille les couches calcaires presque verticales du Jurassique supérieur.


Figure 3. La terminaison Nord de l'anticlinal du Gros Foug

La terminaison Nord de l'anticlinal du Gros Foug

La rivière, le Fier, arrive, sur cette photo, par l'arrrière (par l'Est) de la montagne et la traverse par la cluse. Vu du sommet du grand Colombier, on se demande pourquoi la rivière entaille à ce point la montagne plutôt qu'en faire le tour par le Nord (la gauche), ce qui semble a priori "plus facile" vu de ce point d'observation. Tout au fond à droite, le Mont Blanc.


Figure 4. Mosaïque couvrant 180° du Nord (à gauche) au Sud (à droite), avec l'anticlinal du Gros Foug au centre

Mosaïque couvrant 180° du Nord (à gauche) au Sud (à droite), avec l'anticlinal du Gros Foug au centre

À droite, le lac du Bourget. Le Fier recoupe la montagne dans son quart Nord. Là encore, on se demande pourquoi le Fier recoupe l'anticlinal au lieu d'en faire le tour par le Nord, ou de rejoindre le lac du Bourget en coulant dans la dépression que l'on devine à l'arrière du Gros Foug.


Figure 5. Vue oblique de la partie Nord du Gros Foug

Vue oblique de la partie Nord du Gros Foug

Cet angle de vue a été choisi (vu de plus haut) pour avoir la même orientation que les photos prises du sommet du Grand Colombier. Au fond à droite, les Alpes sensu stricto et le Mont Blanc. Au milieu, au Nord et à l'Est du lac d'Annecy (visible à droite), le plateau vallonné avec une altitude de 400 à 500 m. Au tout premier plan, le flanc Est du Grand Colombier et la vallée du Rhône. Entre cette vallée du Rhône et le plateau vallonné de l'Est d'Annecy, l'anticlinal du Gros Foug, entaillé par le Val de Fier. L'apparente "étrangeté" de cette entaille saute aux yeux, en particulier sur la carte en relief.

Même angle de vue et mode de projection que la carte du relief ci-après.


Figure 6. Carte du relief, en vue oblique, de la partie Nord du Gros Foug

Carte du relief, en vue oblique, de la partie Nord du Gros Foug

Cet angle de vue a été choisi (vu de plus haut) pour avoir la même orientation que les photos prises du sommet du Grand Colombier. Au fond à droite, les Alpes sensu stricto et le Mont Blanc. Au milieu, au Nord et à l'Est du lac d'Annecy (visible à droite), le plateau vallonné avec une altitude de 400 à 500 m. Au tout premier plan, le flanc Est du Grand Colombier et la vallée du Rhône. Entre cette vallée du Rhône et le plateau vallonné de l'Est d'Annecy, l'anticlinal du Gros Foug, entaillé par le Val de Fier. L'apparente "étrangeté" de cette entaille saute aux yeux, en particulier sur cette carte en relief.

Même angle de vue et mode de projection que la vue précédente.


Figure 7. Vue oblique, en direction du Nord, de la partie Nord du Gros Foug

Vue oblique, en direction du Nord, de la partie Nord du Gros Foug

À droite, le plateau vallonné avec une altitude de 400 à 500 m. À Gauche, le Grand Colombier et la vallée du Rhône. Entre cette vallée du Rhône et le plateau vallonné de l'Est d'Annecy, l'anticlinal du Gros Foug, entaillé par le Val de Fier. L'apparente "étrangeté" de cette entaille saute aux yeux, en particulier sur la carte en relief.

Même angle de vue et mode de projection que la carte du relief ci-après.


Figure 8. Carte du relief, en vue oblique et en direction du Nord, de la partie Nord du Gros Foug

Carte du relief, en vue oblique et en direction du Nord, de la partie Nord du Gros Foug

À droite, le plateau vallonné avec une altitude de 400 à 500 m. À Gauche, le Grand Colombier et la vallée du Rhône. Entre cette vallée du Rhône et le plateau vallonné de l'Est d'Annecy, l'anticlinal du Gros Foug, entaillé par le Val de Fier. L'apparente "étrangeté" de cette entaille saute aux yeux, en particulier sur la carte en relief.

Même angle de vue et mode de projection que la vue précédente.


Figure 9. Carte en relief et réseaux hydrographiques réel et "logique"

Carte en relief et réseaux hydrographiques réel et "logique"

En haut, carte en relief et réseau hydrographique actuel. Du haut à gauche au bas à droite de l'image, on voit la plaine de Saône, le massif du Jura, la vallée du Rhône, le plateau vallonné (là où sont écrits les noms des rivières, Les Usses, le Fier et le Chéran), et enfin les Alpes. La situation de Val de Fier (VF) qui recoupe le Gros Foug apparaît bien dans toute son apparente étrangeté. D'autres rivières que le Fier recoupent des anticlinaux, en particulier le Chéran, en bas à droite de l'image, et le Rhône en aval du Lac Léman

En bas, le réseau hydrographique reconstitué tel qu'il semblerait logique qu'il soit pour le Fier. Il semblerait en effet plus facile au Fier et au Chéran de tourner vers le Sud au niveau de leur confluent en empruntant la dépression qui longe le Gros Foug par l'Est et qui rejoint le Lac du Bourget par la partie aval de la vallée du Sierroz (trajet "logique" figuré en pointillé). Pourquoi Fier et Chéran ont-ils "choisi" de creuser le Val de Fier plutôt que d'emprunter la voie du Sud, apparemment plus facile ?


Cette question des cluses qui recoupent des monts anticlinaux est vieille comme la géomorphologie. Deux scénarios extrêmes sont proposés, correspondant à deux situations initiales bien différentes.

La première situation correspond à ce qu'on appelle l'antécédence, parce que la rivière coulait avant la formation du pli. La rivière coulait sur un terrain plat constitué de couches horizontales. Elle y a creusé une vallée a priori peu profonde. Un plissement a déformé cette série et a engendré un anticlinal qui s'est bombé très progressivement (typiquement avec une vitesse de l'ordre de grandeur du mouvement des plaques, à savoir une vitesse de l'ordre du centimètre/an). La rivière s'est (relativement) enfoncée sur place au niveau de l'anticlinal et y a creusé une cluse.

La deuxième situation est appelée surimposition, parce que des couches (horizontales) peu résistantes se surimposent et recouvrent en discordance un anticlinal préexistant, anticlinal fait de roches résistantes. La rivière creuse une vallée dans les couches discordantes peu résistantes. Quand le fond de la vallée atteint le sommet de l'ancien anticlinal, elle ne peut plus aller à droite ou à gauche, bloquée par les versants qu'elle vient de creuser. Elle ne peut plus qu'entailler sur place l'anticlinal dans la continuité de son tracé (amont et aval) creusé dans la roche tendre. L'érosion générale érodant beaucoup plus les roches tendres que de les roches dures constituant l'anticlinal, celui-ci se retrouve en relief au bout d'un "certain temps", relief alors traversé par une cluse.

Il ne reste plus qu'à étudier la géologie locale du Gros Foug et de ses bordures quelle est la situation de ce cas précis et pour comprendre l'origine de la cluse du val de Fier

Figure 10. Antécédence et surimposition, deux façons d'expliquer les cluses

Antécédence et surimposition, deux façons d'expliquer les cluses

La première situation correspond à ce qu'on appelle l'antécédence, parce que la rivière coulait avant la formation du pli. La rivière coulait sur un terrain plat constitué de couches horizontales. Elle y a creusé une légère vallée. Un plissement a déformé cette série et a engendré un anticlinal qui s'est bombé très progressivement (typiquement avec une vitesse de l'ordre de grandeur du mouvement des plaques, à savoir une vitesse de l'ordre du centimètre/an). La rivière s'est (relativement) enfoncée sur place au niveau de l'anticlinal et y a creusé une cluse.

La deuxième situation est appelée surimposition, parce que des couches (horizontales) peu résistantes se surimposent et recouvrent en discordance un anticlinal préexistant, anticlinal fait de roches résistantes. La rivière creuse une vallée dans la couche discordante peu résistante. Quand le fond de la vallée atteint le sommet de l'ancien anticlinal, elle ne peut plus aller à droite ou à gauche, bloquée qu'elle est dans la rivière qu'elle vient de creuser. Elle ne peut plus que creuser sur place l'anticlinal dans la continuité des vallées amont et aval creusé dans la roche tendre. L'érosion générale érodant beaucoup plus les roches tendres que de les roches dures constituant l'anticlinal, celui-ci se retrouve en relief, relief traversé par une cluse.


Figure 11. Extrait de la carte géologique d'Annecy au 1/250 000 montrant la situation du Val de fier (flèche noire) et de l'anticlinal du Gros Foug (de direction N-S, au milieu de la carte)

Extrait de la carte géologique d'Annecy au 1/250 000 montrant la situation du Val de fier (flèche noire) et de l'anticlinal du Gros Foug (de direction N-S, au milieu de la carte)

La croix rouge correspond au Grand Colombier, point d'où ont été prises les 4 premières photos.

On voit que l'anticlinal du Gros Foug est surtout constitué de Jurassique (bleu), de Crétacé inférieur (vert et marron) et d'Oligocène (orange). Cet anticlinal est entouré par des terrains figurés en jaune, formation connue sous le nom de « molasse miocène », en jaune.


On pourrait supposer que le Miocène c'est déposé (à l'horizontal) après les plissements qu'elle a entièrement recouvert. Puis la vallée du paléo-Fier se serait creusée en entaillant "sur place" le Miocène et l'anticlinal. Le dégagement de la majorité du Miocène par l'érosion (notamment glaciaire) aurait laissé en relief l'anticlinal et sa cluse. On aurait là un bel exemple de surimposition.

On pourrait aussi supposer que le Miocène s'est déposé en concordance sur une série antérieure (du Jurassique à l'Oligocène) non plissée, et que l'ensemble (Miocène + substratum) a été plissé en anticlinal avec creusement d'une cluse. Puis le Miocène, bien plus tendre aurait été enlevé par l'érosion au niveau de l'anticlinal. On aurait là un bel exemple d'antécédence.

Il n'y a plus qu'aller voir (sur le terrain ou sur les cartes géologiques) si le Miocène est plissé et concordant avec son substratum, ou s'il n'est pas plissé et repose en discordance sur un substratum précédemment ployé en anticlinal.

Figure 12. Vue oblique et carte géologique correspondante du Val de Fier recoupant l'anticlinal du Gros Foug

Vue oblique et carte géologique correspondante du Val de Fier recoupant l'anticlinal du Gros Foug

Nous avons renforcé (traits noirs) les symboles de direction et pendage des couches du Miocène quand la carte géologique en indiquait. On voit très bien que le Miocène est plissé comme les couches plus anciennes, qu'il pend vers l'Ouest à l'Ouest et vers l'Est à l'Est. La valeur des pendages indique même une quasi concordance entre le Miocène et son substratum. L'origine de la cluse du Val de Fier est donc à rechercher dans un phénomène d'antécédence (la formation de l'anticlinal est postérieure à l'établissement du réseau hydrographique du paléo-Fier) et non pas de surimposition.


Figure 13. Paysage interprété, vu du Grand Colombier, du Gros Foug et de la cluse du Val de Fier

Paysage interprété, vu du Grand Colombier, du Gros Foug et de la cluse du Val de Fier

On voit bien que le Miocène est plissé en anticlinal, comme les couches plus anciennes.


On peut noter qu'une publication de R. Mouchet dont la première partie du titre est quasiment analogue au nôtre, Le Val de Fier : antécédence ou surimposition ? Étude de la formation et de l'évolution d'une cluse , posait déjà le problème en 1940 et aboutissait à la même conclusion : la cluse du Val de Fier est due à un phénomène d'antécédence.

Pour finir, quelques vues de l'amont, du milieu et de l'aval de la cluse du Val de Fier.

Figure 14. La Montagne du Gros Foug vue de l'Est, quelques kilomètres au Sud de l'entrée du Val de Fier

La Montagne du Gros Foug vue de l'Est, quelques kilomètres au Sud de l'entrée du Val de Fier

L'entrée du Val de Fier est visible un peu à droite du milieu de la photo.


Figure 15. L'entrée (amont) du Val de Fier

L'entrée (amont) du Val de Fier

La nature anticlinale de la montagne du Gros Foug se voit bien.


Figure 16. La sortie (aval) du Val de Fier vue de "juste en face"

La sortie (aval) du Val de Fier vue de "juste en face"

Au premier plan, le Rhône.


Figure 17. Couches quasi-verticales du flanc Ouest de l'anticlinal coffré du Gros Foug

Couches quasi-verticales du flanc Ouest de l'anticlinal coffré du Gros Foug

En bas de la gorge, le Fier.


Figure 18. La carrière située sur la rive droite du Val de Fier

La carrière située sur la rive droite du Val de Fier

Cette carrière entaille la retombée Ouest de l'anticlinal du Gros Foug. La verticalité des couches du Jurassique terminal y est évidente.


Figure 19. Localisation du Val de Fier et de l'anticlinal du Gros Foug

Localisation du Val de Fier et de l'anticlinal du Gros Foug

Figure 20. Localisation du Val de Fier et de l'anticlinal du Gros Foug

Localisation du Val de Fier et de l'anticlinal du Gros Foug

Mots clés : gorge, antécédence, surimposition, cluse, mont, anticlinal