Mots clés : tourbe, argile à bloc, glaciation - période glaciaire / interglaciaire, diapir, solifluxion, cryoturbation

"Diapirs" d'argiles tourbeuses quaternaires, plage de Trez-Rouz, presqu'île de Crozon, Finistère

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

01/06/2015

Résumé

Interpénétration de dépôts tourbeux interglaciaires et de formations argileuses à blocs périglaciaires.


Figure 1. Déformation métrique ressemblant à un mini diapir affectant des argiles tourbeuses et la base des argiles à blocs jaunâtres sus-jacents, plage de Trez-Rouz, Crozon, Finistère

Déformation métrique ressemblant à un mini diapir affectant des argiles tourbeuses et la base des argiles à blocs jaunâtres sus-jacents, plage de Trez-Rouz, Crozon, Finistère

Au centre de la photo, une grosse masse d'argile tourbeuse semble pénétrer dans les niveaux sus-jacents, en les déformant. Immédiatement à droite, il semble au contraire que ce soit les niveaux d'argiles à blocs qui s'enfoncent dans les argiles grises et noires (cela se voit assez mal, car les dernières tempêtes ont enlevé presque toutes ces argiles à blocs jaunâtres pénétrant dans les argiles tourbeuses grises et noires). Tout à fait à droite, les niveaux gris semblent contenir de nombreux petits blocs (cf. figures 8 et 9).


Figure 2. Vue d'ensemble du principal affleurement d'argiles tourbeuses de la plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

Vue d'ensemble du principal affleurement d'argiles tourbeuses de la plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

Affleurement numéroté TI n°1-a sur la vue d'ensemble de la plage (cf. figure 6).


Figure 3. Le principal "diapir" tourbeux de la plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

Le principal "diapir" tourbeux de la plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

La déformation des niveaux de tourbe noire-gris foncé, et la déformation des niveaux immédiatement au-dessus (argile grise, puis argile à petits blocs, puis argiles jaunâtre à gros blocs) se voient assez facilement. On peut remarquer que tous ces blocs sont très anguleux et n'ont jamais été roulés. Ces argiles jaunâtres à blocs ne correspondent pas à d'anciennes plages.


Figure 4. Zoom sur le sommet du diapir de la plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

Zoom sur le sommet du diapir de la plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

La déformation des niveaux de tourbe noire-gris foncé, et la déformation des niveaux immédiatement au-dessus (argile grise, puis argile à petits blocs, puis argiles jaunâtre à gros blocs) se voient assez facilement. On peut remarquer que tous ces blocs sont très anguleux et n'ont jamais été roulés. Ces argiles jaunâtres à blocs ne correspondent pas à d'anciennes plages.


Figure 5. Zoom sur le diapir et sa relation avec les argiles jaunes, plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

Zoom sur le diapir et sa relation avec les argiles jaunes, plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

La déformation des niveaux de tourbe noire-gris foncé, et la déformation des niveaux immédiatement au-dessus (argile grise, puis argile à petits blocs, puis argiles jaunâtre à gros blocs) se voient assez facilement. On peut remarquer que tous ces blocs sont très anguleux et n'ont jamais été roulés. Ces argiles jaunâtres à blocs ne correspondent pas à d'anciennes plages.


 

Le niveau relatif de la mer par rapport à la Bretagne varie énormément depuis des centaines de milliers d'années. Il y a d'abord les variations absolues du niveau de la mer (eustatisme), qui oscillent autour du zéro actuel (entre +20 m et -20 m) pendant les différents interglaciaires, comme l'interglaciaire actuel (Holocène), l'interglaciaire Würm-Riss (Éémien,), l'interglaciaire Riss-Mindel... mais qui peut s'abaisser jusqu'à -100 à -120 m pendant les maximums des stades glaciaires du Würm (= Weichsélien, de -100 000 à -15 000 ans), du Riss (= saalien, de -200 000 à -120 000 ans)...

Il y a aussi les effets isostatiques des glaciations qui font varier le niveau des continents, indépendamment du niveau de la mer. Pendant les périodes glaciaires, l'Europe du Nord, dont la Grande Bretagne, se couvre de glace et s'enfonce. La périphérie de la calotte, dont la Bretagne, se relève. La mise en glace étant en général lente et progressive, la remontée de la Bretagne est contemporaine de la mise en glace et cet effet de remontée du sol s'ajoute à la baisse eustatique. Après la fonte des glaces qui est un phénomène très rapide, il y a retour à l'altitude normale avec relèvement de l'emplacement de l'ancienne calotte, pendant que la périphérie de l'ancienne calotte (dont la Bretagne) s'enfonce. Cette subsidence péri-paléo-calotte dure pendant 15 000 à 20 000 ans après la déglaciation (c'est ce qui se passe actuellement, cf. L'allée couverte immergée de Guinirvit, Baie de Kernic, Plouescat (Finistère)... ).

Il y a enfin des causes purement tectoniques, avec rejeux quaternaires d'anciennes failles hercyniennes qui peuvent s'accompagner localement de surrection ou d'enfoncement du sol. En effet, toute l'Europe de l'Ouest est en compression N-S (rapprochement Europe-Afrique) et cela a tendance à occasionner des ondulations à grande longueur d'onde (on parle de flambage), avec des zones en surrection et d'autres en subsidence. C'est pour toutes ces raisons que l'on peut trouver en Bretagne, Normandie, Picardie, Nord-Pas de Calais... des niveaux continentaux quaternaires immergés (et quelques fois des niveaux marins surélevés).

Pendant les périodes glaciaires, le climat ressemblait à celui des toundras sibériennes actuelles. D'après la notice de la carte géologique de Brest 1/50 000 (1980), les reliefs sont « empâtés » de dépôts périglaciaires : argiles à blocs, arènes de gélivation..., le tout pouvant s'être déplacé par gravité le long de pentes (solifluxion). Ces formations périglaciaires sont légendées "Sy" sur la carte géologique de Brest. Des dépôts lacustres (parfois marins) et tourbeux sont interstratifiés dans ces dépôts périglaciaires. Ces dépôts, grâce à leur pollens, sont assimilés aux interglaciaires. Les travaux de M. Th. Morzadec (dont on trouve le résumé dans la notice de la carte Brest 1/50  00, publiée en 1980) ont permis, il y a 40 ans, de trouver deux niveaux interglaciaires argilo-tourbeux sur la falaise de la plage de Trez-Rouz. De haut en bas, sous le sol holocène actuel, si toutes les périodes glaciaires et interglaciaires ont laissé des dépôts (ce qui est loin d'être certain), on aurait les formations périglaciaires du Würm, l'interglaciaire argilo-tourbeux supérieur du Würm-Riss (Éémien), les formations périglaciaires du Riss, l'interglaciaire argilo-tourbeux inférieur du Riss-Mindel et, enfin, les formations glaciaires du Mindel. Ces dépôts argilo-tourbeux contiennent des restes d'une végétation herbacée caractéristique d'un type d'étang fréquent le long des côtes au niveau des plus hautes mers. Des âges 14C leur donnent un âge incertain, mais largement plus vieux que 24 000 ans ; ces tourbes ne datent pas de l'Holocène, mais d'interglaciaires plus anciens, contrairement aux tourbes du Pas de Calais (cf. Les forêts, tourbes et sols submergés du littoral du Pas de Calais qui, elles, sont holocènes.

Plus récemment, la datation par résonance de spin électronique des sables contenus dans le principal niveau de tourbe donne un âge de 470 000 ± 53 000 ans (B. van Vliet-Lanoë et al. , Journal of Geodynamics , 29 (2000) p. 15-41). Cette tourbe est donc anté-Holocène et post-Mindel (stade isotopique 12). Des études plus récentes ont permis de préciser/modifier à la marge ces interprétations, car la plage et sa falaise sont perpétuellement remaniées par l'érosion marine et changent aux fils des ans (cf., par exemple, M.-T. Morzadec-Kerfourn , 1999, Littoraux pléistocènes de l'ouest du Massif armoricain : de la rade de Brest à la Baie d'Audierne ) et de nouveaux affleurement peuvent être mis à jour.

Quelle que soit la chronologie de ces niveaux argilo-tourbeux, l'un d'eux affleurait très bien à la base de la falaise de Trez-Rouz en janvier 2014, sans doute le niveau inférieur de la notice de la carte géologique de Brest, 1980. Ce niveau argilo-tourbeux et les strates sus-jacentes ne sont absolument pas horizontaux, mais dessinent des ondulations voire de "véritables plis". Une telle déformation affectant des niveaux quaternaires en Armorique est pour le moins étonnante. Une déformation aussi intense n'est pas à rechercher dans une vraie déformation tectonique, mais dans des déformations gravitaires ou liées au gel (cryoturbation).

On pourrait penser à des diapirs. En effet une argile tourbeuse est un matériel très déformable et moins dense que les dépôts périglaciaires sus-jacents. Cette argile tourbeuse a pu s'injecter à la manière d'un diapir de sel dans des roches sédimentaires "ordinaires". Les dépôts périglaciaires sus-jacents ont pu être mis en place sous forme d'une coulée de solifluxion. La progression de cette coulée aurait pu localement déformer les niveaux argileux plastiques sous-jacents. Enfin les alternances gels-dégels et les phénomènes associés de gonflement/tassement dans les pergélisols occasionnent souvent des déformations métriques (cf., par exemple, figure 1 de

Formes liées aux alternances de gel-dégel (2/2) ), ce que l'on appelle la cryoturbation. On était dans des conditions climatiques où ces phénomènes de cryoturbation pouvaient se produire en Bretagne lors des dernières glaciations et affecter les niveaux géologiques déposés pendant l'interglaciaire précédent.

Ces trois mécanismes ne sont évidemment pas incompatibles, et l'un quelconque d'entre eux a pu se produire seul, ou associé à l'un et/ou l'autre.

Le résultat en est cette falaise de Trez-Rouz qui mérite une visite en attendant qu'une grosse tempête détruise ces affleurements (et n'en découvre éventuellement d'autres), et que d'éventuelles nouvelles datations permettent de préciser les âges de ces dépôts.

Figure 6. Vue d'ensemble de la plage de Trez-Rouz (Finistère) localisant les principaux affleurements d'argiles tourbeuses affleurant dans la falaise

Vue d'ensemble de la plage de Trez-Rouz (Finistère) localisant les principaux affleurements d'argiles tourbeuses affleurant dans la falaise

De gauche à droite, le deuxième niveau de Tourbe Interglaciaire (TI n°2), puis trois affleurement de tourbes (numérotés TI n°1-a, TI n° 1-b et TI n°1-c) sans doute trois affleurements d'un même niveau séparés les uns des autres par des éboulements sub-actuels des argiles à blocs constituant le haut de la falaise.


Figure 7. Zoom sur la partie Nord (gauche) de la plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

Zoom sur la partie Nord (gauche) de la plage de Trez-Rouz (Crozon, Finistère)

On retrouve, dans la moitié droite de la photo et à la base de la falaise, l'affleurement TI n°1-a déjà vus aux figures 1 à 5 et à voir aussi aux figures 8, 9 et 10. Ces niveaux sombres sont recouverts de quelques mètres d'argiles jaunâtres à blocs, dont on devine les strates pendant vers la gauche, à gauche de la photo. Sur cette gauche de la photo, on voit aussi que ces argiles jaunâtres à blocs sont recouvertes d'une strate grise, un autre niveau d'argile tourbeuse (TI n°2). Ce deuxième niveau de tourbe est lui-même recouvert d'argiles à blocs partiellement recouvertes d'herbe. On peut proposer (avec les précautions d'usage et en supposant que chaque stade glaciaire et interglaciaire ait occasionné un dépôt) que, sous le sol holocène et sub-actuel, on trouve de haut en bas et de gauche à droite : (1) les dépôts périglaciaires du Würm, (2) les argiles tourbeuses de l'interglaciaire Würm-Riss, ou Émien, (3) les dépôts périglaciaires du Riss, (4) les argiles tourbeuses de l'interglaciaire Riss-Mindel.


Figure 8. Vue d'ensemble sur la partie Sud (droite) de l'affleurement TI n°1-a

Vue d'ensemble sur la partie Sud (droite) de l'affleurement TI n°1-a

Il semble qu'on puisse suivre un banc de tourbe bien noire presque sans interruption de la gauche vers la droite de l'image, malgré les plis et les variations d'épaisseur. On peut bien voir dans les deux tiers droits de l'image ce qu'il y a sous ces argiles tourbeuses : des argiles grises à petits blocs (dépôts périglaciaires du Mindel ?)


Figure 9. Zoom sur les argiles grises à petits blocs situées sous le niveau de tourbe TI n°1-a

Zoom sur les argiles grises à petits blocs situées sous le niveau de tourbe TI n°1-a

Formations périglaciaires du Mindel ?


Figure 10. Zoom sur les bancs de tourbes de l'extrême droite (Sud) de l'affleurement TI n°1-a

Zoom sur les bancs de tourbes de l'extrême droite (Sud) de l'affleurement TI n°1-a

On voit des déformations analogues, mais à échelle décimétrique, des "grandes" déformations à échelle métriques des figures 1 à 5. Diapirisme des argiles tourbeuses dans les argiles jaunâtres à blocs ? Enfoncement (= figure de charge) de gros blocs des argiles à blocs dans la tourbe sous-jacente ? Figures de gel/dégel et de cryoturbation de ces niveaux ductiles pendant la période glaciaire du Riss ? Combinaison de deux ou trois de ces mécanismes ?


Figure 11. Zoom sur les bancs de tourbes de l'extrême droite (Sud) de l'affleurement TI n°1-a

Zoom sur les bancs de tourbes de l'extrême droite (Sud) de l'affleurement TI n°1-a

On voit des déformations analogues, mais à échelle décimétrique, des "grandes" déformations à échelle métriques des figures 1 à 5. Diapirisme des argiles tourbeuses dans les argiles jaunâtres à blocs ? Enfoncement (= figure de charge) de gros blocs des argiles à blocs dans la tourbe sous-jacente ? Figures de gel/dégel et de cryoturbation de ces niveaux ductiles pendant la période glaciaire du Riss ? Combinaison de deux ou trois de ces mécanismes ?


Figure 12. Un autre "diapir" de tourbe de la plage de Trez-Rouz, Crozon (Finistère)

Un autre "diapir" de tourbe de la plage de Trez-Rouz, Crozon (Finistère)

Affleurement noté TI n°1-b, sur la vue d'ensemble de la plage de Trez-Rouz.


Figure 13. Zoom sur le sommet et les flancs d'un "diapir" de tourbe de la plage de Trez-Rouz, Crozon (Finistère)

Zoom sur le sommet et les flancs d'un "diapir" de tourbe de la plage de Trez-Rouz, Crozon (Finistère)

Le niveau immédiatement supérieur est ici constitué d'argiles grises à petits blocs. Statistiquement, il semble que les blocs au-dessus du flanc gauche du "diapir" penchent vers la gauche, et que ceux au-dessus du flanc droit penchent vers la droite. Si cette impression est correcte, on a là la preuve que tourbe et argiles à blocs se sont bien déformées après leur dépôt.


Figure 14. Zoom sur le sommet d'un "diapir" de tourbe de la plage de Trez-Rouz, Crozon (Finistère)

Zoom sur le sommet d'un "diapir" de tourbe de la plage de Trez-Rouz, Crozon (Finistère)

Le niveau immédiatement supérieur est ici constitué d'argiles grises à petits blocs. Statistiquement, il semble que les blocs au-dessus du flanc gauche du "diapir" penchent vers la gauche, et que ceux au-dessus du flanc droit penchent vers la droite. Si cette impression est correcte, on a là la preuve que tourbe et argiles à blocs se sont bien déformées après leur dépôt.


Figure 15. Zoom sur un flanc d'un "diapir" de tourbe de la plage de Trez-Rouz, Crozon (Finistère)

Zoom sur un flanc d'un "diapir" de tourbe de la plage de Trez-Rouz, Crozon (Finistère)

Le niveau immédiatement supérieur est ici constitué d'argiles grises à petits blocs. Statistiquement, il semble que les blocs au-dessus du flanc gauche du "diapir" penchent vers la gauche, et que ceux au-dessus du flanc droit penchent vers la droite. Si cette impression est correcte, on a là la preuve que tourbe et argiles à blocs se sont bien déformées après leur dépôt.


Figure 16. Affleurement d'argile tourbeuse le plus au Sud de la falaise de la plage de Trez-Rouz (état de janvier 2014), Crozon (Finistère)

Affleurement d'argile tourbeuse le plus au Sud de la falaise de la plage de Trez-Rouz (état de janvier 2014), Crozon (Finistère)

Affleurement noté TI n°1-c, sur la vue d'ensemble de la plage de Trez-Rouz.

Cet affleurement de tourbe ne montre pas de figure de déformation spectaculaire, mais c'est le seul, en janvier 2014, où l'on pouvait voir des débris de bois macroscopiquement reconnaissables.


Figure 17. Affleurement d'argile tourbeuse le plus au sud de la falaise de la plage de Trez-Rouz (état de janvier 2014) montrant des débris de bois reconnaissables

Affleurement d'argile tourbeuse le plus au sud de la falaise de la plage de Trez-Rouz (état de janvier 2014) montrant des débris de bois reconnaissables

Affleurement noté TI n°1-c, sur la vue d'ensemble de la plage de Trez-Rouz.

Cet affleurement de tourbe ne montre pas de figure de déformation spectaculaire, mais c'est le seul, en janvier 2014, où l'on pouvait voir des débris de bois macroscopiquement reconnaissables.


Figure 18. Affleurement d'argile tourbeuse le plus au sud de la falaise de la plage de Trez-Rouz (état de janvier 2014) montrant des débris de bois reconnaissables

Affleurement d'argile tourbeuse le plus au sud de la falaise de la plage de Trez-Rouz (état de janvier 2014) montrant des débris de bois reconnaissables

Affleurement noté TI n°1-c, sur la vue d'ensemble de la plage de Trez-Rouz.

Cet affleurement de tourbe ne montre pas de figure de déformation spectaculaire, mais c'est le seul, en janvier 2014, où l'on pouvait voir des débris de bois macroscopiquement reconnaissables.


Figure 19. Contexte géologique de la plage de Trez-Rouz (punaise jaune), Crozon (Finistère)

Contexte géologique de la plage de Trez-Rouz (punaise jaune), Crozon (Finistère)

Cette plage se situe là où la côte recoupe un affleurement de formations périglaciaires (Sy, en vert). L'essentiel de la presqu'île de Crozon est constitué de roches sédimentaires paléozoïques plissées, figurées en marron, en gris, en gris vert...


Figure 20. Localisation de la plage de Trez-Rouz et de la presqu'île de Crozon (punaise jaune)

Localisation de la plage de Trez-Rouz et de la presqu'île de Crozon (punaise jaune)

Mots clés : tourbe, argile à bloc, glaciation - période glaciaire / interglaciaire, diapir, solifluxion, cryoturbation