Mots clés : polygone, structure polygonale, grès, Ploumanac'h, Jaizkibel

Quand la surface des grès se découpe en polygones

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

14/09/2015

Résumé

Structures polygonales dans des grès variés, terrestres et martiens.


2010 pour St Anne, 2013 pour Jaizkabel

Figure 1. Polygones "géants" à la surface des grès de Sainte-Anne, Sainte-Anne d'Évenos (Var)

Ces polygones, souvent des hexagones, mesurent de 5 à 6 m dans leur plus grande dimension. Ils affectent une surface ((NE-SO, 20°SE) qui n'est pas la surface de stratification (E-O, 30°N), que l'on voit en haut à gauche de la photo), mais une surface apparemment quelconque faisant un angle d'une cinquantaine de degrés avec la surface de stratification. Ces grès sont d'âge cénomanien inférieur (C2a, base du Crétacé supérieur). L'origine de cette structuration n'est pas claire.


Figure 2. Vue globale de l'affleurement à polygones des grès de Sainte-Anne (Var)

Cette photo d'ensemble montre bien (1) la très grande taille (5 à 6 m de "diamètre") de ces structures, et (2) que l'orientation et le pendage de cette surface avec polygones (NE-SO, 20°SE) sont très différents de l'orientation et du pendage des bancs de grès que l'on peut bien distinguer dans les collines de l'avant dernier plan (E-O, 30°N).


Les deux dernières semaines, nous avons vu que les grès montraient fréquemment des structures aussi belles qu'étranges et parfois énigmatiques : des taffonis, compris dans leurs grandes lignes, mais pas dans leur détail (cf. Quand les grès de l'Éocène inférieur (Yprésien) du Pays basque espagnol (Mont Jaizkibel) imitent le gothique flamboyant ), et des paramoudras, incompris dans leur grandes lignes (cf. Les boules gréseuses (paramoudras) de l'Éocène du Jaizkibel (Pays basque espagnol) ). Voici quatre exemples de structures polygonales affectant des grès, structures indépendantes de la stratification, structures de tailles allant de 6 m à 6 cm, structures que l'on retrouve aussi bien en Provence, au Pays basque, dans la forêt de Fontainebleau et ... sur Mars, sans que l'on soit sûr que toutes ces structures, qui se ressemblent, aient bien la même origine.

Quelle(s) peu(ven)t être l(es) origine(s) de ces structures polygonales qui affectent ces surfaces de grès ?

Ce ne sont pas des fentes de dessiccation, puisque ces surfaces peuvent ne pas être les plans de stratifications.

Ce ne sont pas des "sols polygonaux" qui affectent des sols et/ou roches meubles en climat périglaciaire, car ces grès sont indurés et la région de Toulon ou la côte basque n'avaient sans doute pas le climat adéquat même lors de la dernière glaciation.

Alors ? La bibliographie est relativement muette sur le sujet. On évoque parfois (au moins sur Mars) les effets mécaniques de fortes alternances thermiques (nuits et plein soleil d'hiver par exemple), qui provoqueraient un réseau de fractures, réseau ensuite élargi par l'altération/érosion.

Mais, une fois encore, l'incompréhension de l'origine de ces structures n'empêche pas de les admirer. Nous vous montrons 4 sites de grès à polygones : les grès du Crétacé supérieur de Sainte-Anne en grande banlieue toulonnaise (Var), les grès éocènes du Jaizkibel (Pays basque espagnol), les grès oligocènes de Fontainebleau (Seine et Marne) et les grès du cratère Gale (Mars).

Figure 3. Structures polygonales affectant les grès de Sainte-Anne, Var

La géométrie hexagonale parfois parfaite est saisissante. Les vues de profils montrent bien que ces hexagones sont limités par des sillons, et que leur surface est convexe.


Figure 4. Structures polygonales affectant les grès de Sainte-Anne, Var

La géométrie hexagonale parfois parfaite est saisissante. Les vues de profils montrent bien que ces hexagones sont limités par des sillons, et que leur surface est convexe.


Figure 5. Structures polygonales affectant les grès de Sainte-Anne, Var

La géométrie hexagonale parfois parfaite est saisissante. Les vues de profils montrent bien que ces hexagones sont limités par des sillons, et que leur surface est convexe.


Figure 6. Structures polygonales affectant les grès de Sainte-Anne, Var

La géométrie hexagonale parfois parfaite est saisissante. Les vues de profils montrent bien que ces hexagones sont limités par des sillons, et que leur surface est convexe.


Figure 7. Structures polygonales affectant les grès de Sainte-Anne, Var

La géométrie hexagonale parfois parfaite est saisissante. Les vues de profils montrent bien que ces hexagones sont limités par des sillons, et que leur surface est convexe.


Figure 8. Dalles de grès (non confondues avec la stratification) montrant ces structures polygonales, dans la forêt à l'Ouest de la dalle des figures précédentes

Situées en pleine forêt, ces dalles à structures polygonales sont plus difficiles à photographier. On devine, ici, de tels polygones au centre de la figure.


Figure 9. Secteur des grès de Sainte-Anne ne montrant pas de structures polygonales, mais montrant très bien la stratification des grès

Des taffonis agrémentent les falaises.


Figure 10. Secteur des grès de Sainte-Anne ne montrant pas de structures polygonales, mais montrant très bien la stratification des grès

Des taffonis agrémentent les falaises.



Figure 12. Vue aérienne des grès de Sainte-Anne (Var) où l'on voit les structures polygonales

D'autres structures polygonales, moins belles, se devine sur les affleurements au SO.


Figure 13. Vue aérienne de la région de Sainte-Anne


Figure 14. Vue aérienne de la région de Sainte-Anne, avec fond géologique


Figure 15. Localisation des grès de Sainte-Anne au NO de l'agglomération de Toulon (Var)

Toulon est en bas à gauche de l'image.


Figure 16. Structures polygonales d'environ 20 à 30 cm de "diamètre" affectant les grès éocènes du Jaizkibel

Ces structures affectent une surface approximativement perpendiculaire à la stratification (qui forme le sommet de la barre gréseuse).


Figure 17. Structures polygonales d'environ 20 à 30 cm de "diamètre" affectant les grès éocènes du Jaizkibel

Ces structures affectent une surface approximativement perpendiculaire à la stratification (qui forme le sommet de la barre gréseuse).


Figure 18. Barre gréseuse à structures polygonales dans les grès éocènes du Jaizkibel

Ces structures affectent une surface approximativement perpendiculaire à la stratification (qui forme le sommet de la barre gréseuse).


Figure 19. L'éléphant de Barbizon (Seine et Marne)

Barbizon, en forêt de Fontainebleau, est connu pour ses rochers de grès, lieux de promenade, d'escalade… appréciés par les franciliens en recherche de nature "sauvage". Certains de ces rochers présentent des mini-structures polygonales infra-décimétriques. Cela donne une allure écailleuse à ce rocher (et à bien d'autres), rocher qui par ailleurs a une forme d'éléphant.

Si des Franciliens avaient (1) de belles images de telles "écailles" et (2) une explication à cette morphologie de détail si particulière, Planet-Terre est preneur !


Figure 20. Les structures polygonales du cratère Gale photographiées par Curiosity, Mars

Opportunity (cf., par exemple, quatrième panorama "opportun" de Une sélection de panoramas issus de l'exploration de Mars par sondes et robots ) et Curiosity ont traversé des dalles de grès présentant souvent des structures polygonales. On peut souvent démontrer que ces structures ne sont ni des fentes de dessiccation, ni des "sols polygonaux". Ces structures seraient dues (mais rien n'est moins sûr) à des phénomènes de fracturations dues à des alternances thermiques (nuit <-70°C, jour >-10°C), fractures postérieurement agrandies par l'érosion éolienne.


Figure 21. Localisations des grès (1) de Sainte-Anne, (2) du Jaizkibel, et (3) de Barbizon


Mots clés : polygone, structure polygonale, grès, Ploumanac'h, Jaizkibel