Les méta-conglomérats carbonifères près de Perosa Argentina, Massif de Dora Maira (massif cristallin interne des Alpes italiennes)

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

15/05/2017

Résumé

Méta-conglomérats : conglomérats hercyniens repris par l'orogenèse alpine.


Figure 1. Conglomérat carbonifère étiré (méta-conglomérat), vallée du Torrente Germanasca, au Sud-Ouest de Perosa Argentina, Piémont, Italie

Les galets qui avaient initialement une forme plus ou moins isodiamétrique (section circulaire) ont été très étirés et ont, du moins dans le plan d'observation, une forme très allongée, 3 à 4 fois plus longue que large. Ces méta-conglomérats contiennent des "lits" de quartzites plus sombres et à granulométrie plus fine, en particulier sous le couteau, très vraisemblablement une trace de l'ancienne stratification. Le protolithe de cet affleurement devait être constitué d'alternances de strates à élément grossiers (conglomérat) et de strates à éléments plus fins (grès). Ces méta-sédiments résultent d'évènements tectono-métamorphiques d'âge "alpin" (cénozoïque) ayant affecté des sédiments d'âge carbonifère probable.

Localisation via Google earth avec le fichier Torrente-Germanasca.kmz.


Figure 2. Vue plus large de ce conglomérat étiré (méta-conglomérat), vallée du Torrente Germanasca, au Sud-Ouest de Perosa Argentina, Piemont, Italie

Les galets qui avaient initialement une forme plus ou moins isodiamétrique (section circulaire) ont été très étirés et ont, du moins dans le plan d'observation, une forme très allongée, 3 à 4 fois plus longue que large. Ces méta-conglomérats contiennent des "lits" de quartzites plus sombres et à granulométrie plus fine, en particulier sous le couteau, très vraisemblablement une trace de l'ancienne stratification. Le protolithe de cet affleurement devait être constitué d'alternances de strates à élément grossiers (conglomérat) et de strates à éléments plus fins (grès). Ces méta-sédiments résultent d'évènements tectono-métamorphiques d'âge "alpin" (cénozoïque) ayant affecté des sédiments d'âge carbonifère probable.

Localisation via Google earth avec le fichier Torrente-Germanasca.kmz.


Figure 3. Affleurement de conglomérat étiré (méta-conglomérat), vallée du Torrente Germanasca, au Sud-Ouest de Perosa Argentina, Piemont, Italie

Les galets qui avaient initialement une forme plus ou moins isodiamétrique (section circulaire) ont été très étirés et ont, du moins dans le plan d'observation, une forme très allongée, 3 à 4 fois plus longue que large. Ces méta-conglomérats contiennent des "lits" de quartzites plus sombres et à granulométrie plus fine, en particulier sous le couteau, très vraisemblablement une trace de l'ancienne stratification. Le protolithe de cet affleurement devait être constitué d'alternances de strates à élément grossiers (conglomérat) et de strates à éléments plus fins (grès). Ces méta-sédiments résultent d'évènements tectono-métamorphiques d'âge "alpin" (cénozoïque) ayant affecté des sédiments d'âge carbonifère probable.

Localisation via Google earth avec le fichier Torrente-Germanasca.kmz.



Nous avons vu la semaine dernière les faciès du Carbonifère de la zone briançonnaise, Carbonifère qui constitue le "socle" de la très célèbre série mésozoïque du Briançonnais (cf. Le Briançonnais, peut-être la meilleure région de France pour découvrir les histoires sédimentaires et volcaniques tardives des chaines de collision (chaine hercynienne) ). Ce Carbonifère, en particulier dans les environs de Briançon, est majoritairement constitué d'alternances gréso-conglomératiques. Dans le secteur de Briançon, ce Carbonifère n'a été que peu métamorphisé par les évènements alpins. La déformation qu'il a subit dans ce secteur lors de l'orogenèse alpine "se résume à" des charriages et à des plis, sans que ce Carbonifère ait subit de déformation pénétrative. Les fossiles (cf. figures 17 à 19 Le Briançonnais, peut-être la meilleure région de France pour découvrir les histoires sédimentaires et volcaniques tardives des chaines de collision (chaine hercynienne) ), les galets des conglomérats… ont en général conservé leur forme initiale. Plus à l'Est, ce Briançonnais a été fortement enfoncé dans le prisme d'accrétion tectonique que sont les Alpes. Il a subi d'intenses déformations qui se sont faites à grande profondeur, à température et surtout pression élevées. La déformation est souvent pénétrative ; il se développe schistosité-foliation et/ou linéation ; la forme des objets figurés (galets…) a été modifiée. Le Massif Cristallin Interne de Dora Maira est classiquement interprété comme du socle briançonnais porté à grande profondeur puis exhumé par subduction et collision alpines. Certaines des unités de ce massif de Dora Maira ont même atteint une profondeur supérieure à 100 km (comme en témoigne les célèbres quartzites à pyrope et coésite) avant d'être ramenées en surface par la tectonique. Des conglomérats carbonifères semblables à ceux de la Combarine ont donc été déformés à fortes pression et température, pendant leur "descente" puis pendant leur "remontée". La résultante de toutes ces déformations pénétratives est facile à caractériser et à quantifier puisqu'on peut comparer la forme initiale des galets (dans le secteur de Briançon) à leur forme finale, dans le secteur de Perosa Argentina.

Figure 7. Méta-conglomérats du bord du Torrente Germanasca, à 3,5 km au Sud-Ouest de Perosa Argentina

On voit très bien la linéation d'allongement marquée par la forme des galets étirés (3 à 4 fois plus longs que larges en général) et des traces de l'ancienne stratification, qui se matérialise par des bancs plus ou moins grossiers et plus ou moins sombres.


Figure 8. Méta-conglomérats du bord du Torrente Germanasca, à 3,5 km au Sud-Ouest de Perosa Argentina

On voit très bien la linéation d'allongement marquée par la forme des galets étirés (3 à 4 fois plus longs que larges en général) et des traces de l'ancienne stratification, qui se matérialise par des bancs plus ou moins grossiers et plus ou moins sombres.


Figure 9. Méta-conglomérats du bord du Torrente Germanasca, à 3,5 km au Sud-Ouest de Perosa Argentina

On voit très bien la linéation d'allongement marquée par la forme des galets étirés (3 à 4 fois plus longs que larges en général) et des traces de l'ancienne stratification, qui se matérialise par des bancs plus ou moins grossiers et plus ou moins sombres.


Figure 10. Méta-conglomérats du bord du Torrente Germanasca, à 3,5 km au Sud-Ouest de Perosa Argentina

On voit très bien la linéation d'allongement marquée par la forme des galets étirés (3 à 4 fois plus longs que larges en général) et des traces de l'ancienne stratification, qui se matérialise par des bancs plus ou moins grossiers et plus ou moins sombres.


Figure 11. Méta-conglomérats du bord du Torrente Germanasca, à 3,5 km au Sud-Ouest de Perosa Argentina

On voit très bien la linéation d'allongement marquée par la forme des galets étirés (3 à 4 fois plus longs que larges en général) et des traces de l'ancienne stratification, qui se matérialise par des bancs plus ou moins grossiers et plus ou moins sombres.


La déformation pénétrative d'un échantillon peut être (1) soit de type cisaillement pur, qu'on peut aussi appeler aplatissement-étirement, pure shear en anglais (cf. figures 2 à 4 de Plan d'aplatissement, plans de schistosité (plans S) et plans de cisaillement (plans C) ), (2) soit de type cisaillement simple, simple shear en anglais (cf. figures 5 à 9 de Plan d'aplatissement, plans de schistosité (plans S) et plans de cisaillement (plans C) ), (3) soit intermédiaire entre ces deux extrêmes. Dans tous ces cas, un objet va subir une déformation (à volume constant), qu'on peut caractériser par une direction d'allongement (appelée "axe x" par convention), par une direction de raccourcissement (appelée "z" par convention, et perpendiculaire à "x") et par une direction intermédiaire (appelée "y" par convention et perpendiculaire à "x" et"z"). La figure suivante montre les trois possibilités "extrêmes" d'allongement(s)/raccourcissement(s).

Figure 12. Déformation (non rotationnelle) théorique d'un cube de côté "l"

Dans le cas le plus fréquent (cas du milieu), la longueur d'un des côtés est multipliée par un facteur" x", celle d'un autre coté est divisée par ce même facteur "x" et le troisième côté ne change pas. Le volume qui était de l3 ne change pas. Dans ce cas, on a x > y > z.

Dans le cas figuré en haut, la longueur de deux des côtés est divisée par un facteur "x", et la longueur du troisième côté est multiplié d'un facteur "x2". Le volume reste égal à l3. Dans ce cas, on a x > y = z.

Dans le cas figuré en bas, la longueur de deux côtés est multipliée par un facteur x, et la longueur du troisième côté est divisée d'un facteur "x2". Le volume reste égal à l3. Dans ce cas, on a x = y > z.

Voir aussi, une estimation de déformation (en 2D seulement) sur une ammonite dans Ammonite déformée dans les marnes du Jurassique inférieur de Champ sur Drac (Isère) .


Pour quantifier la déformation des galets de Perosa Argentina, il faut les examiner non pas dans un plan unique comme dans les figures 1 à 11, mais dans les trois directions de l'espace, pour déterminer s'il s'agit plutôt d'un étirement-aplatissement pur sans composante rotationnelle, plutôt d'un cisaillement simple, ou d'un mélange de ces deux extrêmes. Sur le terrain, on ne voit aucun indice évident suggérant un cisaillement simple : pas de plan C-S, pas de forme sigmoïde manifeste… Il faut aussi regarder si la forme des méta-galets est plutôt celle d'une baguette (cas du haut dans la figure précédente), d'un ruban (cas du milieu) ou d'une galette carrée (cas du bas). L'examen dans les trois dimensions des galets déformés de Perosa Argentina montre que ces galets ont subi une déformation semblable à celle de la figure du haut : les galets, supposés initialement quasi-sphériques (ou cubiques) sont devenus des ellipsoïdes de révolution très allongés (des baguettes), avec un grand axe quatre fois plus long que les deux autres axes (qui sont égaux). On peut alors écrire que x2.l = 4.l/x, soit x = 3√4 ≈ 1,6. Nos galets ont donc été raccourcis d'un facteur 1,6 dans deux directions, et allongés d'un facteur 1,62 soit 2,56 dans la troisième direction. Un méta-galet avec actuellement des dimensions de 1 x 1 x 4 cm était donc, avant déformation, un galet d'environ 1,6 cm de côté.

Figure 13. Affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans (en particulier dans un plan vertical), on voit que les galets déformés ont une forme de baguettes à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.


Figure 14. Zoom sur une partie d'affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans (en particulier dans un plan vertical), on voit que les galets déformés ont une forme de baguette à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.


Figure 15. Zoom sur une partie d'affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans (en particulier dans un plan vertical), on voit que les galets déformés ont une forme de baguette à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.


Figure 16. Affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans (en particulier dans des plans presque verticaux), on voit que les galets déformés ont une forme de baguette à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.


Figure 17. Zoom sur une partie d'affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans (en particulier dans des plans presque verticaux), on voit que les galets déformés ont une forme de baguette à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.


Figure 18. Zoom sur une partie d'affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans (en particulier dans des plans presque verticaux), on voit que les galets déformés ont une forme de baguette à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.


Figure 19. Partie d'affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans (en particulier dans des plans sub-verticaux), on voit que les galets déformés ont une forme de baguette à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.


Figure 20. Zoom une partie d'affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans (en particulier dans des plans sub-verticaux), on voit que les galets déformés ont une forme de baguette à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.


Figure 21. Partie d'affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans (en particulier dans un plan vertical) on voit que les galets déformés ont une forme de baguette à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.


Figure 22. Zoom sur une partie d'affleurement où, grâce à l'observation dans différents plans, (en particulier dans un plan vertical) on voit que les galets déformés ont une forme de baguette à section circulaire

La forme des galets est semblable au cas du haut dans la figure 12 (dessins avec des galets initialement cubiques plutôt que sphériques pour simplifier dessins et calculs). Comme la longueur de la baguette est d'environ 4 fois le diamètre de la section de la baguette, on en déduit que les galets ont été allongé environ d'un facteur 2,6 dans une direction et raccourci d'un facteur 1,6 dans les deux autres directions.