Les stromatolithes à gastéropodes du lieu-dit des Monts-Martin, Montchenot, commune de Villers-Allerand, Marne

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

26/06/2017

Résumé

Concrétions stromatolithiques de type oncolithes mais, ici, à lamines symétriques contrairement aux stromatolithes classiques de même taille.




La limite Crétacé-Tertiaire (limite K-T) passe à quelques kilomètres au Sud de Reims (Marne). Le niveau précis où se fait le passage Crétacé terminal (Maastrichtien) / Paléocène basal (Danien) n'est pas enregistré dans la séquence sédimentaire car, comme partout dans le Bassin parisien, il y a une émersion entre le Campanien (70 Ma) et la base du Lutétien (50 Ma). Cette émersion ne signifie pas "absence de dépôt" (lacune) car, pendant cette période, de nombreux lacs ont occupé la région, lacs dans lesquels se sont déposés des sédiments continentaux. Au Sud de Reims, au pied de la montagne de Reims, du Thanétien lacustre ou continental (dernier étage du Paléocène), repose directement sur la craie du Crétacé supérieur (Campanien). La notice de la carte géologique BRGM de Reims au 1/50 000 (publiée en 1981) décrit ainsi ce Thanétien.

e2M, e2C. Thanétien moyen et supérieur.

Au niveau de la Montagne de Reims, à l'Ouest de Chigny-les-Roses, le Thanétien supérieur repose directement sur la craie. Il est représenté par des sables blancs très propres (e2M), dits sables de Rilly, qui contiennent localement de petits cordons de galets de silex [ …]. Leur épaisseur est variable : 10 à 20 m à l'Ouest, 5 m à Mont-Chenot, 4 à 5 m à Rilly ; ils disparaissent entre Rilly et Chigny-les-Roses. Ces sables sont surmontés par des marnes grises (e2C), ou des calcaires clairs continentaux parfois très fossilifères : calcaire de Rilly à Physa gigantea et Rillya rillyensis , marnes riches en Characées et débris de tests de Lamellibranches et Gastéropodes : marnes de Rilly et de Mont-Chenot. La faune traduit un milieu d'eaux douces calmes et probablement de marais côtiers ( Limnaea , Physa , Paludina , Cyclas , Characées, etc.). Certains niveaux (Mont-Chenot, Villers-Allerand) contiennent de nombreuses concrétions à Cyanophycées constituées autour d'un débris ou d'une coquille qu'elles fossilisent.

Les collections de l'ENS de Lyon possèdent une vingtaine de ces « concrétions à cyanophycées », nom que l'on donnait il y a 40 ans aux stromatolithes produits par des cyanobactéries. Vu leur taille pluricentimétrique, ces stromatolithes entrent dans la catégorie des oncolithes. Nous avons coupé ces nodules. Tous ont une structures faites de lamines grossièrement concentriques et ils ressemblent en tout point aux stromatolithes classiques (cf. Les stromatolithes et autres articles associés). Une bonne moitié d'entre eux contiennent en leur centre une cavité, "fantôme" d'un gastéropode dont la quasi-intégralité de la coquille a été dissoute (soit par l'action des bactéries, soit lors de la diagenèse…).

Nous vous montrons ici des images de ces "concrétions". Ces images ont été obtenues simplement en posant les faces planes des nodules coupés sur la vitre d'un scanner standard. Nous vous montrons en particulier quatre images détaillées de la section de quatre concrétions stromatolithiques de la figure 1 dans lesquelles on reconnait bien la forme du gastéropode ( Physae probable) autour duquel se sont déposées les lamines carbonatées. On peut remarquer que les lamines concentriques sont relativement symétriques et qu'on ne voit ni haut ni bas manifestes et indiscutables, ce qui est étonnant pour des stromatolithes qui ont théoriquement "grandi" posés sur le fond du lac. Il faut supposer que des vagues lors de grands vents aient pu les retourner périodiquement. Les cavités anciennement occupées par la coquille des gastéropodes ne sont pas complètement vides. On y trouve du calcaire finement laminé dans la figure 3, une masse de calcaire en continuité avec la lamine la plus interne dans la figure 4, et de fins cristaux de calcite tapissent la cavité dans la figure 5. La coquille des gastéropodes centraux semble avoir totalement disparu, sauf dans la figure 6. Toutes les concrétions n'ont pas de coquille de gastéropode (au moins visible) en leur centre (figure 7 et 8). Toutes ne sont pas quasi sphériques, comme l'atteste la forme cylindrique de la figure 9.

Toutes ces observations posent un certain nombre de questions sur la genèse de ces concrétions, sur leur évolution diagénétique… Pour pouvoir y répondre, il faudrait connaitre précisément le contexte local (les quelques centimètres autour de tel ou tel nodules sont-ils marneux, calcaire, sableux…), connaitre l'orientation initiale de la concrétion en particulier son haut et son bas, connaitre des milieux actuels où se forment de telles concrétions… Des détails sur ce gisement (actuellement dans une propriété privée et interdit au public) et surtout ses fossiles peuvent être obtenus dans l'article de M. Laurain et P. Henry (1968), Montchenot : Gisement accessible de la faune thanétienne du calcaire lacustre de Rilly (Ann Univ ARERS Reims, 6:127–132). Mais ces interrogations n'empêchent pas d'admirer ces concrétions.

Nous vous montrons aussi quelques images du site des Monts Martin transmises par des collègues rémois, puis des images de ce qui pourrait être un vague analogue actuel des lacs thanétiens champenois malgré des différences sensibles, et enfin des vues resituant le site dans son cadre morphologique et son contexte géologique.

Figure 13. Marnes à concrétions stromatolithiques dans l'ancienne carrière des Monts Martin, Montchenot, commune de Villers-Allerand, Marne

De belles concrétions sont visibles juste au-dessus et à droite du manche de marteau.


Figure 14. Affleurement de marnes à concrétions stromatolithiques dans l'ancienne carrière des Monts Martin (Marne)

De belles concrétions sont visibles juste au-dessus et à droite du manche de marteau.


Figure 15. L'ancienne carrière des Monts Martin, Montchenot, commune de Villers-Allerand (Marne)

Le cadre rouge correspond approximativement à l'emplacement des zooms précédents.


Comme on l'a vu, la relative symétrie sphérique de ces concrétions pose un problème. Les gros stromatolithes comme ceux hyper-classiques d'Australie ( Les stromatolithes du lac Thetis près de Cervantes, Australie occidentale ) ou d'Auvergne ( L'Auvergne, un musée des stromatolithes ) ont très souvent une polarité, avec dans la majorité des cas un "pied" en bas, et une zone de croissance en haut. Les tout petits stromatolithes, les oolithes, ont une symétrie sphérique, facilement interprétable par l'agitation des eaux qui peuvent retourner sans cesse ces sphères millimétriques. Mais une agitation peut-elle retourner perpétuellement des concrétions centimétriques à décimétriques ? Je connais un lac actuel où se forment aujourd'hui des stromatolithes légèrement plus grands que ceux du paléolac thanétien rémois ( Stromatolithes actuels en Patagonie du Sud ). Ces stromatolithes lacustres actuels sont très légers, car très poreux. Quand ils sont secs, ils flottent, mais coulent très rapidement au fur et à mesure qu'ils s'imbibent d'eau, tout en restant à peine plus denses que l'eau. La Patagonie est un pays très venteux, et, à chaque coup de vent, des stromatolithes sont arrachés du fond, retournés… Ils dérivent alors et peuvent même aller s'échouer sur la berge. Mais quand on en ramasse un (échoué sur la plage, sans en prélever un en place), on s'aperçoit qu'il a une très nette polarité. Ces stromatolithes patagons forment des soucoupes légèrement bombées (avec un diamètre 5 à 10 fois supérieur à leur épaisseur) et non des sphères. Ils ont une face supérieure convexe, qui ressemble à ce qu'on voit quand les stromatolithes sont en place, et qui ressemble à la surface des concrétions rémoises. Par contre, ils ont aussi une face inférieure concave et qui ne montre pas ces "bosses mamelonnées" caractéristiques. Dans les concrétions dont les cassures permettaient de voir l'intérieur je n'ai pas souvenir d'avoir vu des fossiles (mais il est vrai que je n'en cherchais pas). Ce qui se passe aujourd'hui dans ce lac patagon ne semble donc qu'un équivalent assez lointain de ce qui se passait il y a 55 à 60 Ma dans le lac rémois. Si un sédimentologue pouvait indiquer à Planet-Terre un équivalent actuel du Thanétien champenois…

Figure 16. Un lac à stromatolithes décimétriques, la Laguna Amarga en Patagonie

Ce lac n'est pas un bon équivalent du lac thanétien champenois. En effet, les stromatolithes sont légèrement plus grands que ceux de Champagne et surtout ne sont pas sphériques.

Voir Stromatolithes actuels en Patagonie du Sud .


Figure 17. Forme "en soucoupe" des stromatolithes de la Laguna Amarga en Patagonie

Ces stromatolithes ont très nettement une face supérieure (image du haut) différente de la face inférieure (image du bas). Les conditions de sédimentation entre la Patagonie actuelle et le Thanétien champenois sont donc différentes.


Ne pas comprendre précisément comment se forment ces concrétions n'empêche pas de les exploiter à des fins "ornementales". Des gastéropodes stromatolithisés inclus dans du calcaire dur sont exploités pour faire des dalles, importées sans doute d'un pays lointain à bas coût de main d'œuvre (cf. figures 10 à 12 de Ammonites, gastéropodes et stromatolithes (oncolites) dans les lieux publics ).

Figure 18. Deux vues sur la campagne rémoise, prises dans deux directions perpendiculaires depuis le même endroit

Sur l'image du haut, toute la plaine constituant l'arrière-plan correspond à la craie campanienne. On devine, au fond, les quartiers du Sud de l'agglomération de Reims. Cette plaine est "dominée" par la cuesta cénozoïque qui débute approximativement au niveau de la vague rupture de pente, là où la route tourne légèrement.

Sur la photo du bas, on "devine" le bas de la pente cette cuesta cénozoïque : la plaine faite de craie campanienne serait à gauche, et la montagne de Reims à droite. La carrière d'où proviennent les nodules et où ont été prises les photos 13 à 15 (carrière actuellement dans une propriété privée et interdite au public) se trouvent derrière le tas de terre lui-même au-dessus et à droite du hangar. L'essentiel de la surface de la cuesta cénozoïque au Sud de Reims n'est pas occupé par des carrières, mais par le vignoble de Champagne, qui constitue l'arrière-plan vert, en haut à gauche de l'image du bas.


Figure 19. Vue aérienne montrant le Sud de l'agglomération rémoise (à gauche)

Le "damier" de champs correspond à la craie du Crétacé supérieur. La forêt à droite correspond principalement aux terrains oligocènes qui surmontent l'Éocène. C'est ce dernier qui constitue l'essentiel de la cuesta. La partie inférieure de cette cuesta est entièrement occupée par des terrains d'un vert homogène plus sombre que les champs, c'est le vignoble de Champagne.

On retrouve un faciès proche avec des concrétions assez semblables au fort de Nogent l'Abbesse (croix rouge).

Localisation via Google Earth avec le fichier les-Monts-Martin.kmz.


Figure 20. Vue aérienne "géologique" correspondante montrant le Sud de l'agglomération rémoise (à gauche)

Le "damier" de champs correspond à la craie du Crétacé supérieur. La forêt à droite correspond principalement aux terrains oligocènes qui surmontent l'Éocène. C'est ce dernier qui constitue l'essentiel de la cuesta. La partie inférieure de cette cuesta est entièrement occupée par des terrains d'un vert homogène plus sombre que les champs, c'est le vignoble de Champagne.

On retrouve un faciès proche avec des concrétions assez semblables au fort de Nogent l'Abbesse (croix rouge).

Localisation via Google Earth avec le fichier les-Monts-Martin.kmz.


Figure 21. Localisation des Monts-Martin sur la commune de Villers-Allerand, Marne