Mots clés : calcaire griotte, goniatite, GSSP / PSM, clou d'or
Localiser sur la carte interactive (Latitude : 43.4694, Longitude : 3.0586)

Le Dévonien supérieur de la Montagne Noire : ses calcaires griottes, sa carrière de Coumiac avec sa dalle à goniatites et son GSSP Frasnien-Famennien, Saint-Nazaire-de-Ladarez et Cessenon-sur-Orb, Hérault

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

17/06/2019

Résumé

Goniatites, faciès calcaire griotte et clou d'or ( Global boundary Stratotype Section and Point ) de la base du Famennien (Dévonien terminal) au Sud de la Montagne Noire.




Nous publions cette semaine un article de Michel Faure sur la géologie de la Montagne Noire (cf. La géologie anté-permienne de la Montagne Noire (Sud du Massif Central) ). Dans la première partie consacrée aux roches sédimentaires constituant le versant Sud de la Montagne noire, Michel Faure cite un calcaire noduleux rouge, dit « calcaire griotte », daté du Dévonien supérieur. Dans la notice de la carte Saint Chinian au 1/50 000, le BRGM décrit ainsi la série du Dévonien supérieur :

d5-h1a : Dévonien supérieur (Frasnien—Famennien—passage au Carbonifère ?). Calcaires noduleux et griottes.

Cette formation qui passe en continuité au Carbonifère, comporte au mont Peyroux les éléments suivants (de bas en haut) :

  • a) argilites siliceuses à nodules calcaires et jaspes noirs ;
  • b) calcaire argileux rouge à rose bien lité, avec hardground et enduits de fer et de manganèse ;
  • c) minces niveaux de calcaire noir bitumineux fétide ;
  • d) calcaires noduleux, griottes : au sommet, calcaire amygdalaire à matrice de calcaire argileux ou d'argilite ferrugineuse, contenant des amandes calcaires enrobées d'un filet hématitique. La base est bien stratifiée et présente des joints à oxydes de fer et de manganèse qui pourraient correspondre à des hardground  ;
  • e) calcaires noduleux gris à matrice de calcaire sombre contenant des taches calcaires, blanches ou roses, à contours diffus. L'ensemble est massif mal stratifié.

Les niveaux a, b, c, représentent le Frasnien, d, e, le Famennien et le passage au Carbonifère. La série est en général bien datée avec une succession complète de Conodontes, Trilobites abondants, Bivalves, Brachiopodes dans le Frasnien ; Conodontes, rares Trilobites, Céphalopodes (Goniatites et clyménies) dans le Famennien.

Les calcaires noduleux sont fréquents dans le Dévonien supérieur de la Montagne Noire. Ils sont constitués de nodules de calcaire entourés d'un réseau anastomosé d'argile, très souvent ferrugineuse. Suivant son induration et le type d'altération-érosion, cette argile ferrugineuse est moins ou plus érodée que les nodules calcaires, et se retrouve soit en saillie soit en creux. Quand ces calcaires noduleux sont rouges, ils sont appelés « calcaire griotte » à cause de leur ressemblance avec un clafoutis aux cerises. En Montagne Noire, les nodules sont souvent roses à rouges, et le réseau anastomosé d'argile ferrugineuse ocre ou rouge foncé. On appelle souvent ces calcaires « marbres griotte » même s'ils ne sont pas métamorphiques, car ils sont susceptibles d'un beau poli. Rappelons que si les géologues réservent le terme de marbre aux calcaires métamorphiques, les “marbriers” appellent “marbre” toute roche qui devient décorative une fois polie, que ce soit une roche sédimentaire, magmatique, métamorphique… Ces calcaires griottes ont d'ailleurs été abondamment utilisés comme “marbre”, aussi bien dans des sites prestigieux comme le château de Versailles et le Trianon (dans ces cas, ils venaient de carrières de la Montagne Noire), que dans des lieux moins royaux et plus populaires, comme le centre commercial de la Part-Dieu à Lyon (cf. Étudier les bélemnites et leur phragmocône dans le centre commercial de la Part-Dieu (Lyon, Rhône) , dans ce cas, ils viennent du Sud de l'Espagne). En France, on trouve des calcaires griottes dans le Jurassique briançonnais (cf. Le "marbre griotte" jurassique supérieur du Briançonnais, dit "marbre de Guillestre", et ses ammonites ) et, à cause de la célébrité des Alpes et de la méconnaissance qu'ont beaucoup sur la géologie du reste de la France, certains pensent que ce faciès est rare et qu'on ne le trouve en France que dans le Jurassique briançonnais. Rien qu'en France, il existe au moins deux régions/époques où ce faciès s'est déposé : le Jurassique supérieur briançonnais donc, et le Dévonien supérieur du Sud de la France (Montagne Noire, versant Nord des Pyrénées). Ce sont toujours des calcaires marins, pélagiques, déposés à une profondeur relativement importante (> 100 m). La genèse des nodules n'est pas toujours très claire, et trois modes de formations (non incompatibles) sont proposés.

  1. Il s'agirait de nodules engendrés directement par des phénomènes biologico-sédimentaires, avec concentration de carbonates autour de restes d'organismes (céphalopodes en particulier), d'accumulations bactériennes…
  2. Il s'agirait de couches plus ou moins continues de calcaires et d'argiles, mais couches plus ou moins disloquées juste après la sédimentation par des instabilités gravitaires, des séismes… En effet, la boue calcaire a un comportement plus cohésif et plus “cassant” qu'une boue argileuse ; et cette boue calcaire est en générale plus dense que la boue argileuse. Vibrations (séismes), glissement sur une pente… peuvent fractionner les couches de boue calcaire, et la boue argileuse, moins dense et plus ductile, peut remonter dans les fractures. On parle d'origine par fissuration-pénétration.
  3. il s'agirait de couches plus ou moins continues de calcaires argileux et d'argiles calcaires, des phénomènes de diagenèse exagérant la ségrégation et la séparation argile-carbonate pour engendrer des nodules de carbonate presque pur au sein d'argile presque pure.

Les observations sur le terrain montrent que les mécanismes 1 et 2 ont sans doute joué au Dévonien supérieur du Sud de la France : souvent le cœur des nodules est occupé par un fossile, le plus souvent de goniatite (ammonoïdé du Paléozoïque supérieur), et souvent la géométrie de détail des niveaux est compatible avec une origine par fissuration-pénétration, et ce n'est pas étonnant. Le Dévonien terminal s'est déposé sur une plateforme calcaire stable (la marge du Gondwana pré-hercynien) en train de s'approfondir et de devenir un bassin flexural carbonifère au pied des chevauchements hercyniens qui progressaient vers le Sud.

Dans une première partie (photographies 1 à 8) nous vous montrons des photos de faciès “classique” des calcaires griottes de Montagne noire, photographies prises sur le terrain en 1983, ou photographies d'échantillons ramenés à Lyon. Photographies et échantillons proviennent du Puech de la Suque (Saint-Nazaire-de-Ladarez, Hérault, localisation par kmz du Puech de la Suque).

Dans une deuxième partie, nous vous montreront 13 photographies associées à la carrière de Coumiac (Cessenon-sur-Orb, Hérault, localisation par kmz de la carrière de Coumiac), carrière située à 4,5 km au Sud-Ouest du Puech de la Suque dans les mêmes étages du Dévonien supérieur. Outre le calcaire griotte “ordinaire” et d'autres calcaires du Dévonien supérieur, cette carrière abrite un « mur de goniatites » et un GSSP ( Global boundary Stratotype Section and Point ) matérialisant la base du Famennien (372,2 ± 1,6 Ma). On peut noter que la Montagne Noire abrite deux autres GSSP encadrant celui de Coumiac, ceux de la base du Frasnien (382,7 ± 0,8 Ma) et de la base du Tournaisien (358,9 ± 0,4 Ma), alors que les trois étages concernés ont leurs stratotypes historiques en Belgique.

Figure 3. Détail sur une strate de calcaire griotte du Puech de la Suque (Hérault)

On voit que certains nodules montrent une structuration interne : structure apparemment concentrique ou en spirale. Ce sont des goniatites (de petite taille) plus ou moins intactes et bien conservées.


Figure 4. Détail sur une des goniatites de la figure précédente dans un calcaire griotte

Comme souvent chez les ammonoïdés, l'intérieur de la coquille est calcitisée (cf. Les ammonites calcitisées du Toarcien – Aalénien inférieur des Monts d'Or lyonnais ). On y devine les cloisons internes caractéristiques des céphalopodes.


Figure 5. Extérieur d'un échantillon ramassé en 1983 au Puech de la Suque

Bien que le contraste des couleurs soit plus faible que sur les photos précédentes, on reconnait des goniatites dans nodules. Cet échantillon a été coupé, et la photo suivante est celle de la section plane de l'autre côté de l'échantillon.

Photo 2019


Figure 6. Section coupée et polie de l'échantillon de calcaire griotto de la figure précédente

On voit très bien des sections de goniatites. On peut noter la belle couleur rouge des coupes polies de ce calcaire griotte, ce qui explique son utilisation comme “marbre”.


Figure 7. Autre section coupée (mais non polie) d'un calcaire griotte de la montagne Noire

On voit très bien la structure interne d'une petite goniatite dans le quart inférieur gauche.


Figure 8. Affleurement du Puech de la Suque montrant un des mécanismes possible de la nodularisation : la fissuration-pénétration

Après le dépôt d'alternances de boues calcaires et argileuses, les couches de boues calcaires ont tendance à s'étirer, se fractionner et/ou s'amincir, par exemple parce qu'elles s'étaient déposées sur une pente. La boue calcaire a alors tendance à s'enfoncer dans la boue argileuse, qui, de son côté remonte et remplit les fractures et fissures de la boue calcaire. Le processus, ici, s'est arrêté avant la nodularisation complète. Si la couche de boue calcaire contenait une goniatite, les fissures remplies d'argile la contourneraient, et la goniatite se retrouverait au centre d'un nodule.


Succédant à d'autres exploitations en activité depuis le début du Moyen-Âge, la carrière de Coumiac (Cessenon-sur-Orb, Hérault) a été ouverte en 1890 et fermée en 1965. Elle exploitait de façon semi-industrielle des calcaires du Dévonien supérieur, dont un très beau calcaire griotte. Cette carrière est célèbre pour sa géologie et est classée comme Réserve Naturelle Régionale. Depuis quelques années, un sentier et une plateforme d'observation y ont été aménagés, avec panneaux explicatifs… Tout prélèvement y est interdit. Ce qui a justifié ce classement et cet aménagement, outre son intérêt historique et sa place dans l'économie locale, c'est (1) une exceptionnelle concentration de goniatites et (2) le fait qu'un GSSP ( Global boundary Stratotype Section and Point ou « clou d'or ») y ait été implanté en 1993 : le GSSP de la base du Famennien (dernier étage du Dévonien), base datée de 372,2 ± 1,6 Ma. En 2008, le clou d'or physique (clou d'acier doré au bronze) était difficile d'accès, difficile à trouver car perdu dans la végétation. Qu'en est-il en 2019 ?

J'ai (trop) rapidement visité cette carrière le 1er janvier 2008. Encore un peu fatigué par le réveillon tout proche, je n'ai pas retrouvé le clou d'or, et certaines concentrations de belles goniatites m'ont échappé, d'où la nécessité d'emprunts à des amis ou sur le web pour illustrer ce qui suit.

Figure 9. Vue d'ensemble de la partie supérieure de la carrière de Coumiac, Cessenon-sur-Orb (Hérault)

Les strates ont été verticalisées par la tectonique hercynienne. Le Frasnien est à gauche (au NO). Le Famennien est à droite (au SE). La limite Frasnien-Fammenien se situe au centre de l'image, quelques centimètres ou décimètres à gauche de la paroi verticale qui a longtemps servi de mur d'escalade. Le mur à goniatites se situe dans notre dos, quasiment dans le prolongement de cette paroi.

Localisation par fichier kmz de la carrière de Coumiac.


Figure 10. Vue globale (de face) du « mur à goniatites », carrière de Coumiac, Cessenon-sur-Orb (Hérault)

Chaque boursouflure de la dalle est un nodule plus gros que les nodules habituels locaux (5 à 10 cm de diamètre) contenant une goniatite. On peut noter que la surface de cette paroi est plus sombre que les couches situées derrière. Cette dalle est constituée par la base du Famennien. Le niveau “absent” enlevé par les carriers devait correspondre à la dernière couche du Frasnien, couche décrite comme « minces niveaux de calcaire noir bitumineux fétide » (niveau c dans la description du Dévonien supérieur de la notice de la carte de Saint-Chinian). La limite Frasnien-Famennien se situe donc virtuellement quelques cm à dm en avant de cette dalle.


Figure 11. Vue globale (de profil) du « mur à goniatites », carrière de Coumiac, Cessenon-sur-Orb (Hérault)

Chaque boursouflure de la dalle est un nodule plus gros que les nodules habituels locaux (5 à 10 cm de diamètre) contenant une goniatite. On peut noter que la surface de cette paroi est plus sombre que les couches situées derrière. Cette dalle est constituée par la base du Famennien. Le niveau “absent” enlevé par les carriers devait correspondre à la dernière couche du Frasnien, couche décrite comme « minces niveaux de calcaire noir bitumineux fétide » (niveau c dans la description du Dévonien supérieur de la notice de la carte de Saint-Chinian). La limite Frasnien-Famennien se situe donc virtuellement quelques cm à dm en avant de cette dalle.


Figure 12. Détail sur les innombrables “gros” nodules du mur à goniatites ( 5 à 10 cm de diamètre)

Chacun de ces nodules contient une goniatite. La dépression au centre des nodules (correspondant au centre de la spirale) se voit bien alors que la structure spiralée elle-même se voit en général assez mal, les nodules étant « entier » et leur intérieur non mis à jour par l'érosion. L'échelle est donnée par les feuilles de ronce.


Figure 13. Détail sur les innombrables “gros” nodules du mur à goniatites ( 5 à 10 cm de diamètre)

Chacun de ces nodules contient une goniatite. La dépression au centre des nodules (correspondant au centre de la spirale) se voit bien alors que la structure spiralée elle-même se voit en général assez mal, les nodules étant « entier » et leur intérieur non mis à jour par l'érosion. L'échelle est donnée par les feuilles de ronce.


Figure 14. Détail sur les innombrables “gros” nodules du mur à goniatites ( 5 à 10 cm de diamètre)

Chacun de ces nodules contient une goniatite. La dépression au centre des nodules (correspondant au centre de la spirale) se voit bien alors que la structure spiralée elle-même se voit en général assez mal, les nodules étant « entier » et leur intérieur non mis à jour par l'érosion. L'échelle est donnée par les feuilles de ronce.


Figure 15. Zoom sur le mur à goniatites, carrière de Coumiac, Cessenon-sur-Orb (Hérault)

où l'on voit à gauche bien la forme spiralée de deux goniatites (une toute petite et une de taille usuelle sur cette dalle, deux à trois fois la taille d'une feuille de ronce)

À droite de la grosse goniatite, on devine ce qui pourrait être un nautiloïde droit.




La crise biologique Frasnien-Famennien, également connue sous le nom d'extinction fini-dévonienne, est la moins rapide des cinq grandes extinctions phanérozoïques. Il y aurait trois pulses d'extinction répartis sur quelques millions d'années. Sur le terrain, outre le grand renouvellement des fossiles, ces pulses se marquent par des niveaux anoxiques (calcaires, marnes ou argiles noirs relativement riches en sulfures). Le principal de ces niveaux anoxiques, l'évènement de Kellwasser, correspond à la couche décrite comme « minces niveaux de calcaire noir bitumineux fétide » (niveau c dans la description du Dévonien supérieur de la notice de la carte de St-Chinian). C'est la dernière couche du Frasnien. Le GSSP se situe exactement entre ce niveau noir et les calcaires griottes sus-jacents. Officiellement, le GSSP correspond à la FAD ( First Appearance Datum = date de la première apparition – dans le registre fossile – d'un conodonte Palmatolepis triangularis ) et à la LAD ( Last Appearance Datum ) des conodontes Ancyrodella et Ozarkodina .

L'origine de cette (ces) crise(s) est sans doute multifactorielle comme toutes les grandes crises biologiques, mais l'agent principal serait le développement des forêts sur les terres émergées, ce qui a complètement perturbé apports détritiques et ioniques dans les océans, et de la leur oxygénation (cf. La biosphère, un acteur géologique majeur et Le développement de la végétation continentale de l'Ordovicien au Dévonien et ses conséquences géologiques . Cette (ces) extinction(s) fini-dévonienne(s) correspond(ent) à la disparition d'environ 20 % des familles, 40 % des genres et 75 % des espèces d'animaux marins.

Quand une goniatite est suffisamment bien conservée dans le mur à goniatites et dans les niveaux juste sus-jacents, on peut reconnaitre une Phoenixites frechi , goniatite caractéristique du Famennien. Cette accumulation de coquilles n'est pas une accumulation de coquilles des gononiatites tuées par l'évènement Frasnien-Famennien, mais une accumulation de la nouvelle espèce qui s'est développée juste après le retour “à la normale” ayant suivi l'évènement anoxique du Kellwasser. Le Toarcien de Sainte Verge (cf. Le stratotype du Toarcien à Sainte Verge, banlieue de Thouars (Deux-Sèvres) ) ou la dalle à ammonite de Digne sont là pour nous rappeler qu'il n'y a pas besoin d'une extinction massive pour avoir une accumulation d'ammonoïdés.

Figure 18. Stratigraphie détaillée du sommet du Frasnien et de la base du Famennien de la carrière de Coumiac (Hérault)

Pour avoir les couches dans la position de la figure 9, il faut tourner cette figure de 90 à 110° dans le sens des aiguilles d'une montre.

N. Tormo, H. Cohen, 2015. Les GSSP du Dévonien de la Montagne noire, des sites d'importance mondiale


Figure 19. La limite Frasnien-Famennien photographiée avant 1993 en haut de la partie NE de la carrière de Coumiac (Hérault)

Les numéros des strates correspondent à ceux de la figure précédente. C'est là que va être implanté le clou d'or.

G. Klapper, R. Feist, R.T. Becker, M.R. House, 1993. Definition of the Frasnian/Famennian Stage boundary , Episodes, 16, 4, 433-441


Figure 20. Le clou d'or de la carrière de Coumiac (Hérault), photographié entre 1993 et 2011

À gauche, le Frasnien, niveau sombre correspondant au Kellwasser. À droite, la base du Famennien.


Certains niveaux de “marbre” de la carrière de Coumiac sont du plus bel effet quand ils sont polis. De la fin du XIXe au milieu du XXe siècle, des dalles de ce “marbre” ont été utilisées pour faire des cheminées, des comptoirs de bar, des dessus de guéridons, de commodes… Les plus belles de ces dalles ont été utilisées par de riches bourgeois, ou dans des bâtiments de prestige. Nous vous montrons deux lieux où l'on peut (plus ou moins facilement) voir certaine de ces dalles : le buffet de la gare de Sète (Hérault) et la « Salle Rouge » ( Red Room ) à la Maison Blanche à Washington.

Figure 21. Blocs de « marbre griotte » abandonnés sur place lors de la fermeture de la carrière de Coumiac (1965) et maintenant exposés le long du sentier aménagé dans la carrière

Les faciès de ces trois blocs sont tout à fait semblables à ceux qu'on trouve au Puech de la Suque (distant de seulement 4,5 km).



Figure 23. La « Salle Rouge » ( Red Room ) à la Maison Blanche (Washington), l'un des trois salons du premier étage de la résidence officielle des présidents des USA

La « Salle Rouge » a été plusieurs fois réaménagée par les divers présidents mais elle est meublée par des meubles anciens. Des dessus de table, comme celle qu'on voit à droite le long du mur sont faits avec du “marbre de Coumiac”. Mais les photos disponibles sur le web ne permettent pas de le vérifier. Peut-être les conseillers du président Macron lui ont-ils signalé ce détail, ce qui aurait permis à notre président d'insister sur les liens France-USA. Mais c'est assez peu probable, car les hommes politiques et leur entourages sont quasiment exclusivement de culture littéraire, économique, juridique… et n'ont la plupart du temps aucune culture scientifique, et encore moins en sciences de la Terre. S'intéresser à des “cailloux” n'est pour eux même pas envisageable.


Figure 24. Localisation du Puech de la Suque (astérisque vert) et de la carrière de Coumiac (astérisque rouge) sur une vue aérienne

Tout le premier plan de la photo est constitué de terrains d'âge éocène qui reposent en discordance (et/ou par faille) sur le Paléozoïque plissé. Cette même discordance Éocène/Paléozoïque se voit tout le long du Sud de la Montagne Noire, par exemple à Minerve ( cf. Discordance Éocène / Cambrien au Sud de la Montagne Noire, Minerve (Hérault) ).


Figure 25. Localisation du Puech de la Suque (astérisque vert) et de la carrière de Coumiac (astérisque rouge) sur carte géologique

Tout le premier plan de la carte (Saint Chinian 1/50 000) est constitué de terrains d'âge éocène qui reposent en discordance (et/ou par faille) sur le Paléozoïque plissé. Cette même discordance Éocène/Paléozoïque se voit tout le long du Sud de la Montagne Noire, par exemple à Minerve ( cf. Discordance Éocène / Cambrien au Sud de la Montagne Noire, Minerve (Hérault) ).


Figure 26. Position du Puech de la Suque (astérisque vert) et de la carrière de Coumiac (astérisque rouge) dans le versant Sud de la Montagne Noire

Carte géologique au 1/250 000 de Montpellier.



Localiser sur la carte interactive (Latitude : 43.4694, Longitude : 3.0586)
Mots clés : calcaire griotte, goniatite, GSSP / PSM, clou d'or