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Les stratifications obliques du Miocène provençal, région de Fontaine de Vaucluse (Vaucluse)

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

02/09/2019

Résumé

Stratifications obliques, progradation et chenaux, dans le Burdigalien calcaire de Provence.


Figure 1. Vue d'ensemble d'un bord de route près de Saumane de Vaucluse, bord de route montrant de très belles stratifications obliques

Vue d'ensemble d'un bord de route près de Saumane de Vaucluse, bord de route montrant de très belles stratifications obliques

Quasiment tous les bords de route du secteur permettent de faire les mêmes observations.

Localisation par fichier kmz du secteur de Saumane de Vaucluse.



Figure 3. Vue de détail de stratifications obliques d'un bord de route près de Saumane de Vaucluse avec vue interprétée

Vue de détail de stratifications obliques d'un bord de route près de Saumane de Vaucluse avec vue interprétée

Sur la photo interprétée, partons du niveau repère qui traverse toute la photo de gauche à droite : le niveau 6 (rouge). Ce niveau 6 montre des stratifications penchées vers la gauche ; elles ont été déposées par un courant venu de droite. Ce niveau 6 est recouvert/recoupé par le niveau 7, lui aussi déposé par un courant venant de la droite d'après le pendage des stratifications élémentaires. Ce niveau 6 recouvre par l'intermédiaire d'une surface d'érosion les niveaux 5 à 1. Les couches 5 et 4, à peu près parallèles, recoupent les couches 3, 2 et 1 par une autre surface d'érosion. Les stratifications des ensembles 5 à 1 indiquent qu'elles ont été déposées par des courants venant de gauche.


Nous avons vu récemment une série sédimentaire continue, régulière et sans lacune, déposée en eau calme dans un bassin marin profond : l'Hauterivien (Crétacé inférieur) du bassin vocontien (cf. Les alternances marno-calcaires, les slumps et le GSSP (Global boundary Stratotype Section and Point) de la base de l'Hauterivien (Crétacé inférieur) de La Charce (Drôme). Toutes les séries sédimentaires n'ont pas ces caractéristiques. Nous vous montrons cette semaine une série sédimentaire avec des caractéristiques inverses, une série discontinue, irrégulière, avec des lacunes, et déposée dans des eaux parcourues de courants dans un bassin peu profond : le Burdigalien (20,5 à 16 Ma, Miocène inférieur) provençal. La notice de la carte géologique de Carpentras au 1/50 000 résume ainsi la nature du Burdigalien des environs de Fontaine de Vaucluse et de Saumane de Vaucluse : « 50 m de grès grossiers calcaires (calcirudite) glauconieux, en feuillets obliques ou réguliers, donnant parfois une arène verdâtre. La macrofaune consiste en débris de Chlamys, Scutelles, Anomies, Balanes et dents de Squales. Ces niveaux sont surmontés de 60 m de calcirudite glauconieuse, en bancs massifs, formant corniche, avec des feuillets à grande stratification oblique, parfois ravinés par des chenaux décamétriques. »

En fait, le Burdigalien provençal est un véritable “musée” des stratifications obliques et entrecroisées, des chenaux… Les stratifications obliques sont formées par deux processus, assez souvent associés : (1) la progradation, (cf. Progradation et genèse de stratifications obliques), et (2) le creusement (par des courants) de chenaux dans une série stratifiée précédemment déposée, suivi par leur remplissage. Des surfaces d'érosion plus vastes recoupent souvent le tout. Ces stratifications obliques existent à toutes les échelles, de l'échelle décimétrique à infra décimétrique (cf., par exemple, Les faciès fluvio-deltaïques du Crétacé terminal lacustre (faciès dit Rognacien) du Sud de la France) à l'échelle hectométrique (cf., par exemple, Stratifications obliques de grande taille dans l'Archéen d'Afrique du Sud, canyon de la Blyde River).

Nous vous montrons ici 19 images de belles stratifications obliques d'échelle décimétrique à décamétrique, toutes photographiées dans les grès calcaires Burdigalien entre Fontaine de Vaucluse et Saumane de Vaucluse (Vaucluse).

Figure 4. Bloc diagramme très théorique illustrant les géométries possibles des stratifications obliques

Bloc diagramme très théorique illustrant les géométries possibles des stratifications obliques

Sur la face avant on voit ce qui peut être interprété comme des figures de progradation. Les couches supérieures (teinte intermédiaire) ont été déposées par des courants venant de droite (flèche bleue), chacune des trois séquences reposant sur la précédente par l'intermédiaire d'une surface d'érosion. L'histoire des couches inférieures (les plus sombres) est la même, sauf que le courant venait de gauche. Ces deux ensembles sont séparés par des couches (les plus claires) déposées en milieu calme, sans courant (donc sans pendage interne).

La face latérale droite montre qu'on était dans un environnement avec des courants étroits creusant des chenaux dans le substratum. Si la vitesse des courants diminuait, le creusement s'arrêtait et au contraire le chenal se remblayait de sédiments. Le remblaiement pouvait prograder d'amont vers l'aval. Pour chacune des 17 photos suivantes, vous pourrez ainsi reconstituer types et chronologies des dépôts.



Figure 6. Vue de détail des stratifications obliques de la gauche de la figure précédente, près de Saumane de Vaucluse

Vue de détail des stratifications obliques de la gauche de la figure précédente, près de Saumane de Vaucluse

Les courants ont changé de sens plusieurs fois durant le laps de temps nécessaire au dépôt de la série. Certaines séquences dites « en arrêtes de poisson » (cf. Stratifications en arêtes de poisson dans des tidalites du groupe de Moodies, vallée du Sheba Creek, région de Barberton (Afrique du Sud)) font penser à des tidalites.


Figure 7. Vue de détail des stratifications obliques de la figure précédente, , près de Saumane de Vaucluse

Vue de détail des stratifications obliques de la figure précédente, , près de Saumane de Vaucluse

Les courants ont changé de sens plusieurs fois durant le laps de temps nécessaire au dépôt de la série. Certaines séquences dites « en arrêtes de poisson » (cf. Stratifications en arêtes de poisson dans des tidalites du groupe de Moodies, vallée du Sheba Creek, région de Barberton (Afrique du Sud)) font penser à des tidalites.


Figure 8. Vue d'ensemble d'une tranchée de route 200 m au Sud de Saumane de Vaucluse montrant des coupes différemment orientées dans les stratifications obliques

Vue d'ensemble d'une tranchée de route 200 m au Sud de Saumane de Vaucluse montrant des coupes différemment orientées dans les stratifications obliques

Un bel exercice à faire sur le terrain pour reconstituer en 3D un système sédimentaire complexe. Les huit photos suivantes ont été prises dans cette tranchée et montrent soit des figures de progradation classiques, soit des figures de chenaux, soit un mélange des deux.


Figure 19. Détail d'une falaise de Burdigalien au Nord-Ouest de Fontaine de Vaucluse

Détail d'une falaise de Burdigalien au Nord-Ouest de Fontaine de Vaucluse

Un niveau à stratifications obliques est particulièrement évident. D'autres stratifications obliques sont présentes (mais moins visibles) dans les couches sous-jacentes.

Localisation par fichier kmz de la falaise au Nord-Ouest de Fontaine de Vaucluse.


Figure 20. Vue rapprochée d'une falaise de Burdigalien au Nord-Ouest de Fontaine de Vaucluse

Vue rapprochée d'une falaise de Burdigalien au Nord-Ouest de Fontaine de Vaucluse

Un niveau à stratifications obliques est particulièrement évident. D'autres stratifications obliques sont présentes (mais moins visibles) dans les couches sous-jacentes.

Localisation par fichier kmz de la falaise au Nord-Ouest de Fontaine de Vaucluse.


Figure 21. Une falaise de Burdigalien au Nord-Ouest de Fontaine de Vaucluse

Une falaise de Burdigalien au Nord-Ouest de Fontaine de Vaucluse

Un niveau à stratifications obliques est particulièrement évident.

Localisation par fichier kmz de la falaise au Nord-Ouest de Fontaine de Vaucluse.


Figure 22. Vues aériennes de la Baie de Somme prises à 10 ans d'intervalle, 2007 pour l'image de droite, 2017 pour l'image de gauche

Vues aériennes de la Baie de Somme prises à 10 ans d'intervalle, 2007 pour l'image de droite, 2017 pour l'image de gauche

Le déplacement des chenaux et des bancs de sable est évidente. C'est dans un milieu aussi variable, avec sans doute l'influence des marées, qu'a dû se déposer le Burdigalien de Saumane de Vaucluse et Fontaine de Vaucluse.



Figure 24. Contexte géologique local des affleurements de Burdigalien (orange et jaune) de la région de Fontaine de Vaucluse

Contexte géologique local des affleurements de Burdigalien (orange et jaune) de la région de Fontaine de Vaucluse

Avant le Burdigalien, la région était occupée par un lac oligocène (rose ou rouge), lac due à un graben limité par des failles normales, fréquentes dans tout le Sud et l'Est de la France à cette époque (cf. https://planet-terre.ens-lyon.fr/image-de-la-semaine/Img549-2016-11-14.xml). Au Miocène, il y a eu continuation de la subsidence, et la mer a envahi la région et a déposé ces grès calcaires connus sous le nom local de « molasse ». Cette subsidence est due pour partie au fait qu'on est à l'extrémité Sud du bassin flexural peri-alpin et pour partie à l'ouverture de la Méditerranée occidentale (Oligocène supérieur – Miocène inférieur). Le quart SE de la photo, séparé des terrains cénozoïques par une faille) n'est pas recouvert d'Oligo-miocène (terres émergées à l'époque, ou érosion postérieur de ces dépôts ?). Si ce quart SE n'était pas immergé, le contexte local au Miocène marin n'était pas très différent du contexte actuel de la figure 22.



Figure 26. Contexte géologique régional de Fontaine de Vaucluse, région se situant pendant le Miocène, au “carrefour” entre le bassin flexural péri-alpin et de la Méditerranée occidentale naissante

Contexte géologique régional de Fontaine de Vaucluse, région se situant pendant le Miocène, au “carrefour” entre le bassin flexural péri-alpin et de la Méditerranée occidentale naissante

La région de Fontaine de Vaucluse est indiquée par la flèche rouge.



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