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Les flute casts des “molasses” miocènes de la région lyonnaise (Rhône)

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

09/11/2020

Résumé

Figures de courant, érosion et moulage, indications sur le milieu de dépôt.


Figure 1. Flute casts dans une falaise de sables et grès molassiques miocènes le long de la rue Paul Descartes, Saint-Fons, Rhône

Flute casts dans une falaise de sables et grès molassiques miocènes le long de la rue Paul Descartes, Saint-Fons, Rhône

Ces flute casts sont ici vus “par-dessous”, puisque les couches sont à peu près horizontales. Ces flute casts sont constitués de grès bien indurés, au sein de grès très peu indurés qu'on peut quasiment considérer comme des sables. Les flute casts sont formés par affouillement d'un fond sédimentaire non induré par des courants. Ils correspondent théoriquement à des dépressions oblongues, allongées ou triangulaires dont la “pointe” indique la direction d'où vient le courant (voir la figure 7). Ces dépressions creusées dans des sédiments tendres sont rarement conservées, contrairement à leurs “moulages” par les sédiments déposés par le “courant érodant” quand sa vitesse diminue. Morphologiquement, les flute casts les plus fréquents sont donc des rides oblongues, allongées ou triangulaires dont la pointe indique le sens du courant, rides visibles à la base d'un banc (le plus souvent un banc de grès). Des flute casts groupés donnent donc à une base de banc une allure de tôle ondulée. En plus de ces flute casts classiques, cet affleurement montre des flute casts cylindriques ou en cônes étroits et allongés, isolés dans les sables, ce qui n'est pas sans poser des problèmes d'interprétation. Cette morphologie en pointe isolée doit sans doute être à rechercher dans l'interaction entre d'une part la sédimentation et d'autre part la grésification diagénétique, irrégulière et guidée par la granulométrie et la perméabilité de la roche. Dans cet affleurement, la pointe est dirigée vers la gauche (vers le Nord-Ouest). Le courant ayant formé ces flute casts venait donc du Nord-Ouest.

Localisation par fichier kmz des affleurements de molasses miocènes à flute casts de Saint-Fons.


Nous avons vu la semaine dernière des affleurements de molasse miocène au Sud-Est de Lyon, principalement à Saint-Fons (rue Paul Descartes) et à Feyzin (cf. Les chenaux des « molasses » miocènes de la région lyonnaise (Rhône)). Nous retournons cette semaine rue Paul Descartes à Saint-Fons pour voir, étudier et essayer de comprendre deux affleurements séparés de 100 m l'un de l'autre et distants (à vol d'oiseau) de seulement 4 km de l'ENS de Lyon, et 6,7 km de la Place Bellecour (le centre de Lyon). Rappelons que les flute casts sont formés par affouillement d'un fond sédimentaire non induré par des courants d'eau (chenaux fluviatiles, chenaux deltaïques, courants de marées…). Ils correspondent théoriquement à des dépressions oblongues, allongées, allant d'une forme cylindrique à une forme conique plus ou moins ouverte. Leur “pointe” indique le sens d'où vient le courant (voir figure 7). Ces dépressions creusées dans des sédiments tendres sont rarement conservées, contrairement à leurs “moulages” (ou contre-empreintes) par les sédiments déposés par le “courant postérieur érodant” quand sa vitesse diminue. Parce que déposé par un courant plus rapide, ce remplissage est plus grossier et plus résistant que la couche qu'il surmonte (sable fin sur argilite, sable grossier sur sable fin…). Les flute casts les plus fréquents sont donc visibles sur des bases de bancs, moulages “en relief” des dépressions creusées dans la couche sous-jacente ; ils forment des rides oblongues, allongées ou triangulaires dont la “pointe” indique le sens du courant. Des flute casts nombreux et groupés donnent donc à une base de banc une allure de tôle ondulée. En plus de ces flute casts classiques bien présents, les affleurements de Saint-Fons montrent des flute casts cylindriques ou en cônes allongés très resserrés, isolés dans les sables, ce qui n'est pas sans poser des problèmes d'interprétation. Cette morphologie “en cylindre ou cône pointu isolé” doit sans doute être à rechercher dans l'interaction entre d'une part la sédimentation et d'autre part la grésification diagénétique, irrégulière et guidée par la granulométrie et la perméabilité de la roche. Pour expliquer un flute cast isolé, on peut proposer que le remplissage d'un sillon particulier était différemment perméable que celui de ses “voisins” ; lors de la circulation intra-sédimentaire des eaux responsable de la grésification diagénétique, seuls quelques sillons ont été fortement grésifiés et sont maintenant mis en relief par l'érosion différentielle. Pour expliquer la section cylindrique de certains flute casts, isolés ou groupés, on peut proposer que la grésification diagénétique a affecté un cylindre, débordant vers le haut le chenal initial hémicylindrique. Planet-Terre serait ravi si un spécialiste des figures sédimentaires et/ou diagénétiques pouvait nous amener des précisions.

Nous vous montrons (1) trois autres photographies de cet affleurement, (2) cinq photographies d'un échantillon tombé au pied de cet affleurement et ramené à l'ENS de Lyon, et (3) un schéma expliquant l'origine des flute casts et de leurs deux morphologies extrêmes. Enfin (4) nous verrons sept photographies d'un deuxième affleurement situé 100 m plus au Sud sur le bord de la même rue Paul Descartes à Saint-Fons.

Figure 2. Détail de la photo précédente, montrant des flute casts “classiques” sur des bases de bancs, moulages “en relief” des dépressions creusées dans la couche sous-jacente

Détail de la photo précédente, montrant des flute casts “classiques” sur des bases de bancs, moulages “en relief” des dépressions creusées dans la couche sous-jacente

Les flute casts forment des rides groupées, oblongues, allongées ou triangulaires dont les “pointes” indiquent le sens du courant. En plus de ces flute casts classiques, on voit des flute casts cylindriques ou en cônes très resserrés, isolés dans les sables, dégagés par l'érosion différentielle et formant des “pointes” de plus de 10 cm. Les anciens courants venaient de la gauche (du Nord-Ouest).



Figure 4. L'affleurement à flute casts dans les molasses miocènes de Saint-Fons

L'affleurement à flute casts dans les molasses miocènes de Saint-Fons

Le bloc de grès des 5 photos suivantes a été ramassé au pied de la falaise.


Figure 5. Base de banc gréseux tombé de la falaise de molasses miocènes de Saint-Fons des photos précédentes

Base de banc gréseux tombé de la falaise de molasses miocènes de Saint-Fons des photos précédentes

Ce sont des flute casts “ordinaires”, base d'un banc présentant des rides, moulages (ou contre-empreinte) des sillons creusés par un courant dans les sédiments tendres sous-jacents. Le courant venait de la gauche. On voit bien les grains de sable individuels de ce grès grossier, de taille millimétrique. Quelques-unes de ces rides allongées débutent par un gravier nettement plus gros.


Figure 6. Zoom sur une base de banc gréseux tombé de la falaise de molasses miocènes de Saint-Fons des photos précédentes

Zoom sur une base de banc gréseux tombé de la falaise de molasses miocènes de Saint-Fons des photos précédentes

Ce sont des flute casts “ordinaires”, base d'un banc présentant des rides, moulages (ou contre-empreinte) des sillons creusés par un courant dans les sédiments tendres sous-jacents. Le courant venait de la gauche. On voit bien les grains de sable individuels de ce grès grossier, de taille millimétrique. Quelques-unes de ces rides allongées débutent par un gravier nettement plus gros.


Figure 7. Schéma montant le mode de formation des flute casts, ou plutôt des sillons en creux dont le remplissage-moulage donne les flute casts

Schéma montant le mode de formation des flute casts, ou plutôt des sillons en creux dont le remplissage-moulage donne les flute casts

En haut, sillon classique : une turbulence aléatoire crée au départ un petit sillon, qui augmente la turbulence, ce qui agrandit le sillon… En bas, une irrégularité (un gros gravier par exemple) localise la turbulence et l'érosion par le courant. Le gravier se retrouve à la pointe du sillon, et donc à la pointe de la ride dans le cas d'une contre-empreinte.

Ces deux types de flute casts se retrouvent sur les deux photos précédentes.


Figure 8. Vue d'ensemble d'un secteur de la dalle gréseuse à flute casts (figures 5 et 6)

Vue d'ensemble d'un secteur de la dalle gréseuse à flute casts (figures 5 et 6)

On reconnait deux fragments de coquilles de bivalves marins au sein de grains de quartz généralement assez ronds. Ces observations permettent de proposer une reconstitution du milieu où se sont formés ces flute casts, milieu qui pouvait ressembler à un banc de sable coquiller quartzeux balayé par des courants.


Figure 9. Détails d'un gros grains coquiller dans la molasse miocène de Saint-Fons

Détails d'un gros grains coquiller dans la molasse miocène de Saint-Fons

On reconnait un fragment de coquille de bivalve marin au sein de grains de quartz généralement assez ronds. Ces observations permettent de proposer une reconstitution du milieu où se sont formés ces flute casts, milieu qui pouvait ressembler à un banc de sable coquiller quartzeux balayé par des courants.


Figure 10. Détails d'un gros grain coquiller dans la molasse miocène de Saint-Fons

Détails d'un gros grain coquiller dans la molasse miocène de Saint-Fons

On reconnait un fragment de coquille de bivalve marin au sein de grains de quartz généralement assez ronds. Ces observations permettent de proposer une reconstitution du milieu où se sont formés ces flute casts, milieu qui pouvait ressembler à un banc de sable coquiller quartzeux balayé par des courants.


Figure 11. Détail d'un affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Sain-Fons (Rhône)

Détail d'un affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Sain-Fons (Rhône)

La pointe des flute casts est dirigée vers le bas à droite, c'est-à-dire vers le Sud-Est. Le courant ayant formé ces flute casts venait donc du Sud-Est, alors que celui ayant formé les lentilles gréseuses situées 100 m plus au Nord venait du Nord-Ouest. Le milieu de dépôt des molasses miocènes de Saint-Fons était donc un milieu à courants variables (chenaux variables et divagants, zones sous influence des marées … ?).


Figure 12. Détail d'un affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Sain-Fons (Rhône)

Détail d'un affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Sain-Fons (Rhône)

La pointe des flute casts est dirigée vers le bas à droite, c'est-à-dire vers le Sud-Est. Le courant ayant formé ces flute casts venait donc du Sud-Est, alors que celui ayant formé les lentilles gréseuses situées 100 m plus au Nord venait du Nord-Ouest. Le milieu de dépôt des molasses miocènes de Saint-Fons était donc un milieu à courants variables (chenaux variables et divagants, zones sous influence des marées … ?).


Figure 13. Vue d'ensemble de la partie supérieure le l'affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Saint-Fons (Rhône)

Vue d'ensemble de la partie supérieure le l'affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Saint-Fons (Rhône)

La pointe des flute casts est dirigée vers le bas à droite, c'est-à-dire vers le Sud-Est. Le courant ayant formé ces flute casts venait donc du Sud-Est, alors que celui ayant formé les lentilles gréseuses situées 100 m plus au Nord venait du Nord-Ouest. Le milieu de dépôt des molasses miocènes de Saint-Fons était donc un milieu à courants variables (chenaux variables et divagants, zones sous influence des marées … ?).

Les 2 photos précédentes sont des détails de la partie centrale droite de cette vue, les 2 suivantes de la partie centrale gauche.


Figure 14. Détail d'un affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Sain-Fons (Rhône)

Détail d'un affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Sain-Fons (Rhône)

La pointe des flute casts est dirigée vers le bas à droite, c'est-à-dire vers le Sud-Est. Le courant ayant formé ces flute casts venait donc du Sud-Est, alors que celui ayant formé les lentilles gréseuses situées 100 m plus au Nord venait du Nord-Ouest. Le milieu de dépôt des molasses miocènes de Saint-Fons était donc un milieu à courants variables (chenaux variables et divagants, zones sous influence des marées … ?).


Figure 15. Détail d'un affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Sain-Fons (Rhône)

Détail d'un affleurement similaire à celui des photos 1 à 4 et situé 100 m plus au Sud le long de la rue Paul Descartes, à Sain-Fons (Rhône)

La pointe des flute casts est dirigée vers le bas à droite, c'est-à-dire vers le Sud-Est. Le courant ayant formé ces flute casts venait donc du Sud-Est, alors que celui ayant formé les lentilles gréseuses situées 100 m plus au Nord venait du Nord-Ouest. Le milieu de dépôt des molasses miocènes de Saint-Fons était donc un milieu à courants variables (chenaux variables et divagants, zones sous influence des marées … ?).


Figure 16. Vue d'ensemble de ce deuxième affleurement de molasses miocènes à flute casts de Saint-Fons

Vue d'ensemble de ce deuxième affleurement de molasses miocènes à flute casts de Saint-Fons

On voit en haut le niveau détaillé dans les cinq photos précédentes et en bas un autre niveau de flute casts (plus dégradés par l'érosion). Les conditions de formations de flute casts se sont donc reproduites plusieurs fois dans le temps au même endroit.


Figure 17. Détail sur le niveau inférieur de flute casts de la photo précédente

Détail sur le niveau inférieur de flute casts de la photo précédente

Figure 18. Vues aériennes de la Baie de Somme prises à 10 ans d'intervalle

Vues aériennes de la Baie de Somme prises à 10 ans d'intervalle

On voit que la géométrie des chenaux a bien changé en dix ans. C'est peut-être dans un milieu semblable que se sont déposés les grès contenant les flute casts de Saint-Fons, avec une grande différence quant à l'arrière-pays : l'arrière-pays de la Baie de Somme ne correspond pas à une chaine de montagne chevauchant un bassin flexural.


Figure 19. Vue aérienne oblique (vue en direction du Sud-Est) montrant la localisation des photos de cette semaine, entre le Nord de la rue Paul Descartes à Saint-Fons et le Sud du Chemin du Vieux collège à Feyzin

Vue aérienne oblique (vue en direction du Sud-Est) montrant la localisation des photos de cette semaine, entre le Nord de la rue Paul Descartes à Saint-Fons et le Sud du Chemin du Vieux collège à Feyzin

Les photos 1 à 17 ont été prises au pied du plateau qui domine la vallée du Rhône d'une quarantaine de mètres, le long de rues ou de chemins “coincés” entre voie ferrée et zone industrielle du côté Ouest, base du plateau du côté Est. Comme quoi on peut montrer de beaux objets géologiques naturels en pleine agglomération ou zone industrielle.

Localisation par fichier kmz des affleurements de molasses miocènes à flute casts de Saint-Fons.


Figure 20. Vue aérienne (vue en direction du Nord) et carte géologique du Sud de Lyon montrant la localisation des flute casts de Saint-Fons (flèche rouge), entre Saint-Fons et Feyzin

Vue aérienne (vue en direction du Nord) et carte géologique du Sud de Lyon montrant la localisation des flute casts de Saint-Fons (flèche rouge), entre Saint-Fons et Feyzin

Le quart Sud-Est de ces images correspond au plateau qui domine la vallée du Rhône d'une quarantaine de mètres. Ce plateau est constitué de molasse recouverte de sédiments fluvio-glaciaires. Comme quoi on peut montrer de beaux objets géologiques naturels dans une grande agglomération.


Figure 21. Extrait de la carte géologique de France au 1/1 000 000

Extrait de la carte géologique de France au 1/1 000 000

Tous les terrains jaune-pâle nommés “m”, de Genève à Arles et à Digne en passant par Chambéry, Lyon, Valence et Avignon correspondent aux sédiments miocènes déposés dans le bassin flexural péri-alpin. Localement, la subsidence a commencé à l'Oligocène (jaune vif, “g”). L'origine de ce bassin molassique est expliquée à la figure 9 de Les chenaux des « molasses » miocènes de la région lyonnaise (Rhône). Le secteur de Saint-Fons et Feyzin est entouré en rouge.


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