Image de la semaine | 28/03/2016

Les stromatolithes de Chadrat (commune de Saint Saturnin, Puy de Dôme) : un musée de la structure interne des stromatolithes

28/03/2016

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Structure stromatolithique interne en "cônes", tempestites, thanatocénose d'Hydrobies, roseaux et troncs stromatolithisés dans la falaise de Chadrat (Auvergne).

Figure 1. Vue d'ensemble et de détail sur une couche de stromatolithes tabulaires, Chadrat, commune de Saint Saturnin (Puy de Dôme)

Chacun s'imagine que les stromatolithes, actuels comme fossiles forment des boules, coupoles ou piliers, isolés ou groupés. C'est souvent vrai, mais pas toujours. Le tapis bactérien peut recouvrir tout le fond du lac ou de la mer et déposer des lamines successives plates et horizontales, ou légèrement ondulées. Dans la nature actuelle, ce sera infiniment moins spectaculaire qu'un ensemble de coupoles et de boules (cf. Les stromatolithes du lac Thetis près de Cervantes, Australie occidentale), et on ne verra qu'un fond plat et légèrement induré au fond du lac ou de la mer pouvant occuper des centaines ou des milliers de m², voire plusieurs hectares ou dizaines d'hectares. Par contre, si l'érosion recoupe ce niveau, on observera une couche horizontale de calcaire concrétionné et laminé pouvant atteindre plusieurs mètres d'épaisseur et reposant sur un substratum quelconque. C'est le cas en Auvergne sur la commune de St Saturnin, en particulier au Sud et à l'Est du hameau de Chadrat où s'est déposée une couche stromatolithique d'environ 2 m d'épaisseur au sein des alternances marno-argilo-sableuses de l'Oligocène supérieur lacustre de Limagne. Ici ou là, l'érosion recoupe cette couche qui forme alors une petite falaise. L'observation détaillée de cette falaise est un véritable "enchantement stromatolithique". Cette falaise est en général en surplomb, car elle repose sur des sables et argiles très facilement érodables. Si on se promène le long des chemins et dans les friches, en particulier au Sud et au Sud-Ouest du hameau de Chadrat, entre ce hameau et la Ferme du Lac, on peut observer et ramasser de superbes échantillons que les agriculteurs ont sortis de leurs champs ou que l'on trouve éboulés au pied d'anciens escarpements.

Nous vous montrons ici un échantillon ramassé près de cette Ferme du Lac, et 22 photographies toutes prises sur l'une de ces petites falaises, longue d'environ 200 m.

Localiser les falaises de Chadrat viaGoogle earth grâce au fichier 527-Chadrat.kmz.

Attention, cette falaise est à l'intérieur de terrains agricoles privés, et il convient de demander l'autorisation aux propriétaires pour y accéder. La visite avec une classe est déconseillée pour au moins deux raisons (outre ce caractère de propriété privée) : (1) la couche stromatolithique est en surplomb, et les éboulements sont fréquents, et parfois importants ; (2) pour y accéder, il faut traverser des terrains en culture (céréales…) et/ou des pâtures où broutent des vaches (et parfois un taureau). Si vous y allez, admirez cet affleurement (qui serait certainement classé si la France était un pays soucieux de son patrimoine géologique), ne le dégradez pas à coups de marteaux, préservez-le pour les générations futures.

Figure 2. Vue sur cette falaise stromatolithique de Chadrat, affleurant ici sur une dizaine de mètres de longueur

Même à cette échelle, on devine la nature laminée de cette couche et le pendage globalement horizontal (malgré des ondulations) de la lamination interne. On voit que cette couche de calcaire est en surplomb sur une couche argilo-sableuse très érodable, d'où les importants risques d'éboulements.

Figure 3. Un secteur de la falaise de Chadrat, commune de Saint Saturnin (Puy de Dôme)

Figure 4. Zoom sur ce secteur de la falaise de Chadrat

Dans le détail, on s'aperçoit que la croissance des colonies bactériennes et/ou de leur lithification donne une structure interne sous forme de mini-colonnes s'élargissant et se soudant vers le haut. Cela forme souvent une « couches de cônes avec la pointe tournée vers le bas ». C'est sans doute là une des origines possible de la structure mamelonnée de la surface des stromatolithes. Il serait intéressant qu'un spécialiste de la croissance des colonies bactériennes éclaire la lanterne des pauvres géologues que nous sommes.

Figure 5. Détail des "cônes" stromatolithiques de ce secteur de la falaise de Chadrat

Figure 6. Un autre secteur de la falaise de Chadrat, commune de Saint Saturnin (Puy de Dôme)

Figure 7. Un autre secteur de la falaise de Chadrat, commune de Saint Saturnin (Puy de Dôme)

Figure 8. Détail dans cet autre secteur de la falaise de Chadrat

Les espaces entre les cônes sont parfois "vides", mais parfois remplis de calcite qui a précipité là pendant la diagenèse.

Figure 9. Autre détail dans cet autre secteur de la falaise de Chadrat

Les espaces entre les cônes sont parfois "vides", mais parfois remplis de calcite qui a précipité là pendant la diagenèse.

Dans le détail, cette couche stromatolithique révèle parfois des variations, qui permettent de préciser les conditions paléo-géographiques et paléo-écologiques de sa genèse. Nous vous montrons trois de ces "particularités" : une couche de tempestite, une thanatocénose d'Hydrobies, et une "tempestite de roseaux stromatolithisés couchés" (beau nom de roche, n'est-ce pas !).

Figure 10. Niveau clastique interstratifié entre des calcaires bioconstruits, que l'on peut interpréter comme une tempestite

Ce niveau clastique est fait d'accumulation de petits fragments de lamines stromatolithiques. On peut supposer, par exemple, une tempête d'orage avec des vagues décollant et transportant des fragments des lamines les plus superficielles du fond du lac. Au climat près, cela devait ressembler à une tempête sur un lac à stromatolithes actuels à laquelle j'ai assisté en Patagonie et ou effectivement des fragments plus ou moins gros de stromatolithes étaient décollées et allaient re-sédimenter sur la plage (cf. Stromatolithes actuels en Patagonie du Sud).

Figure 11. Détail du niveau clastique interstratifié entre des calcaires bioconstruits, que l'on peut interpréter comme une tempestite

Figure 12. Accumulation locale de coquille de micro-gastéropodes

Ces gastéropodes prosobranches sont localement connus sous le nom d'Hydrobies. Il existe de nos jours des Hydrobies d'eaux douces, bien que la majorité des Hydrobies actuelles vivent dans les estuaires et autres milieux légèrement salés.

Figure 13. Accumulation locale de coquille de micro-gastéropodes

Dans la partie supérieure de cette petite falaise, on trouve un niveau assez extraordinaire : juste au-dessus d'un niveau clastique, on trouve des « stromatolithes tubulaires ». Il devait s'agir de roseaux ou de plantes herbacées aquatiques avec des tiges, poussant verticalement et dont la base se faisait encroûter par les précipitations stromatolithiques. Une tempête a dû coucher ces roseaux lithifiés. La matière végétale a disparu, mais il reste les tubes de calcaire. Nous vous montrons une série de 5 vues sur cette tempestite de roseaux stromatolithisés couchés.

Source - © 2007 Pierre Thomas Figure 14. Couche de tempestite de roseaux stromatolithisés couchés, falaise de Chadrat, commune de Saint Saturnin (Puy de Dôme)
Source - © 2007 Pierre Thomas Figure 15. Détail de la couche de tempestite de roseaux stromatolithisés couchés	Source - © 2007 Pierre Thomas Figure 16. Détail de la couche de tempestite de roseaux stromatolithisés couchés
Source - © 2007 Pierre Thomas Figure 17. Zoom sur des roseaux stromatolithisés couchés	Source - © 2007 Pierre Thomas Figure 18. Zoom sur des roseaux stromatolithisés couchés

Figure 19. Une "touffe d'herbes aquatiques stromatolithisées" vue par le côté et par la tranche

Quand on se promène dans la région de Chadrat, en particulier au Sud-Ouest, on peut ramasser en bordure de champs et de chemins de superbes échantillons, comme par exemple cette touffe d'herbes stromatolithisées qui fait maintenant partie des collections de l'ENS de Lyon.

Si des troncs d'arbres morts étaient à moitié posés sur le fond du lac, mais pas complètement à plat sur le fond, un voile de bactéries photosynthétiques pouvait les entourer et participer au dépôt de couches de calcaire concentriques autour de ces arbres morts. Le bois a maintenant disparu, mais il reste un trou (dont le diamètre peut atteindre 10 cm) entouré de lamines calcaires concentriques formant (en section) un ensemble de cercles emboités de plus de 50 cm de rayon. De tels "arbres" stromatolithisés sont relativement fréquents en Limagne. Ce sont le plus souvent des stipes de palmiers. En témoigne la décoration de ce rond-point à Gannat (cf. Des concrétions stromatolithiques exceptionnelles : des stipes de palmier « stromatolithisés », Gannat (Allier) ) et de ce qu'on peut trouver ici ou là dans des jardins privés ou publiques (cf. images a et b de la balade avec Loulette). Il est dommage que de telles merveilles géologiques ne se découvrent que par hasard pendant un embouteillage sur le "périphérique" de Gannat où lors d'une balade dominicale pilotée par la chienne Loulette. C'est tout à fait à l'image de la place du patrimoine géologique dans les priorités des associations naturalistes et des collectivités locales.

Source - © 2007 Pierre Thomas / collection ENS de Lyon Figure 20. Secteur de la falaise de Chadrat avec un tronc stromatolithisé	Source - © 2007 Pierre Thomas / collection ENS de Lyon Figure 21. Secteur de la falaise de Chadrat avec un tronc stromatolithisé
Source - © 2007 Pierre Thomas / collection ENS de Lyon Figure 22. Zoom sur un tronc stromatolithisé, falaise de Chadrat	Source - © 2007 Pierre Thomas / collection ENS de Lyon Figure 23. Zoom sur un tronc stromatolithisé, falaise de Chadrat

Figure 24. Localisation des falaises de Chadrat (en orange) et des trois autres sites à stromatolithes de la semaine dernière (en vert)

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