Image de la semaine | 13/04/2020
Les falaises de Sainte-Honorine-des-Pertes (Port-en-Bessin, Calvados) : un aperçu de la sédimentation jurassique affectée par de la tectonique et des phénomènes superficiels
13/04/2020
Résumé
Les lithologies de la falaise normande de Port-en-Bessin : calcaires, marnes, oolithes et fossiles repères .
Source - © 2017 Alexandre Aubray
Cette aiguille isolée par les processus d'altération montre une succession de formations sédimentaires avec, de la base vers le sommet : la Malière avec ses niveaux de silex noir à gris-vert, la couche verte, discontinue, la formation de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux, le Calcaire à spongiaires. Ces différentes unités sont séparées par des discordances ou surface d'érosion et ravinement appelées “surfaces de Sainte Honorine 1, 2, 3 et 4”.
Après un aperçu morphologique des falaises de Sainte-Honorine-des-Pertes (cf. Les falaises de Sainte-Honorine-des-Pertes (Port-en-Bessin, Calvados) : un aperçu de la géomorphologie littorale) nous nous intéressons, ici, aux différentes lithologies et à leurs relations de la base au sommet de la falaise. Toutes ces roches sont datées du Jurassique moyen, de l'Aalénien (−174 Ma) au Bathonien (fin à −166 Ma).
 Source - © 2016 Alexandre Aubray Cette aiguille isolée par les processus d'altération montre une succession de formations sédimentaires avec, de la base vers le sommet : la Malière avec ses niveaux de silex noir à gris-vert, la couche verte, discontinue, la formation de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux, le Calcaire à spongiaires. Ces différentes unités sont séparées par des discordances ou surface d'érosion et ravinement appelées “surfaces de Sainte Honorine 1, 2, 3 et 4”. | |
 Source - © 2016 Alexandre Aubray Cette aiguille isolée par les processus d'altération montre une succession de formations sédimentaires avec, de la base vers le sommet : la Malière avec ses niveaux de silex noir à gris-vert, la couche verte, discontinue, la formation de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux, le Calcaire à spongiaires. Ces différentes unités sont séparées par des discordances ou surface d'érosion et ravinement appelées “surfaces de Sainte Honorine 1, 2, 3 et 4” (SH, 1, 2, 3 et 4 sur le schéma interprétatif). La formation de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux est comprise en SH2 et SH4. La subdivision entre SH2 et SH3 est appelée Conglomérat de Bayeux. |  Source - © 2016 Alexandre Aubray Cette aiguille isolée par les processus d'altération montre une succession de formations sédimentaires avec, de la base vers le sommet : la Malière avec ses niveaux de silex noir à gris-vert, la couche verte, discontinue, la formation de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux, le Calcaire à spongiaires. Ces différentes unités sont séparées par des discordances ou surface d'érosion et ravinement appelées “surfaces de Sainte Honorine 1, 2, 3 et 4” (SH, 1, 2, 3 et 4 sur le schéma interprétatif). La formation de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux est comprise en SH2 et SH4. La subdivision entre SH2 et SH3 est appelée Conglomérat de Bayeux. |
La suite présente une à une les différentes lithologies et les contacts entre les différentes unités.
 Source - © 2016 Alexandre Aubray Figure 5. La Malière, formation de la base de la falaise au Nord La Malière est un calcaire sableux présentant à sa base de nombreux bancs de silex d'épaisseurs variables. La couleur est donnée par la glauconie, minéral typique de milieu réducteur. Le sommet de la Malière est affecté de nombreuses perforations et invaginations interprétées comme des traces de bioturbation, plus précisément de terriers. |  Source - © 2017 Alexandre Aubray Figure 6. Détail du sommet de la Malière, formation de la base de la falaise au Nord La Malière est un calcaire sableux présentant à sa base de nombreux bancs de silex d'épaisseurs variables. La couleur est donnée par la glauconie, minéral typique de milieu réducteur. Le sommet de la Malière est affecté de nombreuses perforations et invaginations interprétées comme des traces de bioturbation, plus précisément de terriers. |
 Source - © 2017 Alexandre Aubray Figure 7. Détail du sommet de la Malière montrant une trace de bioturbation interprétée comme un terrier La Malière est un calcaire sableux présentant à sa base de nombreux bancs de silex d'épaisseurs variables. La couleur est donnée par la glauconie, minéral typique de milieu réducteur. Le sommet de la Malière est affecté de nombreux perforations et invaginations interprétées comme des traces de bioturbation, plus précisément de terriers. La Malière est remplie d'une formation verdâtre appelée “couche verte”. |  Source - © 2016 Alexandre Aubray Figure 8. Détail de la couche verte “remplissant” la Malière La “couche verte” est une formation conglomératique très riche en débris fossilifères (fragments de coquilles, rostres de bélemnites…) qui remplit les terriers et zones bioturbées du sommet de la Malière. Cette formation est d'épaisseur variable et manquante à certains endroits. La couleur verte est due à la richesse en glauconie. Au-dessus, la formation est ravinée par une surface d'érosion remplie par la base de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux. |
Les oncolithes et les stromatolithes sont des structures regroupées (avec les pisolithes) sous le terme de microbialites, c'est-à-dire des roches dont la formation est liée au métabolisme de micro-organismes. La nature biologique des oolithes n'est pas toujours avérée et est souvent attribuée à une précipitation purement chimique. Dans les cas classiquement observés, elles se forment en condition proches de la surface dans la zone photique. L'explication de telles structures fait intervenir le couplage entre la photosynthèse qui pompe le CO2 par la réaction 6 CO2 + 6 H2O → glucose + 6 O2. La consommation de CO2 tire l'équilibre des carbonates vers la précipitation de calcite : Ca2+ + 2 HCO3− → CaCO3 + CO2 + H2O (voir, entre autres, Le karst de Port-en-Bessin (Calvados) : résurgences sous-marines, pertes, travertins). Ce ne sont pas toujours des bactéries photosynthétiques qui participent directement à cette précipitation, en déposant elle-même de fines couches de calcaire autour d'un germe préexistant. Mais, souvent, des microorganismes photosynthétiques planctoniques sursaturent l'eau de mer en CaCO3. Les grains de sable, micro-fragments de coquilles et oolites préexistantes, sont entourés d'un voile bactérien pas forcément photosynthétique. C'est ce voile bactérien qui sert de germe de nucléation à cette précipitation de carbonate, en particulier ses composés membranaires comme les glycoprotéines.
En milieu agité, les oolithes peuvent “grossir”. On a alors formation de pisolithes (taille de petit pois [piso-] , inférieure à 1 cm) ou oncolithes (taille de tumeur [onco-], centimétrique). En milieu calme, ces structures forment des tapis microbiens dans lesquels toute zone surélevée où la photosynthèse est plus efficace forme un monticule plus haut que le tapis alentour, ce qui favorise ces zones de croissance plus proches de la lumière. Le tapis microbien peut aussi être fragmenté et les fragments être à l'origine d'oncolithes.
Les oolithes et oncolithes de l'Aalénien normand sont parfois différentes. D'abord, pisolithes et oncolithes de l'Aalénien sont souvent beaucoup plus riches en oxyde de fer (Fe3+) qu'en carbonate de calcium. Elles sont parfois composées d'oxydes ou d'hydroxydes de fer presque purs [hématite Fe2O3, goethite FeO(OH)…]. D'autre part, les travaux réalisés par Préat et al. (2000) montrent qu'ici les profondeurs de dépôt et de formation sont souvent sous la zone photique, au niveau de la limite d'action des vagues de tempêtes, et donc que ces microbialites, du moins celles très riches en oxydes ferriques, ne peuvent être expliquées par les processus photosynthétiques. Pour ces auteurs, la formation de ces structures résulterait du métabolisme de bactéries ferroxydantes (et éventuellement de champignons filamenteux) dans un milieu anoxique ou pauvre en O2 et riche en fer (donc réducteur dans lequel le fer est sous forme Fe2+) à l'origine de la précipitation d'hématite et de goethite. Ces bactéries chimiolithotrophes vivaient à l'interface entre l'eau réductrice interne au sédiment et l'eau de mer (ou imbibant les quelques centimètres les plus superficiels des sédiments) qui, elle, est oxydante. Ces bactéries tireraient leur énergie de l'oxydation du Fe2+ mobile par l'O2 dissout dans l'eau de mer, Fe2+ qui deviendrait Fe3+ immobile sous forme de goethite et/ou d'hématite. La nature et l'aspect ferrugineux des différentes formations ne serait donc pas uniquement diagénétique comme on le pensait il y a quelques dizaines d'années, mais pourrait dater de l'activité biologique des micro-organismes formant les oolithes, oncolithes et stromatolithes.
Notons que sous les couches aalénienne et bajocienne (175-167 Ma) contenant ces microbialites ferrugineuses se trouve le Toarcien (183-175 Ma) qui est très riche en sédiments réduits (marnes noires…). Cela explique que les eaux circulant dans les sédiments superficiels non encore diagénitisés pendant l'Aalénien et le Bajocien, remontant des sédiments toarciens plus profonds soient très réductrices et forment des concrétions ferrugineuses biogénétiques à l'interfaces entre eaux réductrices et eaux oxydantes.
Il est à noter qu'un peu partout dans le monde les mers et océans du Toarcien sont réducteurs [on parle de l'“évènement anoxique océanique” (EAO) toarcien]. Les sédiments riches en fer oolithique se sont formés à de nombreuses époques en France (et ailleurs dans le monde). Mais l'Aalénien, qui suit cet EAO toarcien est l'un des étages les plus riches en fer oolithique. En France par exemple, le principal gisement de minerai de fer, la minette de Lorraine, est constitué d'oolithes d'oxyde de fer et date de… l'Aalénien.
 Source - © 2018 Alexandre Aubray Figure 9. Détail de la zone de contact entre la Malière et l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux La surface est nette et contournée, elle montre qu'il s'agit d'une surface d'érosion avec du ravinement et, ensuite, remplissage par la formation de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux. | |
 Source - © 2017 Alexandre Aubray Figure 10. Détail de la formation de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux La formation est divisée en quatre parties. À la base la formation (a) est appelée Conglomérat de Bayeux et est constituée d'oncolithes ferrugineuses dont les nucléus de croissance sont souvent des galets de Malière ou de couche verte sur 3 à 15 cm avec des oolithes ferrugineuses. Au sommet du conglomérat, un niveau stromatolithique dit « en bouffées de pipe ». Au-dessus de ces stromatolithes, l'écorce ferrugineuse marque un arrêt de sédimentation (surface de Sainte Honorine 3). Au-dessus, la zone (b) montre des oncolithes et oolithes ferrugineux. La formation (c) montre des oolithes fines dans une formation riche en débris coquillers. Enfin, la formation (d) montre des oolithes plus grossières. |  Source - © 2017 Alexandre Aubray Figure 11. Détail de la formation de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux, image interprétée La formation est divisée en quatre parties. À la base la formation (a) est appelée Conglomérat de Bayeux et est constituée d'oncolithes ferrugineuses dont les nucléus de croissance sont souvent des galets de Malière ou de couche verte sur 3 à 15 cm avec des oolithes ferrugineuses. Au sommet du conglomérat, un niveau stromatolithique dit « en bouffées de pipe ». Au-dessus de ces stromatolithes, l'écorce ferrugineuse marque un arrêt de sédimentation (surface de Sainte Honorine 3). Au-dessus, la zone (b) montre des oncolithes et oolithes ferrugineux. La formation (c) montre des oolithes fines dans une formation riche en débris coquillers. Enfin, la formation (d) montre des oolithes plus grossières. Les limites tracées sont approximatives. |
 Source - © 2016 Alexandre Aubray Figure 12. Détail des zones (a), (b) et (c) de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux La formation est divisée en quatre parties. À la base la formation (a) est appelée Conglomérat de Bayeux et est constituée d'oncolithes ferrugineuses dont les nucléus de croissance sont souvent des galets de Malière ou de couche verte sur 3 à 15 cm avec des oolithes ferrugineuses. Au sommet du conglomérat, un niveau stromatolithique dit « en bouffées de pipe ». Au-dessus de ces stromatolithes, l'écorce ferrugineuse marque un arrêt de sédimentation (surface de Sainte Honorine 3). Au-dessus, la zone (b) montre des oncolithes et oolithes ferrugineux. La formation (c) montre des oolithes fines dans une formation riche en débris coquillers. Enfin, la formation (d) montre des oolithes plus grossières. |  Source - © 2016 Alexandre Aubray Figure 13. Détail des zones (b), (c) et (d) de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux Au-dessus de la surface de Sainte Honorine 3, la zone (b) montre des oncolithes et oolithes ferrugineux. La formation (c) montre des oolithes fines dans une formation riche en débris coquillers. Enfin, la formation (d) montre des oolithes plus grossières. |
 Source - © 2017 Alexandre Aubray Figure 14. Détail des zones (c) et (d) de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux La formation (c) montre des oolithes fines dans une formation riche en débris coquillers. Enfin, la formation (d) montre des oolithes plus grossières. Le surplomb visible au sommet correspond à la surface de Sainte Honorine 4. |  Source - © 2020 Pierre Thomas Figure 15. Gros plan sur un échantillon de l'Oolithe ferrugineuse de Bayeux On distingue très bien les oolithes de goethite d'un diamètre de 1 à 2 mm, prises dans une matrice carbonatée. La structure concentrique de ces oolites se devine, en particulier à quelques mm en haut à gauche de l'ongle du doigt qui donne l'échelle. À gauche, le bord d'une ammonite. |
 Source - © 2016 Alexandre Aubray Figure 16. Calcaire à spongiaires Calcaire clair boueux (micritique), massif à nodules et riches en fossiles d'éponges qui forment des proéminences. La base montre des zones bioturbées. Les éponges les plus grandes sont siliceuses, les plus petites sont calcaires. Ce calcaire daté du Bajocien supérieur présente aussi des bryozoaires, des brachiopodes, des serpules et des oursins. |  Source - © 2018 Alexandre Aubray Figure 17. Calcaire à spongiaires Calcaire clair boueux (micritique), massif à nodules et riches en fossiles d'éponges qui forment des proéminences. Les éponges les plus grandes sont siliceuses, les plus petites sont calcaires. Ce calcaire daté du Bajocien supérieur présente aussi des bryozoaires, des brachiopodes, des serpules et des oursins. |
 Source - © 2017 Alexandre Aubray Figure 18. Limite entre les calcaires à spongiaires et les marnes de Port-en-Bessin La limite entre les calcaires à spongiaires (Bajocien supérieur) et les marnes de Port-en-Bessin (Bathonien) est marqué par 3 couches calcaires appelées “couches de passage”. Les marnes de Port-en-Bessin, grises, présentent à la base et au sommet quelques niveaux calcaires. |  Source - © 2017 Alexandre Aubray Figure 19. Calcaires du Bessin Calcaire beige argileux, bioturbé à ichnofossiles de type thallasinoïdes (cf. Les thalassinoïdes, d'étranges ichnofossiles, et un possible équivalent actuel, les terriers des crabes de mangrove) qui seront abordés dans un article prochain. Ce calcaire bathonien peut présenter des rides de courant. |
 Source - © 1989 G. Fily et coll. Ce log est redessiné en couleur dans les figures suivantes. | |
 Source - © 2020 Alexandre Aubray |  Source - © 2020 Alexandre Aubray Figure 22. Log stratigraphique synthétique de la falaise de Sainte-Honorine-des-Pertes Détail de la zone du stratotype du Bajocien. |
La notice de la carte de Grandcamp-Maisy au 1/50 000 propose la reconstitution des environnements de dépôts suivante (les annotations en gras sont ajoutées pour identifier les différentes lithologies et surfaces présentées) :
L'Aalénien commence par un niveau condensé d'oolithes ferrugineuses, suivi par des calcaires glauconieux et silteux (Malière), montrant une tendance transgressive qui se poursuit jusqu'au Bajocien inférieur (SH1 puis dépôts de la couche verte). Suit une phase d'érosion (SH2), puis une nouvelle phase de sédimentation condensée d'oncolithes et oolithes ferrugineux qui se produit lors du passage Bajocien moyen - Bajocien supérieur (Oolithe ferrugineuse zone (a)). Les données sédimentologiques indiquent un épisode d'ablation et de dépôt condensé intervenu ici sur un haut-fond de mer ouverte, haut-fond qui pouvait aller jusqu'à l'émersion dans la région de Sainte-Honorine-des-Pertes (SH3). Au Bajocien supérieur, transgression et subsidence reprennent, le territoire de la feuille Grandcamp-Maisy est alors situé dans le domaine de plate-forme carbonatée interne en position distale (Oolithe ferrugineuse zones (b), (c) et (d) et Calcaires à spongiaires). Au Bathonien inférieur, il passe brutalement en régime de plate-forme externe avec dépôt de marnes (Marnes de Port-en-Bessin). Au Bathonien moyen la subsidence s'accroît, mais ne parvient pas à compenser le taux de sédimentation. Aussi le comblement du bassin par les sédiments amène le passage progressif des fonds d'un domaine de plate-forme externe dominé par les terrigènes fins à un domaine de plateforme interne à sédimentation bioclastique (Calcaires du Bessin) ; la transgression bathonienne est alors à son maximum.
Sur le rebord de la plage, au-dessus des formations jurassiques, des formations quaternaires classiques des littoraux normand et bretons sont visibles (voir aussi Les plages de l'ile de Groix (Morbihan) : plage convexe, sables à grenats, dynamique sédimentaire et climatique, processus d'altération / érosion côtière).
Source - © 2016 Alexandre Aubray
Figure 23. Détail du head du sommet de la falaise de Sainte-Honorine-des-Pertes
Les parties les plus fines sont constituées de sédiments détritiques de type lœss. Ces sédiments sont formés en milieu périglaciaire. Les amas de blocs calcaires mal triés résultent de coulées de solifluxion.
On distingue deux ensembles : une partie mal triée formée de blocs anguleux liés par des éléments plus fins et une partie totalement composée d'éléments fins. Les éléments fins sont interprétés comme des lœss (fraction granulométrique fine de type argile et silts), sédiment périglaciaires (ici), et les formations avec blocs anguleux comme des coulées de solifluxion formées aussi en milieu périglaciaire lors de la dernière période glaciaire.
Lors de la dernière période glaciaire, les glaciers descendaient aux plus basses latitudes sur le Nord de l'Europe. La Normandie se situaient dans une région périphérique de la calotte glaciaire. Ces régions étaient soumises aux vents froids et rapides (dévalant la calotte glaciaire – l'air froid est dense) : les vents catabatiques. Ces vents ont un fort pouvoir érosif (le phénomène est appelé déflation). Ils transportent de particules de faibles granulométries qui seront ensuite consolidées et forment le loess.
Les phénomènes d'alternances gel-dégel sont aussi responsables de processus de reptation des sols qui peuvent conduire à la déstabilisation des sols et donner des dépôts mal triés appelés coulées de solifluxion mobilisant les roches ayant subi de la cryoclastie.
Source - © 2015 Alexandre Aubray
Dernier point abordé dans cet article, la falaise présente aussi des accidents tectoniques témoins de l'histoire de cette région. La faille présentée est appelée faille des Hachettes.
 Source - © 2018 Alexandre Aubray Figure 25. Faille normale Est-Ouest sur la plage de Sainte-Honorine-des-Pertes, vue vers l'Ouest La faille, à pendage 60° vers le Sud, sépare les Marnes de Port-en-Bessin au Sud (à gauche) des Calcaires à spongiaires au Nord. |  Source - © 2016 Alexandre Aubray Figure 26. Faille normale Est-Ouest sur la plage de Sainte-Honorine-des-Pertes, vue vers l'Est La faille, à pendage 60° vers le Sud, sépare les Marnes de Port-en-Bessin au Sud (à droite) des Calcaires à spongiaires au Nord. |
 Source - © 2016 Alexandre Aubray Figure 27. Détail de la faille normale des Hachettes montrant les crochons (vue vers l'Est) Les crochons sont visibles dans les Marnes de Port-en-Bessin. |  Source - © 2016 Alexandre Aubray Figure 28. Détail de la faille normale des Hachettes montrant les crochons (vue vers l'Est), vue interprétée Les crochons sont visibles dans les Marnes de Port-en-Bessin. |
 Source - © 2017 Alexandre Aubray Figure 29. Vue de la faille des Hachettes au niveau de l'Aiguille des Hachettes (vue vers l'Ouest) La faille dont le plan de faille visible dans la géométrie de l'aiguille sépare les Calcaires à spongiaires, au Sud (à gauche), de la série Malière-Oolithe ferrugineuse de Bayeux-base des Calcaires à spongiaires au Nord. | |
Sur la plage de Sainte-Honorine-des-Pertes, une faille normale Ouest-Est affectant tout le Jurassique est visible dans les discontinuités de unités sédimentaires soulignées par la végétation. L'âge de cette faille normale (post-jurassique moyen) n'est pas clairement établi et pourrait être lié au rejeu d'une ancienne faille lors de l'ouverture de l'Atlantique (qui débute à la fin du Trias) ou en lien avec la tectonique alpine.
Source - © 2020 BRGM / Google Earth
Figure 30. Faille des Hachettes sur la carte de Grandcamp-Maisy au 1/50 000
La faille est globalement Est-Ouest (direction entre N90 et N110). Cette faille est recoupée par d'autres failles de direction N10 à N20.
L'accès à ces affleurements se fait uniquement à marée basse à partir de Sainte-Honorine-des-Pertes (accès possible aussi depuis Port-en-Bessin).
 Source - © 2020 Google Earth |  Source - © 2020 BRGM / Google Earth |
 Source - © 2020 IGN / Infoterre | |
Pour les enseignants et curieux de la géologie de la région, de nombreux compléments indispensables à cet article et à la géologie normande sont à consulter sur le site de la Lithothèque de l'académie de Caen.
Si les lithologies les plus visibles de la falaise sont celles présentées, il existe une grande variation de ces lithologies (et de leur contenu fossilifère) qui ont permis à Alcide d'Orbigny, en 1852, de proposer de définir le stratotype du Bajocien à la base de ces falaises. Le contenu fossilifère de chacune des unités et la construction du stratotype seront abordés dans les semaines à venir.
Bibliographie
G. Fily et coll., 1989. Notice de la carte géologique de Grandcamp-Maisy au 1/50 000, BRGM
Doré et coll., 1987. Guide géologique régional, Normandie – Maine, Masson éd.
A. Préat, B. Mamet, C. De Ridder, F. Boulvain, D. Gillan, 2000. Iron bacterial and fungal mats, Bajocien stratotype (Mid-Jurassic, northern Normandy, France), Sedimentary geology, 137, 107-126
