Les stylolites de la pierre de Villebois (Ain) à la Carrière des Meules

Source - © 2021 Pierre Thomas

Figure 1. Vue sur environ deux décimètres carrés d'une partie lisse du front de taille vertical de l'ancienne Carrière des Meules de Villebois, Ain

Cette carrière exploitait un calcaire bathonien (Jurassique moyen, −167,7 à −164,7 Ma) particulièrement riche en stylolites. Ces stylolites forment des “joints stylolitiques” horizontaux, parallèles à la stratification. Rappelons que les stylolites (ou stylolithes, les deux orthographes sont admises), du grec stylos (“pilier”) et lithos (“pierre”) sont des surfaces en dents de scie soulignées par un liseré sombre d'argiles ou d'oxydes.

Localisation par fichier kmz de la Carrière des Meules de Villebois (Ain).

Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 2. Détail de stylolites présents dans le quart supérieur droit de la figure précédente, Carrière des Meules de Villebois, Ain Les pics stylolitiques sont verticaux et regroupés en joints horizontaux.
Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 3. Vue rapprochée sur une partie du front de taille de la Carrière des Meules, Villebois (Ain) Surface semblable à celle où ont été prises les figures 1 et 2, bien que la densité des joints stylolitiques soit ici moindre.	Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 4. Une partie du front de taille de la Carrière des Meules, Villebois (Ain) Surface semblable à celle où ont été prises les figures 1 et 2, bien que la densité des joints stylolitiques soit ici moindre.

La pierre de Villebois (commune de l'Ain, à 60 km en amont de Lyon sur les bords du Rhône), a été activement exploitée comme pierre de taille ou de dallage depuis le XVI^e siècle jusque dans les années 1950. Ce calcaire du Jurassique moyen (Bathonien, −167,7 à −164,7 Ma) était très apprécié pour ses qualités : compact et très dur, il résistait aux intempéries comme à l'écrasement. On l'appelait « choin » ce qui signifie « pierre de choix ». Toutes les carrières de l'Ain (rive droite du Rhône) sont maintenant fermées, mais le même calcaire bathonien est encore exploité de l'autre côté du Rhône, en Isère. De très nombreux monuments lyonnais, régionaux et même nationaux sont construits avec cette pierre de Villebois (cf., par exemple, Du Jurassique au Quaternaire, les ammonites réelles et imaginaires de l'agglomération lyonnaise (figures 15 à 22), ou Faire de la géologie à moins d'un kilomètre de chez soi pendant le confinement (figures 10 à 15).

La Carrière des Meules de Villebois, abandonnée depuis le milieu du XX^e siècle, a été vidée des déblais et détritus qui l'encombraient, nettoyée et réaménagée par une association, la mairie de Villebois, le Conservatoire des espaces naturels Rhône-Alpes… Avec deux autres sites de la commune, elle fait maintenant partie des 37 espaces naturels sensibles de l'Ain. Sentier balisé et panneaux explicatifs y sont installés ; le front de traille et sa géologie sont maintenant bien visibles ainsi que les “marques” de l'exploitation si on aime l'archéologie industrielle et minière ; une vie sauvage l'a recolonisée (cf. les pages et documents sur les carrières de Villebois, la présentation de la Carrière des Meules, ou la fiche descriptive de la Carrière des Meules de Villebois…).

Géologiquement, cette carrière est un musée des stylolites. Les stylolites sont des surfaces de discontinuités irrégulières (appelées les joints stylolitiques) formées par la juxtaposition de pics et de piliers. Tout cela résulte d'une dissolution localisée par des irrégularités minimes initiales dans la roche, dissolution induite par des contraintes, soit pendant l'enfouissement (pression lithostatique), soit par des compressions d'origine tectonique. Cette dissolution entraine une interpénétration irrégulière des strates calcaires. Les stylolites affectent principalement les carbonates. La genèse détaillée des stylolites et les contrôles de la stylolitisation sont encore débattus, et l'interaction entre la stylolitisation, la génération de fluides riches en carbonates, l'écoulement de fluides diagénétiques dans les fractures et la matrice, la cimentation et les modifications de la porosité est complexe.

On peut distinguer (1) les stylolites sédimentaires qui se forment dans des roches sédimentaires (principalement des carbonates) en toute fin de diagenèse, sur des roches déjà lithifiées, et (2) des stylolites tectoniques. Les stylolites sédimentaires naissent parallèlement aux strates, souvent à partir d'un joint de stratification. Les joints stylolitiques sédimentaires sont donc initialement horizontaux (mais ils peuvent être basculés ou plissés par la suite), et les pics stylolitiques sont verticaux, perpendiculaires aux joints. Les stylolites d'origine tectonique ont des pics parallèles à la contrainte maximale σ1. Les pics sont donc horizontaux dans les contextes de compression (failles inverse ou décrochante), verticaux en cas de contexte extensif (faille normale), cf. par exemple la figure 8 de Failles normales et extension dans une zone de convergence (chaîne de collision) : exemple au Ladakh (Inde), Himalaya.

Les stylolites des carrières de Villebois sont des stylolites sédimentaires. Les joints stylolitiques les plus marqués et continus étaient souvent utilisés par les carriers pour faciliter l'extraction des blocs de calcaire.

Après des vues des stylolites “en coupe” (figures 1 à 4), nous verrons un schéma explicatif (figure 5), puis des stylolites vus “à plat” (figures 6 à 8) et enfin de blocs permettant de les voir en 3D (figures 9 à 14).

Source - © 2021 Pierre Thomas

Figure 5. Schémas montrant le mode de formation des stylolites et les relations géométriques entre les joint et pics stylolitiques d'une part, et la contrainte maximale d'autre part

La contrainte maximale est la pression lithostatique dans le cas des stylolites sédimentaires (à gauche) et la contrainte maximale σ1 dans le cas des stylolites tectoniques (à droite).

Le schéma de gauche représente la situation visible dans la Carrière des Meules : joint stylolitique horizontal, parallèle à la stratification, pics stylolitiques verticaux, le tout formé par dissolution/interpénétration sous l'action de la pression lithostatique. À droite, un cas théorique (non visible à la Carrière des Meules) de stylolites engendrés par une compression horizontale.

Dans le cas d'une tectonique en extension (σ3 horizontal, σ1 et raccourcissement verticaux, on a une disposition voisine des stylotites sédimentaires. C'est ce qu'on peut voir dans le David de Michel-Ange (cf. figure 28 de Le marbre de Carrare et ses carrières (Toscane, Italie)).

Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 6. Vue sur le front de taille de la Carrière des Meules de Villebois, Ain Les carriers extrayaient des blocs parallélépipédiques de la carrière (comme à Carrare, cf. Le marbre de Carrare et ses carrières (Toscane, Italie)). Pour cette taille et extraction, ils faisaient des traits de coupe verticaux et utilisaient les joints stylolitiques les plus marqués pour débiter la roche à l'horizontale. Il en résulte un front de taille en marches d'escalier, le dessus de chaque marche correspondant à un joint stylolitique. Les deux photos suivantes (fig. 7 et 8) montrent des détails de deux faces supérieures de ces marches d'escalier.

Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 7. Vue oblique sur la face supérieure d'une marche d'escalier du front de taille de la figure précédente, Villebois (Ain) La surface irrégulière et ”piquetée” de ce qui correspond à un joint stylolitique dégagé par les carriers se voit très bien.

Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 8. Vue verticale de la face supérieure d'une marche d'escalier du front de taille de la carrière des Meules de Villebois (Ain) La surface irrégulière et ”piquetée” de ce qui correspond à un joint stylolitique dégagé par les carriers se voit très bien.

Lors des travaux de “rénovation” et d'aménagement de la carrière, des excavations locales ont été faites, d'anciens déblais constitués de blocs “ratés” ont été déplacés et ont rejoint les blocs issus des excavations récentes. Ces amoncellements de blocs posés en vrac dans toutes les positions possibles permettent de voir les stylolites sous toutes les coutures, en 3D. En novembre 2021, la végétation n'avait pas complètement envahi ces amoncellements. Espérons que ceux qui entretiennent la carrière défricheront périodiquement ces déblais, même si cela doit perturber les habitudes de quelques lézards. Mais pouvoir voir des stylolites en 3D vaut bien quelques perturbations pour ces reptiles.

Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 9. Amoncellement de blocs calcaires juste à côté de la Carrière des Meules (Villebois, Ain) : un musée des stylolites en 3D Des fragments de colonnes étaient taillés dans des blocs issus de la carrière. Un fragment raté d'une de ces colonnes se retrouve dans cet amoncellement.	Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 10. Un bloc de choin de la Carrière des Meules de Villebois déposé juste à l'entrée du sentier aménagé conduisant à la carrière Le bloc a été tourné de 90° et mis en position verticale. On voit très bien les joints stylolitiques verticalisés, en section sur la cassure ”fraiche” de devant, et en plan sur le côté de la dalle.
Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 11. Zoom sur un bloc de choin de la Carrière des Meules de Villebois déposé juste à l'entrée du sentier aménagé conduisant à la carrière Le bloc a été tourné de 90° et mis en position verticale. On voit très bien les joints stylolitiques verticalisés, en section sur la cassure ”fraiche” de devant, et en plan sur le côté de la dalle.	Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 12. Gros plan sur un joint stylolitique vu de face, Carrière des Meules de Villebois (Ain) La section longitudinale d'un fragment de rostre de bélemnite au niveau du phragmocône (cf. Étudier les bélemnites et leur phragmocône dans le centre commercial de la Part-Dieu (Lyon, Rhône)) se voit au centre de l'image.
Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 13. Petit bloc calcaire montrant le même joint stylolitique (1) en coupe sur la face verticale visible à l'avant de l'échantillon, et (2) à plat sur le plan horizontal à gauche de l'image On croirait voir le schéma de gauche de la figure 5.	Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 14. Zoom sur un petit bloc calcaire montrant le même joint stylolitique (1) en coupe sur la face verticale visible à l'avant de l'échantillon, et (2) à plat sur le plan horizontal On croirait voir le schéma de gauche de la figure 5.

Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 15. Vue globale de la Carrière des Meules de Villebois (Ain) en novembre 2021 Les gradins dus au découpage de la roche pour en extraire de gros blocs parallélépipédiques ne sont pas sans rappeler (à une autre échelle) ce qu'on voit dans les carrières de Carrare (cf. Le marbre de Carrare et ses carrières (Toscane, Italie)).
Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 16. Vue de la Carrière des Meules de Villebois (Ain) en novembre 2021 Les gradins dus au découpage de la roche pour en extraire de gros blocs parallélépipédiques ne sont pas sans rappeler (à une autre échelle) ce qu'on voit dans les carrières de Carrare (cf. Le marbre de Carrare et ses carrières (Toscane, Italie)).	Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 17. Un aspect de la Carrière des Meules de Villebois (Ain) en novembre 2021 Les gradins dus au découpage de la roche pour en extraire de gros blocs parallélépipédiques ne sont pas sans rappeler (à une autre échelle) ce qu'on voit dans les carrières de Carrare (cf. Le marbre de Carrare et ses carrières (Toscane, Italie)).

Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 18. Panneau que l'on peut voir autour de la Carrière des Meules à Villebois (Ain) Divers panneaux expliquent la géologie, les anciennes méthodes d'extraction, les environnements biologiques…
Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 19. Panneau que l'on peut voir autour de la Carrière des Meules à Villebois (Ain) Divers panneaux expliquent la géologie, les anciennes méthodes d'extraction, les environnements biologiques…	Source - © 2021 Pierre Thomas Figure 20. Panneau que l'on peut voir autour de la Carrière des Meules à Villebois (Ain) Divers panneaux expliquent la géologie, les anciennes méthodes d'extraction, les environnements biologiques…

Source - © 2021 BRGM / Google Earth, modifié Figure 21. Carte géologique et vue aérienne du secteur de Villebois (Ain) L’ancienne Carrière des Meules est localisée par la punaise rouge. La partie supérieure droite des images correspond au Jura plissé, principalement constitué de terrains du Jurassique (inférieur à supérieur) plissés. La partie inférieure gauche correspond à ce qu'on appelle l'Ile Crémieu, principalement constituée de terrains du Jurassique moyen et supérieur tabulaires. Ces deux secteurs sont séparés par une faille inverse indiqué en pointillés (car masquée par des éboulis figurés en rose). La Carrière des Meules est située dans le Bathonien horizontal de l'Ile Crémieux (J2, jaune-orangé), au pied de la faille inverse. Les carrières en activité sur la rive gauche du Rhône sont bien visibles sur la photo aérienne.

Source - © 2006 D'après BRGM, modifié Figure 22. Cadre géologique de la Carrière des Meules de Villebois (croix rouge) entre Jura, Alpes et Massif Central

Source - © 2021 BRGM / Google Earth, modifié Figure 23. Localisation de la Carrière des Meules de Villebois (Ain) sur la carte géologique de France