Image de la semaine | 17/10/2022

Les slumps et les pillow lavas crétacés d'Armitza, Pays basque espagnol

17/10/2022

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Magmatisme et dépôts turbiditiques liés à l’ouverture du Golfe de Gascogne.


Affleurement situé à 100 m à l'Est du port d'Armitza, Pays basque espagnol

Figure 1. Affleurement situé à 100 m à l'Est du port d'Armitza, Pays basque espagnol

De haut en bas, on voit une série turbiditique et/ou pélagique (inclinée vers le Sud) connue sous le nom de « flysch noir ». Ce flysch repose, par l'intermédiaire d'une surface d'érosion, sur un slump de plusieurs mètres d'épaisseur, slump qui montre de beaux plissements acquis lors du glissement qui l'a mis en place. Ce slump repose sur une série basaltique (basalte altéré) avec des pillow lavas parfois identifiables. Basalte, slump et flysch sont datés de l'Albien-Cénomanien (à la limite du Crétacé inférieur et du Crétacé supérieur, 99 Ma).

Localisation par fichier kmz des slumps et pillow lavas d'Armitza, Pays basque espagnol.


Image interprétée d'un affleurement situé à 100 m à l'Est du port d'Armitza, Pays basque espagnol

Figure 2. Image interprétée d'un affleurement situé à 100 m à l'Est du port d'Armitza, Pays basque espagnol

De haut en bas, on voit une série turbiditique et/ou pélagique (inclinée vers le Sud) connue sous le nom de « flysch noir ». Ce flysch repose, par l'intermédiaire d'une surface d'érosion, sur un slump de plusieurs mètres d'épaisseur, slump qui montre de beaux plissements acquis lors du glissement qui l'a mis en place. Ce slump repose sur une série basaltique (basalte altéré) avec des pillow lavas parfois identifiables. Basalte, slump et flysch sont datés de l'Albien-Cénomanien (à la limite du Crétacé inférieur et du Crétacé supérieur, 99 Ma).


Flyschs, slumps et basaltes dans le Crétacé du Pays basque sont les conséquences directes de l'ouverture du Golfe de Gascogne, avec formation de deux marges passives, celle où nous sommes côté basque (et mise à l'affleurement par la tectonique pyrénéenne qui a eu lieu au Cénozoïque) et celle du côté landais qui n'est connue que par la sismique. Ces deux marges sont séparées par une lithosphère océanique. Nous avons déjà vu ces turbidites et slumps du Crétacé basque (cf. Les flyschs du Crétacé-Tertiaire du Pays Basque : slumps et méga-slumps, turbidites et méga-turbidites…), ainsi que le volcanisme (série des basaltes alcalins) associé (cf. Un volcanisme bien méconnu et pourtant si riche d'enseignement : le volcanisme du Crétacé supérieur du Pays Basque, ses pillow-lavas et la salinité de l'eau de mer). Nous voyons maintenant les deux à la fois sur le même affleurement d'Armitza.

Jusqu'à la fin du Crétacé inférieur (à l'Aptien), ni l'océan Atlantique plus au Nord de l'Espagne, ni sa dépendance appelée “Golfe de Gascogne” n'existaient. L'Ibérie était une grande ile séparée d'un ensemble Armorique-Massif Central par une mer épicontinentale très peu profonde avec iles, récifs coralliens… C'est à partir de l'Albo-Cénomanien et jusqu'au Campanien que le mouvement des plaques sépara l'Ibérie du reste de l'Europe, la déplaça par un coulissement senestre de plusieurs centaines de kilomètres vers l'Est et généra une forte extension à l'Ouest du dispositif (cf. fig. 19 de Un volcanisme bien méconnu et pourtant si riche d'enseignement : le volcanisme du Crétacé supérieur du Pays Basque, ses pillow-lavas et la salinité de l'eau de mer). Cette extension entraina l'ouverture du Golfe de Gascogne, avec la genèse de marges continentales passives, genèse de leurs talus et de leurs sédiments caractéristiques (turbidites et localement nombreux slumps – glissements sous-marins en masse). Cette extension entraina aussi la remontée et la fusion partielle de l'asthénosphère. Il y eut, au fond de ce golfe, fabrication de lithosphère océanique possédant une croute océanique faite de basalte et de gabbro tholéiitiques. Au niveau de la marge continentale, entre l'Ibérie continentale et le fond océanique du Golfe de Gascogne, la fusion partielle du manteau fut plus modérée et plus profonde, et généra du basalte alcalin. C'est ce basalte qui s'interstratifia dans les sédiments pélagiques et/ou turbiditiques en train de se déposer sur cette marge. À l'extrémité orientale du Golfe de Gascogne, cette extension n'entraina pas la fabrication de lithosphère océanique, mais seulement l'amincissement de la lithosphère continentale, une remontée "modérée" du manteau et la genèse d'un volcanisme alcalin. Comme au niveau de la marge, ce volcanisme sous-marin s'interstratifia dans les sédiments turbiditiques en train de se déposer dans ces bassins marins profonds, mais localisés sur croute continentale. La sédimentation et le volcanisme crétacés basques sont donc caractéristiques d'un volcanisme de marge passive et/ou d'extension continentale. Dans la région d'Armitza, la situation est “compliquée” par la présence de diapirs. La série sédimentaire régionale comprend un épais Trias évaporitique (cf. Le gypse triasique de Bidart, Pyrénées Atlantiques) à l'origine de nombreux diapirs (cf., par exemple, Exploitation du sel de sources salées sortant d'un diapir de Trias dans les montagnes basques, diapir connu et exploité depuis l'époque romaine). Un travail récent (Y.Poprawski et al, 2021 [pdf]) montre que les diapirs, en particulier le diapir voisin de Bakio qui s‘est principalement mis en place à l'Albo-Cénomanien, ont été à l'origine de reliefs (pendant leur formation, les diapirs eux-mêmes correspondant à des “bosses”, leurs périphéries à des dépressions). Ces reliefs d'origine diapirique se surajoutent à la topographie d'origine purement tectonique et auraient guidé le sens de progression des slumps.

Toutes ces couches basques sont maintenant plissées en anticlinaux et synclinaux très “serrés” par la tectonique pyrénéenne sensu stricto, dont le paroxysme a eu lieu à l'Éocène.

Schémas résumant la paléogéographie de la marge basque durant le Crétacé supérieur

Figure 6. Schémas résumant la paléogéographie de la marge basque durant le Crétacé supérieur

Les “complications” dues au diapirisme ne sont pas représentées.


Dans la suite de cet article, nous vous montrons 3 images globales pour situer les affleurements (figures 7 à 9), d'autres slumps, souvent intra-formationnels dans les flyschs (figures 10 à 18), des pillow lavas (figures 19 à 22) et des cartes géologiques pour resituer Armitza dans son contexte géologique (figures 23 à 26).

Morphologie classique de l'estran où affleure la série pélagique et/ou turbiditique, Armitza, Pays basque espagnol

Figure 10. Morphologie classique de l'estran où affleure la série pélagique et/ou turbiditique, Armitza, Pays basque espagnol

Cette série ne montre pas, sur cet estran, des slumps massifs comme sur les figures 1 et 2. Mais les bancs marneux montrent des plis à flancs parallèles indiquant que cette série a  “glissé” vers le bas d'une pente. L'orogenèse pyrénéenne a donné à cette série un pendage d'au moins 60° vers le Sud.


Un slump, “pli” isoclinal affectant un banc gréseux “ployé” au sein d'un niveau pélitique, Armitza, Pays basque espagnol

Figure 11. Un slump, “pli” isoclinal affectant un banc gréseux “ployé” au sein d'un niveau pélitique, Armitza, Pays basque espagnol

Cette déformation anté-diagénétique a été acquise pendant le glissement de la série pélagique et/ou turbiditique vers le bas d'une pente.


Vue élargie sur un slump, “pli” isoclinal affectant un banc gréseux “ployé” au sein d'un niveau pélitique, Armitza, Pays basque espagnol

Figure 12. Vue élargie sur un slump, “pli” isoclinal affectant un banc gréseux “ployé” au sein d'un niveau pélitique, Armitza, Pays basque espagnol

Cette déformation anté-diagénétique a été acquise pendant le glissement de la série pélagique et/ou turbiditique vers le bas d'une pente.


Un second “pli” isoclinal résultant du glissement de la série turbiditique non encore diagénisée et donc aisément déformable, Armitza, Pays basque espagnol

Figure 13. Un second “pli” isoclinal résultant du glissement de la série turbiditique non encore diagénisée et donc aisément déformable, Armitza, Pays basque espagnol

Cette déformation anté-diagénétique a été acquise pendant le glissement de la série pélagique et/ou turbiditique vers le bas d'une pente.


Vue rapprochée sur un second “pli” isoclinal résultant du glissement de la série turbiditique non encore diagénisée et donc aisément déformable, Armitza, Pays basque espagnol

Figure 14. Vue rapprochée sur un second “pli” isoclinal résultant du glissement de la série turbiditique non encore diagénisée et donc aisément déformable, Armitza, Pays basque espagnol

Cette déformation anté-diagénétique a été acquise pendant le glissement de la série pélagique et/ou turbiditique vers le bas d'une pente.


Perturbation dans la stratification montrant généralement des strates parallèles, Armitza, Pays basque espagnol

Figure 18. Perturbation dans la stratification montrant généralement des strates parallèles, Armitza, Pays basque espagnol

Une manifestation d'un slump dont la partie principale est encore enfouie, ou déjà enlevée par l'érosion.



Détail du contact entre les sédiments pélitiques sombres et les basaltes (ici des brèches basaltiques) jaunâtres, Armitza, Pays basque espagnol

Figure 20. Détail du contact entre les sédiments pélitiques sombres et les basaltes (ici des brèches basaltiques) jaunâtres, Armitza, Pays basque espagnol

L'absence de thermo-métamorphisme dans les sédiments montre que ces sédiments se sont déposés sur un basalte refroidi ; il ne s'agit donc pas d'un sill post-sédimentaire s'étant insinué dans des strates déjà déposées.


Surface supérieure de coulée de basalte altérée, Armitza, Pays basque espagnol

Figure 21. Surface supérieure de coulée de basalte altérée, Armitza, Pays basque espagnol

On voit la morphologie en coussins (pillows) de la lave (preuve qu'il s'agit bien d'une coulée sous-marine et non pas d'un sill) et les espaces “interpillows” remplis de sédiments pélitiques sombres.


Zoom sur la surface supérieure de coulée de basalte altérée, Armitza, Pays basque espagnol

Figure 22. Zoom sur la surface supérieure de coulée de basalte altérée, Armitza, Pays basque espagnol

On voit la morphologie en coussins (pillows) de la lave (preuve qu'il s'agit bien d'une coulée sous-marine et non pas d'un sill) et les espaces “interpillows” remplis de sédiments pélitiques sombres.


Extrait de la carte géologique d'Algorta à 1/50 000, montrant la localisation d'Armitza (astérisque rouge) dans les terrains albo-cénomaniens

Figure 23. Extrait de la carte géologique d'Algorta à 1/50 000, montrant la localisation d'Armitza (astérisque rouge) dans les terrains albo-cénomaniens

Les affleurements de basalte ont une extension trop limitée pour avoir été représentés.

Carte complète à retrouver, avec d’autres, sur la page Cartografía del IGME (Instituto Geológico y Minero de España).


Schéma structural simplifié du secteur d'Armitza (astérisque rouge), Pays basque espagnol

Figure 24. Schéma structural simplifié du secteur d'Armitza (astérisque rouge), Pays basque espagnol

L'intérêt de ce schéma est de montrer les plus grands des affleurements de basalte interstratifiés dans les terrains crétacés, et les diapirs de Trias qui auraient guidé le sens du mouvement de certains slumps.



Mosaïque des cartes géologiques 1/1 000 000 de France et d'Espagne localisant Armitza (astérisque rouge)

Figure 26. Mosaïque des cartes géologiques 1/1 000 000 de France et d'Espagne localisant Armitza (astérisque rouge)

On voit que ce site ainsi que d'autres signalés dans cet article ne sont pas très loin de la frontière française. Un but d'excursion géologique pour les collègues du Sud-Ouest !