Laurie BougeoisMaster 1 PSP

Rapport de stage de s dimentologieéRapport de stage de s dimentologieé

Etude des r gions de Clumanc, SenezéEtude des r gions de Clumanc, Senezé et Taulanneet Taulanne

Stage effectué du 19 au 27 septembre 2008

Encadrants : Serge FERRY, Bernard PITTET, Gweltaz MAHEO, Véronique GARDIEN

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SommaireSommaire

Introduction p.3

1. ANALYSE DE LA RÉGION DE SENEZ p.3

1.1. Description des faciès p.3 1.1.1. Marnes bleues p.3 1.1.2. Calcaire Nummulitique p.3 1.1.3. Marnes Nummulitiques inférieures p.3 1.1.4. Grès de Ville p.3 1.1.5. Marnes Nummulitiques supérieures p.4 1.1.6. Grès de Senez p.4 1.1.7. Molasses rouges p.4 1.2. Carte et coupe géologiques de Senez p.4 1.3. Evolution des milieux de dépôts à Senez p.5

2. ANALYSE DE LA RÉGION DE TAULANNE p.5

2.1. Description des faciès mésozoïques p.5 2.1.1. Calcaire tithonique p.5 2.1.2. Alternance marno-calcaire p.5 2.2. Description des faciès cénozoïques p.6 2.2.1. Conglomérat p.6 2.2.2. Marnes numulitiques p.6 2.2.3. Grès p.6 2.2.4. Marnes fossiles p.6 2.2.5. Calcaire à silex p.6 2.3. Coupe et carte géologiques de Taulanne p.7 2.4. Evolution des milieux de dépôts à Taulanne p.8

3. EVOLUTION DES PALEOENVIRONNEMENTS p.8

3.1. Comparaison des faciès p.8 3.2. Reconstitution de l'histoire régionnale p.9 3.2.1. Localisation des sites géologiques étudiés p.9 3.2.2. L'histoire de la région par étapes p.9 3.3. Remarques sur les conclusions obtenues p.11

Conclusion p.12

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IntroductionIntroduction

Au cours de notre stage dans les Alpes, nous nous sommes rendus dans la région de Barrême afin d'étudier les différents faciès sédimentaires déposés au cours du Mésozoïque et du Cénosoïque. Notre parcours vers le Sud nous a permis d'étudier tout d'abord la région de Clumanc et ses conglomérats andésitiques, puis la région de Toueste, celle de Senez et enfin celle de Taulanne.

La région de Taulanne contient des faciès bien différents de ceux rencontrés à Clumanc et Senez. Il nous faut donc comprendre quels milieux de dépots et quelle évolution paléoenvironnementale est à l'origine des terrains observés, le but étant de comprendre comment peut-on raccorder les faciès observés à Taulanne au reste de la région.

Nous étudierons tout d'abord la région de Senez, puis celle de Taulanne afin de reconstituer l'évolution des paléoenvironnements de la région.

Le travail sur le terrain fut fait en binôme avec Camille Bouchez, c'est pourquoi nos cartes, coupes et logs sont les mêmes.

1. ANALYSE DE LA RÉGION DE SENEZ

1.1. Description des facièsA Senez nous avons pu observer une succession de roches allant du Crétacé inférieur à

l'Oligocène. Décrivons les faciès des plus anciens aux plus récents :

1.1.1. Marnes bleues (Aptien-Albien, Crétacé inférieur)La couleur caractéristique (bleue) de ces marnes nous permet de les identifier rapidement sur le

terrain. Inscrit dans une grande phase marneuse et argileuse, on trouve une petite d'alternance marno-calcaire. Les bancs carbonatés sont rares et fins. Cette arrivée carbonatée étrange est le fruit de variations environnementales.

On a pu voir également des occurrences calcaires qui sont le résultat d'un glissement de terrain (un slump) de l'alternance marno-calcaire tombant, plissant et formant une lentille dans les marnes.

1.1.2. Calcaire Nummulitique (Lutétien, Eocène)Le calcaire nummulitique est un calcaire bioclastique assez fin. La sédimentation s'est donc

faite dans un milieu plus profond que précédemment. D'autre part il y a une discordance angulaire entre les deux unités. On a donc eu une surrection suivie d'une érosion puis une remise en eau.

On trouve de nombreux fossiles : un peu de Nummulites, des gastéropodes, les deux dominés par une abondance d'huitres. La domination d'un organisme sur les autres nous montre qu'on se situe en milieu confiné. D'autre part, entre les fossiles on trouve de la boue carbonatée qui montre qu'on se situe dans un milieu calme, peu énergétique.

1.1.3. Marnes Nummulitiques inférieures (Bartonien-Priabonien)Les marnes nummulitiques, caractéristiques d'un milieu assez profond, sont gris foncées et

sableuses. Elles contiennent de nombreux fossiles : gastéropodes, bivalves et nummulites.

1.1.4. Grès de ville (Bartonien-Priabonien)Il s'agit d'une succession de petites turbidites. Les rides de courant nous donnent une indication

sur la direction et le sens du courant qui va du Sud vers le Nord.Globalement la géométrie générale des grès forme des lobes : il s'agit de chenaux probablement marins puisqu'on observe des turbidites qui se forment par glissement de terrain au niveau de la pente du talus. Des figures de bioturbation furent observées dans ces grès.

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1.1.5. Marnes nummulitiques supérieures (Bartonien-Priabonien)La lilthologie des marnes nummulitiques supérieure est la même que celle des marnes

nummulitiques inférieure.Sur le premier affleurement observé à Senez on a pu mettre en évidence la transition entre les

marnes nummulitiques supérieures et grès de Senez (voir description en 1.1.6.). La transition est progressive, on ne trouve pas de limite d'érosion. Il y aurait donc eu une regression marine continue permettant de déposer des marnes en profondeur puis des grès plus proches de la plage.

1.1.6. Grès de Senez (Oligocène précoce)Le grès de Senez est enclavé dans les marnes nummulitiques supérieures. Le faciès de sa base

est proche du faciès des marnes nummulitiques mais les roches sont plus sableuses. On peut observer de nombreuses figures de tempêtes ainsi que des rides de courant. La présence de grosses structures massives contenant des figures HCS plurimétriques est le témoin d'un apport continu de sédiment et continuellement battu par la houle

De manière parsemée on trouve, à la base, des conglomérats nummulitiques. La matrice est gréseuse et les galets sont calcaires ou granitiques.

1.1.7. Molasses rouges (Oligocène tardif)A Senez la molasse rouge est largement dominée par les cailloux, elle contient des bancs plus

indurés qui semblent gréseux. Les éboulis gréseux recouvrent alors la molasse la rendant légèrement grise, ce qui explique sa couleur moins rouge qu'à Barrême où l'argile était bien plus abondante que les conglomérats. Or, suivant la quantité d'argile présente on peut déterminer dans quelle zone du cône alluvial on se situe. Ici nous nous trouvons donc dans la zone proximale du cône alluvial.

1.2. Carte et coupe géologiques de Senez

Figure 1 : Extrait de la carte de Senez

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Légende

Grès de Ville

Grès de Senez

Marnes nummulitiques

Calcaire Nummulitique

Marnes bleues

Molasses rouges

W E

Figure 2 : Coupe géologique interprétative de Senez

1.3. Evolution des milieux de dépôts à SenezAu Crétacé inférieur, les marnes bleues se sont déposées en milieu marin profond. Les calcaires

numulitiques reposent en discordance par dessus. Ainsi il y a eu une regression marine permettant l'émersion et l'érosion des marnes. Puis une transgression marine remet les terrains dans l'eau permettant aux calcaires nummulitiques de se déposer en milieu peu profond. Les fossiles trouvés dans le calcaire nous permettent de le dater du Lutécien.

Le niveau de la mer augmente, on se situe alors en milieu plus profond et les marnes nummulitiques se déposent. Au sein de cette unité, des courants de turbidités (correspondant à des glissements de terrain) vont avoir lieu entraînant la formation du grès de Ville.

Succédant aux grès de Ville puis aux marnes nummulitiques, on trouve les grès de Senez. Leurs figures de HCS montrent qu'ils se sont déposés dans un milieu de plage à avant plage. Ainsi on a denouveau une régression, et donc un recul du niveau marin. Cette régression très visible est expliquée en 1.1.5. S'en suit un épisode rapide de transgression marine où les marnes nummulitiques se déposent de nouveau.

Enfin, une très forte régression marine s'opère. On a alors émersion et érosion de la région. Cette dernière est alors déformée et plissée lors de la formation des Alpes. Dès lors un bassin molassique d'avant chaîne se forme permettant le dépots des molasses dans un milieu de cône alluvial proximal.

2. ANALYSE DE LA RÉGION DE TAULANNE

2.1. Description des faciès mésozoïques

2.1.1. Calcaire tithoniqueCette roche se présente sous formes de grandes barres calcaires massives. Elles forment une

falaise dans le paysage qui domine les reliefs moins abrupts.

2.1.2. Alternance marno-calcaire (Berriasien-Valanginien)La base de cette alternance, en contact avec le Tithonique, est dominée par le calcaire et

contient des marnes argileuses gris clair. La présence de flamèches bleues/oranges nous indique que nous nous situons dans le Berriasien

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Le Valanginien si situe au dessus et se distingue de l'unité précédente par une alternance où les marnes prédominent sur les calcaires.

2.2. Description des faciès cénozoïques

L'age des roches n'est pas certain car nous n'avons que peu de repères géochronologiques. Toutefois je me suis permise d'attribuer un âge probable aux différentes unités.

2.2.1. Conglomérat (Lutécien, Eocène)Il s'agit d'un conglomérat à matrice sableuse dont les galets sont perforés par la présence de

lithophages qui nous indiquent qu'on se situe dans un milieu marin. Il semble démantelé et localement on trouve quelques barres de grès. Son épaisseur est de 80 mètres.

On est à la limite entre le domaine fluviatile et le domaine marin : au niveau d'un cône alluvial se jettant dans la mer et remanié par elle.

2.2.2. Marnes nummulitiques (Bartonien-Priabonien)La description de ces marnes est la même que en 1.1.3. Ces marnes contiennent quelques bancs

de grès qui témoignent d'un milieu plus proche de la plage que pour les marnes nummulitique de Senez.

2.2.3. Grès (Bartonien-Priabonien)Le grès observé contient des figures de HCS qui sont un indice de houle. D'autre part on peut

voir des phénomènes de bioturbation. Ces deux caractéristiques nous montrent que nous nous situons dans une zone de plage-avant plage.

Le grès devient plus fin lorsque l'on « avance dans le temps » (c'est à dire quand on se rapproche des marnes fossiles, cf 2.2.4.). Ceci montre que la profondeur augmente et que l'on séloigne de la plage au cours du temps.

2.2.4. Marnes fossiles (Bartonien-Priabonien)La partie inférieure contient des interstratifications de grès. Puis on trouve des marnes

sableuses plus pures contenant des fossiles, des bivalves, des vers et des coraux.

2.2.5. Calcaire à silex (Oligocène précoce)La base de ce calcaire est jaunâtre légèrement gréseuse et contient des oolithes. On observe du

silex dans ce calcaire : il s'agit donc d'une calcarénite.Ensuite le calcaire évolue en une boue carbonatée avec de nombreux fossiles (gastéropodes,

milioles (foraminifères benthiques) typiques d'un environnement confiné, et légèrement salé)Enfin le calcaire devient plus grossier, il est souvent laminé, poreux, et contient des tuffs

calcaires. Ce calcaire est typiquement lacustre et palustreOn se situe donc dans un environnement carbonaté qui devient continental.

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2.3. Coupe et carte géologiques de Taulanne

Figure 3 : Extrait de la carte de Taulanne

Figure 4 : Coupe géologique interprétative de Taulanne

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Légende

Calcaire à silex

Marnes à fossiles

GrèsMarnes nummulit iques

ConglomératAlternance marno-calcaire (Bériasien/Valanginien)Calcaire massif (T ithonien)

E W

Limite d'érosion

2.4. Evolution des milieux de dépôts à TaulanneAu Mésozoïque, on est en milieu marin profond où de grandes barres calcaires massives se

déposent. Puis le niveau de la mer monte et des alternances marno-calcaires sédimentent en fonction de la profondeur de dépôt.

Entre le Mésozoïque et le Cénozoïque on a une grande lacune du Valanginien à l 'Eocène. Elle correspond à une période d'émersion de la région. Puis une transgression marine remet la région en eau et permet la formation de conglomérats marins. On se situe alors au niveau de la plage.

Puis les marnes nummulitiques sédimentent témoignant d'un milieu plus distal. Ainsi la transgression continue, la mer avance et la région se retrouve plus en profondeur.

De nouveau la mer recule, on se retrouve au niveau d'une zone d'avant plage où les grès se déposent. Les figures de HCS illustrent ce recul marin. Cette régression est succédée rapidement par une transgression marine immergeant Taulanne où déposnet de nouveau des marnes contenant de nombreux fossiles.

Enfin se déposent des calcaires à silex. Le calcaire, en réalité il s'agit d'une calcarénite, se dépose tout d'abord en milieu marin au niveau d'une zone littorale. Ce calcaire évolue en une boue carbonnatée contenant des fossiles typiques de milieu confiné et légèrement salé. On peut supposer qu'on se trouve alors dans un bassin fermé (peut-être du même type que le Bassin d'Arcachon). Enfin le calcaire devient de type lacustre, palustre. On se situe alors au niveau d'une zone plus marécageuse. Ainsi au fur et à mesure du dépôt de ce calcaire, la mer recule passant d'un faciès de littoral à un faciès de bassin puis de lac.

3. EVOLUTION DES PALÉOENVIRONNEMENTS

3.1. Comparaison des faciès

Dans le but d'approfondir notre interprétation quant à l'évolution des environnements, j'ai choisi d'incorporer les observations faites à Clumanc le premier jour du stage de sédimentologie.

Le tableau ci-dessous nous récpitule les différents faciès rencontrés au cours du stage :

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Age Taulanne Senez ClumancOligocène - Molasses rouges Molasses rouges

Bartonien – Priabonien

Calcaire lacustre Grès de Senez Conglomérat de Clumanc

Marnes fossiles Marnes nummulitiques

Grès Grès de Ville Grès de Ville

Marnes nummulitiques Marnes nummulitiques

Lutécien Conglomérat Calcaire nummulitique Calcaire nummulitique

Crétacé inférieur Alterance marno-calcaire Marnes bleues

Marnes nummulitiques supérieures

Marnes nummulitiques inférieures

Alternance marno-calcaire (marnes bleues)

On a pu en déduire les logs stratigraphiques suivants :

Figure 5 : Logs comparatifs de Taulanne, Senez et Clumanc

3.2. Reconstitution de l'histoire régionnale

3.2.1. Localisation des sites géologiques étudiésLes trois sites étudiés se répartissent du Nord au Sud. La géométrie des dépôts étant dû à la

position géographique des sites géologiques, cette répartition Nord-Sud nous permet de comprendre l'évolution des environnements.

Figure 6 : Carte de la région de Barrême

3.2.2. L'histoire de la région par étapesCaractérisée par de grandes phases d'avancée et de retrait de la mer, l'histoire paléogène de la

région peut être résumée en cinq étapes principales.

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Calcaire t ithonique

Alternance marno-calcaire - Bériasien

Alternance marno-calcaire - Valanginien

Conglomérat

Marnes nummulit iques

Grès

Marnes fossiles

Calcaire à silex

Molasses rouges

Marnes nummulit iques supérieures

Grès de Senez

Grès de Ville

Calcaire nummulit ique

Marnes bleues

Marnes nummulit iques supérieures

Marnes nummulit iques inférieures

Calcaire nummulit ique

Marnes nummulit iques inférieures

Grès de Ville

Grès de Senez

Molasses rouges

Taulanne Senez ClumancSud Nord

Marnes nummulit iques supérieures

Marnes nummulit iques supérieures

Alternance marno-calcaire

Première étape : Au Lutécien on trouve des conglomérats à Taulane et des calcaires à Senez et Clumanc. Les conglomérats caractérisent un cône alluvial à la limite du littoral tandis que les calcaires nous indiquent un milieu marin peu profond au niveau du talus. Ainsi la limite de la mer se situe entre les villes de Taulanne et de Senez.

Deuxième étape : A la base du Bartonien les marnes sont présentes partout. On comprend donc que l'ensemble de la région était immergée. A Clumanc et à Senez, on a pu voir des nummulites nous indiquant qu'on se situe dans un milieu moyennement profond.

Troisième étape : Succédant au dépôt des marnes, on trouve des grès au niveau des trois sites. Toutefois les grès présents à Taulanne présentent des figures de houles qui sont caractéristiques d'un milieu de plage, tandis qu'à Clumanc et Senez on trouve des grès de Ville issus de courants de turbidites. Ces derniers proviennent d'un milieu plus distal au niveau du talus. Ainsi à cette époque le littoral se trouve au niveau de Taulanne, et les villes de Clumanc et Senez sont immergées.

Quatrième étape : De nouveau on se trouve à une période où l'ensemble de la région est couverte de marnes. La région est donc totalement immergée. Les marnes fossiles trouvées à Taulanne nous indiquent un milieu plutôt récifal, tandis que les marnes nummulitiques supérieures caractérisent de nouveau un milieu marin légèrement plus immergé. On se trouve donc au niveau d'une succession normale dont la profondeur de dépôt augmente légèrement vers le large (donc vers le Nord).

Cinquième étape : Cette étape est difficile à analyser. En reprenant les données préalablement analysées les jours précédents ont va essayer de rattacher les dépôts observés à Taulanne avec ceux de Clumanc, Toueste et Senez.

A la suite de notre travail dans la région de Toueste nous avions conclu que nous nous situions au niveau d'un bassin alimenté par le Nord-Est qui prograde et se comble vers le Sud, associé à un phénomène global de régression marine.

A Clumanc nous trouvons des conglomérats montrant que nous sommes dans un milieu fluviatile continental. A Senez les Grès de Senez indiquent que nous nous situons dans un domaine continuellement battu par la houle, au niveau d'une plage, voire avant-plage. Enfin le calcaire à Taulanne évolue allant d'un milieu marin vers un milieu confiné salin puis une zone palustre à lacustre.

Pour conclure quant à cette cinquième étape nous pouvons emmettre l'hypothèse que nous nous trouvons dans une phase globalement de regression marine où la mer se situe à Taulanne puis se retire progressivement isolant une zone marécageuse et lacustre. En effet la mer se retire au Sud mais elle semble arriver par le Nord ce qui nous permet de comprendre comment la sédimentation de faciès continentaux peut se faire plus au Sud à Clumanc, tandis qu'au Nord, à Senez, on trouve des grès typiques d'une sédimentation en zone de plage-avant plage.

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Transgression

Régression

Transgression

Régression

T S C

T S C

CST

CST

T

T

S

S

C

C

Sud Nord Sud Nord

1)

2)

3)

4)

5)

5bis)

T = Taulanne S = Senez C = Clumanc

Pour le code couleur se référer aux légendes des cartes correspondant à chaque site ainsi qu'au log stratigraphiqueNB : les grès de Taulanne ont été mis de la même couleur que les grès de Ville (à Senez et Clumanc) pour simplifier la compréhension des successions de faciès.

Ces cinq grandes étapes sont récapitulées dans le schéma suivant :

Figure 7 : Les grandes étapes de l'histoire de la région

Sixième étape : une dernière étape peut être ajoutée pour clôturer l'histoire de la région. En effet, suite au dépôt des dernières roches la région est totalement emmergée, il y a érosion des dépots. S'en suit une phase de compression, dû à la collision alpine plus au Nord, entraînant les plis et failles observés à Senez. On a alors formation d'un bassin typiquement périphérique de chaîne de montagne à l'intérieur duquel sédimentent les molasses rouges, roches détritiques continentales. Les molasses rouges reposent alors en discordance sur les formations plus anciennes. A Clumanc les molasses sont issues d'un cône alluvial distal tandis qu'à Senez on se situe dans un niveau plus proximal du cône. Cela montre que l'origine du cône se site au Sud et se dirige vers le Nord, où se situe désormais la mer.

3.3. Remarques sur les conclusions obtenuesEn me documentant sur internet j'ai appris qu'il n'y avait pas ou alors très peu de marnes entre

les conglomérats et les grès à Taulanne. Il me semblait pourtant que nous en avions vu. Ainsi il est fort probable que la carte, la coupe et le log faits sur ce site soient éronés. Toutefois j'ai préféré laisser les conclusions trouvées jusqu'à présent car cela correspond d'avantage au travail que j'ai effectué sur le terrain. On peut toutefois émettre une deuxième hypothèse quant à la deuxième étape énoncée ci-dessus : dans le cas où les marnes ne sont que peu existantes une seule étape globalement regressive

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permet de déposer des grès sur du conglomérat. Dans ce cas, les étapes 2 et 3 sont regroupées en une seule.

Dans notre cas, les hypothèses et les propositions d'évolution de dépôts n'ont pu être formulées qu'à partir de peu d'observations. Il faudrait alors retourner à Taulanne pour pouvoir infirmer ou confirmer la reconstitution faite ici. Les principaux points sur lesquels j'aurais aimé approfondir sont la limite stratigraphique entre les conglomérats et les grès d'une part et la formation du calcaire lacûstre d'autre part. En suivant les limites de faciès on pourrait comprendre d'avantage ce qu'il s'est passé dans la région.

ConclusionConclusion

Au cours de ce stage axé sur les processus sédimentaires de la région de Barrême nous avons donc pu voir comment ont évolué les milieux de dépots à Clumanc, Toueste, Saint Lions, La bourne, Senez et Taulanne.

En étudiant plus précisemment le site géologique de Taulanne nous avons pu reconstituer l'écolution des paléoenvironnements. Une succession de trangressions et regressions a d'abord touché la région, la mer étant au Nord. Puis le bassin Nord s'est progressivement comblé laissant place à un milieu marin confiné puis à un milieu lacustre.

En outre ce stage m'a permis de me familiariser avec la sédimentologie de terrain que je ne connaissait que peu.

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