Massif gneissique du Caroux

Auteur : J.J.Dides

Les roches métamorphiques et magmatiques qui affleurent dans les gorges d'Héric constituent un échantillon d'étude du socle de la croute continentale. De plus, elles témoignent des contraintes compressives et des températures élevées auxquelles ont été soumis les constituants de la croûte continentale.

Massif du Caroux, paysage vu depuis la vallée de l'Orb

Métapélites, affleurement à l'entrée des gorges d'Héric

Orthogneiss oeillé, affleurement dans les gorges d'Héric

Orthogneiss et pegmatites, affleurement dans les gorges d'Héric


Le ravin du Vialais, au nord des gorges d'Héric


Granite d'anatexie, affleurement au nord du ravin du Vialais

 

Localisation du site

Département : Hérault
Commune : Mons la Trivalle
Lieu dit : Gorges d'Héric

Carte I.G.N. 1/25000
St Gervais sur Mare 2543 O

Carte Géologique 1/50000
Bédarieux 988

 

Accès
Quitter la N908 pour entrer dans la Trivalle. Après avoir traversé l'ancienne voie ferrée, prendre à droite et poursuivre sur 1 km en direction des gorges d'Héric.

Stationnement
Les gorges d'Héric sont interdites à la circulation automobile.
Le bus peut s'arrêter pour décharger les élèves sur un parking à l'entrée des gorges. Les automobiles doivent stationner sur un parking municipal, payant en saison touristique.

Localisation des affleurements
Les observations se font au fond des gorges, le long de la route qui borde le ruisseau d'Héric.
L'essentiel de l'étude géologique est réalisable sur le premier kilomètre.

Les bons marcheurs peuvent, afin de compléter leur étude et découvrir de somptueux paysages,
- poursuivre jusqu'à Héric
-
puis monter sur le plateau du Caroux par le sentier qui mène à Douch,
-
où se rendre au col de l'Ourtigas, par le sentier du Vialais.

 

Composition du socle de la croute continentale

Observations réalisables dans le massif du Caroux :

  • Relever les indices permettant d'identifier l'origine profonde du matériau observé :
    • Indices stratigraphiques, structuraux et morphologiques caractéristiques d'un socle cristallin
    • Marqueurs minéralogiques (minéraux repères) et texturaux (roches magmatiques cristallisées en profondeur)
  • Echantillonner les matériaux constitutifs du massif (granitoïdes) :
    • Variété texturale : structures grenue, microgrenue, pegmatitique, foliée …
    • Uniformité minéralogique : Quartz, Feldspaths, Micas
    En déduire la composition chimique silicatée des minéraux et roches constitutifs de la croûte continentale.

Convergence et collision continentale

Lors de la collision continentale, la croute se raccourcit et s'épaissit, conduisant à la formation d'une chaîne de montagnes.
Après la collision, la chaîne de montagnes est le lieu d'une évolution tardive : érosion en surface, fusion partielle en profondeur.

Observations réalisables dans le massif du Caroux :

  • Les indices du métamorphisme, texturaux ou minéralogiques, témoignent de contraintes compressives
    • Schistosité et foliation
    • Minéraux repères du métamorphisme
  • Les traces d'anatexie témoignent de températures élevées liées à l'épaississement crustal.

 

Exercice : la datation des gneiss du massif du Caroux 

             

 

 

 

Au cours de l'orogénèse hercynienne (autour de 315 Ma), les roches du Caroux ont subi d'importantes transformations métamorphiques :

  • Les schistes, micaschistes et paragneiss à grains fins dérivent de la transformation de sédiments détritiques fins, dits pélitiques.
    Les fossiles, trouvés dans ces sédiments au niveau de zones voisines moins métamorphisées, permettent de dater leur dépôt de 540 à 475 Ma.
  • Les orthogneiss oeillés proviennent de la transformation d'un granite à gros cristaux de feldspath.

Quels sont l'âge et l'origine de ce granite ?

  • Hypothèse 1 (schéma de gauche) : Ce granite constitue le socle sur lequel se serait déposé la couverture sédimentaire pélitique
  • Hypothèse 2 (schéma de droite) : Ce granite est un massif intrusif dans les sédiments pélitiques.

Une datation absolue des minéraux des orthogneiss oeillés a été réalisée récemment par la méthode U-Pb et a révélé un âge de 450 Ma.
Utiliser l'ensemble de ces informations pour argumenter l'une ou l'autre des 2 hypothèses explicatives de l'origine et de l'âge des granites ...

 

Solution

  • Dans l'hyp.1, les granites, recouverts par les sédiments pélitiques, sont  précambriens => âge du granite : 540Ma
  • Dans l'hyp.2, le granite, recoupant les sédiments, est  postérieur à leur dépôt => âge du granite : 475 Ma

La datation absolue obtenue (450 Ma) invalide donc l'hypothèse 1 et valide l'hypothèse 2.

Les gorges d'Héric constituent une coupe géologique naturelle du massif du Caroux

Caroux et Espinouse constituent la terminaison orientale de la zone axiale de la Montagne noire.
Façonnés par l'orogénèse hercynienne, rabotés par l'érosion dès la fin du paléozoique et surélevés par la tectonique pyrénéo-provençale au début du cénozoique, ces terrains très anciens portent à l'affleurement des composants profonds de la croûte continentale.

Les gorges d'Héric entaillent le massif du Caroux sur une profondeur de 800 m et permettent l'observation des constituants internes du massif : le sentier qui parcours le fond des gorges, en bordure des ruisseaux d'Héric puis du Vialais, recoupe successivement micashistes et paragneiss, orthogneiss, migmatites et granites.

Les indices du métamorphisme témoignent de contraintes compressives

Schistosité et foliation ont mémorisé les déformations subies par les roches.

La shistosité des micaschistes, la foliation des paragneiss et la foliation des orthogneiss sont sensiblement parallèles (leurs métamorphismes peuvent donc être contemporains).

Le plan de foliation, incliné avec un pendage de 60° Sud à l'entrée des gorges, devient horizontal puis plonge vers le nord, en progressant vers le village d'Héric : cette disposition d'ensemble constitue l'antiforme du Caroux.
Une contrainte tectonique majeure, de direction N-S, associée au métamorphisme, a donc structuré le massif.

La foliation est nette dans les gneiss oeillés qui constituent le faciès le plus remarquable de la zone étudiée (le plan de foliation est perpendiculaire à celui de la photo suivante.

L'alternance des lits de micas et des lits de quartz-feldspath moule des yeux pluri-centimétriques de feldspath potassique. Ces yeux sont légèrement applatis et prolongés de queues de cristallisation symétriques (linéation d'allongement) .

Cet orthogneiss est issu de la transformation d'un granite : les yeux, dérivés des phénocristaux d'orthose du granite, sont des structures antérieures à sa métamorphisation en gneiss.

Les minéraux repères indiquent température et pression du métamorphisme.

La sillimanite, minéral repère d'un gradient métamorphique de moyenne pression, est présente dans l'ensemble de la zone étudiée.

Invisible à l'oeil nu dans les gorges d'Héric, elle apparait en nodules pluricentimétriques, mélangée à du quartz, dans les gneiss et migmatites qui affleurent de Douch au col de l'Ourtigas.

Les traces d'anatexie témoignent de températures élevées

A partir de 650°C, la limite de l'anatexie est franchie : les roches silicatées fondent partiellement.
Les minéraux clairs de quartz et feldspath, plus fusibles, composent la fraction fondue, dite mobilisat ou leucosome.
Les minéraux sombres de biotite ou d'amphibole, moins fusibles, composent le résidu de fusion, dit restite ou mélanosome.

La ségrégation et la réorganisation du leucosome, qui s'injecte ou diffuse dans le résidu solide avant de recristalliser, aboutit à la formation d'une migmatite .

Différents aspects de la migmatisation

En progressant dans les gorges d'Héric, cette ségrégation entre un produit clair et un résidu sombre de fusion s'observe à différentes échelles :
- celle de l'échantillon de gneiss qui évolue peu à peu en migmatite,
-
celle de l'affleurement de gneiss injecté de filons de pegmatite,
-
celle du massif gneissique, encaissant des plutons de granite intrusif.
Le granite du Vialais (et, plus au nord de la zone étudiée, celui de l'Espinouse) constitue le stade ultime de cette évolution, auquel la roche a entièrement fondu et recristallisé.

Synthèse

L'ensemble de ces indices permet de reconstituer les mécanismes associés à la formation d'une chaîne de montagne ...

  1. Sous l'effet de mouvements de convergence, une collision raccourcit et épaissit la croûte continentale. Les roches sont soumises à un métamorphisme MP.
  2. L'érosion des reliefs entraine une rééquilibration isostasique et un amincissement lithosphérique : le gradient géothermique s'accroit.
  3. Le manteau supérieur, qui remonte et se décompresse, fond partiellement. La base de la croute continentale fond à son tour. Les granitoides qui se forment progressent vers la surface, assurant un transfert de chaleur dans tout le dome thermique ainsi constitué. Les roches sont soumises à un métamorphisme BP/HT.

Alors que la collision est datée de 340/330 Ma (phase principale de l'orogénèse varisque ou hercynienne), le magmatisme n'intervient que vers 320/310 Ma.

Extrait de la carte géologique 1/250 000 de Montpellier - B.R.G.M. - 2003