Affleurement : petit pic Saint Loup (anticlinal déversé)

Calcaire du Crétacé inférieur (135-130 MA)

Phase de compression : 40 MA

Vue d'ensemble

 

 

 

 

 

 

 

Détail

 

 

 

 

 

 

 

Ammonite

 

 

 

 

 

 

 

Zone à Stylolithes

 

 

 

 

 

 

 

Joints stylolithiques

 

 

 

 

 

 

 

Stylolithes horizontaux

 

 

 

 

 

 

 

Département : Hérault Commune : Valflaunès Lieu dit : Mas du Pont

Carte I.G.N. 1/25000 GANGES 2742 est

Carte Géologique 1/50000 SAINT MARTIN DE LONDRES

 

Accès De St Matthieu de Tréviers par la D1 : un autobus peu se garer en bord de route

Site dans un ruisseau, attention après des pluies abondantes

Phase d'observation:

Activité élève

• Orienter le pli dans l'espace.
• Réaliser un schéma de l'affleurement.

Attendus et compléments

• Sont attendus : le pli, la présence de failles dans les strates le composant, l'orientation E/O et le déversement vers le nord.
• Ici le pli est visible dans les trois dimensions de l'espace. En effet, le lit du ruisseau permet de voir le prolongement des strates plissées, d'y marcher dessus et donc d'orienter le pli plus facilement.

Phase de questionnement et proposition d'hypothèses :

• Comment cette structure géologique a-t-elle pu se former ?
• Quelle est la chronologie des évènements qui ont conduit à l'affleurement visible actuellement ?
• Hypothèses sur la structure compressive , ses différents marqueurs (pli, failles inverses...)

Phase de recherche d'indices

Activité élève

• Retour à l'observation pour trouver des failles normales, des indices de temps (fossiles).
• Mesurer le raccourcissement pour éprouver l'idée de la compression.

Mise en oeuvre

Le pli étant d'odre décamétrique, une longue ficelle (ou un décamètre) suivant une strate (attention aux failles normales !) qui sera ensuite dépliée et dont la mesure sera comparée à la longueur du pli pourra donner une idée du raccourcissment LOCAL sur CE pli.

Attendus et compléments

• Les failles visibles dans la structure du pli montrent des décalages des couches correspondant à un mouvement en extension. La faille inverse à droite du pli est plus difficilement identifiable. Les stries sur les plans de failles qui permettraient d'identifier avec certitude les mouvements des failles ne sont pas (ou très peu) visibles.
• La présence des failles normales permet de relancer le questionnement et d'envisager une histoire locale plus complexe qu'elle ne le paraissait. Il convient de ne plus se focaliser sur un événement unique, le raccourcissement, mais sur un ensemble de phénomènes dynamiques consécutifs dont il faut retracer la chronologie.
• Les failles normales recoupent le pli, elles sont postérieures au plissement.
• En se promenant dans le lit du ruisseau on peut oserver les stylolites qui peuvent se trouver (affleurement 2) à l'horizontale. L'interprétation de ces structures géologiques est encore sujette à débat mais on peut les considérer comme des marqueurs de compression (voir interprétation). Ces stylolites viennent donc corroborer la phase compressive ayant formé le pli.
• Le dernier élément que l'on peut rencontrer est la présence d'ammonites qui permettent de donner un repère temporel au dépôt des sédiments.

Phase de réponse aux questions posées

Activité élève

Reconstituer, sous forme de schémas, la chronologie des principales étapes de formation de l'affleurement du petit pic Saint Loup.

Attendus et compléments

• Les dépôts de nature calcaire appartiennent au secondaire (présence d'ammonites).
• La compression est bien postérieure à ces dépôts (mode de formation des stylolites).
• Enfin après cette phase compressive, une dynamique extensive reprend le pli (failles normales recoupant le pli).
• On peut amener les élèves à appréhender ici les phénomènes d'érosion qui remodèlent les reliefs en fin d'orogenèse.

Il paraît intéressant de pouvoir amener des élèves sur ce site à la fin d'une sortie d'étude de la structure du pic Saint Loup. Le petit pic Saint Loup constituerait alors la synthèse des observations faites au préalable.

Bref historique de la formation du petit pic St Loup

Pendant le Jurassique et le Crétacé inférieur un vaste bassin sédimentaire en subsidence occupe toute la région, le basin Vocontien qui, pendant 100 millions d'années (MA), accumule des sédiments.

C'est à l'Eocène, lors du plissement pyrénéen (vers 40MA), que se forment les structures compressives visibles ici. Une faille inverse peut être aperçue à droite du pli.

L'ensemble de la structure est réactivée lors de l'ouverture du Golfe du Lion (oligo-miocène, 30-20MA), les anciennes failles compressives jouent en extension. On peut en voir de nombreuses recoupant le pli.

Pourquoi "petit pic St Loup"?

• Ce pli est Est-Ouest, déversé vers le Nord, comme le pic St Loup.
• Il s'est formé en même temps que le pic St Loup.
• C'est une réplique 100 fois plus petit du pic St Loup !

Les stylolites (ou stylolithes)

Le nom de stylolite a été donné par Kloden (en 1828) qui pensait que ces structures étaient des espèces distinctes qu'il nomma Stylotlites sulcatus. L'idée de l'origine organique remonte à la première description de la structure (1751) par Mylius qui les comparait à du bois pétrifié. Eaton, 1824, les nomme lignilites et "confirme" leur origine organique. On se rende compte par la suite qu'il n'en est rien. En 1938, Vanuxem les nomme "epsomites"  car attribuant leur origine à la cristallisation de sel d'Epsom (magnésium sulfate). Le terme de stylolite est resté car il est descriptif de la structure du grec stulos : colonne et lithos : pierre. Ce terme fait penser aux oscillations d'un stylet sur l'oscillogramme.

 

Un stylolite (ou pic stylolitique) est une colonne individuelle dont la taille varie de micrométrique à pluridécimétrique. L'ensemble des colonnes s'interpénétrant forme une surface stylolitique (figure 1). On emploie le terme de stylolites (au pluriel) pour désigner la série de colonnes s'interpénétrant et présentant un joint ou une suture irrégulière dans une couche rocheuse (définition de Stockdale, 1922).

 

 

Caractéristiques

• •  Les deux surfaces se faisant face sont complémentaires.
• •  La surface stylolitiques est irrégulière : variation de longueur des stylolites, le joint peut bifurquer…
• •  Le joint stylolitique est caractérisé par la concentration des éléments insolubles de la roche (argile, oxydes de fer, quartzite…), il s'agit majoritairement d'argiles qui forment des coiffes sur les stylolites.
• •  Les stylolites ont des faces striées (analogues à celles des plans de faille).
• •  La plupart des stylolites (99% d'après Stockdale) se trouvent dans des roches carbonatées (calcaires, dolomies et marbres) on peut aussi en trouver dans des grès, du gypse et des conglomérats.

Formation : « Le moins bien expliqué des phénomènes pression- solution » (Gal)

• Théorie Contraction-Pression (Shaub, 193 9) : les stylolites se formeraient alors que les sédiments ne sont pas encore complètement consolidés par l'action de pression et de contraction de ces sédiments en cours de diagénèse. Les stylolites seraient donc des structure primaires. Les limites de cette théorie sont :la présence de fossiles recoupés par les stylolites (Prokopovitch, 1952, propose une variante sous marine avec la présence de microcourants turbulents) et l'existence de la couche d'argile (alors qu'elle aurait pu fluer).
• Théorie Pression-Solution (Fuchs, 1894 ; Reiss, 1902 ; Wagner, 1913 ; Stockdale, 1922) : les stylolites résultent de la circulation de solutions issues de la dissolution de la roche consolidée, sous l'action de forces de pression, dans les zones de faiblesse de cette roche (limite de litage, lamination, suture, fissure…). Les stylolites seraient donc des structures secondaires qui se développeraient après consolidation et solidification du matériel sédimentaire. La limite de la théorie est la présence de stylolites dans des roches non carbonatées. Cette dernière théorie est la plus retenue bien que controversée. Les stylolites semblent donc être le résultat d'une combinaison de dissolution et précipitation sous pression lithostatique ou force maximale de compression tectonique. Elles se forment dans la croûte à faible profondeur dans des roches sédimentaires. Les stylolites sont même considérées comme "des forces de tension fossiles" (J.Scmittbuhl, F.Renard, J.-P.Gratier et R.Toussaint, 2004). Une des définitions actuellement la plus usité est "surfaces rugueuses qui se développent par dissolution sous l'action de contraintes dans des roches crustales" (Dunnington, 1954 ; Park et Schot, 1968 ; Bathurst, 1971 et Bayly, 1986)

 

Lors d'une pression important sur un bloc rocheux, celui-ci tend à se déformer pour compenser cette contrainte (figure 2) : il réduit sa taille dans la direction de la contraitne maximale (s1) et l'augmente dans celle de la plus petite contrainte (s3).

 

 

 

 

 

Les stylolite se formeraient donc sur les points de dissolution de la roche ou sur une microfracture. C'est la dissolution qui répond à la contrainte maximale et permet donc de réduire la taille du bloc. La direction des pics stylolites donne donc celle de la contrainte compressive maximale, laquelle se trouve perpendiculaire au joint stylolitique qui représente la limite de la surface stylolitique. Les joints stylolitiques apparaissent plus sombre que la roche car ils sont remplis des résidus de dissolution (argiles, sulfures, matières organiques…). Les irrégularités entre les stylolites seraient dues à la présence de certains minéraux (pyrite, quartz) qui dévieraient le pic.

Les fluides contenant ces éléments solubilisés migrent ver les fentes de tensions (ou de traction, selon les auteurs) lesquelles se forment perpendiculairement à ces joints (donc dans la direction de la contrainte maximale). L'éponte (espace intérieur de la fente) se remplit du matériel dissous (figure 3).

 

 

 

Ces fentes de tension sont des zones en distension (ouvertures) créées par la compression perpendiculaire, elles correspondent aux de contraintes minimales. Elles sont resposables de l'extension du bloc dans cette direction-là (figure 4).

 

 

 

 

Les stylolites à l'horizontale

La présence de surfaces stylolitiques horizontales donc dans la direction de la gravité pourrait laisser penser à une compression verticale forte. Cela aurait nécessité un enfouissement relativement profond et aurait laissé des traces par du métamorphisme... Mais ces stylolites sont perpendiculaires aux couches. Il faudrait dont imaginer un redressement à 90° des couches puis sont enfouissement pour former ces stylolites. Cet ensemble n'étant pas cohérent avec la dynamique locale et régionale, il faut donc penser que ces surfaces se sont créées dans le même contexte que les autres, sous l'action de forces de contraintes horizontales, une compression E/O. Les couches les contenant ont été redressées par la suite dans un plissement toujours sous l'action des mêmes contraintes. Cette formation résulte donc de deux phénomènes compressifs successifs: l'un formant les stylolytes, l'autre redressant les couches qui les contient (figure 5).

 

 

 

 

Pour en savoir plus ...

Pic St Loup

• J.-C. BOUSQUET, La géologie de l'Hérault, éd. Les écologistes de l'Euzière, 1991.
• M.MATTAUER, Ce que distent les pierres, éd.BELIN collection Pour la Science, 2004.

Stylolites

• J.-R.de ANDRADE RAMOS, Stylolytes : measurement of rock loss, Revista Brasileira de Geociencias 30 (432-435), septembre 2000.
• A.BROUSTE, R.RENARD, J.-P.GRATIER et J.SCHMITTBUHL, Variety of stylolites morphologies ans statistical characterization fo the amouint of heterogeities in the rock, Institut d'informatique et de mathématiques appliquées de Grenoble : http://www-lmc.imag.fr/lmc-sms/Alexandre.Brouste/files/article_stylolit…
• J.MERCIER & P.VERGELY, Cours de Tectonique, 2 ème édition. Editions DUNOD, Liège, mai 2004.
• J.SCHMITTBUHL, F.RENARD, J.-P.GRATIER et R.TOUSSAINT, Roughness of Stylolites: implications of 3D High Resolution Topography Measurements, Physical Review Letters 92 (238501), décembre 2004.
• C. MORIAME, Cercle géologique de Hainaut: http://home.tiscali.be/christian.moriame2/geologie.ht

Schéma d'après un extrait carte géologique de Saint Martin de Londres (BRGM,1979)