Le Buntsandstein moyen

Le Buntsandstein moyen est composé par l’unité la plus épaisse de la série du Buntsandstein : le Grès Vosgiens, d’une puissance comprise entre 0 et 400 m. Au dessus des Grès Vosgiens, se situe le Conglomérat Principal, puis la Zone Limite Violette qui constitue la limite entre le Buntsandstein Moyen et Supérieur.

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 Les Grès Vosgiens

A la base des Grès Vosgiens se trouve le Conglomérat Basal composé par de très nombreux galets et par une matrice sableuse et friable, d’une puissance de 8 à 10 m. Ce conglomérat est brun-rouge à jaunâtre (Perriaux, 1961).

La formation des Grès Vosgiens est composée par des grès de couleur rouge qui se présentent en bancs lenticulaires, dépassant fréquemment les 100 mètres de largeur et épais de plusieurs mètres. Ces structures à litage oblique montrent à leur base de fréquente concentration de galets et des figures d’érosion. Les bancs passent, à leur sommet, à de minces niveaux argileux plus clairs ou mouchetés, constitués d’alternances de petits lits de grès argileux et de lits d’argilites brunes qui présentent fréquemment des fentes de dessiccation et des rides d’oscillation. Les Grès Vosgiens présentent la composition minéralogique moyenne suivante : 85% de quartz, 15% de feldspaths et des traces de muscovite, pour un diamètre moyen des éléments de 0,22 mm (Perriaux, 1961). Ils sont également formés par de nombreux galets de quartz et de quartzite, pouvant être centimétriques.

Trois grands types d’environnement de dépôts ont été décrits précisément dans la formation du Trias Inférieur (Bourquin et al., 2009). Il s’agit d’environnement (1) de chenaux en tresses dans une plaine alluviale aride avec préservation de quelques dépôts de dunes éoliennes et très peu de dépôts de plaines d’inondation, (2) d’ergs de marge composés de chenaux en tresses, de dunes éoliennes et de nappes de sable éolien, et (3) de playa lake, c'est-à-dire un environnement de lacs éphémères associés à des sédiments fluviatiles et éoliens. Ces environnements de dépôts sont diversement composés par des faciès argileux de plaines d’inondation et de mares, d’alternance de silts et de grès typiques de nappes de sable dans un lac temporaire, de conglomérats et de grès formant soit des dépôts de rivière en tresses, soit des dépôts éoliens.

 Le Conglomérat Principal

Ce conglomérat ou poudingue de Saint Odile, d’une puissance comprise entre 14 et 60 m (20 m en moyenne) se présente sous la forme d’une alternance de bancs de grès et de bancs conglomératiques, contenant de nombreux galets, à stratification oblique et de couleur brun-rouge. Les éléments des bancs gréseux ont un diamètre moyen de 0,2 mm, il est de 1,6 cm pour ceux des bancs conglomératiques (Perriaux, 1961).

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 La Zone Limite Violette

Cette unité, d’une puissance de 4 à 5 m, se caractérise par des bancs d’argilites et de grès versicolores à dolomie et à cornaline, plus ou moins bréchiques, noduleux et irréguliers. Généralement, la couleur est violette, passant au jaune, vert ou blanc. Pris dans un ciment dolomitisé et silicifié, les quartz corrodés sont épigénisés par de la dolomie, elle-même épigénisée par de la cornaline. La stratification apparait horizontale dans les bancs peu remaniés et « confuse » dans les bancs dolomitisés et silicifiés. La Zone Limite Violette correspond à un horizon pédogénétique plus ou moins hydromorphique, formé sous climat semi-aride (Durand & Meyer, 1978; Müller, 1954; Perriaux, 1961).

La terminologie utilisée pour définir les différentes formations du Buntsandstein moyen diffère en Palatinat, de celle de la zone vosgienne appartenant au bassin de Paris. L’équivalent de la formation des Grès Vosgiens y est divisé en trois catégories, de la base au sommet : les formations de Trifels, de Rehberg et Karlstal qui se distinguent par une augmentation de leur teneur en argiles (Bourquin et al., 2006). En Lorraine, le sommet des séries du Trias inférieur est marqué par la Zone Limite Violette qui correspond à un arrêt majeur de la sédimentation, conduisant à la mise en place d’un horizon de paléosols. De plus, le Conglomérat Principal est rarement exposé à l’affleurement dans les Vosges du Nord. Il est tronqué par la discontinuité d’Hardegesen qui recoupe localement la formation des Grès Vosgiens (Bourquin et al., 2006). 5.2.4 Le Buntsandstein Supérieur

 Les Couches Intermédiaires

Les Couches Intermédiaires sont constituées par les couches intermédiaires inférieures et supérieures, séparées par la Zone Violette Supérieure (Perriaux, 1961).

Les Couches Intermédiaires Inférieures, d’une puissance de 30 m, sont composées de bancs de 0,5 à 3 m d’épaisseur, à stratification oblique, de grès durs souvent caverneux. Ils apparaissent à l’affleurement de couleur lie de vin foncé parfois brun-rouge et rarement jaunâtre, et sont associés à des taches noirâtres d’oxyde de manganèse. Des galets de quartz et de quartzites sont également présents. Avec des grains d’un diamètre moyen de 0,24 mm, ils sont composés de 75% de quartz, 24% de feldspaths et de 1% de muscovite (Perriaux, 1961).

La Zone Violette Supérieure, d’une puissance de 0,5 à 2 m, est formée par des lits irréguliers renfermant de la dolomie et de la cornaline. Elle est composée par des quartz anguleux épigénisés par de la dolomie, elle-même épigénisée par de la cornaline. Elle apparait

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de couleur violette avec des taches et des bariolures blanchâtres, verdâtres et jaunâtres (Perriaux, 1961).

Les Couches Intermédiaires Supérieures constituent un ensemble de 15 à 25 m de puissance, et sont composées par des bancs de grès épais, massifs et irréguliers ainsi que par des lentilles d’argile étendues. Il est également observé la présence de niveaux dolomitiques plus ou moins violets. Cette formation gréseuse est de couleur lie de vin moyen, parfois jaunâtre ou blanchâtre avec quelques taches d’oxyde de manganèse. La stratification est oblique ou horizontale. La composition est de 75% de quartz, 25% orthose et des traces de muscovite, avec des grains d’un diamètre moyen de 0,15 mm. Il est possible d’observer des restes de fossiles au sommet de la formation (Perriaux, 1961).

Le dépôt des couches intermédiaires se fait dans une plaine alluviale avec des chenaux à faible sinuosité, avec des structures dominantes de fond de chenaux, de type barres transversales (Durand, 1978; Durand & Meyer, 1982), associées à des paléosols hydromorphiques (Durand, 1978). Les faciès argilo-silteux de plaine d’inondation, pouvant avoir une extension de plusieurs centaines de mètres, se retrouvent fréquemment en équivalent de la Zone Violette Supérieure.

 Le grès à Voltzia

Le grès à Voltzia correspond au dernier terme de la série gréseuse du Buntsandstein, avant les calcaires du Muschelkalk. Dans les Vosges du Nord, il atteint une puissance d’environ 20 m et est composé par deux niveaux : les Grès à Meules au dessus desquels se trouvent les Grès Argileux.

Les Grès à Meules ont une puissance comprise entre 5 et 15 m à l’affleurement (10 à 12 m en moyenne) et sont composés par des bancs gréseux massifs, épais de 1 à 10 m, séparés par des interlits très minces, argilo-micacés, associés à de rares lentilles d’argiles. Les bancs présentent des stratifications horizontales et quelque fois faiblement obliques. Ces niveaux présentent une couleur parfois lie de vin au sommet, beige, rose ou blanc, souvent beige à la base (Perriaux, 1961).

Les Grès Argileux correspondent à une formation d’une puissance comprise entre 1,2 et 13 m (7 à 8 m en moyenne). Ils se présentent sous la forme d’une alternance de bancs de grès et d’argiles de 0,10 à 1 m d’épaisseur, suivant une trilogie : (1) un ensemble argileux de base,

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(2) les grès massifs au milieu et (3) au sommet, l’Argile Limite. Ils sont de couleur lie de vin, beige et gris, exposant une stratification très fine horizontale (Perriaux, 1961).

La granulométrie et la composition moyenne constituant les Grès à Voltzia sont constantes et sont respectivement de 0,08 mm et 70% de quartz, 29% de feldspaths et de 1% de muscovite qui se retrouve essentiellement dans de nombreux lits argilo-micacés (Perriaux, 1961).

L’ensemble de la formation des grès à Voltzia comprend les grès à Meules, correspondant à un système fluviatile marqué par des chenaux à faible sinuosité avec de faibles influences marines, et les Grès Argileux, formés dans un environnement fluvio-marin (Courel et al., 1980; Durand, 1978; Durand et al., 1994; Gall, 1971). De plus, le seul indice biostratigraphique de l’ensemble de la série gréseuse du Buntsandstein se trouve dans les Grès à Voltzia. La macroflore et la palynoflore indiquent un âge Anisien Inférieur à Moyen (Durand & Jurain, 1969; Gall, 1971).

Ainsi, pour les séries du Buntsandstein Supérieur, l’arrivée de la transgression marine du Muschelkalk correspond au passage d’un environnement de plaine alluviale, les Couches Intermédiaires, à un environnement deltaïque, les Grès à Voltzia. Ce dernier environnement est particulier car il ne correspond pas à un environnement deltaïque classique de gain de terrain terrestre en milieu marin. Il s’apparente plus particulièrement à une submersion progressive, par une transgression marine, d’un épandage fluviatile actif mais non progradant (Courel et al., 1980; Durand, 1978)