CONDITIONS DE FORMATION DES ENTITÉS GÉOLOGIQUES

LES MASSIFS

La localisation des principaux massifs a été faite dans la présentation de la carte fig. 1. Les auteurs des zones cartographiées sont indiqués dans la fig. 6.

Les massifs des Calanques (Coord. R. Monteau, avec les contributions

de R. Monteau, M. Villeneuve et J. Ricour)

Le domaine des « Calanques » va de L’île Maire au Sud de Marseille, à l’Ouest, jusqu'au graben de Cassis, à l’Est, et s’étend au Nord jusqu'à la vallée de l’Huveaune. Vers l’Est, au-delà du graben NNE-SSW de Cassis, il est relayé par le bassin du Beausset.

Le domaine des Calanques comprend plusieurs massifs bien individualisés et des « dépressions » dans lesquelles sont conservés des terrains post-urgoniens.

D’Ouest en Est on trouve : le massif de Marseilleveyre et cortège d’îles qui l’entourent, le massif de Carpiagne, le massif du Puget, le massif de la Gardiole et le massif du Douard.

Le massif de Carpiagne

Il domine la vallée de la basse Huveaune et le bassin de Marseille de près de 500 m. Bordé au Sud et à l’Ouest par des failles, la structure générale du massif est un dôme anticlinal à cœur néo-jurassique et néocomien.

On peut distinguer deux régions d’importance inégale, située de part et d’autre de la faille de Sainte-Croix : – le pli du massif de Carpiagne proprement dit à l’Est ;

– les collines du Redon, de la Panouse et des Trois Ponts à l’Ouest. Le pli de Carpiagne

Le noyau du pli se situe dans le secteur de Vaufrèges où affleure le Bathonien et où un forage pétrolier (1961) a révélé la présence du Permien à 700 m de profondeur, sous un Trias et un Lias très étirés. Le pli de Carpiagne s'ennoie graduellement à l'Est, mais au Nord, le plongement des assises jurassiques et crétacées inférieures est très rapide (fig. 25). Ces niveaux apparaissent plusieurs fois à l'affleurement à la faveur d'accidents horizontaux ou légèrement inclinés au Sud qui recoupent orthogonalement les bancs.

Fig. 25 - Coupe géologique Nord-Sud du massif de Carpiagne (Guieu, 1967)

Ces structures sont reprises par des accidents verticaux, se multipliant en faisceaux E-W vers le Sud, soulignées par les affaissements aptiens du Logisson et du Camp de Carpiagne. Sur la bordure nord du massif, au contact de la Plaine de l’Huveaune, l’Oligocène est très redressé et plissé (La Valbarelle). Le creusement d’une galerie d’évacuation de l’usine d’alumine de la Barasse a mis en évidence une structure chevauchante de l’Urgonien sur les marnes et conglomérats du Tertiaire (Denizot, 1952).

Entre le col de la Gineste et Luminy s'étend un secteur assez disloqué, au delà duquel fait suite au SE le plateau urgonien de Puget et de la Gardiole, affecté de failles verticales. La structure de Carpiagne s'interrompt brutalement à l'Ouest le long de la grande faille méridienne de Sainte-Croix, qui court de la vallée de l'Huveaune à la dépression de Luminy.

Collines du Redon, la Panouse et les Trois Ponts

À l’Ouest de la faille de Sainte-Croix, se trouve un compartiment composé d’une série néojurassique et infracrétacée plongeant au Nord, ce sont les collines du Redon, la Panouse et des Trois Ponts. On y observe le même schéma tectonique, avec des accidents inverses à pendage sud ramenant plusieurs fois les mêmes niveaux à l’affleurement, ainsi qu’une structure anticlinale vers le Sud (Pli du Redon). L'ensemble de la structure est affaissé contre la faille de Sainte-Croix. C'est ainsi, en particulier, que l'anticlinal du Redon représente le prolongement occidental, mais décalé verticalement de 600 m, de l'anticlinal de Vaufrèges. À l’Ouest, les terrains oligocènes de la bordure du Bassin de Marseille sont discordants sur cette structure, mais ils participent au mouvement d'ensemble qui a ployé en anticlinal le massif de Carpiagne et déformé périclinalement ses bordures.

Le rejet de la faille de Sainte-Croix, très variable, atteint 800 m à Luminy, et diminue vers le Nord. Celle-ci bute, au Sud, contre un faisceau d’acCelle-cidents complexes, de direction NW-SE (failles de la Grande

Candelle et de la Seigneurie, et Pli de Sugiton). Un tel rejet est exceptionnel dans la région et des

observations inédites (Comm. Pers. M. Villeneuve) font état de chevauchements vers l'Ouest au niveau de la carrière de la Panouse. Cette faille mérite donc de nouvelles études.

Le massif de Puget, les Calanques

À l'Est de l'accident de Sainte-Croix, le massif de Puget n'offre pas de complications tectoniques particulières ; quelques failles verticales accidentent le Barrémien (faille des Rampes, faisceau de l'Eissadon). Les plateaux de la Gardiole, se terminant de façon abrupte à la côte Salyenne, au Sud, réalisent, au SE, un ennoyage progressif de l’Urgonien. Des restes d'assises aujourd'hui détruites, vestiges de l'ancienne couverture médio- et supracrétacée du massif, s'observent à la Fontasse, près de Port-Miou, et dans les éboulis du Val vierge et de l'Eissadon (Denizot, 1934).

Au Sud de l'ensemble Marseilleveyre-Puget-Devenson, le littoral très abrupt est la conséquence de failles récentes, de direction WNW-ESE, affaissant la série urgonienne vers le Sud. Il en résulte l'interruption de

certains vallons (vallon des Charbonniers), ainsi que la présence, en position abaissée, du Barrémien inférieur, voire de l'Aptien à la Cassidagne (Blanc et al., 1967). Enfin, il ne faut pas négliger le rôle des accidents dans les drainages karstiques ; certains sont en relation avec un niveau de base situé en dessous de zéro actuel (exsurgence sous-marine de la pointe Cacau).

Le massif de La Gardiole

La présence d'une puissante ceinture urgonienne donne à la partie nord et NW de l’auréole septentrionale du Bassin du Beausset sa physionomie particulière. Géographiquement assez régulière, elle est cependant affectée d'accidents sensiblement E-W, à la faveur desquels l'Aptien et parfois le Cénomanien ont été conservés dans de petits grabens entre le Col de la Gineste et Cuges-les-Pins (Camp de Carpiagne, le Logisson, la Gélade, Carnoux, les Barles, Rouvière). Les effondrements de Cuges (poljé), Chibron, et Signes, se situent dans le prolongement oriental de cette grande zone d’effondrements.

L'auréole urgonienne est cependant affectée par deux plis anticlinaux dissymétriques : celui de Vaufrèges-Carpiagne et celui du Douard. D’autres dépressions (Puits de la Fontasse, Eissadon) se trouvent sur le vaste système monoclinal des plateaux de Puget-la Gardiole commandées par la tectonique, leur origine est karstique. Par l’âge des formations et par leur faciès, le remplissage de ces dépressions est souvent similaire à ceux de la zone des grabens (Bourdillon, 2008 ; Daoudi, 2009).

Le massif du Douard

Schématiquement, on distingue du Nord au Sud :

– les crêtes du Douard, qui dominent la plaine d’Aubagne (Coulin) par des pentes escarpées ;

– l'effondrement central bordé par des abrupts de failles, constitué par la plaine de Rouvière au fond fertile qui abrite les fermes des Petit et Grand Rouvière ;

– les plateaux de la « série normale » à pendage sud, de Roquefort la Bédoule.

Cependant, l'auréole urgonienne forme l'enveloppe d'un pli, plus ou moins marqué, d'axe EW, sur la bordure nord du massif du Douard, une voûte dissymétrique et disloquée, déjetée vers le Nord, fait apparaître le Valanginien et l'Hauterivien.

Structure schématique du massif du Douard

L'ensemble du massif est littéralement haché par un très grand nombre de failles et a subi d'intenses

modifications tectoniques (plissements, laminages, broyages, fossés d'effondrement).

La chronologie des mouvements et la succession des déformations (Guieu 1968), pourraient être les suivantes :

– phase de plissement avec apparition d'un pli anticlinal ; – phase de cisaillements tangentiels ;

– phase de mouvements verticaux recoupant l'ensemble des déformations précédentes.

Ces différentes phases tectoniques ont contribué à une forte extension du massif, qui s'est manifestée par une fracturation originale. Il s'agit de bandes de terrains intensément fracturées et broyées. Sur ces « zones de broyage », les actions karstiques ont déterminé plusieurs « couloirs » dans la topographie du massif (gorges de la Petite Sainte-Baume), leurs fonds encombrés de blocs et de terra rossa, abritent une végétation luxuriante.

Une étude récente (Retière, 2012) a montré l’existence d’une zone de cisaillement plurikilométrique de direction WSW-ENE, ainsi que des plis d’axe N20° superposés aux plis E-W.

La surface miocène

Prés du Pont de Barles (+187 NGF), le long de la D559a, dans une poche karstique recoupée lors des travaux de l’autoroute Marseille-Toulon (A50), il a été décrit (Philip et al., 1975) un remplissage de sables marins renfermant une association de foraminifères d’âge Miocène (Helvétien). D’autres témoins de cette surface marine miocène se retrouvent dans les dépressions « post-urgoniennes » (voir paragraphe ci-dessous, p. 103). Cela implique l’existence d’une surface de transgression de la mer miocène se situant à l’aplomb de cette partie du massif, à l’altitude aujourd’hui d’environ 340 m NGF (Plaine du Caire).

Le massif de Marseilleveyre

Les Plis de Sugiton, Morgiou et Sormiou

Les Plis de Sugiton, de Morgiou et de Sormiou se situent au Sud de la faille de la Seignerie, entre le secteur de Luminy et le massif de Marseilleveyre. Leurs axes sont parallèles, de direction NNW-SSE.

Le Pli de Sugiton : entre Luminy et le front de mer, se développe une structure anticlinale à voûte très aiguë et très dissymétrique. Son flanc oriental est constitué par le Néocomien décalé en gradins par les failles satellites de l'accident de la Grande Candelle. Son flanc occidental, réduit à des lambeaux valanginiens, est totalement étiré le long des failles du ravin de Sugiton. Un noyau de calcaire tithonien intensément fracturé apparaît dans le ravin de Sugiton.

La disposition désordonnée des affleurements de cette région n'est pas liée à l'effondrement chaotique d'une voûte karstique, comme cela peut être le cas en d'autres secteurs de Marseilleveyre ou du Puget. La structure n'est en effet pas favorable ici au développement d'un karst de grandes dimensions. Des résurgences sous-marines s'observent cependant dans la calanque de Sugiton ; de faibles débits, ce sont plutôt des émergences de failles que des sources d'origine karstique.

Le Pli de Morgiou : il est moins accentué que celui de Sugiton. D’axe également NW-SE, il est commandé par la faille de Morgiou.

Au SW, les calcaires urgoniens se relèvent le long de la faille de Morgiou, et l'Hauterivien et le Valanginien affleurent sur le versant oriental du ravin conduisant à la calanque ; au col des Baumettes, ils laissent également apparaître l'Hauterivien du flanc oriental du pli de Sormiou, à la constitution duquel ils ne participent pas.

Le Pli de Sormiou : le massif de Marseilleveyre proprement dit bute à l'Est contre un pli aigu à noyau néojurassique, d'axe NW-SE. G. Denizot (1934) en a donné une description détaillée. Pour cet auteur, « le pli de Sormiou est un anticlinal dissymétrique, fortement refoulé au SW ». G. Guieu (1968) admet cette interprétation, en évoquant plusieurs phases tectoniques après formation du pli.

Le massif de Marseilleveyre

Au pli de Carpiagne, fait suite, à l'Ouest, le pli de Marseilleveyre, pli incomplet en très grande partie abîmé sous la Méditerranée ; la ceinture barrémienne du soubassement du bassin du Beausset est ici fort disloquée, et la présence au Sud, dans l'archipel de Riou-Maïre, d'accidents chevauchants, suggère une structure plus complexe de cette région.

L'essentiel du massif est constitué par une unité monoclinale s'ennoyant au SW et au Sud, mais pouvant aussi se relever au Sud (Les Walkyries). Au NE et à l'Est apparaît le pli à noyau jurassique supérieur de

Sormiou et des Baumettes. L'axe jurassique de ce pli semble disparaître à Anjarre par le jeu d'un léger

déplacement du massif au Nord. La bordure nord est totalement disloquée : des failles affectent le Barrémien, le Valanginien supérieur et le Tithonien, mais sont presque toutes résorbées au niveau des assises calcareo-marneuses plus souples entre les niveaux calcaires. Au Sud, sur le littoral, entre la Calanque

de Marseilleveyre et Cortiou, des accidents inclinés au Sud, abaissent l’Urgonien en bordure de la côte (Denizot, 1934).

À l’Ouest, le secteur « les Goudes, Cap Croisette, Callelongue » est constitué par le Barrémien supérieur à terminal surmonté, au Cap Croisette, par l’Aptien, (Blanc, 1960 ; Masse, 1976). Un accident inverse (Faille du Sémaphore) sépare ce secteur du reste du massif ne comprenant que les termes inférieurs du Barrémien. Les accidents tectoniques que l'on y rencontre, témoignent d'un déplacement différentiel des assises vers le NE, en liaison avec des plis orientés NW-SE.

De nombreuses failles orientées SW-NE affaissent généralement les assises au Sud.

De ces multiples accidents, il résulte une dislocation « en grand », très accusée, de ce massif, qui comprend de très nombreux phénomènes karstiques plus ou moins colmatés par des remplissages anciens et dont certains sont tectonisés (Blanc et Monteau, 1988).

Les émissaires de Marseille-Cortiou

Premier émissaire :

Creusé en 1891, le grand souterrain des égouts de Marseille a recoupé à la cote zéro le massif de Marseilleveyre. Il débouche dans la mer à la calanque de Cortiou. Nous ne possédons malheureusement presque aucun renseignement géologique sur cet ouvrage.

Deuxième émissaire :

Ce second ouvrage, parallèle au premier, a été creusé entre août 1973 et fin 1978. Le suivi géologique, dans la partie oligocène du Bassin de Marseille a été effectué par P. Weydert et D. Nury (1978) et P. Weydert et R. Monteau (com. pers.). Débutant au Nord dans les alluvions de l’Huveaune du bassin de Marseille, cet ouvrage a recoupé successivement les terrains ci-après (les valeurs indiquent les distances d’affleurement de chaque unité) :

– Quaternaire (70 m) ; à l'amont de l'ouvrage, des failles dues probablement à la néotectonique ont été observées dans les alluvions de l'Huveaune ;

– Oligocène (3 465 m) ; les terrains oligocènes ont subi une intense fracturation tectonique, failles NW-SE inclinées de 20° vers le SW qui sont le résultat de mouvements tangentiels, et failles verticales à sub-verticales SW-NE, qui fracturent le système précédent en provoquant d'importants décalages. Depuis l'amont de l'ouvrage, des pendages sont dirigés vers le Sud (15 à 30°) et passent au Nord, en se rapprochant du massif de Marseilleveyre, en se redressant jusqu'à 60° au contact du Crétacé. Les calcaires du Rupélien

inférieur sont peu épais (quelques mètres) ;

– Terrains crétacés (647 m) ; après des calcaires gris en petits bancs inclinés à 60° vers le Sud, viennent des calcaires à faciès urgonien. La galerie a ensuite traversé des marnes noires très disloquées attribuées au Gargasien, mais pouvant être d’âge oligocène. Au-dessus de ces marnes, des sondages ont mis en évidence des terrains oligocènes, détritiques et un calcaire blanc à faciès rupélien. Ces terrains correspondent à l'affleurement du Vert-Plan. Leurs structures en contact anormal contre les terrains jurassiques du massif de Marseilleveyre permettent de les interpréter comme une écaille tectonique faisant suite à la structure de la Montagne de l’Aigle (Monteau, 2005) ;

– Terrains jurassiques (810 m) ; au-delà d'une zone de brèche (failles complexes N130 à pendage de 60°N), le tunnel a pénétré dans les dolomies jurassiques et les calcaires de l'Oxfordien. La structure est anticlinale, correspondant au pli du Jas de Segond ;

– Terrains jurassiques et néocomiens (945 m) ; après un nouvel accident (brèche argileuse N80 à pendage 70°S), l'ouvrage remonte la série normale depuis le Tithonien très redressé (pendage 82°S) jusqu'au Valanginien supérieur (pendage 15°S). Les couches, très violemment redressées du Tithonien, correspondent à la même structure que l’on observe sur les couches du Barrémien des Crêtes de Sormiou ;

– Terrains crétacés (277 m) ; constitués de Barrémien à faciès urgonien très fracturé et karstifié à pendage sud de 35 à 60° jusqu'en bordure de mer.

Cette coupe, vient corroborer les observations faites sur la bordure nord du massif de Marseilleveyre. Elle met en évidence des structures chevauchantes dues à des mouvements compressifs dirigés du SW vers le NE qui affectent la bordure nord du massif.

La coupe géologique de cet ouvrage a permis :

– de suivre le refoulement du Pli de Sormiou jusqu’au méridien de la Cayolle, suivant la direction NW-SE ; – de montrer l’existence du Rupélien inférieur au contact du bâti du massif de Marseilleveyre ;

– d’observer de nombreux accidents inverses, dans la traversée de l’Oligocène, orientés NW-SE, recoupés ultérieurement par des failles de décrochements NNE-SSW.

Les dépressions post-urgoniennes (M. Villeneuve, J. Ricour) Introduction

Dans le massif dit des « Calanques » (massifs de Marseilleveyre, de Luminy, de Carpiagne, de la Gardiole et du Mont Puget), constitué par les calcaires blancs massifs de faciès dit « urgonien » (Hauterivien et Barrémien), se trouvent un certain nombre de « dépressions » plus ou moins vastes contenant des dépôts postérieurs aux calcaires urgoniens. Ces affleurements, figurés sur les cartes géologiques, sont appelés « dépressions post-urgoniennes ». Leur contenu est variable, mais principalement constitué de roches de l’Aptien et du Crétacé supérieur. Ils témoignent d’un recouvrement général ou partiel des calcaires « urgoniens » avant exhumation et érosion. Les matériaux contenus dans ces dépressions sont donc interprétés comme des reliques de la couverture du Crétacé supérieur qui affleure encore dans le bassin du Beausset, situé plus à l’Est.

Ces dépôts peuvent aller de la strate bien en place à des brèches à blocs hétérogènes contenus dans des matrices argilo-gréseuses. Leur mode de mise en place suit des « scénarii » différents selon la dépression concernée (graben, pull-apart, karst, effondrement karstique, etc.). Chaque scenario est schématisé dans la fig. 26.

Ces dépressions ont été identifiées par J. Répelin (1899) puis étudiées par G. Denizot (1934), S. Gueirard (1947), G. Guieu (1965, 1968), J.-P. Masse et al. (2006) et G. Guieu et al. (2008).

Dans le cadre de la révision de la carte géologique au 1/50 000 (3e édition) certaines d’entre elles ont fait

l’objet de sondages par le BRGM (14 sondages) et de 3 mémoires de Master par des étudiants de l’Université de Provence: J. Nzamba (2008), B. Daoudi (2009) et V. Suzan (2010).

Description et structure

Les grabens (fig. 26-1 et 26-3) sont les structures les plus courantes, notamment dans la partie centrale et

orientale (grabens de la Gelade, des Logissons, de Chalabran, de Carnoux et de la Rouvière), où elles s’allongent selon des directions équatoriales. Les dépôts post-urgoniens sont essentiellement de l’Aptien inférieur (Bédoulien et base du Gargasien), attestés par les Ammonites (déterminations P. Ropolo) et les foraminifères (détermination G. Tronchetti). Dans les grabens de Carnoux et de la « Rouvière », ces dépôts « aptiens » sont recouverts en discordance par des calcaires du Cénomanien moyen (détermination J.-P. Masse).

L’un des plus importants, au point de vue de la superficie, est celui qui affleure au Nord, entre l’Oligocène du bassin d’Aubagne et le massif de Carpiagne, dont il n’est séparé que par des dépôts récents. Cette dépression qui est visible des Espillieres, à l’Est, jusqu’à la Millière, à l’Ouest, est appelée « dépression de

l’Huveaune ». On y trouve des calcaires et marnes de l’Aptien recouverts par du Crétacé supérieur (Cénomanien et Turonien) précédemment décrits par M. Floquet.

Les demi-grabens (fig. 26-2). Le plus évident est celui de « Luminy facultés » qui est bordé, à l’Est, par

une faille de direction méridienne (faille de Sainte-Croix) mettant en contact le Jurassique et le Gargasien, et à l’Ouest, par une faille mettant en contact le Bédoulien et le « Barrémien ». Deux forages du BRGM ont montré que les marnes aptiennes ont une puissance supérieure à 50 m. Les premiers niveaux des marnes bleues aptiennes sont dans le Bédoulien supérieur et les derniers niveaux affleurants indiquent la base du Gargasien supérieur.

Les pull-aparts (fig. 26-6). À vrai dire, nous n’en avons pas mis en évidence de façon sure, mais la structure

de la dépression de « Luminy-parc des sports » nous fait penser à un « pull-apart ». Sa forme losangique bordée de toute part par des failles évoque ce type de structure. Cependant nous n’avons pas trouvé de stries sur ces failles. Deux sondages du BRGM ont mis en évidence du Cénomanien/Turonien inférieur, au Sud, et du Cénomanien moyen recouvert par du Gargasien inférieur à moyen, au Nord. Des chevauchements sont donc à suspecter dans cette dépression.

Les Karsts (fig. 26-4, -5, -7a et -7b). Les dépressions de « l’Essaidon », du « Vallon du Puits », du « puits de

la Fontasse » et de « l’Auberge de la Fontasse » sont considérées comme des remplissages de karsts. Ils contiennent des éléments hétérogènes allant de blocs de l’encaissant urgonien à des blocs de calcaires et de marnes du Cénomanien associés à des blocs de Turonien moyen et supérieur. Au « puits de la Fontasse », on a mis en évidence des blocs d’Albien, ce qui est assez rare dans la zone des Calanques. Tous ces blocs sont emballés dans une matrice comprenant des marnes du Gargasien et du Cénomanien supérieur. Dans certaines dépressions (Essaidon, auberge de la Fontasse), des foraminifères du Néogène (plus précisément du Miocène) ont été trouvés dans la matrice (détermination R. Margerel in B. Daoudi, 2009).