Cette partie correspond à la description des formations géologiques. Nous nous sommes efforcés, autant que faire se peut, de nous conformer aux recommandations du CCGF (Andreieff, 1997), c’est dire de présenter des successions lithostratigraphiques.
Cette partie comprend les terrains qui affleurent effectivement sur la carte géologique et ceux qui sont supposés exister en profondeur, soit parce qu’on les a échantillonnés en forages, soit parce qu’ils ont été prélevés dans la zone sous-marine par dragage ou carottage, soit parce qu’ils affleurent sur des cartes géologiques adjacentes, soit encore parce qu’on les trouve en blocs sédimentés dans les terrains postérieurs. C’est le cas des formations métamorphiques attribuées à la chaîne « varisque » et des sédiments de leur couverture du Permien et du Trias inférieur.
Afin de préciser la description des terrains triasiques, nous en avons inséré une description détaillée issue d’observations effectuées sur des cartes adjacentes à la feuille Aubagne-Marseille. En effet, contrairement aux autres terrains dont on peut suivre la continuité stratigraphique sur place, le Trias affleurant dans l’emprise de la carte Aubagne-Marseille est très morcelé du fait d’une tectonique puissante qui a conduit à l’ablation de plusieurs parties de sa succession lithostratigraphique.
TERRAINS NON AFFLEURANTS
Le substratum métamorphique (M. Villeneuve)
Il s’agit principalement de phyllades, de quartzophyllades, de gneiss, d’amphibolites, de schistes noirs, de lydiennes et phtanites, de quartzites ainsi que de poudingues très déformés et rarement de granites. Les âges vont du Précambrien (Néoprotérozoique) au Dévonien.
Ces roches ont été draguées dans le canyon de Cassidaigne, au large de Cassis (Froget, 1974), et carottées sur le banc des Blanquieres au large du Cap Sicié (Tassy, 2012 ; Tassy et al., 2014). On en retrouve, à terre, en proportions variables sous forme d’éléments figurés (galets) dans les brèches et poudingues des formations du Crétacé supérieur du synclinal du Beausset et de l’Oligocène des bassins de Marseille et d’Aubagne. L’examen de ces formations détritiques (Redondo, 1986 ; Nury, 1988 ; TIPE, 2011) donne les proportions de matériel siliceux (y compris de nombreux quartz hyalins) qui oscillent généralement autour de 15 à 25 % pour la fraction supérieure à 4 cm et autour de 20 à 40 % pour la fraction inférieure à 4 cm. Non seulement on les trouve dans presque tous les étages du Mésozoïque et du Cénozoïque, mais aussi dans des bassins aussi éloignés de la bordure marine supposée que le bassin Oligocène de la Destrousse. L’affleurement terrestre le plus proche est celui du cap Sicié, au SW de Toulon, où ils ont été étudiés par J.-P. Destombes (1951) puis par C. Gouvernet (1952) et enfin par M. Mattauer et F. Proust (1963) lesquels ont remis à l’honneur le « charriage » des terrains métamorphiques sur la couverture permo-triasique qui se trouvait alors au Nord du massif autochtone.
Cet affleurement du Cap Sicié n’est pas un massif isolé, mais une partie de la branche sud de la chaîne « varisque » (métamorphisée à la fin du Dévonien et au Carbonifère inférieur) comprenant les massifs des Maures, de l’Esterel du Tanneron et les îles du Levant (Maluski, 1968 ; Seyler et Crevola, 1982 ; Corsini et Schneider, 2012). Ce tronçon de « chaîne varisque » fait suite aux noyaux alpins mais son raccordement aux noyaux varisques de la chaîne pyrénéenne est encore hypothétique. Des datations radiométriques en cours devraient préciser les héritages métamorphiques des différents tronçons.
Avertissement
La section suivante de la notice présente deux interprétations des terrains permiens à triasiques inférieurs non affleurants. L’une, par J.-P. Caron, est étendue à l’ensemble de l’intervalle Permien à Trias. Elle s’appuie sur des données recueillies en Basse Provence, à l’écart de la présente feuille, et sur différents sondages réalisés dans son périmètre et qui ont recoupé l’ensemble du Trias. L’interprétation de J. Philip s’appuie sur un sondage de 1961 dont elle décrit l’ensemble du log en limitant sont interprétation à sa section non affleurante sur le territoire de la présente feuille (Permien à Trias inférieur). A la suite, J. Philip reprend la description des forages préalablement décrits par J.-P. Caron dont il donne une interprétation différente. Les interprétations des deux auteurs sont présentées à la suite dans la présente notice.
Le Permien et le Trias inférieur (interprétation de J.-P. Caron étendue à l’ensemble du Trias)
Le Permien et le Trias inférieur (Buntsandstein) ne sont pas connus à l’affleurement sur le territoire de la feuille Aubagne-Marseille. Le Trias moyen à supérieur y affleure dans sa partie NE (fig. 5), où il constitue l’extrémité occidentale du bassin permien à triasique provençal. Celui-ci se caractérise par un cortège de roches volcaniques, volcano-sédimentaires, volcano-détritiques et sédimentaires continentales, discordantes sur le socle métamorphique varisque et qui en constituent le tégument structuralement solidaire, et par là relativement épargné par les déformations provençales. Au sein de ce bassin, le Permien et le Trias inférieur affleurent largement autour du massif des Maures-Tanneron.
Le Permien et le Trias en Basse-Provence
La prise en compte des feuilles adjacentes à celle d’Aubagne-Marseille : Cuers à l’Est, La Ciotat au Sud, Toulon au SE et Brignoles au NE permet de donner une image très complète du Permien et du Trias de Basse-Provence, utile pour leur cartographie sur la feuille Aubagne-Marseille où ces formations, décrites plus bas par J. Philip (cf. infra), sont masquées ou peu étendues et structuralement complexes.
La fig. 7 montre la succession stratigraphique du Trias (faisant suite au Permien) en Basse Provence. Trias inférieur (t1-t2 - Induen - Olénékien)
En Basse-Provence le secteur le plus occidental où affleure le Trias inférieur se situe à l’Ouest de Sanary, à Port-Issol. La coupe de la falaise (Caron, 1968 ; Glinzboekel et Durand, 1984 ; Durand et al., 2011) permet d’observer la succession suivante :
– le conglomérat de base (t1) qui contient des niveaux de galets de quartz filonien, éolisés, des galets de phtanites et de roches vertes, alternant avec des niveaux de grès siliceux. La présence de ce conglomérat est constante dans la région toulonnaise, avec toutefois des variations d’épaisseur importantes (plus de 10 m à quelques décimètres) ;
– au-dessus, s’observe l’alternance (60 à 80 m) de grès grossiers à argilo-micacés, à nodules et stratifications entrecroisées, puis de psammites, de grès argileux rouges, dont certains à stratifications entrecroisées, et vers le sommet, des grès dolomitiques clairs, à ripple-marks. Ces formations attribuées au Buntsandstein (t2) traduisent un milieu continental fluviatile, sous climat aride, et seraient d’âge Smithien (Olénékien).
Trias moyen (t3-4 - Anisien-Ladinien)
Le Trias moyen est signalé dès 1829 par A. Brongniart « près Toulon, le cap de Seine et le pied du Mont Faron », qui le dénomme Conchylien, et le parallélise avec le Muschelkalk d’Allemagne méridionale. Le
terme est repris par A. d’Orbigny (1850) qui en fait son 5e étage. C’est ensuite sous la dénomination de
Muschelkalk, au sens large, englobant la Lettenkohle (aujourd’hui considérée comme du Keuper inférieur) qu’il sera mentionné.
D
ans cet ensemble, une formation calcaire et calcaréo-dolomitique, particulièrement riche en gisements fossilifères, a attiré l’attention des géologues et paléontologues. Elle est à l’origine des premières comparaisons avec le Trias moyen germanique.
C’est surtout sur le plan tectonique, que l’importance du Trias moyen - Keuper est mise en évidence. En permettant le décollement de la couverture secondaire provençale sur le socle et son tégument, cet ensemble a joué un rôle majeur dans l’édification des principaux chaînons provençaux.
Trois subdivisions y sont actuellement proposées :
– Muschelkalk inférieur (t3a - Aegean) ;
– Muschelkalk moyen (t3b - Bithinien) ;
Fig. 7 - Succession litho-stratigraphique du Trias provençal (J.-P. Caron, inédit) Keuper supérieur Carnien t3a1 t2 t7a t3c t3a2 t3b Si Si Al Al C C C C
l1-2 DolomieDolomieclaire et cloisonnée avec intercalations de marnes vertes Au moins
50 m
t7b Rhétien supérieur CalcaireCalcairebeige à grain fin
Rhétien inférieur Alternances de marnesmarnesvertes et de calcairecalcaireocre-jaune
Conglomérat fossilifère à Avicula contorta Quelques
mètres à 30 m et plus
t5-6
Cargneules et silicificationssilicifications
Dolomies
Dolomieset calcaire dolomitique
Keuper inférieur 5 à 18 m Muschelkalk supérieur t4 Calcaire
Calcairebicolore à Myophoria Goldfussi et Dentalium Calcaire
Calcairemarneux à Cenoteris vulgaris, Ceratites nodosus, Encrinus Calcaire
Calcaireà Dasycladacées et intercalations basaltiques(Rougiers, . Blanque -225 MA) Calcaire
Calcairemarneux à Cenoteris vulgaris, Ceratites nodosus, Encrinus Calcaire
Calcairebioturbé à Solénopores, Tolypanema
Dolomie, calcaire dolomitique et cargneules
III I 22 à 55 m 7 à 18 m 0 à 30 m â â 0 à 10 m 0 à 10 m
Calcaire marneux et marnes blanches Amas gypseux ú2b= niveau de décollement Calcaire
Calcairegris fumée et calcaire dolomitique gris clair ? 10 m
Marne à intercalations ligniteusesponctuelles ? Marne, argileargileet gypse en amas lenticulaires
ú2a= niveau de décollement Calcaire
Calcaireargileuxargileuxfinement lité 10 m 3 à 5 m 5 à 10 m 5 à 10 m 50 m Dolomie
Dolomie, calcaire et cargneule
Calcaire
Calcairegris fumée en bancs massifs avec intercalations de petits bancs bien stratifiés
Calcaire, calcaire dolomitiquedolomitiqueet cargneule
Marne , argiles et gypse en amas lenticulaires ú1= niveau de décollement
Gr
Grèèssargileux à pseudomorphoses cubiques de cristaux de sel 0 à 30 m
1 à 10 m > 1000 m
t1
r PPééliteslitesrouges
ECHELLE LITHOSTRATIGRAPHIQUE DU TRIAS DE BASSE PROVENCE
Jean Paul CARON 2013 version 27/03/2015
60 à 80 m 0 à 25 m 5 à 10 m 45 à 50 m â â 15 à 20 m 5 m Buntsandstein
Epaisseur Notation Etage Description
Permien terminal Muschelkalk moyen Hettangien-Sinémurien Pétrographie Lithologie A A M M
rouges à quartz bipyramidés et gypse
ú3 = niveau de décollement cloisonnées et argiles blanches Argiles Argiles Marnes Marnes C C L L M M D D D D C C Marnes â â D D
Intercalations basaltiques(Méounes, Tourves, Saint-Cyr sur mer, Bandol) M M II M U SC H E L K A L K t 3 KEU P ER t 4 -6 BU N T SAN D ST EI N t 1 -2 ú IV M M C C D D C C D D â â M M M M G G Si Si A A G G G G G G A A Gr
Grèèssdolomitiques clairs à ripples marks
alternant avec
des psammitespsammiteset des grgrèèssargileux rouges à plans de sédimentation obliques
Gr
Grèèssgrossiers et grgrèèssargilo-micacés avec nodules et plans de sédimentation obliques
Conglomérat de base et grgrèèssquartzeux
Norien Ladinien Anisien Anisien Anisien Anisien Olénékien Induen
Muschelkalk inférieur
Deux unités y sont distinguées : t3a1 et t3a2.
t3a1. À Port-Issol (feuille Toulon 1/50 000), la coupe montre en continuité avec le sommet du Buntsandstein,
un niveau de plaquettes (5 m env.) gréseuses à pseudomorphoses cubiques (halite) et d’argile rouge, jaune et plastique au sommet, traduisant la première incursion marine. Ce niveau s’étend vers le NE et l’Est, jusqu’à Levens (Caron et Roux, 1966), dans l’arc de Nice, de façon continue, mais avec une épaisseur variable, notamment pour les niveaux argilo-marneux.
Au-dessus apparaissent des évaporites, gypse et/ou anhydrite (0 à ~30 m ?), qui se présentent souvent en lentilles d’épaisseur irrégulière, parfois absentes et/ou laminées. Elles affleurent rarement, mais peuvent donner naissance à des fontis et/ou glissements, et ont été exploitées artisanalement dans des carrières souterraines dont certaines ne sont plus visibles.
Ces évaporites, associées à des argiles et/ou des marnes, ont un comportement ductile et plastique. Elles sont affectées de plissements dysharmoniques et constituent le premier niveau de décollement de la
couverture sédimentaire provençale ; noté φ 1 et localisé entre t3a1 et t3a2.
t3a2. Cette unité est divisée en trois ensembles :
– à la base, des calcaires dolomitiques, des dolomies, ou des cargneules (~5 m à ~10 m). Le contact avec
t3a1 est fréquemment tectonisé, les roches pouvant être bréchifiées ou cargneulisées ;
– au-dessus, un calcaire gris fumée en bancs massifs (~50 m) avec quelques intercalations de petits bancs bien stratifiés. On y observe des bioturbations de type « Rhyzocorallium » et aucune macrofaune classiquement décrite n’y est présente, hors quelques niveaux (quelques cm) de calcarénites recristallisées ; – au sommet, des calcaires dolomitiques, dolomies et/ou cargneules (~5 m à ~10 m), comparables à celles de la base et qui constituent la partie terminale du Muschelkalk inferieur.
Cet ensemble de roches compétentes forme le premier niveau tectoniquement déformé dont les structures peuvent être reconstituées avec une certaine précision. Il affleure dans le front de taille de l’ancienne carrière de Fondacle, aux Olives (Marseille), où il est plissé en antiforme (cf. J. Philip, supra).
Muschelkalk moyen (t3b - Bithinien)
Des coupes et affleurements de qualité visibles sur des cartes voisines de celle d’Aubagne-Marseille ont permis d’établir une stratigraphie détaillée du Muschelkalk
Les derniers niveaux calcaréo-dolomitiques du Muschelkalk inférieur passent à un niveau argileux finement lité (3 à 5 m), parfois déformé, qui représente la base du Muschelkalk moyen.
Au-dessus, trois types de roches en constituent l’essentiel :
– tout comme dans t3a, des niveaux de gypse et anhydrite (0 à ~25 m) qui affleurent sporadiquement en
lentilles laminées pluri-décamétriques d’épaisseur irrégulière, associées à des marnes et/ou argiles. Ces amas peuvent également donner naissance à des fontis et/ou des glissements, et ont pu être exploités artisanalement dans des carrières souterraines désormais inaccessibles. Ces roches, ductiles et plastiques,
ont un comportement identique à celles qui constituent t3a, siège du décollement φ1. Elles constituent une
partie importante de t3b, et sont le siège du deuxième niveau de décollement (φ2) de la couverture
sédimentaire ;
– dans certains secteurs, les roches précédentes englobent des passées de marnes (~10 m), à intercalations ligniteuses (quelques dm), parfois exploitées (Est d’Ollioules), et/ou un niveau de calcaire gris fumé et de
calcaire dolomitique gris clair (~10 m), d’épaisseur et de faciès différents de ceux du Muschelkalk inférieur. Des niveaux de gypse et anhydrite, peuvent alors se trouver au-dessus. φ2 est ainsi dédoublé en φ2a et φ2b ; – vers le sommet, le Muschelkalk moyen contient des intercalations de roches volcaniques,
volcano-sédimentaires et/ou volcano-détritiques (Saint-Cyr-sur-Mer, Rampale, Méounes, Rougiers, Tourves,
Barjols, etc) dont des homologues pourraient exister sur le territoire de la feuille Aubagne-Marseille.
Muschelkalk supérieur (t3c - Pelsonien et Illyrien)
La stratigraphie type du Muschelkalk supérieur calcaréo-dolomitique met en évidence les principaux faits suivants :
– une remarquable continuité latérale des principaux niveaux, sans variation notable de faciès, et des variations d’épaisseur relativement modérées ;
– la présence d’horizons à microfaunes et microflores (Caron, 1965c, 1966, 1967a) qui constituent des niveaux repères d’extension très constante ;
– l’existence de fortes variations de l’attitude des couches sédimentaires, révélées par des figures de sédimentation et des critères de polarité. Certaines unités sont déversées et/ou renversées, d’autres redressées à la verticale, et enfin, certaines se trouvent en position normale (Caron, 1965a).
Quatre formations lithologiques d’extension régionale ont été définies (Caron 1967a, b ; Caron et Gauthier, 1968) que l’échelle stratigraphique internationale (ICS 2012) situent aujourd’hui du Muschelkalk supérieur au Keuper inférieur :
– Formation I ; – Formation II ; – Formation III ; – Formation IV.
Les trois premières sont décrites ci-dessous, la formation IV apparaissant dans la section suivante (Trias supérieur).
Formation I
D’aspect souvent bréchique, elle est constituée de calcaires dolomitiques et dolomies gris clair à jaune clair, diaclasés et cargneulisés au contact du décollement affectant le Muschelkalk moyen φ2. De ce fait, l’épaisseur stratigraphique n’a jamais été mesurée en totalité (~19 m au moins).
Formation II
Il s’agit d’alternances de niveaux marneux (ou argileux) et de bancs compacts de calcaire fossilifère, compact ou noduleux (~22 m à ~25 m). La limite inférieure correspond au sommet du dernier banc de calcaire dolomitique de la formation I.
Les niveaux suivants se succèdent de manière générale, pouvant localement être absents ou peu épais. 1. un ensemble de calcaire à entroques, à Nubéculaires (Tolypamina), puis de calcaire oolithique et
pisolithique, auquel succède un niveau inférieur de calcaire marneux, parfois fossilifère ;
2. un complexe coquillier inférieur résultant de l’interpénétration de différents faciès : calcaire à Térébratules peu ou pas remaniées, ou calcirudites et calcarénites à débris et ciment plus ou moins abondants, et calcirudite à entroques ;
3. un banc calcaire compact gris-fumée, parfois vermiculé, à Dasycladacées auquel succède un niveau de calcaire à entroques constant dans toute la région. Ces niveaux constituent la masse calcaire principale présente dans toutes les coupes ;
4. un niveau de calcaire marneux supérieur, avec un lit de calcaire gréseux ocre ; 5. un complexe coquillier supérieur ;
6. un calcaire à Solénoporacées puis un calcaire à entroques. Le passage à la formation III est moins net que la limite inférieure. Formation III
Elle montre une épaisseur variable (~5,30 m à ~17,80 m). On y note :
– à la base une alternance de biomicrites gris fumée et de biosparites limonitisées, puis de calcaire gris fumée et de calcaire argileux gris clair ou ocre jaune, de quelques cm d’épaisseur, séparés par des joints ondulés, donnant un aspect bicolore. Présence de critères de polarité ;
– au-dessus, présence de galets « mous » de calcaire gris-fumée (10 à 15 cm), de microconglomérats intraformationnels et de chenaux de 15 à 20 cm de profondeur.
Il n’y a pas de niveau repère caractéristique sur toute la région. Le faciès de calcaire gris fumée à vermiculations y est abondant et se retrouve dans la formation III et dans le Muschelkalk inférieur calcaire. Il ne peut toutefois être considéré comme un critère permettant de distinguer les différents niveaux du Trias calcaire.
Trias supérieur (t4-6)
Keuper inférieur (t4 - Lettenkohle = Ladinien)
Le Keuper inférieur correspond à la formation IV définie précédemment. Formation IV
En continuité avec les derniers niveaux de calcaires gris fumée du sommet de la formation III, la formation IV (~15 m à ~20 m) montre de grandes similitudes avec la formation I. Elle est faite de calcaires dolomitiques et dolomies jaune clair à gris clair, avec une stratification mieux marquée, difficiles à
différencier, et qui ont été attribuées à la Lettenkohle (t4). Les variations d’épaisseur des formations III et
IV peuvent s’expliquer par un développement de la dolomitisation de la formation III, qui envahit la formation IV. Toutefois, des concrétions siliceuses (cherts) et/ou anhydritiques, en bancs ou en lentilles, de quelques cm d’épaisseur, s’observent au toit de cette formation en certains secteurs, et constituent un bon niveau repère, au sommet de la Lettenkohle.
Keuper supérieur (t5-6 - Carnien-Norien)
À la base du Keuper supérieur, quelques mètres de petits lits de dolomie cloisonnée, parfois silteuse, localement à cherts stratiformes, pouvant se rattacher à la Lettenkohle, passent à des argiles blanches. Au-dessus se situe le troisième niveau renfermant des couches de gypse et anhydrite (0 m à ~100 m et plus) qui affleurent sporadiquement, souvent en lentilles pluri-décamétriques laminées d’épaisseur irrégulière. Ces niveaux d’évaporites peuvent également donner naissance à des fontis et/ou glissements, et ont pu être exploités artisanalement.
Localement le Keuper, entièrement laminé peut être absent ou, au contraire, s’accumuler en lentilles, totalement déstructurées, et jalonnant localement les contacts anormaux majeurs, ou en noyaux de plis diapirs. Ces roches, ductiles et plastiques, ont un comportement dysharmonique identique à celles qui
constituent, t3a et t3b, et sont le siège du 3e niveau de décollement φ3.
Au sein du Trias moyen à supérieur, la superposition de deux assises de roches calcaires et calcaréo-dolomitiques compactes et compétentes alternant avec trois niveaux de roches plastiques, ductiles, constitue un « mille-feuille » intercalé entre le « toit » du tégument permo-triasique inférieur et la base du Rhétien. Les niveaux d’évaporites permettent l’individualisation précoce (au moins anté-aptienne) de structures antérieures aux chevauchements pyrénéo-provençaux. Ces déformations au sein du Trias moyen et supérieur, ont une répercussion sur le décollement de la couverture sédimentaire post-Keuper. Ils jouent un rôle capital dans l’halocinèse provençale, mise en évidence dans le Trias de Tourves, Barjols et environs (Caron, 1969b ; Caron et al., 1972, Caron et Laville, 2016).
Les structures qui en résultent, bien individualisées sur les feuilles voisines de Toulon, Cuers, et particulièrement de Brignoles, sont à la fois la conséquence de ce diapirisme et des phases tectoniques suivantes (Aptien à Bartonien) qui confèrent à la couverture provençale son style caractéristique.
Au demeurant, le rejeu des accidents du socle et de son tégument induiront tout au long du Mésozoïque un prédécoupage précoce de la couverture en unités indépendantes, qui influencera le comportement des unités structurales plus récentes.
Rhétien (t7a-b)
Lorsque les déformations structurales le permettent, on peut subdiviser le Rhétien en deux unités : inférieure et supérieure.
Rhétien inférieur (t7a) (~45 m à ~50 m)
À la base, cette unité montre un microconglomérat fossilifère à Avicula contorta (~10 cm) auquel succède une alternance de marnes vertes et de bancs de calcaire ocre-jaune avec bioturbations à la base.
Rhétien supérieur (t7b) (~5 m à ~10 m).
Il débute par un banc de calcaire beige à grain fin, à cassure conchoïdale, auquel font suite les calcaires et calcaires dolomitiques de l’Hettangien.
Formations volcano-sédimentaires
En Provence orientale, des formations volcaniques, volcano-sédimentaires et/ou volcano-détritiques affleurent dans différentes unités structurales triasiques, principalement celle qui s’étend de Rougiers à Tourves, au Sud, puis de Barjols à La Verdière au Nord, d’où le nom d’unité RTBV (feuille Brignoles). Les unités structurales de Méounes - La Roquebrussane (feuille Cuers) et de Saint-Cyr sur Mer (feuille de La Ciotat) comportent également de tels affleurements. Différents âges ont été proposés pour l’unité RTBV : Trias ou Éocène (cf. « historique » dans Caron, 1970). Des datations radiométriques ont été effectuées en 1970 et 1974 dont le but était de lever cette incertitude, et de préciser notamment l’âge du « volcan » de Rougiers formant la butte du Poulagnier.
Une première datation (*) a donné un âge de 224 ± 9 Ma (Caron, 1970), puis plusieurs autres, très dispersées et effectuées par la méthode K/Ar ont motivé le commentaire suivant de J.-C. Baubron (1974) « la très
forte divergence des « T » calculés conventionnels (de Dévonien moyen à Trias supérieur) » conduit à
envisager « la possibilité de pollution de la roche par un argon hérité du magma lors de la mise en place