Localisation des concrétions carbonatées dans le delta

Les concrétions carbonatées étudiées au cours de ce travail ont été échantillonnées à 8 emplacements différents (Figure 2.1), qui seront nommés champ par la suite.

Parmis les champs étudiés, 4 appartiennent à une seule séquence (séquence de Biñas) définie pendant le travail de Callot et al. (2009) (Figure 2.2).

Du sud vers le nord, nous trouvons les champs suivants, nommés en fonction de la microtoponymie locale ou de repères topographiques utiles (les noms des échantillons, prélevés lors de différentes missions depuis 2006, ne respectent pas toujours la nomenclature élaborée au fur et à mesure des découvertes):

- le champ Sud (Figure 2.3) dont les concrétions sont au nombre de 14 et nommées « S », est situé à seulement 200 m du champ Biñas d’Ena, dans la même série. La succession marneuse contenant la majorité des concrétions a une épaisseur d’environ 30 mètres. Elle repose sur une série marneuse épaisse constituant le sommet de la formation de Las Gorgas, dans laquelle passe la cicatrice d’instabilité S2 définie par Callot et al. (2009). Les deux séries sont séparées par un niveau de grès silteux bioturbés (FA2) d’environ 1 m d’épaisseur et contenant aussi des concrétions dolomitiques comparables à celles décrites par Dreyer et al. (1995). Le sommet de la série évolue vers le faciès FA2, marquant le passage à l’unité de Barranco El Solano. Les faciès marneux sont bien lités, ont une couleur gris foncé et sont riches en nodules d’oxydes de fer résultant de l’altération de pyrite. Les concrétions sont principalement alignées dans une même couche, 1 m au-dessus des grès FA2. Elles présentent

plusieurs types de morphologies : ovoïdes, allongées ou de forme complexe (Figure 2.3C) et renferment des ciments de calcite et de célestine. Leur diamètre varie entre environ 30 cm et presque 2 m ;

Figure 2.1. Combinaison d’orthophotos aériennes couvrant la zone étudiée (voir la Figure 1.6). Les

emplacements des 8 affleurements (champs) contenant les concrétions carbonatées étudiées sont représentés par les cercles rouges. S = Sud ; PR = Biñas d’Ena ; BE = Barranco Espuña ; GBE = Barranco Espuña Gauche ; DBE = Barranco Espuña Droite ; OB = O’Binero ; ES = El Senal ; ESS = El Senal Sud ; ESN = El Senal Nord.

- Biñas d’Ena, qui est le champ étudié le plus en détail en raison du nombre important de concrétions que l’on y trouve (plus de 40) et de la qualité de l’enregistrement diagénétique qu’elles renferment. Les concrétions échantillonnées dans ce champ sont nommés PR. Le détail de la forme des concrétions, de leur position dans l’espace et des ciments qu’elles renferment est abordé dans la publication 1 (section 3.4.2).

- le champ Barranco Espuña (Figure 2.4) situé en bordure du Rio Eña, où l’on a trouvé environ 20 concrétions dont seulement quelques unes présentaient un enregistrement des ciments postérieurs à la dolomitisation (barytines). Les concrétions échantillonnées dans ce champ sont nommés BE. Le champ est situé à la base de la cicatrice d’instabilité S4 dont le remplissage est constitué de grès fins silteux (FA2) et de marnes FA1.

CHAPITRE II LA DIAGENESE DES SEDIMENTS DU DELTA DU SOBRARBE

Figure 2.2.Carte géologique de la partie sud de la zone étudiée à l’Ouest du synclinal de Buil. Les 6 surfaces reconnues (S1 à S6) correspondent à des cicatrices d’instabilité étudiées en détail par Callot et al. (2009). Sont également représentées les différentes unités lithologiques de la zone d’étude, détaillées par Callot et al. (2009).

Les marnes contenant les concrétions sont régulièrement litées et comparables aux marnes trouvées à Biñas d’Ena, car situées dans la même série (Biñas). Toutes les concrétions de

Barranco Espuña sont ovoïdes et ont des diamètres allant jusqu’à 100 cm.

- les champs Barranco Espuña Gauche et Barranco Espuña Droite (Figure 2.5A,B,C) sont situés le long du talweg creusé par le Barranco Espuña qui met à jour la cicatrice d’instabilité S4. Peu de concrétions y sont trouvées (4 pour le Barranco Espuña Gauche et 3 pour le Barranco Espuña Droite). Les concrétions échantillonnées dans ces champs sont nommées respectivement GBE et DBE. Les marnes qui les contiennent ont une couleur gris foncé et sont organisées en couches parallèles tabulaires à contact progressif, d’épaisseur décimétrique (Figure 2.5A). Au sein des couches, les lamines peu marquées apparaissent préférentiellement dans la gangue d’altération superficielle. Les concrétions du champ

Barranco Espuña Droite et Barranco Espuña Gauche sont situées respectivement de 1 à 4 m et à environ 10 m sous la cicatrice d’instabilité S4.

Figure 2.3. (A) Carte du champ Sud situant les concrétions et indiquant leur type de morphologie. Le détail des

critères morphologiques est abordé dans la publication 1 (section 3.4.2). L’échelle n’est pas respectée pour les concrétions; (B) Vue générale de la partie Nord du champ ; (C) Détail d’une concrétion complexe. L’altération actuelle donne aux concrétions une teinte jaune-roux, due à la teneur en Fe élevée de la dolomite qui les compose.

- le champ O’Binero (Figure 2.5D) ne présente que 4 concrétions situées dans le remplissage de la cicatrice S4 (Figure 2.2). Les concrétions échantillonnées dans ce champ sont nommées OB. Elles ont une forme ovoïde et ne renferment que des ciments sulfatés (célestine et barytine) dans des conduits. Les marnes qui les contiennent ont une lithologie comparable à celle de la série de Biñas, malgré la présence sporadique de lits légèrement roux. La série, d’environ 15 m d’épaisseur, est comprise entre 2 bancs de grès de faciès FA2.

CHAPITRE II LA DIAGENESE DES SEDIMENTS DU DELTA DU SOBRARBE

Figure 2.4. Carte du champ Barranco Espuña localisant les concrétions. L’échelle n’est pas respectée pour les

concrétions.

- les champs El Senal, El Senal Sud et El Senal Nord (Figures 2.6 et 2.7) se trouvent beaucoup plus au nord que les champs précédents, ce qui implique qu’ils ne sont pas situés dans la zone cartographiée en détail par Callot et al. (2009). La présence entre ces 3 champs et les autres champs d’une cicatrice de glissement majeure recoupant plus de 200 m d’épaisseur de sédiments (O Biñero, Callot et al., (2009), complique la corrélation stratigraphique entre les deux zones. Les observations sur orthophotos aériennes (Figure 2.1) laissent envisager que les champs El Senal, El Senal Sud et El Senal Nord appartiennent également à l’équivalent distal de la série Biñas. Le champ El Senal Sud est constitué de silts à lithologie régulière, alternant avec de fins niveaux de grès turbiditiques. Le sommet de la série, dont l’épaisseur est d’environ 15 m, est marqué par la présence d’une couche de grès fins du FA2. Les champs El Senal et El Senal Nord sont compris dans la même série de marnes grises régulièrement litées du FA1 (environ 40m d’épaisseur), située dans la continuité du champ El Senal Sud et contenant une petite cicatrice d’instabilité sédimentaire (champ El Senal). Le sommet de la série contenant les 2 champs est marqué par la présence de grès turbiditiques. Les concrétions trouvées dans les 3 champs sont principalement ovoïdes et localisées au sein de couches définies. Certaines concrétions ont des formes complexes, sphériques (morphologie cannonball) ou encore cylindriques (Figure 2.7C). Elles présentent, au sein de fractures septariennes, tectoniques et dans des traces de bioturbations tous les types de ciments également observées à Biñas d’Ena : calcites, célestines et barytines.

Figure 2.5. (A) Vue générale du champ Droite Barranco Espuña. On distingue nettement la cicatrice d’instabilité

S4 qui recoupe les couches du substratum, plus inclinées. Les concrétions sont situées sous la cicatrice. La longueur de l’image correspond à environ 20m en arrière-plan ; (B) Détail d’une concrétion plate du champ DBE ; (C) Détail d’une concrétion (hauteur environ 1 m) du champ Gauche Barranco Espuña ; (D) Vue générale du champ O’Biñero. On peut voir 3 concrétions à mi-hauteur. La longueur de l’image correspond à environ 8 m au niveau des concrétions.

De nombreuses autres concrétions ont été trouvées dans cette partie du delta, y compris au sein de grès fins silteux du FA2. Elles n’ont pas été échantillonnées car elles ne contiennent pas d’enregistrement visible des ciments carbonatés et sulfatés postérieurs à la dolomitisation. Leur étude sur l’échelle de l’ensemble du delta pourrait apporter des informations supplémentaires sur les mécanismes déclenchant le concrétionnement.

CHAPITRE II LA DIAGENESE DES SEDIMENTS DU DELTA DU SOBRARBE

Figure 2.6 (A) Carte du champ El Senal localisant les concrétions. L’échelle n’est pas respectée pour les

concrétions ; (B) Vue générale de la partie supérieure de l’affleurement. On distingue des concrétions ovoïdes (diamètre environ 40 cm) ; (C) Détail d’une concrétion ovoïde (ES3) où un conduit à barytines perpendiculaire aux couches est visible à gauche du crayon servant d’échelle.

Figure 2.7. (A) Carte du champ El Senal Nord localisant les concrétions. L’échelle n’est pas respectée pour les

concrétions ; (B) Vue générale de l’affleurement ; (C) Détail de la concrétion cylindrique trouvée à ESN. Sa hauteur est de 40 cm.

2.3. Méthodes d’études