Structure et évolution post-oligocène de la région du lac Léman (France et Suisse)

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Structure et évolution post-oligocène de la région du lac Léman (France et Suisse)

SERRUYA, Colette, LEENHARDT, Olivier, GLANGEAUD, Louis

Abstract

L'enregistrement simultané en sondage sismique continu du "Mud-Penetrator" et du

"Sparker", combiné avec les observations géologiques locales, permettent de préciser les déformations d'âge néogène du substratum lémanique et l'évolution du lac Léman.

SERRUYA, Colette, LEENHARDT, Olivier, GLANGEAUD, Louis. Structure et évolution post-oligocène de la région du lac Léman (France et Suisse). Comptes rendus

hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences, 1964, vol. 259, p. 1752-1755

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:154834

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GÉODYNAMIQUE. - Structure et é~'olution post-oligocène de la région du lac Lérnan (Ji'rane_e et Suisse). Note de l\1me CoLETTE 8ERRUYA

et Ml\1. OL1v1ER ^LEENHARDT et Louis G1.ANGE.\uo, transmise par

1\1. Pierre Pruvost.

L'enregislrc1nent shnultané en sondage sis1niquc continu du ^<' l\fud-Penetralor » el du « Sparker », co1nbiné avec les observations géologiques locales, per1netlenl de

l

>réciser les déforinations d'âge néogène du substratu1n lé1nanique et l'évolution du

ac Lé1nan. · - - -

1. A1éthodes. - -Deux appareils ont été utilisés simultané1nent dans _une can1pagne de sondage sismique continu, réalisée sur le lac Lé1nan.

Le premier de ces appareils, le « Mud Penetrator » enregistre avec une grande résolution les fins détails des couches superficielles. Les résultats en ont été publiés dans une Note précédente

C- ).

Le deuxième, le

<< Sparker » de la C. G. G.; utilisé ave.c la collaboration de P. Crouzet, a une plus forte pénétration jusqu'à plusieurs centaines de n1ètres, mais ne peut pas montrer des détails aussi fins que le précédent. L'emploi synchronique de ces deux techniques a donné une coupe complète et continue depuis la molasse jusqu'à l'actuel.

2. Faciès. - Dans une Note précédente (1) nous avons décrit un certain non1bre de niveaux (A, B, C, D, E) révélés par le « Mud Penelrator ».

Nous continuerons la notation pour les éléments plus profonds mis en évidence par le ^<( Sparker )). En effet, cet appareil atteint, au-dessous des moraines 'vürmicnnes (B:1.) décrites précédemment, une deuxième série de 1noraines que nous nommerons (B2). Elles peuvent correspondre à une phase " 'Ürmienne plus ancienne ou _ au glaciaire rissien, séparé du précé- denl par un interglaciaire. Les moraines n'apparaissent netternent que sur les rives du lac; leur présence est douteuse dans la partie axiale de

la cuvette où existent 2.00 m de ^cc vases consolidées» (A1 ) et (A2). A1 s'étend sur tout le lac et

A2

se limite à la cuvette axiale.

Au-dessous de ces séries superficielles, on observe à la partie orientale du lac et à l'embouchure du Rhône, les formations (F) des ^P1~éalpes ofîrant une structure complexe. Sur la plus grande partie du lac, le soubassement est for1né par la nlolasse (G) donnant des réflexions bien caractéristiques qui dessinent des bancs réguliers. Dans les cas favorables, les pendages

PL les failles y sont parfaite1nent visibles.

3. Structures. - La reconstitution topographique de la surface supé ..

rieure de la molasse_ n1et en évidence un fait tl'ès ünpor tant. Cette surface corre::;pond à un relief antégla~iaire où apparaît un réseau fluviatile fossi ..

lisé. On y reconnaît une ^cu~ette axiale Est-Ouest, dont le fond atteint, au large de Lugrin, la cote - 150, sous le niveau actuel des iners; à partir de celle-ci partent quatre branches ramifiées s'élargissant dans la région

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comprise entre Saint-Prex et Yvoire. L'aspect de ce réseau hydrographique post-molassique et antéglaciaire, tel qu'il existe actuellement, s'explique difficilement sans faire intervenir une déformation post-molassique.

En effet, on ne voit . pas comment un glacier alpin, même important, aurait pu creuser. une dépression de ce genre descendant au-dessous du niveau des mers, à une si grande distance de celles-ci. Cette interprétation confirme les données géologiques sur le Jura publiées par l'un de nous (^{2 )} et les données morphologiques des géographes, notamment celles de la

belle thèse de M. Dubois (^{3 ). · .}

Dans la région du lac, la surface de la molasse présente sous le glaciaire, des cuestas caractéristiques reconnaissables dans· les enregistrements.

Des failles et flexures sont particulièrement nettes .dans la région d'Exce- nevex et au Sud-Ouest de Saint-Prex. Elles se placent dans le ^prolan~

gement du grand accident subméridien de Pontarlier ou représentent un relais de celui-ci, comme . cela avait été prévu par l'un de nous, dès 1947 [(^2), fig. ^!~]. On aurait ainsi un « accident complexe Pontarlier- Yvoire » qui couperait sous un angle faible l'anticlinal très aplati de molasse responsable du promontoire de la région d'Yvoire. Ces deux voussoirs, le horst anticlinal d'Yvoire-Rolle, et le fossé. aquitanien subsident de Boisy-11orges, ont été différenciés avant le Burdigalien.

La prolongation méridionale des failles d'Yvoire passe par la dépression molassique située entre le Salève et les Voirons. Elles se· raccorderaient peut-être encore plus au Sud avec les faiJles de la région d'Annecy.

Ces défor1nations subméridiennes auraient c1ébuté au moins au Chattien.

En effet, l'épaisseur de la série molassique (Chattien et Aquitanien) est beaucoup plus grande dans le compartiment de Boisy-Morges que dans celui de Genève où l' Aquitanien paraît absent (I ^1). La subsidence du fossé de Boisy remonterait ·donc au moins à !'Oligocène supérieur et à l' Aquitanien .. Ces failles subméridiennes sont combinées avec d'autres failles conjuguées, souvent orthogonales, telles celles de la Dent de Vuache, les failles transversales du Salève} la faille de la vallée du Rhône valaisan entre Martigny et le lac, etc.; ces accidents 'conjugués appartiennent au grand· réseau des failles d'âge oligocène supérieur et aquitanien qui inté- ressent le substratum cristallin du Jura et des Alpes [(^2), fig. 5], ainsi que l'a confirmé Oulianoff (⁴⁾ par l'étude des séismes. Ils ont découpé le Jura en un certain nombre de voussoirs [(^2), fig. ^{[i, 8, l J'. et}

15]

qui ont en partie orienté les plis de la couverture (système des failles-plis de L. Glangeaud). Le Petit Lac et le Grand Lac sont ainsi séparés par l'acci- dent subméridien d'Yvoire.

Après les mouvements de la preniière phase proprement alpine d'âge oligo-miocène, la deuxième phase ponta-pliocène jurassienne a eu des répercussions jusqu'au Villafranchien. Cela explique la découverte par · Mlle J. Sauvage de pollens du Quaternaire inférieur remaniés dans du gla- ciaire plus récent. Cette question sera reprise dans une publication ulté-

rieure ainsi que d'autres problèmes à l'étude. Le Villafranchien est peut-être conservé dans les zones ainsi affaissées. Il correspondrait d'après des données récentes, aux glaciations de Günz et de Mindel. Le surcreusement glaciaire ne suffit donc pas à expliquer la formation de la cuvette ùu Lérnan. L'action de déformations post-molassiques ayant pu durer jusqu'au Quaternaire inférieur, est une hypothèse en accord avec les faits précédents.

4. Interprétation géodyna1nique. - La mise en place, après l'Aquitanicn, des Préalpes, le plissement et le soulèvement du Jura (ponto-pliocène) et enfin la surcharge de l' Inlandsis quaternaire, ont provoqué du côté français, le basculement de la zone située à l'Est de la faille d'Yvoire.

Au Nord, du côté suisse, la baie de Morges semble correspondre à une zone de flexure qui intéresse la molasse. Ces déformations ont dû influencer les différents trajets du Rhône et de ses affiuents depuis Je Miocène jusqu'à l'époque actuelle [(⁵⁾ à

C)J.

A la fin du Miocène, au moment où le pré-Rhône coulait vers le lac de Neuchâtel, c'est-à-dire vers le Nord, une partie du Jura septentrional présentait encore une vaste surface d'érosion inclinée vers le Sud.

Le point le plus bas de la surface post-molassique entre le Jura et le Chablais paraît donc s'être déplacé du Nord vers le Sud en formant une cuvett,e lémanique axiale qui s'est affaissée jusqu'à - r5o m au large de Lugrin. Le Rhône plio-quaternaire a donc commencé par remplir cette première cuvette lacustre. Au même moment, le seuil anticlinal molassique d'Yvoire était plus haut que la vallée émissaire (Vénoge ?). Aussi, le drainage de ce lac antéglaciaire par un émissaire septentrional dura assez longtemps. A l'intérieur de cette cuvette axiale lémanique, les sédiments ont dû continuer à se déposer pendant une grande partie des temps glaciaires (A2). Ces sédiments anciens se distinguent des sédiments actuels (A1) post-glaciaires et très riches en eau. Ils présentent plusieurs couches bien individualisées pouvant correspondre à plusieurs séries de dépôts.

()n n'y observe pas de phénomènes de cryoturbations. La continuité de la sédimentation dans la cuvette axiale lé1nanique pendant une partie du Quaternaire, malgré les érosions périodiques des glaciers, explique la grande épaisseur de dépôt A ¹ et A2 (environ ²⁰⁰ m), sur le profil Lausanne- Évian. Chaque avancée du grand glacier rhodanien a dû raboter et tasser les sédiments déjà déposés.

J)e nombreux faits permettent donc de préciser que les anciens lacs lén1aniques ont subi d'importantes variations de niveau et d'étendue pendant le Quaternaire. Nous citerons notamment : la répartition des dépôts cc lacustres» stratifiés (A1) et (A2), des moraines glaciaires

(B

^{1 ) et}

(B2),

l'irnportance des faciès de cryoturbation sous-lacustre, les variations de profondeur de creusements de tal,vegs pré-rissiens, rissiens, würmiens et post-würn1iens de nombreuses vallées tributaires du lac [(0) à (11 )]. La pré- sence de lacs successifs de profondeur et d'étendue variables dans la

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cuvette lémanique introduit ainsi un élément important pour expliquer les variations des réseaux hydrographiques post-helvétiens de la Suisse, du Jura méridional et du Chablais.

Avant le Würmien, un émissaire Ouest avait commencé à creu.ser le seuil d'Yvoire et à drainer le. Grand Lac vers la Méditerranée. Le Petit Lac actuel s'est différencié "dans cette vallée Ouest initiale, car elle fut barrée par les apports énormes de l' Arve. Le plan d'eau semble alors avoir remonté jusqu'à

+

35 m au-dessus du niveau actuel; 15 à ²⁰ m de sédiments post-glaciaires se sont ainsi déposés dans le Petit Lac au-dessus de la moraine .würmienne (^10). Ces sédiments ne paraissent pas cryoturbés. Il s'est alora produit un alluvionnement important des vallées qui avaient été creusées dans la phase précédente. Alors commence la

périod~ post-würmienne. dont nous préciserons les phases dans une publi-

cation ultérieure. . ...

( 1) L. GLANGEAUD, O. LEENHARDT et C. SERRUYA, Comptes rendus, 258, 1964, p. 4816.

( 2) L. GLANGEAUD, Soc. Géol. Belgique, C. R. Session de 1947 dans le Jura, p. 55-94.

('l) M. DuBois, Thèse Lettres, Paris, 1959, 642 pages, 42 figures.

( 4) M. ÜULIANOFF, Bull. Lab. Géol. Univ. Lausanne, n° 85, 1947 et n° 92, 1948.

( 5) M. LuGEON, BuU. Soc. Vaud. Sc. Nat. Lausanne, 33, r 897, p. 49-78.

( 6) E. MERMIER, Bull. Lab. Géol. Univ. Lausanne, n° 33, l 923.

(7) E. ^GAG~EBIN, Bull. Lab. Géol. Univ. Lausanne, no 58, l 937.

( 8) A. BERSIER, Bull. Lab. Géol. Univ. Lausanne, no 63, l 938.

( 0) A. BERSIER, Bull. Lab. Géol. Univ. Lausanne, no 86, 1947.

( 10) E. JouKOWSKY, Géologie et Eaux souterraines du Pays de Genève, Kundig,

Genève l94I.

( 11 ) J. W. ScHROEDER et E. LANTERNO, Jl.fém. Soc. Géogr., Genève, XCVII, 1948.

(Centre de Recherches géodynamiques de Thonon-les-Bains, Faculté des Sciences de Paris ·

et Institut Océanographique de Jl.fonaco.)