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Latérite alumineuse jurassique dans la nappe des Préalpes médianes du Chablais (Savoie)
VERNET, Jean-Pierre
Abstract
Une émersion s'est produite dans le géosynclinal alpin entre le Lias supérieur et la base du Jurassique supérieur ; elle a affecté les séries des Préalpes médianes rigides et de la Vanoise. Pendant cette exondation une altération superficielle de type latéritique a donné naissance à des sols rouges riches en kaolinite, goethite, hématite et gibbsite. La surcharge sédimentaire et le dynamétamorphisme ont transformé la gibbsite en diaspore . Plus tard les conditions d'hydrodynamisme ayant changé, le drainage devenant moins actif, la chlorite est apparue aux côtés de la kaolinite. Une illite dégradée en traces semble être le reliquat de l'ancienne fraction argileuse antérieur à la kaolinisation. Pendant l'émersion, un régime karstique étendu a régné sur les terres exondées, puis la transgression des couches à Mytilus a recouvert le tout. Mais avant et pendant cette transgression, les latérites alumineuses ont été érodées, transportées et sédimentées au large, devenant responsables de la coloration rougeâtre de l'Argovien "flammé".
VERNET, Jean-Pierre. Latérite alumineuse jurassique dans la nappe des Préalpes médianes du Chablais (Savoie). Bulletin du Groupe français des argiles, 1964, vol. 15, no. 10, p. 39-46
DOI : 10.3406/argil.1964.1011
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:146015
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LATÉRITE ALUMINEUSE JURASSIQUE DANS LA NAPPE DES PRÉALPES MÉDIANES DU CHABLAIS (SAVOIE)
J.-P. VERNET
Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique
Sommaire - Une émersion s'est produite dans le géosynclinal alpin entre le Lias supérieur et la base du Jurassique supérieur ; elle a affecté les séries des Préalpes médianes rigides et de la Vanoise. Pendant cette exondation une altération superficielle de type latéritique a donné naissance à des sols rouges riches en kaolinite, goethite, hématite et gibbsite.
La surcharge sédimentaire et le dynamétamorphisme ont transformé la gibbsite en diaspore . Plus tard les conditions d'hydrodynamisme ayant changé, le drainage devenant moins actif, la chlo¬
rite est apparue aux côtés de la kaolinite. Une illite dégradée en traces semble être le reliquat de l'ancienne fraction argileuse antérieur à la kaolinisation.
Pendant l'émersion, un régime karstique étendu a régné sur les terres exondées, puis la transgression des couches à Mytilus a recouvert le tout. Mais avant et pendant cette transgression, les latérites alumineuses ont été érodées, transportées et sédimentées au large, devenant respon¬
sables de la coloration rougeâtre de l'Argovien "flammé".
Summary - An emergence took place in the alpine geosyncline between the upper Lias and the base of the upper Jurassic ; it brought about the series of the "Prealpes médianes rigides" and that of the Vanoise. During this emersion, a weathering change of lateritic type produced red soils rich in kaolinite, goethite, hematite and gibbsite.
The sedimentary surcharge and the dynamometamorphism transformed the gibbsite into dias¬
pore. Later, when the conditions of hydrodynamism had changed, drainage slackened and chlorite formed next to the kaolinite. Traces of an degraded illite seem to be the remains of the ancient argilaceous fraction that antedates the kaolinisation.
During the emersion, an extended karstic regime prevailed on the emerged lands ; then the transgression of the "couches à Mytilus" again covered the area. But before and during this trans¬
gression, the aluminous laterites were eroded, transported and sedimented at large, thus causing the reddish coloration of the "Argovien flammé".
INTRODUCTION.
En 1896, M. Lugeon signale la "présence d'un bolus ferrugineux rouge et jaune" à la grange de Chavan, en Chablais. Dans la même publication, il constate que cette for¬
mation est identique à celle de Tréveneusaz, en Valais (Lugeon, 1896).
Il faut attendre un demi siècle pour que ce bolus soit de nouveau étudié. En 1940, André Lombard appelle cette formation une "argile de décalcification" et constate la pré¬
sence dans cette argilite de "rares lits charbonneux".
Récemment, un étudiant de l'Université de Lausanne, P. Orloff, a levé cette région à l'occasion d'un travail de diplôme en géologie et m'a remis des échantillons de cette
formation. L'étude de la fraction argileuse a révélé la présence de diaspore et m'a con¬
duit à entreprendre la présente étude.
SITUATION GEOLOGIQUE ET GEOGRAPHIQUE.
Remontant la vallée de la Dranse depuis Thonon, puis celle du Brévon, on aboutit au lac de la Chévrerie. De là, on gagne les alpages situés au pied de la Haute Pointe et les granges de Chavan se trouvent à l'altitude de 1586 m. (coordonnées Lambert : 926.200/140.100, feuille au 1/50.000 de Samoëns-Pas de Morgin).
La région de Chavan se rattache géologiquement à la nappe des Préalpes médianes et plus exactement à cette zone définie par Lugeon et Gagnebin (1941) sous le nom de
"zone des Rigides". Les Préalpes médianes rigides correspondent, selon les auteurs, aux séries de la Vanoise.
AGE DU PALEOSOL DE CHAVAN.
C'est une question fort complexe. En restant le plus près possible des observations de terrain, nous voyons dans les différents affleurements une brèche dolomitique plus ou moins écrasée représentant le Trias, recouverte transgressivement par un calcaire à traces charbonneuses dont l'âge n'est pas sûr, puis viennent les calcaires typiques du Malm. Le paléosol se trouve entre les deux premières formations dont l'une est en tout cas du Trias et même probablement du Trias supérieur, et l'autre soit du Dogger, soit déjà de la base du Malm. Il y a donc une lacune entre le Trias supérieur et le Dogger ou le Malm, et cette lacune marque une émersion de la série pendant laquelle ce paléosol s'est formé par altération superficielle, amenant en conséquence la destruction totale des séries liasiques de cette région.
La flore des couches à Mytilus qui recouvrent en transgression ce paléosol montre l'existence d'une sorte de palmier, le Zamites renevieri, indiquant un climat chaud. Ces Zamites ont localement donné naissance à des niveaux charbonneux inexploitables.
ANALYSE THERMIQUE DIFFERENTIELLE ET THE RMOGRAVIME TRIE.
L'appareil utilisé est celui de la Gips Union à Bex ; il a le grand avantage de pou¬
voir travailler simultanément en analyse thermique différentielle (ATD) et en thermogra¬
vimétrie (TG) dans les conditions décrites dans un article précédent (Vernet, 1962).
L'étude des diagrammes d'ATD montre l'existence d'un grand pic endothermique cul¬
minant vers 590°C précédé, dans un échantillon sur deux, par un petit pic endothermique dont le maximum se situe entre 520° et 530°C, et ce ou ces pics sont suivis d'un pic exothermique effondré et sans accuité dont la culmination varie entre 920° et 950°C. Le diagramme présente cependant des caractéristiques qui permettent de conclure à la pré¬
sence d'un minéral du groupe de la kaolinite accompagné d'un autre minéral, probablement un mica.
Selon Mackenzie (1957) les maxima des pics d'une kaolinite seraient 625° et 987°C . Les culminations des pics des argiles de Chavan sont donc de 20 à 30°C inférieures aux maxima classiques. Or Grimshaw et coll. (1945) ont montré que des kaolinites de basse cristallinité provenant d'argiles réfractaires donnaient des pics à des températures plus basses de 20 à 30°C que les kaolinites normales. Saunders et Giedroys (1950) ont observé que la présence de fer parmi les composants d'un minéral du groupe de la kaolinite abaisse la température du grand pic exothermique et peut, dans certains cas, le sup¬
primer complètement.
On peut donc conclure de l'examen de nos diagrammes d'ATD que la kaolinite du paléosol de Chavan est de basse cristallinité et riche en fer.
Les thermogrammes de TG montrent que la perte de poids totale varie entre 10 et 14 %, qu'elle est de l'ordre de 1-2 % entre 0-150°C, de 2 % entre 150-500°C et de 8 % entre 500-1 '000°C. Rien de spécifique n'apparaît dans ces thermogrammes.
DIFFRACTION X.
La composition minéralogique des fractions fines des échantillons de Chavan, dé¬
terminée par diffraction X, est la suivante :
kaolinite ... minéral prédominant dont la teneur varie entre 20 et 80 %, de basse cristallinité, intermédiaire entre la kaolinite et la kaolinite P. M.
chlorite ... abondante, variant de 10 à 40 %, absente dans un échantillon.
illite ... présente dans le 50 % des échantillons, mais toujours en traces et en voie de dégradation.
Les oxydes qui accompagnent ces minéraux argileux sont :
hématite ... le plus abondant des oxydes de Fe, présente dans le 50% des échantillons et souvent en proportions élevées (20-30 %).
goethite ... rarement seul, ce minéral accompagne généralement l'hématite.
diaspore ... ce minéral n'a pu être déterminé que dans 3 échan¬
tillons provenant de la même zone d'affleurements dans le versant, à l'aplomb des granges de Chavan . Les affleurements situés plus à l'W n'en renferment pas. La teneur varie de 10 à 20 %.
MICROSCOPIE ELECTRONIQUE.
L'étude au microscope électronique a montré que les paillettes présentent des formes déchiquetées à angles aigus et vifs qui ressemblent plus à des micas qu'à la kaolinite . Rarement quelques bords de feuillets ont un contour polygonal rappelant de très loin les classiques pseudo-hexagones de la kaolinite.
La taille de ces paillettes varie de 2, 5 à 0, 25 micron et leur épaisseur est faible . On observe dans certains clichés des desquamations et des enroulements donnant parfois naissance à des tubes cylindriques imparfaits (voir flèches sur le cliché). Ce type d'altération est celui de la kaolinite (Oberlin & Tchoubar, 1958). Nous devons cependant noter que la présence de rares tubes isolés peut indiquer la présence de traces d'halloysite. Quelques clichés montrent aussi la présence de grappes de grains arrondis que certains auteurs admettent comme étant caractéristiques de l'allophane ; mais là. encore rien de spécifique n'apparaît et cela peut tout aussi bien être des impuretés quelconques.
Kaolinite latéritique à chlorite de néoformation. Enroulements des bords de certaines paillettes (voir flèches).
(Cliché ombré du Centre de Microscopie électronique de l'Université de Lausanne).
ORIGINE .
Nous avons vu, dans un paragraphe précédent, que cette formation était un paléosol provenant d'une émersion qui s'est produite entre le Trias supérieur et la Malm infé¬
rieur. Sa durée exacte n'est pas connue. Dans la région de Dréveneuse, H. Badoux pense qu'elle a débuté au Lias supérieur. Dans ce cas, l'altération superficielle des calcaires et des marnes d'une partie du Trias et du Lias aurait donné naissance à ces sols rési¬
duels. Le climat devait être chaud, car les couches à Mytilus qui transgressent sur cette formation ont une flore de palmiers.
Ce sol résiduel est donc de formation continentale, peut-être tropicale ou subtropicale ; il est riche en oxyde de Fe, en kaolinite et parfois en oxydes d'alumine (dia spore) ; il présente des indices de cuirassement ou de concrétionnement. Me basant sur ces obser¬
vations, j'appelle ce sol une latérite, parce que ce mot n'a plus de signification précise et "parce qu'il est commode pour désigner tous ces produits d'altération à dominante
rouge qui couvrent de vastes surfaces du globe entre les tropiques" (Millot, 1964, p. 136).
De ce fait, je garde le terme de sidérolithique pour désigner des formations voisines, mais moins avancées dans leur évolution et d'âge Eocène.
EVOLUTION.
L'altération latéritique transforme une roche mère par soustraction, en lessivant énergiquement les alcalis, la chaux, la magnésie et partiellement la silice, le fer et l'alumine. Dans le cas particulier de Chavan, il est quasi certain que les roches mères de ces latérites étaient des roches sédimentaires. Les éléments peu ou pas lessivés vont donner naissance à des néoformations dont les principales sont : la goethite, l'hématite, la ka- olinite et un oxyde d'alumine.
L'équilibre hydrodynamique du milieu joue un rôle déterminant dans ces néogenèses : ce ne sont pas les mêmes minéraux qui apparaissent suivant que le milieu est bien ou mal drainé, qu'il y ait ou non une nappe permanente. D'autre part, la transgression des couches à Mytilus riches en débris charbonneux est responsable de décolorations locales et lenticulaires du fer ferrique en fer ferreux. Les plissements qui ont affecté ces séries lors de l'orogénèse alpine ou la simple compaction due à la surcharge sédimentaire ont transformé l'oxyde d'alumine hydraté en diaspore. Un métamorphisme plus poussé nous aurait amené au corindon.
Deux minéraux argileux semblent étrangers aux phénomènes que nous venons de dé¬
crire : l'illite qui est toujours dégradée et en traces dans le 50 % des échantillons seu¬
lement et la chlorite abondante et accompagnant toujours la kaolinite. Suivant la connais¬
sance que nous avons des minéraux argileux des différentes formations du massif alpin, nous admettons que l'illite est un reliquat de la fraction argileuse des sédiments avant leur latéritisation et que parfois une petite partie de l'illite a pu échappé à la kaolinisation . Elle a cependant été profondément dégradée, mais a évité une destruction totale en raison de circonstances locales. Une fois venue la transgression des couches à Mytilus, et jusqu'à nos jours, les conditions de gisement étaient nettement favorables à l'existence ou à la néoformation de minéraux micacés. C'est pendant cette période que la plus grande partie de la chlorite a pris naissance. C'est une néogenèse par apport, principalement de silice et de fer.
CONCLUSIONS.
Ces conclusions sont en fait, une vue d'ensemble sur les conditions de latéritisation au sein des formations sédimentaires de cette région et des régions avoisinantes.
H. Badoux et G. de Weisse (1959) ont décrit un gisement de bauxite à l'E de Chavan, à Dréveneuse en Valais. Ce gisement fait aussi partie des Rigides et avait déjà été signalé par M. Lugeon en 1896. Le gisement de Dréveneuse est particulièrement intéressant parce que la couche de bauxite est double avec, entre deux, un calcaire lumachellique qui daterait selon H. Badoux, de l'Argovien. La composition minéralogique de cette bauxite est la suivante :
kaolinite ... 39 - 69 % boehmite et diaspore ... 8 - 41 % hématite ... 10 - 20%
rutile ... 2 - 3 %
H. Badoux pense qu'au Lias supérieur il s'est produit un basculement des fonds marins provoquant l'exondation des Rigides. Cette émersion aurait pris fin au cours de l'Argovien.
F. Ellenberger a découvert dans la Vanoise (1955 & 1958), que les géologues alpins admettent comme étant le prolongement vers le SW des Rigides, un niveau de croûtes bauxitiques entre le Trias et les couches à Mytilus ou le Malm. Ce niveau est donc dans la même situation stratigraphique que les latérites et bauxites de Chavan et de Dréveneuse . Cependant, F. Ellenberger attribue les couches à Mytilus au Dogger. Selon cet auteur, l'émersion fut suivie d'une dénudation érodant plus de 200 m. de formations sédimentaires.
L' aplanis sement de cette plateforme exondée préexistait à la transgression de la mer à Mytilus et serait dû à l'aboutissement d'un cycle continental de nivellement phréatique , à un vaste phénomène karstique. Les latérites seraient le résidu de dissolution de cet immense karst et la plupart aurait été entraînée au loin alors que le reste se serait con¬
centré localement.
Si nous résumons ici ce que nous savons au sujet de ces latérites et de celles de Chavan en une vue plus générale, nous avons l'esquisse paléogéographique suivante :
Au Lias supérieur, avant la transgression de la mer à Mytilus, les séries des Médianes rigides et de la Vanoise émergent, déterminant une grande île ou un chapelet d'îles dans le géosynclinal alpin. L'altération superficielle est intense et se traduit par la néoformation de kaolinite, de gibbsite et de goethite. Le climat est suffisamment chaud pour permettre l'apparition de véritables latérites alumineuses. Comme le substratum est essentiellement composé de calcaires, de dolomies et de marnes, ce phénomène d'altération superficielle s'est complété par l'apparition d'un karst, comme le souligne F.
Ellenberger (1958) qui rend ce karst responsable de l'aplani s sement des terres émergées de la Vanoise. Il devient alors évident que la néoformation de kaolinite s'est faite dans un milieu lessivé soumis aux dissolutions et aux hydrolyses. L'évolution des minéraux se fait par soustraction intense puisque l'on atteint le processus de kaolinisation, avec sa li¬
bération d'oxydes de Fe, et même localement l'on va jusqu'à la bauxitisation, par sous¬
traction excessive de silice.
Cette terre était couverte de forêts, comme le laisse supposer les couches à Mytilus qui sont localement assez fortement charbonneuses. Du fait de l'existence du karst, cette végétation ne pouvait être dense. Ce serait, selon la terminologie d'Erhart (1956) la phase biostasique qui se terminerait vers la fin du Jurassique moyen, puis la phase de rhexistasie marquerait le terme de la période d'exondation. Les latérites seraient alors érodées, transportées et sédimentées au large des côtes conférant aux calcaires noduleux rougeâtres de l'Argovien leur couleur et cet aspect "flammé" si caractéristique. La transgression des couches à Mytilus semble avoir atteint la Vanoise plus tôt que la région chablaisienne. Dans les parties exondées des oscillations se faisaient sentir amenant l'envahissement temporaire de certaines régions. Ainsi, à Dréveneuse, la formation bau- xitique est coupée en deux par un niveau de lumachelles marines datant de l'Argovien et la couche latéritique supérieur est allochtone selon H. Badoux et G. de Weisse (1959) . De cette observation il résulte que la sédimentation des couches à Mytilus et de l'Argovien est synchrone dans cette région, la première étant néritique et la seconde plus profonde . Leur étude au point de vue de la géologie des argiles est actuellement en cours et nous espérons pouvoir bientôt étayer cette hypothèse.
La présence de niveaux charbonneux surmontant les latérites non érodées et restées sur place, parce que piégées dans des dépressions et des karsts, a conduit localement à des décolorations de la latérite.
Du Jurassique supérieur à nos jours, toute une série de transformations ont affecté la pétrographie de ces latérites :
La surcharge sédimentaire et le dynamométamorphisme résultant des plissements ont transformé les latérites de Chavan, faisant apparaître du diaspore à la place de la gibbsite, tout comme dans la Vanoise, alors qu'à Dréveneuse c'est la boehmite et le diaspore qui se substituent à la gibbsite.
Avant la kaolinisation, la fraction argileuse devait être essentiellement micacée. De celle-ci il ne reste que des traces d'illite dégradée et peut-être un peu de chlorite, ré¬
générée par la suite.
Les conditions hydrodynamiques ayant changé, le drainage de ces latérites s 'effec¬
tuant mal, des minéraux argileux à 3 couches sont apparus, ce furent des chlorites fer- rifères. Ce sont les minéraux dont la néoformation fut la plus tardive.
Nous espérons avoir pu retracer l'histoire de ces sédiments assez exactement, mal¬
gré les nombreuses hypothèses que nous avons obligatoirement dû émettre.
Laboratoire des Argiles Institut de Minéralogie Université de Lausanne
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