Des massifs anciens érodés, puis recouverts par d'épais sediments marins, le tout bouleversé par la formation des Alpes…
1
HISTOIRE GEOLOGIQUE DE LA PROVENCE
HISTOIRE GEOLOGIQUE DE LA PROVENCE - SOMMAIRE
1. Généralités géologiques sur la Provence
2. Rappels (temps géologiques, mouvements des plaques tectoniques, rudistes) 3. L'ére Paléozoïque (Primaire) : les massifs anciens de la Provence cristalline 4. L'ère Mésozoïque (Secondaire) : la Provence calcaire et les prémices de la
compression alpine
5. L'ère Cénozoïque (Tertiaire) : compression alpine et conséquences en Provence
➢ Ma = millions d'années
➢ Karst = ensemble des effets de l'érosion continentale des calcaires
Définitions Sommaire
Remarques générales
➢ Certain termes hérités de la nomenclature historique ne sont plus utilisés mais perdurent dans les descriptions usuelles (par exemple "Provence cristalline")
➢ L'histoire géologique de la Provence est longue et complexe : des choix ont dû
être faits pour décrire les événements et les lieux les plus importants
GENERALITES GEOLOGIQUES SUR LA PROVENCE La Provence: une grande variété de paysages
➢ Présence de restes de massifs anciens (Maures, Estérel)
➢ Diversité de roches: ignées (métamorphiques, volcaniques), sédimentaires (grès, argiles, calcaires), continentales et marines
➢ Proximité des Alpes et de la Méditerranée : bouleversements regionaux qui ont affecté tout le bassin nord-méditerranéen depuis environ 100Ma
➢ Les "moteurs" de l'évolution géologique sont souvent d'echelle planétaire : il faut avoir une vue d'ensemble pour comprendre les observations locales
NOUS SOMMES ICI !
RAPPEL : L'ECHELLE DES TEMPS GEOLOGIQUES
4,6 Ga
3,8 Ga
2,5 Ga 540 Ma
Ga = Giga (milliards) années Ma = Millions d'années
RAPPEL : LES EFFETS DE LA TECTONIQUE DES PLAQUES
Graben Rift
Subduction
Océan
Collision Subduction
COMPRESSION EXTENSION
Hyper-extension, création de croûte océanique
STADE "OCEAN"
Hyper-compression, les continents s'emboutissent
STADE "COLLISION"
Extension initiale de la croûte continentale
STADE "GRABEN"
Extension continue et apparition d'une dorsale
STADE "RIFT"
La croute océaniqueplus dense s'enfonce sous la croute continentale
Le magma monte à la dorsale pour former la croûte océanique
Compression de la croûte océanique STADE "SUBDUCTION"
DEFINITION : LES RUDISTES (FIN JURASSIQUE - FIN CRETACE)
Rudistes : coquillages bivalves marins apparus fin Jurassique (156Ma) et éteints fin Crétacé (65Ma). Ils vivaient soit isolés et fichés dans le sédiment, soit agrégés en colonies de
grande extension, dans les milieux peu profonds de toutes les mers tropicales du monde.
Groupe uniquement fossile, avec environ 2000 espèces répertoriées à ce jour.
Première description par Lapeyrouse en 1781 à la Montagne des Cornes (Corbières)
Source: GRAY 1848
RECONSTITUTION DE L'ENVIRONNEMENT DES RUDISTES
2m
Source: PHILIP 2003
Source: SHUMANN 2010 Extension des calcaires à rudistes fin Crétacé
Sédimentsfins plus profond
Plate-formeà rudistes
Rudistes en place, Oman
CARTE GEOLOGIQUE ACTUELLE DE LA PROVENCE
PROVENCE CALCAIRE PROVENCE ALPINE
PALEOZOIQUE : FORMATION DE LA CHAINE HERCYNIENNE
Pendant presque tout le Paléozoïque, dans une histoire de 250Ma, le super-continent GONDWANA derive vers le nord depuis sa position australe initiale pour emboutir l'autre super-continent, la LAURASIA. Cette collision va générer la chaîne hercynienne, de dimensions himalayenne (5 000 x 700km, au moins 6 000m d'altitude) et constituer un autre super-continent : la PANGEE.
Ordovicien moyen : début de la dérive du Gondwana du Pôle Sud jusqu'à l'Equateur Permien inférieur : collision
Gondwana-Laurasia, formation de la Pangée
Chaîne hercynienne
PALEOZOIQUE : LES MASSIFS HERCYNIENS DE PROVENCE
Ancienne limite des continents avec restes de croûte océanique écrasés
Anciens sédiments métamorphisés et plissés (P et T élevées)
Schisteplissé Presqu'île de Giens
Il ne reste actuellement plus que des fragments de la chaîne hercynienne en Europe, dont les Maures et le Tanneron font partie. Les roches les plus anciennes connues dans les Maures ont 640Ma (Précambrien), et sont des noyaux de socle similaires à ceux ressurgis dans la zone interne des Alpes (Argentera, etc.).
Gneiss oeillé Bormes les Mimosas
Une partie de la croûte fond pour donner des "bulles" de granite qui migrent vers la surface (par ex. au Plan de la Tour dans les Maures)
MASSIFS HERITES DE LA COLLISION HERCYNIENNE EN EUROPE DE L'OUEST
FIN DU CYCLE HERCYNIEN : VOLCANISME ET EROSION
Rhyolites de l'Estérel au Cap Roux
Grèset argiles rouges du Permien au nord de Fréjus
Début Permien, la convergence Pangée-Laurasia est bloquée par la collision hercynienne. Mais la compression se poursuit avec la formation de failles de cisaillement qui décalent les massifs, parfois avec remontée de magma acide, donnant un volcanisme de type explosif (rhyolites de l'Estérel et du Monte Cinto en Corse). La chaîne est activement érodée sous forme de "couches rouges" (argiles et grès), préservées dans le Sillon permien au nord des Maures.
Schéma de faille cisaillante
Volcanisme explosif OCEAN
TETHYS
LE MESOZOIQUE : LA MER REVIENT, LA PROVENCE CALCAIRE
OCEAN TETHYS
Le début du Trias est encore continental, mais la Pangée se fissure et la chaîne
hercynienne s'effondre et se fragmente : la mer recouvre tout le sud de l'Europe, ne laissant émergés que
quelques massifs dont l'érosion se poursuit
Plate-forme calcaire du Jura
Bassin profond de calcaires argileux
Mer Alpine (Téthys) Massif
Central
Maures- Estérel Plate-forme
calcaire de Provence
Source: FERRY 2005
Le SE de la France au Jurassique supérieur
OCEAN TETHYS
Plate-forme calcaire du Verdon
CRETACE : LA PROVENCE DES CALCAIRES A RUDISTES
Le SE de la France au milieu du Crétacé
Calcaires à rudistes
Calcaires à rudistes
Bassin vocontien
alpineMer Massif
Central
Maures- Estérel
Source: FERRY 2005
Rudistes typiques de la carrière d'Orgon
Reconstitution de la plate-forme à rudistes au milieu du Crétacé
"Pierre de Cassis", Calanques
PREMICES DE LA COMPRESSION ALPINE EN PROVENCE
Dès le début du Crétacé supérieur dans le sud de la Provence, les premiers effets de la dérive de la plaque africaine vers le nord se font sentir avec la réactivation probable de failles sous-marines par la compression. Les massifs qui émergent réduisent l'extension des plates-formes à rudistes, dont la croissance est freinée puis stoppée par l'apport de produits d'érosion grossiers venus du sud.
Evolution schématique de la côte sud de la Provence
BOMBEMENT DURANCIEN : FORMATIONS CONTINENTALES
Sur le Bombement Durancien émergé, avec l'érosion sous climat tropical, se mettent en place des formations continentales particulières :
- BAUXITES sur les calcaires et les argiles, des Alpilles à Draguignan > minerai d'aluminium - OCRES sur des grès riches en fer, au nord du Luberon > colorants
Colorado Provençal de Rustrel
Source: TRIAT 1979
Bauxite sur calcaire karstifié.
Environs de Brignoles Bauxite sur argile latéritique.
Ancienne carrière des Alpilles
Filoncuprifèrede la mine de Cap Garonne, mis en place par des failles entre Trias et Crétacé
SEDIMENTATION MARINE ET CONTINENTALE S'AFFRONTENT
Circuit du Castellet
Cassis
La Ciotat
Belvédère
Source: FLOQUET 2021
Falaise du Cap Canaille
Conglomératde La Ciotat avec galets venus du sud (roches
métamorphiques)
Plate-forme calcaire à rudistes
Biseau de débrisde calcaire à rudistestombés à l'avant
de la plate-forme
Bombement durancien
Plate-forme calcaire
Bassin sud-provençal
Massif méridional
Allauch
La Ciotat Marseille
Cassis Martigues
Toulon
Bec de l'Aigle, La Ciotat
SOULEVEMENT FIN CRETACE : TOUTE LA PROVENCE EMERGE
La convergence entre le sud de l'Eurasie et l'Afrique continue, avec un soulèvement général qui fait émerger la Provence fin Crétacé supérieur. La sédimentation est continentale, notamment dans le Bassin d'Aix, où un lac est ensuite comblé et recouvert de dépôts alluviaux à pontes de dinosaures.
Sites de pontes de dinosaures
Ste-Victoire
Ste-Baume
Brèche du Tholonet Talus d'érosion (conglomérats) signant le début
de la surrection des chaînons
provençaux Dinosaure "Hypselosaurus"
Dépôt de lignite
Lac du Bassin d'Aix-en-Provence
avec la formation des lignites dans sa partie centrale
AU CENOZOIQUE : LES CHAINONS ALPINS PROVENCAUX
Coupe actuelle de Toulon à la Durance
Raccourcissement total : 33km (35%)
Source: BESTANI 2015
Sainte-Victoire
L'EUROPE DE L'OUEST AU DEBUT DU JURASSIQUE (200MA)
Source: STAMPFLI & HOCHARD 2009
L'EUROPE DE L'OUEST AU MILIEU DU JURASSIQUE (165MA)
Source: STAMPFLI & HOCHARD 2009
L'EUROPE DE L'OUEST AU DEBUT DU CRETACE (121MA)
Source: STAMPFLI & HOCHARD 2009
L'EUROPE DE L'OUEST AU MILIEU DU CRETACE (103MA)
Source: STAMPFLI & HOCHARD 2009
L'EUROPE DE L'OUEST AU CRETACE SUPERIEUR (84MA)
Source: STAMPFLI & HOCHARD 2009
L'EUROPE DE L'OUEST AU DEBUT DU CENOZOIQUE (57MA)
Source: STAMPFLI & HOCHARD 2009
L'EUROPE DE L'OUEST AU MILIEU DU CENOZOIQUE (33MA)
Source: STAMPFLI & HOCHARD 2009
L'EUROPE DE L'OUEST AU MILIEU DU CENOZOIQUE (20MA)
Source: STAMPFLI & HOCHARD 2009
PHASE ALPINE: EVOLUTION DE L'EUROPE DE L'OUEST
Zone de "détente"
en extension
➢A l'avant des zones de collision, une extension relative provoque le rejeu de failles anciennes, créant des fossés d'effondrement (grabens) et de petits bassins continentaux
➢A cetteépoque s'ouvrent le fossé Rhénan, les Limagnes, etc.
➢En Provence les zones d'affaisement principales sont les bassins de Marseille et de Manosque
Compression par le poinçon italien
L'EUROPE DE L'OUEST IL Y A 30Ma
LA DERIVE DU BLOC CORSO-SARDE AU CENOZOIQUE
➢Les causes de la derive soudaine et rapide du Bloc Corso-Sarde (BCS) ne sont pas entièrement élucidées
➢L'écartementdu BCS du continent est une cause probable de l'effondrement du "Massif Méridional" (formé au Crétacé supérieur)
➢Cette derive résulte en une ouverture à l'ouest du BCS, mais en une
compression à l'est avec subduction de la croûte océanique tyrrhénienne Ouverture locale
et temporaire
Com pres sion
CENOZOIQUE SUPERIEUR: RETOUR TEMPORAIRE DE LA MER
A la suite de la période d'effondrement relative à la fin du Cénozoïque inférieur, la mer revient sur une grande partie de la Provence et jusqu'au Jura, dans le Sillon Périalpin. Il s'y dépose un calcaire formé de débris d'organismes marins (molasse), appelé localement "pierre de Rognes" ou "pierre du Midi". Cette roche tendre a été exploitée et utilisée depuis les Romains dans tout le sud de la France.
Habitat troglodyte dans la pierre de Rognes Gigantopectende
Lacoste, Luberon
Anciennes carrières de Bibémus, au nord d'Aix
La mer en Provence au Cénozoïque supérieur
Massif Central
Maures
Marseille
Digne
Forcalquier Grenoble
Valréas Crest
Source: RUBINO Et. Al. 1990
Bibémuset la Sainte-Victoire Tableau de Cézanne
LA "CRISE MESSINIENNE" : LA MEDITERRANEE ASSECHEE !
Mer Morte actuelle
Remise en eau de la Méditerranée par la "cascade Gibraltar"
Le bassin méditerranéenpendant la crise messinienne
- 6Ma "crise Messinienne" : baisse des océans mondiaux et fermeture de Gibraltar. L'apport d'eau douce des fleuves (Rhône, Pô, Ebre, Nil, etc.) est très insuffisant, la Méditerranée s'évapore presque entièrement et devient une succession de bassin salifères profonds (1 500 à 2 000m plus bas que le niveau actuel).
- 5,3Ma : réouverture brutale de Gibraltar : la Méditerranée est rapidement remise en eau.
LES EFFETS DE LA "CRISE MESSINIENNE" EN MEDITERRANEE
Avec la baisse du niveau de la Méditerranée, les fleuves érodent profondément leur substratum vers un nouveau profil d'équilibre. Le Rhône et ses affluents creusent ainsi un canyon qui remontait jusqu'à Beaune, et c'est le moment de la formation des Gorges du Verdon. Le retour de la mer a comblé ces canyons avec des argiles marines (plus de 1000m accumulés à Avignon) puis des alluvions.
"Pénitents" des Mées: le conglomérat de Valensole, épais de 800m
Les rias post-messiniennes du SE de la France
Durance Rhône
Var
Source: DROMART 2020
Le canyon Rhône-Saône à la
fin du Messinien
LES EFFETS DE LA "CRISE MESSINIENNE" EN MEDITERRANEE
Pendant l'assèchement de la Méditerranée, l'érosion des nouvelles terres émergées est active : tous les fleuves côtiers creusent des gorges (parfois de plusieurs centaines de mètres) dans le rebord du
plateau continental. Les calcaires des côtes sont incisés de gorges qui formeront les Calanques lors de la remontée de la mer. Les produits d'érosion s'accumulent dans ce qui était le bassin profond.
Le Golfe du Lion actuel
Carte bathymétriqueactuelle
(Source: IFREMER) Plaine de la Crau
UN EFFET DU SOULEVEMENT DE LA PROVENCE PAR LES ALPES
10 km
Mont Ventoux (1912m)
Fontaine de Vaucluse
Bassin karstique connecté à la Fontaine de Vaucluse : 1 100km2
➢Un large fragment de la plate-forme de calcaire à rudistes du Crétacé a été soulevée au nord par la surrection des Alpes.
➢L'erosion karstique a creuséet connectéun reseau souterrain, qui s'est enfoncé très profondément pendant la crise messinienne.
Montagne de Lure (1826m)
Connexions prouvéespar coloration
COUPE DE LA RESURGENCE DE LA FONTAINE DE VAUCLUSE
Une des plus puissantes résurgences du monde
Favorisée par un karst profond hérité en partie de la "crise messinienne"
Débit moyen: 21m3/s
Débit maxi mesuré: 85m3/s Autres débits moyens pour comparaison:
- Durance: 160m3/s - Rhône: 1690m3/s
Basses eaux Hautes eaux
Sources permanentes Niveau de la mer
-315m : base explorée du siphon
EFFETS ACTUELS DE LA COMPRESSION AFRICAINE : SEISMES
Source: NOCQUET 2012
La sismicité en Méditerranée de 1976 à 2009
PROVENCE
Faille d'Aix-Durance
GEOLOGIE DE LA PROVENCE : CONCLUSIONS
La Provence: une histoire géologique mouvementée !
➢ Héritage de l'ancienne collision hercynienne (terminée il y a 250Ma).
➢ La proximité du front principal de la collision alpine l'a soumise à des phases de surrection et d'affaissement successives depuis environ 100Ma.
➢ Les fluctuations du niveau marin (liés en grande partie à cette évolution tectonique) ont donné une grande variété de roches et de paysages (avec érosion intense).
ET CE N'EST PAS FINI…
L'Atlantique continue son
ouverture
L'Afrique et l'Eurasie sont réunis par une chaîne himalayenne
Rotation et migration vers le nord (poussée de l'Afrique)
Provence et Méditerranéeseront incorporés à la zone centrale de la collision à venir. Ce sera leur fin vu de notre Quaternaire, mais seulement une évolution"normale" dans l'histoire de la Terre.
PROJECTION GEOGRAPHIQUE DANS 50Ma
