Etude granulométrique des sables de l'alluvion ancienne (Canton de Genève)

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Etude granulométrique des sables de l'alluvion ancienne (Canton de Genève)

CAROZZI, Albert V.

CAROZZI, Albert V. Etude granulométrique des sables de l'alluvion ancienne (Canton de Genève). Revue polytechnique , 1946, p. 3-15

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Etude granulométrique

des sables de l'alluvion ancienne

(Canton de Genève) par Albert CARozzr

L'origine de l'alluvion ancienne a donné lieu à de nombreuses discussions, qui ne sont pas près de s'éteindre ¹ (4)· ·Mais, la plupart des auteurs ont dis- cuté la position stratigraphique de cette alluvion en ne s'inquiétant pas de sa composition granulomé- trîque. Or, c'est là une grave lacune, car la littéra- ture spécialisée nous offre quantité de cas où l'origine d'une formation a été mise en évidence par une telle étude.

Bien que l'interprétation et la comparaison des diagrammes ne soit pas toujours chose aisée, il n'en reste pas moins que la granulométrie peut compléter utilement une diagnose.

Dans le cas qui nous occupe, le problème est le suivant: ((L'alluvion ancienne est-elle un sédiment d'origine purement fluviatile, purement glaciaire ou mixte ? ^ll. Comme on le voit, l'enjeu e~t grand, puis- qu'il met en cause deux genres de sédimentation assez différents. Heureusement, les courbes-types fluvia- tiles et glaciaires diffèrent passablement et permettent de serrer le problème de très près. La notion vague de (( faciès alluvial n ou de (( faciès morainique n qui

1 (4). Les chiffres entre parenthèses se rapportent à la bibliographie.

se dégage de l'étude du terrain, se trouve avantageu- sement remplacée par une courbe exprimant avec plus de précision la nature de la couche étudiée. Disons d'abord quelques mots de la technique utilisée. On recueille ^I kg. environ de sable par point étudié, sur lequel on effectue plusieurs prises de 100 gr., qui sont convenablement séchées et tamisées dans une batterie de tamis standard.

Les échelles granulométriques varient d'un auteur à l'autre (6) et il faut adopter celle qui convient le mieux au but que l'on se propose. Nous nous sommes inspiré de celle de ^HoLMES en la modifiant quelque peu:

G grave! . . . VCS very coarse sand CS coarse sand . MS medium sand . FS fine sand . . . VFS very fine sand SFS superfine sand .

>0> 2 mm.

2>0>1 mm.

1>0> 0,60 mm.

o,6o>0>o.4o mm.

0.40> 0>0,20 mm.

0,20> 0>0,ro mm.

o,ro> 0> mm.

Nous avons été amené à cette échelle particulière par le faible pourcentage des éléments ultra-fins et par la nécessité de subdiviser encore plus les classes de sables.

La représentation graphique la plus claire est celle dite de l'histogramme ou courbe des fréquences. Elle est bâtie sur deux axes orthogonaux. On porte en ordonnée le

%

en poids et en abscisse l'échelle gra- nulométrique adoptée. Cette dernière peut être arith- métique, logarithmique ou encore absolue. Dans ce cas toutes les classes, quelle que soit leur valeur, sont représentées par le même intervalle, ce qui a l'avantage d'uniformiser la courbe.

L'alluvion ancienne a défié jusqu'à ce jour toute tentative de stratigraphie, ses 40 mètres de sables,

graviers et conglomérats sont <l'une monotonie déses- pérante. De plus, les affleurements du canton offrent rarement une coupe complète; mais il est possible de se faire une idée de l'ensemble par une étude de coupes partielles.

Nous avions espéré pouvoir détailler granulomé- triquement quelques niveaux repères, mais les courbes se sont montrées uniformes de la base au sommet de la formation (voir conclusions). Seules peut-être la répar- tition de minéraux lourds et une étude pétrogra- phique pourraient individualiser quelques horizons, mais nous doutons qu'ils puissent avoir une grande continuité.

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...

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SO •I

Courbes granulométriques de type fluviatile de .l'alluvion ancienne.

En revanche, les quelque cent tamisages que nous avons effectués ont apporté de précieux renseigne- ments en ce qui concerne l'origine du matériel. On

peut distinguer 4 types principaux de courbes cou- rantes avec, bien entendu, de nombreux termes de passage.

TYPE ^I (fig. I, NO I.)

Il correspond à un sable gris, à éléments bien roulés, caractérisé par un maximum très net de la classe MS, variant de 50 ·à 80%, par une absence presque totale de la classe G et par un dégradé régu- lier des éléments fins. Les fréquences variables, à part le maximum, sont les deux classes supérieures

es

et VCS, qui varient en raison inverse du maximum.

De même, l'abaissement de la classe MS influe sur les classes inférieures, en faisant augmenter leur pour- centage. En gros, on peut dire que la courbe est nette- ment symétrique.

Rappelons que le grain moyen est indiqué par la classe qui se trouve à l'intersection de l'horizontale de 50% ; il peut ne pas être atteint, dans ce type, il se trouve dans la classe MS.

% en poids

Localité G

vcsj es

¹

Ms

¹

~s lvF~

^SFS

-

0,051 n,70 79,50 -:;:- 2,70

Verbois . . . ^0,80

Verbois . .. 0,40 4,20 26,70 64,00 3,IO l,40 0,60 Verbois . . . 0,30 5,60 23,65 53,70 7,10 6,32 2,83 Cartigny . . 0,30 4,40 18,60 69,70 4.40 2,25 0,65 Cartigny . . - 2,80 25.45 62,80 5,10 2,90 0,85 St-Jean . . . 0,25 4.45 24,25 63,65 4,70 2,30 0,80 St-Jean .. .

-

4,75 . 18,80 61,50 8,50 4,80 l,60 St-Jean .. .

-

0,40 7.45 69,00 12,25 9,35 l,65 St-Jean . . . 0,85 7,15 15,20 59,25 9,45 5,60 2,65 Richelien . . - 2,55 15,20 68,68 9,25 3,47 0,95 Richelien . . - l,301 11,50 71,30 9,60 5,30 l,20 Chevrens . . 0,40 6,55 30,25 53,97 4,03 3,25 r,40

•• . ..

ro

...

Courbes granulométriques de type glaciaire de !'alluvion ancienne.

TYPE 2 (fig. 2, N° 2)

Il représente un sable gris, à éléments assez bien roulés. La courbe est à asymétrie positive, c'est-à-dire qu'elle indique un sable grossier. Le maximum est de 50 à 60% dans la classe VCS, mais il s'y adjoint un pourcentage fort de CS. Les diamètres fins sont en faible proportion, et le grain moyen est atteint dans la classe VCS. Cette courbe représente un sable dont le classement n'est pas très prononcé; une usure plus forte du matériel réduirait le maximum de VCS au profit de CS et la courbe prendrait une allure plus symétrique en se rapprochant du type r.

% ^{en poids}

Localité G vcs CS MS FS

~l sFs

Arare .. ... l,90 57,89 33,45 6,47 0,18 O,ll 0,19 Arare ... . . l ,20 57,10 34,97 6,35 0,20 0,17 0,10 Arare . .. .. 2,20 57,50 31,85 7,55 0,5-2 0,45 0,10 Arare .... . l,75 59,73 32,31 5,34 0,26 0,17 0,23 Champel .. l,54 57,30 33,55 6,96 0,31 0,25 0,09 ¹ Champel .. l,44 52,60 37,50 7,55 0;40 0,291°,32 Champel . . l,90 68,70 26,00 2,00 0,15 0,12 0,19

Ces deux courbes forment à elles seules la presque totalité des lentilles de sable gris de l'alluvion ancienne.

TYPE 3 (fig. ^1, N° 3.)

Il est moins fréquent que les deux précédents, il caractérise le sable grossier contenant des cailloux roulés. Dans l'ensemble, la courbe est assez symé- trique, mais trapue, ce qui indique un classement peu poussé. Le maximum, mal individualisé, est dans la classe CS, et il se dégage avec peine des forts pour- centages des classes MS et VCS; la proportion d'élé- ments fins est minime. Le grain moyen n'est pas atteint ou à peine par la classe CS. Nous n'avons pas tenu compte des galets disséminés qui sont un accident du dépôt.

% ^{en poids}

Localité G

vcs _::_I~

^{FS VFS SFS}

Pinchat ... 0,60 16,60 48,00 32,55 I ,45 0,50 0,20 Pinchat . .. 0,35 17,_45 48,80 31,25 1,-40 0,55 0,40 Pinchat ... 0,30 17,70 53,30 27,60 x,,oo 0,40 0,29 Pinchat . .. 0,25 15,60 53,5o 29,30 0,98 0,50 0,25 TYPE 4 (fig. 1, No 4.)

Il est intéressant à titre de comparaison; c'est le diagramme le plus fréquent des sables qui cimentent les conglomérats de l'alluvion ancienne. Le classement est à peine esquissé, le maximum, si on peut en parler, est triple et s'étend de VCS à MS. Les éléments fins sont de faible importance et diminuent de nouveau progressivement comme dans les courbes précédentes.

Notons que le grain moyen n'est jamais atteint.

% en poids

Localité

~I ves

^CS MS FS VFS ,SFS Chevrens .. 2,90 31 ,75 29,35 26,65 4,60 4,10 l ,00

--:-

Chevrens . . 1,45 30,85 30,30 29,55 3,35 3,30 1,40 Chevrens . . 1,40 32,75 31,80 27,40 3,50 2,50 1,25

Nous sommes ainsi en présence d'un ensemble assez homogène de 4 types de courbes représentant le même matériel, mais à divers stades de classement.

Il s'agit maintenant de comparer ces courbes à celles de sédiments actuels et, la première idée qui vient à l'esprit est celle des alluvions de cours d'eau. En effet, toutes les courbes examinées plus haut se retrou- vent telles quelles dans les diagrammes que nous ont donné les sables de l' Arve, du Rhône, du Boiron, du Vengeron. D'autre part, elles sont semblables à celles figurées par divers auteurs tels que BuRRI (2) dans son étude sur le Tessin, BARTH-CORRENS-ESKOLA (r) et TWENHOFEL (5), pour ne citer que les principaux.

La comparaison des courbes indique un milieu fluviatile et torrentiel avec des sables de laisse bien classés (Nos I et ·2) ou des sables de cailloutis de crue (Nos 3 et 4). En règle générale, ces sables sont caracté- risés par une composition homogène, dans laquelle une grosseur moyenne des grains prédomine ; les dia- mètres grands et petits étant en proportions assez voisines. Le faible pourcentage des éléments fins est typique des sables fluviatiles; ce pourcentage peut devenir presque nul dans les sables de plage et de dune.

* * *

Ainsi se trouve définie la majorité des bancs sableux de l'alluvion ancienne. Mais, par places, le matériel alluvial se teinte de jaune, et ceci sans localisation stratigraphique bien nette, le ciment des conglomérats se fait argileux, les sables très fins, jaunâtres et col- lants aux doigts. La chance aidant, on peut trouver dans ces zones des galets striés, indiquant un apport glaciaire (3).

En examinant les ·diagrammes de ces sables, on ne remarque aucune courbe type, mais seulement des caractères communs : le matériel fin et ultra-fin argi- leux est en nette prédominance, la courbe est désor- donnée avec deux ou plusieurs maxima très nets.

% ^{en poids}

Localité G

vcs

^{CS MS} FS VFS SFS

--- ^--- ---

Richelieu . . - 0,80 4,45 42,85 18,60 24.45 8,95 Richelien .. - 0,75 4,90 47,90 14,40 22,40 9,50 Richelieu .. - 0,95 4,80 43,80 15>45 21,10 13,70 St-Jean .. . - 1,10 2.45 15,30 18,20 42,25 20,30 St-Jean ... - 1,25 2,30 13,25 20,40 41,10 21,35

Ces courbes (fig. 2) sont totalement différentes de celles étudiées plus haut. On sait que le matériel d'origine glaciaire, et glacio-lacustre ancien ou récent provient du délavage et du remaniement des moraines.

La sédimentation s'effectue après un transport assez court, il en résulte des sédiments mal classés, anguleux, très riches en éléments fins argileux, hétérogènes à tous les points de vue.

La courbe à deux ou plusieurs maxima, associés à une forte proportion d'éléments fins, caractérise les dépôts glaciaires ; or ce sont de telles courbes que nous venons d'examiner. N'oublions pas que les deux carac- tères associés sont déterminants, car la seule pré- sence de deux maxima n'implique qu'un remaniement, sans spécification du milieu où il s'est effectué.

Ainsi, la présence, dans l'alluvion ancienne, de zones à caractères glaciaires (argile) s'affirme. Mais, il est intéressant de remarquer que certaines de ces lentilles de sable jaunâtre sont entourées par des couches gris-jaune passant graduellement ou brusque-

ment au sable gris enveloppant. Bien entendu, la zone de passage présente un diagramme mixte, c'est- à-dire que.le maximum fluviatile persiste, mais accom- pagné par une forte augmentation des éléments ultra- fins. Voici un exemple typique :

% ^{en poids}

Localité G

vcs ! es

^{MS FS 1 VFS SFS}

St-Jean . ...

-

I,9519,20 57,50 14,90 1 l0,60 5,10

De telles courbes mixtes se rencontrent assez sou- vent dans l'alluvion ancienne, sans être accompagnées par d'autres caractères glaciaires, si ce n'est par une coloration jaune plus ou moins estompée. Ces dia- grammes qui correspondent à des sables assez anguleux traduisent un apport morainique peu important. Seule une étude granulométrique peut mettre en évidence de telles variations locales : les passages latéraux sont si graduels, qu'ils mettent l'observateur à rude épreuve.

Ces mêmes courbes se retronvent parfois à la partie supérieure de l'alluvion ancienne, au contact de la moraine würmienne. Le passage entre les deux forma- tions est, dans certains cas brusque : immédiatement sous la glaise compacte, on a des sables gris à courbe fluviatile. Dans d'autres cas, le passage est graduel, les sables sont gris-jaunes ou jaunes et donnent des diagrammes glaciaires ou mixtes.

Nous avons étudié, à Pinchat, un contact inté- ressant par la variabilité de ses couches. Entre la moraine et l'alluvion ancienne typique grise, s'étagent 4 sables dont voici le détail :

% en poids

Localité P. _G

vcs

^{CS MS} FS VFS SFS et indications

---- - - ^{--- - --}

Sable fin, gris- jaune, au con- tact de la mo-

raine . .. . . .. o,43 8,70 17,55 45,50 13,80 rn,90 2,67 Sable grossier,

gris - jaune, 20 cm. sous la m o-

raine . .. . .. . .. 0,45 18,30 25,00 36,35 I0,35 7,45 2,28 Sable assez .fin

gris - jaune, 40 cm. sous la m o-

ra ine ... . . . ... 0,14 8,47 12,14 40,07 17,94 15,66 5,54 Sable très fin

gris - jaune, 60 cm. sous la mo-

raine ... . ... . . ⁰110 3,80 3,30 17,29 25,90 37,35 12,40 ' CONCLUSIONS.

L'analyse granulométrique des sables de l'alluvion ancienne fait ressortir les faits suivants : l'ensemble est "fluviatile et torrentiel, sans variations notables en verticale. Comme nous l'avons dit plus haut, il n'est pas possible d'avoir une coupe complète, mais en effectuant les prises à des niveaux donnés, et en multi- pliant les observations, il est possible d'extrapoler et de tenter un essai de stratigraphie basé sur la granu- lométrie.

Nous avons admis 40 'm. pour l'épaisseur de l'allu- vion ancienne. Le tableau représente la moyenne des variations du maximum des courbes avec la pro- fondeur, en prenant comme base de référence la cou- verture morainique supérieure. Rappelons que le maxi- mum est toujours situé dans la classe MS.

Nombre de m. sous la moraine Valeur du maximum

3 68,68

4 71,30

7 61,50

IO 60,74

r5 63,65

r8 53,4o

20 48,fO

25 65,74

30 66,35

35 69,70

Que peut-on tirer de ces valeurs, qui, soulignons-le, ne représentent qu'un essai d'interprétation? La symé- trie des chiffres est manifeste, il y a nettement entre 15 et 25 m. un minimum; indiquant un apport torren- tiel violent encadré par des apports fluviatiles plus calmes. C'est tout ce que l'on peut dire dans l'état de nos connaissances.

Quant aux passées de matériel morainique argi- leux, elles semblent être des intercalations lenticu- laires spo'radiques, à faible extension latérale, et sans position stratigraphique privilégiée. Ces intercala- tions se présentent sous deux aspects principaux :

I) lentilles d'argile et de sables argileux jaunes avec blocs arrondis et striés, à courbe nettement glaciaire;

2) passées de sables gris-jaunes, à courbe mixte fluviatile-glaciaire.

Dans tous les cas, ces sables montrent des éléments très anguleux, ce qui indique qu'ils n'ont pas subi un long transport, car on sait combien rapide est l'usure par les eaux courantes.

Rappelons que trois hypothèses ont été émises pour l'origine de l'alluvion ancienne. La première admet qu'elle représente une alluvion déposée lors du retrait du glacier rissien. Dans ce cas, le matériel morainique devrait se localiser surtout à la base, ce

qui n'est pas constaté. La deuxième interprétation est celle d'une alluvion interglaciaire typique, déposée loin à l'aval des glaciers. Cette idée se heurte à la pré- sence d'intercalations morainiques. Enfin, la troi- sième hypothèse fait de l'alluvion ancienne une allu- vion de progression würmienne. Elle est de nouveau mise en défaut par le fait que le matériel morainique n'est pas concentré au sommet de la formation.

Pour expliquer un apport morainique (se traduisant non seulement par des sables argileux, mais parfois par des blocs erratiques), sans transport notable, dans un matériel alluvial, nous sommes amenés à l'idée d'une calotte glaciaire sous laquelle s'est dépo- sée l'alluvion ancienne, qui devient donc une alluvion sous-glaciaire. De telles alluvions sont connues en Europe septentrionale et les analogies sont frappantes avec notre alluvion ancienne. Pour la discussion de cette hypothèse, nous renvoyons le lecteur à la note de M. A. Jayet (3) et à celle .déjà citée (4).

BIBLIOGRAPHIE

l. BARTH, T. F. W., CoRRENs, C. W., EsKOLA, P.,

« Die Entstehung der Gesteine ». Berlin, 1939.

2. BURRI, C., « Sedimentpetrographische Untersu- chungen an alpinen Flussanden. r. Die Sande des Tessin». Schweiz. Min. Petro. Mitt., Band 9, Heft 2, 1930.

3. JAYET. A., «Origine et âge de l'alluvion ancienne des environs de Genève». C.-R. Soc. Phys. Rist.

Nat. Vol. 62, N° 2, 1945·

4. JAYET, A. & CAROZZI, A., «A propos de l'origine de l'alluvion ancienne des environs de Genève».

Idem. Vol. 62, N° 3, 1945·

5. TWENHOFEL, W. H., « Treatise on Sedimentation ».

Baltimore, 1926.

6. ZINGG, T., ^<< Beitrag zur Schotteranalyse ». Promo- tionsarbeit. A. T. H. Zurich, 1930.