Dimanche 14 octobre 2012

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1 EXCURSIION GÉOLOGIIQUE À SAIINT--JOUIIN--BRUNEVAL Dimanche 14 octobre 2012 Excursion organisée par l association Sciences et Géologie Normandes, en collaboration avec la municipalité de Saint-Jouin-Bruneval, sous la conduite d Yves Lepage et Jean- Jacques Lepage, dans le cadre de la Fête de la Science Programme : présentation des grands traits de la géologie normande, étude morphologique et stratigraphique des falaises de Saint-Jouin et recherche de fossiles. Rendez-vous à 14h00 sur le parking de la plage de Saint-Jouin. Durée : l après-midi. Basse mer à 17h37, coefficient de 94. Équipement de terrain adapté (bottes ou bonnes chaussures imperméables), sac à dos et matériel pour extraire et transporter les fossiles (gros marteau ou petite masse, burins, sacs en plastique, papier journal). Bonne condition physique. 1 SAINT-JOUIN-BRUNEVAL (SEINE-MARITIME) Localisation : l excursion se déroule à Saint-Jouin-Bruneval, au pied de la falaise située au sud du port et de la digue d Antifer (carte IGN Série bleue 1 : e = 1 cm pour 250 m), n 1710 est Étretat Cap d Antifer. Fig. 1 : Carte topographique de Saint-Jouin-Bruneval et du littoral (carte IGN Série bleue). Coordonnées géographiques : longitude E ; latitude N

2 Le village de Saint-Jouin-Bruneval est situé à mi-chemin entre Le Havre et Fécamp, sur la Côte d Albâtre à 7 km au sud d Étretat. Il fait partie du canton de Criquetot-l Esneval. Dès 1967, l étude d un port côtier pour accueillir les pétroliers géants est faite par le Port Autonome du Havre. La présence d une bande sableuses large de 3 km, perpendiculaire à la côte au droit de Saint-Jouin-Bruneval, est révélée par une étude géologique et des forages et le site est choisi pour la réalisation d un port qui sera abrité par une digue. Cette digue longue de 3,5 km, dont la construction a duré 40 mois de mars 1973 à novembre 1975 abrite deux appontements conçus pour accueillir des navires de tonnes, les protégeant ainsi des houles dominantes du Nord et leur offrant un meilleur abri contre les courants. Elle est constituée d enrochements de craie et de silex prélevés de la falaise et est coiffée de blocs de béton cubiques MILLIONS D ANNÉES D HISTOIRE GÉOLOGIQUE À LIVRE OUVERT Au plan géologique, le site maritime de Saint-Jouin-Bruneval est digne d intérêt à plus d un titre. En effet, le port d Antifer marque la limite entre deux profils de falaise particuliers : depuis l estuaire de la Seine au Sud jusqu à la plage de Saint-Jouin, la falaise précédée d une basse falaise plus ou moins couverte de végétaux occupe le paysage littoral, alors qu à partir de Bruneval la falaise abrupte domine jusque dans le Nord de la Seine-Maritime. Ceci est dû au pendage des couches géologiques vers le Nord. Ainsi, les couches les plus tendres se situent en pied de falaise au Sud, et en profondeur, bien en-dessous du niveau de la plage au Nord. Sur la côte du Pays de Caux, l érosion fait surtout son œuvre durant la période hivernale et c est au printemps le plus souvent que les éboulements les plus importants se produisent. Lorsqu une partie de la paroi se détache au Sud, elle s affaisse et sa chute est freinée et amortie par les couches plus tendres sous-jacentes formant ainsi un talus d éboulis ou basse falaise. Au Nord, les blocs tombent et se fragmentent violemment au pied de la falaise et quelques marées suffisent alors à en faire disparaître toute trace. Fig. 2 : Coupe stratigraphique simplifiée de la falaise, au sud du nouveau sentier menant à la plage de Saint- Jouin. (Dessin Yves Lepage)

3 Cinq étages géologiques peuvent être observés à Saint-Jouin. La partie terminale de l Aptien représentée par le Sable ferrugineux apparaît à la base de la basse falaise au niveau de la plage. Trois formations de l Albien partiellement ou totalement masquées par le talus d éboulis se succèdent au-dessus : le Poudingue ferrugineux, l argile du Gault et la Gaize dont des éléments se retrouvent mêlés dans la basse falaise ou sur la plage. Ces deux étages appartiennent à la fin du Crétacé inférieur. Plus haut, vers le sommet du talus d éboulis, le Cénomanien marque le début du Crétacé supérieur. Cet étage est composé de craie, de bancs de silex réguliers généralement noirs et d une association de minéraux argileux nommée glauconie. Ces minéraux très concentrés à la base se raréfient vers le sommet, ce qui donne des teintes très différentes à la craie allant du verdâtre au blanc crème en passant par le grisâtre et le beige. Le Cénomanien est surmonté d une craie blanche et grise sans silex qui appartient au Turonien, puis d une craie à rognons de silex noirs que les fossiles permettent de rattacher au Coniacien. Enfin, l Argile à silex résultant de la décalcification de la craie d étages crétacés disparus remplit des poches qui se vident lorsque l érosion de la falaise les atteint, créant alors des coulées orangées qui contrastent avec la couleur générale de la paroi. Plus tardivement, au Quaternaire, des limons des plateaux ou lœss ont été apportés par le vent ; ils sont recouverts par la terre végétale qui constitue le sol actuel. Fig. 3 : Valleuse perchée, au Sud du sentier, entaillant la falaise crayeuse. (Photo Yves Lepage). Toutes les formations crétacées présentes à Saint-Jouin résultent de dépôts sédimentaires en milieu marin, c est la raison pour laquelle les restes fossiles qui y sont récoltés appartiennent exclusivement à des espèces marines : ammonites, oursins, bivalves, gastéropodes, crustacés, poissons, reptiles marins, En 1975 un crâne d ichthyosaure Platypterygius hercynicus a été découvert par un géologue amateur. Cette pièce remarquable est aujourd hui conservée dans les collections du Muséum d Histoire naturelle du Havre, tout comme de nombreux autres spécimens provenant des falaises de Saint-Jouin. Fig. 4 : Reconstitution de l ichthyosaure Platypterygius. (Dessin d Owen D. Sveter)

4 3 LE CRÉTACÉ Le Crétacé normand, épais par endroit de plus de 500 mètres, correspond à un grand cycle globalement transgressif que l on peut décomposer en cycles élémentaires. La figure cidessous d après Juignet (1980) montre l évolution de la profondeur de la Mer de la craie. Fig. 5 : Transgressions crétacées d après Juignet, On peut y placer les étapes suivantes : millions d'années à l'aptien supérieur : c'est la reconquête d'un domaine émergé depuis une trentaine de millions d'années (Sables ferrugineux). 1 bis 106 millions d années à l Albien inférieur et moyen (formation du Gault et de la Gaize) millions d années à l Albien supérieur (marnes et sables glauconieux) millions d années au Cénomanien inférieur : avec la Craie glauconieuse apparaît le faciès craie millions d années au Cénomanien inférieur et moyen : la sédimentation devient nettement pélagique avec la Craie de Rouen millions d années au Turonien et au Coniacien avec la craie à débris d inocérames millions d années au Santonien-Campanien avec la craie à Micraster coranguinum s amorcent les étapes régressives millions d années au Maastrichtien : la craie à Bacculites n affleure que dans un étroit graben (hors du Pays de Caux). À Saint-Jouin, nous n observerons correctement que l Albien (Crétacé inférieur) et le Cénomanien (Crétacé supérieur) ; l Aptien étant souvent masqué par le cordon de galets. 4 APPROCHE STRATIGRAPHIQUE (d après Breton, 1981) Sur la plage de Saint-Jouin affleurent le Poudingue ferrugineux, le Gault et la Gaize de l Albien, et dans la falaise, on peut observer la Craie glauconieuse et la Craie de Rouen du Cénomanien. Au-dessus viennent 2,6 m de Craie d Antifer (Cénomanien supérieur), 6 m de Craie du Tilleul (Turonien inférieur), 22 m d une craie représentant l équivalent latéral des Craies de Senneville (partie moyenne du Turonien) et de Saint-Pierre-en-Port (Turonien supérieur- Coniacien). 4.1 ALBIEN Le Poudingue ferrugineux (épaisseur : 2,5 à 6,5 m) représente la première séquence de l Albien. Il s agit d une formation détritique, terrigène, grossière. Les différents niveaux sont difficiles à corréler d une coupe à l autre car ils sont plus ou moins lenticulaires. La sédimentation est discontinue, entrecoupée de surfaces d érosion, avec remaniements locaux. L analyse de la fraction grossière a permis de retrouver son origine géographique : les matériaux ont été arrachés au continent nord-armoricain

5 Ainsi, le Poudingue ferrugineux apparaît comme l écho d un épisode rhexistatique déclenché peut-être par un mouvement épirogénique affectant l arrière-pays continental nordarmoricain. Le contenu paléontologique du Poudingue ferrugineux, peu prisé par la plupart des collectionneurs, est cependant assez riche. Les fossiles sont souvent de conservation médiocre et parfois remaniés. Les Ammonites permettent de préciser l âge de la formation (Leymeriella, Douvilleiceras, Hoplites, Beudanticeras, Cleoniceras, Isohoplites, Lyelliceras, Anahoplites). Fig. 6 : Biozonations et formations de l Aptien-Albien- Cénomanien du Pays de Caux (in Breton, 1998, d après Juignet). Les autres Mollusques ne sont pas rares : Nautiles, Lamellibranches (Inoceramus concentricus, Entolium orbiculare, Neithea), Gastropodes. Les débris végétaux, les fragments de bois sont fréquents partout dans le Poudingue ferrugineux ; des cônes de Gymnospermes («Pinus» parsyi) y ont été recueillis. Les dépôts de l Albien supérieur sont représentés par deux unités superposées : le Gault (3,5 m) à la base, la Gaize (7 m) au sommet. Le Gault est une argile noire, collante, localement glauconieuse, pauvre en macrofaune (Goodhalites goodhali) séparée à la Hève de la Gaize par une discontinuité (passage progressif ailleurs). Il faut remarquer que le terme de gault définit un faciès, diachrone (Albien inférieur à supérieur), et qui n a de valeur chronostratigraphique que très localement. La même remarque s applique au terme de gaize. La Gaize est une marne silteuse grise, très fine, avec spicules de Spongiaires, se présentant sous deux faciès : gaize tendre et gaize consolidée. La bioturbation y est localement importante. Les niveaux riches en spicules contiennent souvent des accidents siliceux de type «chert». La glauconie n y est pas rare : certains niveaux passent à de véritables sables glauconieux. La macrofaune de la Gaize est riche et variée. Les Ammonites indiquent l Albien supérieur (zones à Mortoniceras inflatum et à Stoliczkaia dispar) : Mortoniceras inflatum, Callihoplites auritus, C. strigosus, C. patella, Anahoplites, Leptohoplites subplanulatus, Historeceras, Mariella, Pleurohoplites renauxianum. Le reste de la faune, assez pauvre en Lamellibranches (Entolium orbiculare, Huîtres, Neithea) est dominé par les Échinides : Heteraster greenovi, Macraster polygonus, Holaster latissimus, H. suborbicularis, Pseudholaster bicarinatus. Les bois perforés ne sont pas rares. La microfaune est abondante - 5 -

6 dans les deux formations (Bignot, 1961). La Gaize se termine par une discontinuité sédimentaire d extension régionale : la surface de ravinement «Octeville», sous les premiers dépôts cénomaniens. Fig. 7 : Argiles du Gault et Poudingue ferrugineux (Albien), au pied de la falaise de Saint-Jouin. (Photo Yves Lepage). 4.2 CÉNOMANIEN À partir du Cénomanien, la sédimentation devient essentiellement carbonatée : le faciès craie fait son apparition. À la Craie glauconieuse du Cénomanien inférieur, épaisse de 25 m, craie à silex chargée en glauconie et entrecoupée de hard-grounds, est superposée la Craie de Rouen du Cénomanien moyen. C est là le dernier terme du Crétacé que l on peut analyser au Cap de la Hève. Les termes supérieurs (Craie à Actinocamax plenus du Cénomanien supérieur, Craie marneuse du Turonien, etc.), du fait du pendage des couches, n affleureront sur le littoral du Pays de Caux que plus au nord. La teneur en glauconie diminue de la base vers le sommet de la Craie glauconieuse mais il existe de nombreuses récurrences de niveaux glauconieux, en relation directe avec l existence de hard-grounds. Les discontinuités forment autant de coupures naturelles dans la Craie glauconieuse, et permettent d y distinguer plusieurs séquences dont l extension peut intéresser l ensemble de la région. L analyse séquentielle, basée sur la reconnaissance des discontinuités, leur identification, et l étude de leur extension est due à Pierre Juignet, La base de la Craie glauconieuse présente localement (la Hève, Octeville-sur-Mer) un développement de niveaux conglomératiques à galets fréquemment remaniés de la Gaize supérieure et glauconitisés. Ce conglomérat traduit le fonctionnement d un haut-fond. La Craie glauconieuse contient une macrofaune abondante, diversifiée, inégalement conservée. La liste suivante est résumée : Ammonites : Forbesiceras largilliertianum, Hyphoplites falcatus, Mantelliceras saxbii, M. mantelli, Schloenbachia varians, Sharpeiceras laticlavium, Turrilites. Nautiles. Lamellibranches abondants : Merklinia aspera (= Chlamys asper), Entolium, Exogyra, Arctostrea «carinata», Pycnodonte vesicularis, Trigonies,... Gastropodes : Pleurotomaire Conotomaria mailleana. Échinides : Catopygus, Cidaridae, Discoides subuculus très fréquent, Epiaster, Hemiaster bufo, Holaster, Salenidae, Pseudodiadema, Tetragramma variolare. Les éléments squelettiques, en particulier les marginales d Astéries (Mastaster villersensis) sont fréquents. Brachiopodes : Cyclothyris difformis, Sellithyris «biplicata», Grasirhynchia grasiana abondants, Terebrirostra lyra. Spongiaires se développant parfois en une véritable «prairie de Spongiaires», avec de petites formes Porosphaera globularis, et P. patelliformis jadis confondus avec le - 6 -

7 foraminifère Orbitolina concava (qui n existe pas dans le Pays de Caux) ; et des formes plus importantes : Plocoscyphia, Discoderma agariciformis assez fréquents dans le conglomérat glauconieux, Guettardia stellata, Chenendopora, Hallirhoa costata, Craticularia. Les Bryozoaires sont fréquemment associés aux Spongiaires. Les Crustacés Décapodes, abondants dans certaines variations latérales de faciès de la Craie glauconieuse, sont moins fréquents à la Hève ; on recueille parfois des plaques capitulaires de Cirripèdes pédonculés. Les Vertébrés sont surtout représentés par des dents de Sélaciens assez abondantes. Les ichnogenres Thalassinoides, Spongeliomorpha, Planolites, Chondrites,... sont fréquents ; l ensemble de la formation présente d ailleurs fréquemment une bioturbation importante. La microfaune, de conservation médiocre, montre une association de Foraminifères planctoniques et benthiques. Au total, la Craie glauconieuse se présente comme un dépôt de transition entre les formations terrigènes grossières puis fines de l Aptien-Albien, et les formations pélagiques du Cénomanien moyen et supérieur et du Turonien, dans le cadre de l expansion transgressive du domaine marin. La Craie de Rouen est une craie à grain plus fin et à résidu insoluble moindre que la Craie glauconieuse. C est une craie à silex noirs à cortex épais et à cassure irrégulière. Elle est entrecoupée de hard-grounds qui ont permis d y distinguer deux séquences principales, elles-mêmes subdivisées. Les premiers dépôts constituent un horizon condensé exceptionnellement riche en fossiles. C est «l horizon fossilifère de Rouen» auquel le gisement de la côte Sainte-Catherine de Rouen, gisement éponyme, doit sa réputation internationale justifiée. Cet horizon se retrouve sur toutes les coupes littorales entre la Hève et Bruneval, et est directement superposé au hard-ground «Rouen n 1» qui marque le sommet de la Craie glauconieuse. Les fossiles y sont fréquemment conservés sous forme de moules internes phosphatés, la calcite des tests étant parfois elle-même épigénisée en phosphate. La macrofaune est extrêmement abondante, et il est seulement possible de citer les fossiles ou les groupes les mieux représentés : Ammonites : Acanthoceras rhotomagense, Acompsoceras, Anisoceras, Calycoceras, Forbesiceras, Scaphites aequalis, Sciponoceras, Schloenbachia, Stomohamites, Turrulites. Il est à remarquer l importance des hétéromorphes dans cette population. Nautiles : Angulithes triangularis,... Lamellibranches : 31 espèces citées par Juignet, Parmi elles : Merklinia aspera, Lima clypeiformis, Neithea, Trigonarca sont abondants. Gastropodes, dont la coquille est rarement conservée. Échinodermes : 21 espèces citées par Juignet, 1974, dominées par Discoides subuculus et Holaster subglobosus. Des Astéries entières ont été recueillies à ce niveau. Les marginales isolées (Mastaster villersensis) sont fréquentes, ainsi que les Encrines (Isocrinus sp.). Brachiopodes : Cyclothyris, Gibbithyris semiglobosa, Kingena lima, Crania rhotomagensis, en particulier fixés sur les Holaster. Annélides : Serpules assez abondantes. Crustacés : Cirripèdes pédonculés, et Décapodes : Enopoclytia leachi. Spongiaires : plus rares que dans la Craie glauconieuse (Porosphaera, Chenendopora)

8 Bryozoaires. Les Vertébrés sont représentés par des dents de Poissons : Lamna, Oxyrhina, Anacorax, Ptychodus. La microfaune montre, par rapport à la Craie glauconieuse, une diminution des Foraminifères benthiques au profit des planctoniques. 5 LA CRAIE ET LE KARST (in Rodet, 2008) La craie est une roche sensible à l altération généralisée dès qu elle est en contact avec les agents de l érosion. Comme elle contient une grande quantité d éléments siliceux - jusqu à 20 % de la masse - essentiellement sous forme de silex (Laignel et al., 1998), il en résulte le développement d un manteau d altération superficiel, dit «résidu d argiles à silex» (ou RS) qui masque la craie et la protège des agents climatiques (Laignel, 1997). Cette roche carbonatée est, comme tous les calcaires, sensible à la karstification. Sous son manteau d altération, se développe dans la masse crayeuse, un karst qui assure le drainage des eaux souterraines jusqu aux émergences dans les vallées ou sur le littoral (Rodet, 1992). 6 LA STRATIGRAPHIE ÉVÉNEMENTIELLE (d après Bernard Hoyez) La stratigraphie événementielle considère que des phénomènes physiques exceptionnels, de courte durée à l échelle géologique, sont susceptibles de laisser une empreinte dans la série stratigraphique. La nature de cet enregistrement peut être diverse : lithologie, géochimie, structure de dépôt. La chronique des «événements» forme une succession idéale de niveaux-repères auxquels sont attribués des noms. Elle permet un calage temporel de haute résolution. Pour en savoir plus : HOYEZ B. (2008) Falaises du Pays de Caux : lithostratigraphie des craies turonocampaniennes. Publications des Universités de Rouen et du Havre, Mont-Saint-Aignan, 348 p. HOYEZ B. (2009) Le Coniacien de la région d'étretat, du Fond d'étigue à la Porte d'amont. "Planet-Terre", Éduscol - ENS de Lyon, publié par Olivier Dequincey le 23 décembre 2009 : HOYEZ B. (2010) À la découverte géologique des falaises d'étretat : de l'anse de la Valaine à la Porte d'amont (Étretat Nord). "Planet-Terre", Eduscol - ENS de Lyon, publié par Olivier Dequincey le 27 mai 2010 : HOYEZ B. (2010) À la découverte géologique des falaises d'étretat : de la plage du Tilleul (Antifer) à l'anse de la Valaine. "Planet-Terre", Eduscol - ENS de Lyon, publié par Olivier Dequincey le 15 septembre 2010 : HOYEZ B. (2010) À la découverte géologique des falaises d'étretat, présentation d'une excursion allant de la plage du Tilleul (Antifer) à la Porte d'amont (Étretat Nord). "Planet-Terre", Eduscol - ENS de Lyon, publié par Olivier Dequincey le 15 septembre 2010 :

9 GLOSSAIRE Épirogenèse : Lents mouvements de montée ou de descente des domaines continentaux, qu ils soient ou non submergés sous une mer de faible profondeur (mer épicontinentale). Eustatisme : Phénomène responsable des variations générales du niveau moyen des mers, et l on qualifie d eustatique toute montée ou baisse de ce niveau lorsqu elle a la même amplitude dans toutes les régions du globe. Graben : Fossé tectonique d effondrement situé entre des failles normales. Le compartiment soulevé par rapport au graben est appelé horst. Karst : Le karst est un paysage façonné dans des roches solubles carbonatées. Ce n'est pas une roche mais bien un paysage qui peut se développer dans le calcaire (principalement), le marbre, la dolomie ou encore la craie. Les paysages karstiques sont caractérisés par des formes de corrosion de surface, mais aussi par le développement de cavités par les circulations d'eaux souterraines. Régression : Une régression marine est un retrait durable de la mer en deçà de ses limites antérieures, se traduisant par un abaissement de la ligne de côte et l augmentation de la surface des terres émergées. Rhexistasie : Période pendant laquelle le couvert végétal est détruit, quelle qu en soit la raison. L érosion s attaque alors au sol et le déblaye puis dégrade les roches du soussol. La sédimentation correspondante est ainsi composée des éléments remaniés donnant aux argiles, des débris végétaux puis des dépôts grossièrement détritiques. Transgression : Une transgression marine est l envahissement des continents par la mer, dû à un affaissement des terres émergées ou à une élévation générale du niveau des mers. Fig. 8 : Panorama des falaises de Saint- Jouin. (Photo Yves Lepage). BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE BRETON G. (1981) Excursions géologiques sur le littoral entre Le Havre et Étretat (Normandie, France). Bulletin trimestriel de la Société géologique de Normandie et des amis du Muséum du Havre, tome 68, fasc. 3, 56 p

10 BRETON G. (1998) Excursions géologiques sur le littoral entre Le Havre et Fécamp (Normandie, France). Bulletin trimestriel de la Société géologique de Normandie et des amis du Muséum du Havre, tome 85, fasc. 1, 39 p. JUIGNET P. (1974) La transgression crétacée sur la bordure orientale du Massif armoricain. Aptien, Albien, Cénomanien de Normandie et du Maine. Le stratotype du Cénomanien. Thèse de Doctorat d État, Université de Caen, UER des Sciences de la Terre et de l Aménagement régional, 2 tomes (texte et planches), 9 avril 1974, 806 p., 174 fig., 28 pl. JUIGNET P. (1980) Transgressions-régressions, variations eustatiques et influences tectoniques de l'aptien au Maastrichtien dans le Bassin de Paris occidental et sur la bordure du Massif Armoricain. Cretaceous Research, Amsterdam, vol. 1, p LAIGNEL B. (1997) Les altérites à silex de l Ouest du Bassin de Paris. Caractérisation lithologique, genèse et utilisation potentielle comme granulats. Thèse de l Université de Rouen, éd. BRGM, Orléans, 264, 224 p. LAIGNEL B., QUESNEL F., MEYER R., MACAIRE J.-J. (1998) Relations quantitatives entre les craies à silex et les formations résiduelles à silex de l Ouest du Bassin de Paris. Geodinamica Acta, vol. 11, n 4, p MARÉCHAL M. et LEPAGE Y. (2007) Les facteurs anthropiques et naturels de l évolution morphologique du Cap de la Hève (Normandie, France). Bulletin de la Société géologique de Normandie et des amis du Muséum du Havre, tome 94, fasc. 2, p : RODET J. (1992) La craie et ses karsts. Éd. CNEK-Groupe Seine, Elbeuf, 560 p. RODET J. (2008) - Centre Normand d Étude du Karst, 26 janvier ANNEXES (In Juignet, 1974) Planches Fig. 24 : Coupe lithostratigraphique du Cénomanien. Falaise de part et d autre de la descente (76 Saint-Jouin) Idem (suite) Idem (suite) Idem (suite) Fig. 6 : Coupe lithostratigraphique de l Aptien-Albien. Falaise du Cap de la Hève sous les phares (76 Sainte-Adresse) Idem (suite) Pages Guide composé par Yves Lepage (Septembre 2012)

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