BTS géologie appliquée

Transcription

1 1 BTS géologie appliquée (Année ) GEOLOGIE STRUCTURALE : cas d application à la tectonique jurassienne en domaine sédimentaire Monts du Bugey (Jura méridional, Ain) Stratigraphie, tectonique et paléoenvironnement Consignes à l'usage des participants et livret-guide Ivan BOUR

2 2 I OBJECTIF DE LA SORTIE. Descriptif de l action : Comprendre les contraintes exercés sur tout un ensemble géographique ayant amené au paysage actuel via l analyse structurale ; Rappel d utilisation de la boussole/clinomètre et mise en pratique des techniques de mesures appliquées aux structures tectoniques cassantes et plicatives ; Réaliser des localisations cartographiques et des séries d acquisition de mesure via la boussole-clinomètre des orientations de structures plissées et ou d accidents tectoniques (failles) traitement et représentation des données via le canevas de Wulf. Représentations et mesures de la géométrie de la déformation d un matériel en trois dimensions ; Faire le lien avec les notions de contraintes et de déformations ; Réaliser les premières constatations des mécanismes en vigueur permettant d arriver à une déformation simple ; Interpréter les paysages par la géomorphologie lithologique et structurale ; Replacer le contexte de déformation de deuxième ordre à la géodynamique du massif ; Comprendre le niveau stratigraphique de l Oxfordien supérieur via son contenu fossilifère particulier. II CALENDRIER & PROGRAMME Jeudi 20 octobre 2016 : RDV sur le parking du CFA à partir de 10h00 après le briefing préalable. Le trajet est pris en charge par le CFA. Le minibus CFA vous véhiculera tous ensemble jusqu au site d étude. Pensez à prévoir le repas du midi. III ADRESSES DU SITE Monts du Bugey (Ain) : Oncieu, Col d Evosges, Evosges et Saint Rambert. Carte structurale et contexte géologique régionale centrée sur le plateau de Crémieu ainsi que sur le Jura méridional.

3 3 IV- EQUIPEMENT DE RANDONNEE - Chaussures de marche, vêtements sportifs adaptés aux conditions météo, imperméable, sac à dos, gourde, - 1 casse-croûte, - Chapeau/bonnet/gants, quelques médicaments usuels. V MATERIEL - carnet de terrain (format minimum ½ A4, à petit carreaux, couverture rigide, reliure sans spirale si possible), - marteau, boussole, loupe de terrain (gr. x10), - sacs à échantillons, - gilet fluorescent, - crayons noir (HB ou B), gomme (de bonne qualité), crayons de couleurs, - roller (stylo encre à pointe très fine), silo bille, critérium, - appareil photo. VI- RECOMMANDATIONS En extérieur et en zone montagneuse, ne pas rechercher l exploit sportif qui, en cas d accident, engagerait votre responsabilité et perturberait le stage. Eviter de provoquer des chutes de pierres. Se méfier des serpents venimeux, ne pas s exposer à leurs morsures. Tout étudiant participant au stage doit être couvert par la Sécurité Sociale et une assurance responsabilité civile. Les cas de maladies, allergies, déficiences et tous autres problèmes de santé doivent être signalés avant le stage au responsable. Sur le terrain, toujours respecter l environnement et les activités locales. Le déroulement du stage doit se faire avec un maximum d efficacité (aucune perte de temps lors des rendez-vous au départ sur le terrain). Chacun sera munie d un téléphone portable, permettant de donner l alerte en cas d accident. Enregistrer le numéro de téléphone du responsable-encadrant : Bour Ivan VII- DOCUMENTS à fournir à l issue de l excursion. en travail individuel : Le carnet de terrain pour l évaluation des prises de notes, Un rapport d activité rédigé avec la terminologie adéquate, ordonné et illustré (schémas interprétatifs et clichés personnels légendés avec échelle) d environ 8 pages devra être réalisé. Un laps de temps de 10 jours (à la date d excursion) est accordé pour la production du document (dépôt le 30/10/16). Le travail devra être rendu en format PDF par mail (ivan.bour@unicem.fr). Sauf justificatif, chaque jour de retard entrainera une pénalité d 1 point.

4 4 VII- SUPPORTS DE TRAVAIL Grands traits structuraux du Jura Evosges Cerin La carte géologique à 1/ du BRGM (Fig. 1) montre la dominance des séries du Jurassique (bleu), ainsi que la direction généralement N-S des structures, l importance de la fracturation et l existence de chevauchements en direction de l Ouest. Cet ensemble est recoupé par des accidents WNW- ESE qui décalent les structures (décrochements). Le front de déformation occidental est segmenté par un ensemble de réseau de failles sub-parallèles correspondant aux faisceaux plissés jurassien (Fig. 2). Figure 1 : Carte géologique du Bugey d après la carte géologique de la France au 1/ Le chevauchement de la bordure Ouest sur les terrains miocènes est bien visible. Légende : q : quaternaire m : miocène g : oligocène c1 : crétacé inférieur j3 : jurassique supérieur j2 : jurassique moyen j1 : jurassique inférieur

5 5 Fig. 2 : Disposition du système de faisceaux jurassiens et l orientation des contraintes. Les terrains de la série secondaires ont été fortement érodés et déformés pendant le Tertiaire, au cours du plissement alpin. Ils ont d abord été fracturés, plissés tandis que la région émergeait et était soumise à l érosion continentale. Les contraintes alpines venant de l Est génèrent un découplage des masses calcaires jurassiennes par rapport à leur substrat paléozoïque (mise en place d un plan de décollement) en glissant sur les épaisses couches de gypse et argiles du Trias qui ont fait office de «couche savon». Les plis et chevauchements à l intérieur de la couverture sédimentaire représentent un raccourcissement E/W. En effet, la largeur actuelle correspond au 1/3 environ de la disposition originale (cf. Fig.3 ci-dessous). Fig. 3:

6 6 Le Bugey en générale et cas du Haut-Bugey : site d Evosges et d Oncieu Le Bugey est un massif montagneux correspondant à la partie méridionale de la chaîne du Jura. Il fait partie du département de l'ain. Il est délimité par le Rhône, au sud, qui le contourne en faisant un coude. La limite Nord est celle du département du Jura. On distingue la plaine de l Ain qui se situe à l ouest du massif et les premiers reliefs des Alpes à l est. Le Bugey est subdivisé classiquement en deux parties : le Haut-Bugey au Nord, le Bas-Bugey au Sud. La frontière entre les deux parties suit le cours d eau de l Albarine. Du point de vue morphologique, quelques grands traits du Bugey doivent être soulignés : une structure complexe sur la bordure occidentale faite de reliefs et de vallées souvent discontinues, une alternance de monts et de vaux plus régulière dans la partie nord-est, la cluse de l Albarine-Les Hôpitaux coupant en oblique la partie Sud (Fig. 4), la cluse de Nantua coupant la partie Nord, le bassin de Belley se poursuivant jusqu à Culoz. La Cluse de l Albarine-Les Hôpitaux est une vallée profonde, de plusieurs centaines de mètres d encaissement, qui traverse le Jura méridional depuis Ambérieu-en-Bugey à l Ouest jusqu à Pugieu à l Est. Elle est parcourue par L Albarine, qui coule en direction de la plaine de l Ain, depuis Tenay jusqu à Ambérieu. Elle recoupe plus ou moins perpendiculairement les structures tectoniques et permet de caractériser une cluse au sens jurassien du terme (Fig. 4). Fig. 4 : Position de la cluse des Hôpitaux (d après Chirol, 2005 et Montjuvent, 1988). Cas du col d'evosges Le long de la route D102 sont observées une série de déformations plurimétriques affectant les bancs calcaires fins du Jurassique supérieur (Fig. 5) formant les falaises bordières dominant Oncieu et la vallée de l Albarine. Ces déformations sont la conséquence d une faille majeure globalement NW-SE passant à proximité. Les affleurements calcaires de l Oxfordien du col d'évosges sont caractérisés par une succession de beaux plis d'ordre 2 montrant toujours la même polarité.

7 7 Ces déformations correspondent à des plis disharmoniques et sont inscrits dans un pli de plus grande longueur d onde d ordre 1. En effet, le col d Evosges est positionné sur une charnière anticlinale dont les flancs latéraux sont en partie érodés (Figs. 5 et 6). La description d ensemble reste volontairement synthétique et générale. Les études à plus haute résolution des meso et microstructures tectoniques seront réalisés par vous-même sur les différents ateliers sur site où les consignes vous seront données. A B Fig. 5 : (A) Déformation des bancs de calcaire fin du Jurassique supérieur et (B) vue sur le village d Oncieu ainsi que sur la cluse de l Albarine depuis le col d Evosges. Le Blocdiagramme en (C) représente une vue très simplifiée de la localité d Oncieu. Le village d Oncieu est construit sur un ancien récif calcaire de la base du Jurassique supérieur. La partie centrale non construite correspond à une zone marneuse. C Fig. 6 : Configuration structurale et coupe géologique autour du village d Oncieu et d Evosges.

8 8 Les séries de l'oxfordien supérieur du Bugey correspondent à des «calcaires pseudolithographiques» parfais découpés en dallettes par la tectonique plicatives. Ces contraintes peuvent générer une composante cisaillante au sein des bancs stratigraphiques. Ce cisaillement peut être discontinu et localisé sur les interbancs. Il peut créer de nouvelles surfaces de glissement à l'intérieur du banc ou bien provoquer une déformation continue à l'intérieur du banc (cf. ci-contre). L Oxfordien du Bugey est ponctué de nombreuses structures en épirelief (Fig.7) correspondant à d anciennes bioconstructions à spongiaires (éponges) associées à une biodiversité fauniques relativement importante (ammonites, bélemnites, nombreux types d éponges, bivalves, brachiopodes) couches de Birmensdorf (faciès biohermique à éponge caractéristique du Jura). I. Bour Fig. 7 : Géométrie d un bioherme à spongiaires et disposition paléoenvironnementale (Oxfordien, couche à Birmensdorf) à l entrée Ouest du village d Esvoges.

9 9 Annexe 1 : Extraits de la carte topographique IGN Top 25 d Ambérieu-en-Bugey (échelle modifiée) centrés sur Saint-Rambert et Oncieu.

10 10 Annexe 2 : Extraits de la carte géologique imprimée du BRGM au 1/ de la feuille d Ambérieu. j7-8a(1) Kimméridgien inférieur et supérieur : faciès à gravelles, oncolithes, débris j7-8 "Secondaire - Kimméridgien : calcaires blancs, récifaux à leur partie supérieure dans le Jura ; calcaires marneux et calcaires fins à Radiolaires" j6b Oxfordien supérieur, pars - Calcaires pseudo-lithographiques : calcaires fins à rares interlits marneux j6a Oxfordien supérieur, pars - Calcaires lités : marno-calcaires et calcaires,localement avec biohermes à Spongiaires j5b Oxfordien moyen et supérieur, pars - Couches du Geissberg et d'effingen : marno-calcaires à intercalations calcaires à la partie supérieure j5a Oxfordien moyen et supérieur, pars - Couches de Birmensdorf : calcaires argileux stratifiés à débris d'eponges et biohermes à Spongiaires j3-4 Callovien et Oxfordien inférieur non différenciés - Oxfordien : couches à sphérites et marnes à Crenicerag rengager et fossiles pyriteux, Callovien : calcaires oolithiques ferrugineux et alternances marno-calcaires j2-3 Secondaire - Jura : Bathonien-Callovien : calcaires biodétritiques, calcaires à silex, oolithe ferrugineuse du Mont du Chat et du Bugey j1c Bajocien supérieur : calcaires oolithiques et à débris, lumachelles à Exogyra acuminata l9b-j1b Aalénien : calcaires et marnes micacés à Cancellophycus

11 11 Annexe 3 : Rappels sur la nomenclature et les types de plis. Un pli est composé par : une charnière de pli : lieu des points du pli de courbure maximum ; les flancs du pli : surface plane ou gauche (tordue) qui relie deux charnières entre elles ; le plan axial du pli : le lieu des charnières de toutes les couches qui forment le pli ; l axe du pli : intersection entre le plan axial et une limite de couche ; l arrête du pli : ligne qui suit le sommet ou le creux du pli. Dans la plupart des cas l arrête est confondues avec l axe.

12 12 Annexe 4 : Bloc diagramme de disposition des contraintes tectoniques au sein des joints de dissolution avec représentation des ellipsoïdes de contraintes selon les composantes en compression, en décrochement et en distension. Annexe 5 : Rappels sur les mesures de pendage d un plan et règle d écriture Pour caractériser un plan dans l espace, on a besoin de noter 3 informations : La direction de son horizontale (Azimut), par convention, on note toujours l azimut de l horizontale entre 0 et 180, Le pendage, La direction de la ligne de plus grande pente (sens du pendage). 45 SE 45 sud-est

13 13 Annexe 6 : Représentation stéréographique, cas du pli en considérant les plans de la stratification S0.

14 14