Comprendre le Muschelkalk supérieur (partie 1/2 ABg9)

Publié le 5 Avril 2020

Le Trias germanique comporte une série de strates déposées au nord des Alpes, au début de l'ère secondaire (-250 Millions d'Années  à -200MA). Il est subdivisé en trois parties définies d'après les constituants principaux: le Buntsandstein (grès bigarrés) qui affleure principalement dans les Vosges du Nord, le Muschelkalk (calcaire coquillier)  formant une bande de terrains qui comprennent la campagne sous vosgienne et la côte de Lorraine avec une partie de son plateau de revers, enfin le Keuper (marnes/argiles) qu'on trouve à l'ouest de la Sarre, dans le pays des Etangs.
Sur le terrain, les formations rencontrées sont référencées par leurs fossiles dominants  lorsqu'ils existent (ex. calcaires à entroques, couches à cératites...)  ou par des caractères physiques (ex. couches blanches, grises, bariolées...).

 


 Le domaine de la côte de Lorraine et de son plateau de revers appartient au Muschelkalk supérieur. Il fait suite au régime de lagunes saumâtres responsables des dépôts d'argiles et de roches salines du Muschelkalk moyen. De la base vers le sommet se succèdent les  formations suivantes : le Calcaire à entroques (10m) et les Couches à Cératites (50 m) pour lesquelles on distingue parfois une partie supérieure, le calcaire à térébratules.
Les deux articles suivants proposent de retracer l'histoire géologique de ces formations.


1ère partie :
La formation du Calcaire à entroques
(ABg9)

2ème partie : Le calcaire à cératites (ABg10)

(ABg10) : publication la semaine prochaine




La formation du Calcaire à entroques



Observations relatives au dépôt à différentes échelles (sédimentologie)

Calcaire à entroques (taille réelle 10cm environ)

Calcaire à entroques (taille réelle 10cm environ)

Surface d'un bloc de calcaire à entroques après cassure (L env 10cm)
L'échantillon-type d'entroquite est formé de petits disques, les entroques (diamètre : 10mm, épaisseur : 5mm), pris dans une matrice. La cassure montre que les entroques sont cristallisées en leur sein (calcite). A remarquer dans le coin inférieur droit, une entroque qui a conservé sa structure interne.

 


Au sein de la formation, d'autres types de roches sont observables : des calcaires de type oolithique formés de grains minuscules (<1mm) agglomérés, des calcaires microcristallins d'aspect lisse  qualifiés de sublithographiques, des calcaires argileux...
Les géologues spécialistes d'analyses sédimentologiques ont décrit une grande variété de roches ( de 15 à 20 faciès) correspondant à des milieux de formation bien définis.


Le gisement ou affleurement

calcaire à entroques (carrière désaffectée) Hauteur env 6 m

calcaire à entroques (carrière désaffectée) Hauteur env 6 m

Affleurement de calcaire à entroques (carrière désaffectée) Hauteur env 6 m
Seule la partie supérieure du gisement est visible. La disposition en bancs de calcaire massif séparés par de minces joints de stratifications argileux montre le caractère sédimentaire(roche formée par dépôt) . Les bancs paraissent à leur tour subdivisés en strates décimétriques. L'ensemble est affecté d'un réseau de fissures (diaclases) plus ou moins  perpendiculaires, ce quii explique à la fois la surface quasi plane du front de taille et la facilité d'une exploitation traditionnelle sous forme de blocs. Certains secteurs ont gardé la couleur beige claire alors que d'autres, moins abrités des intempéries, sont couverts d'une patine grise.

 


Les bancs de calcaire

Détail de  banc calcaire (taille réelle 30/25 cm environ)

Détail de banc calcaire (taille réelle 30/25 cm environ)

Composition d'un banc calcaire (taille réelle 30/25 cm env)
Du bas vers le haut (ordre de dépôt), se succèdent un calcaire à grain relativement fin dans lequel flottent quelques débris d'entroques disposés en lits légèrement inclinés vers la gauche puis un calcaire grossier véritable accumulation d'entroques. Un litage fruste – en apparence de direction opposée au précédent- se devine au sein de la masse. L'élément remarquable est la zone limite, marquée E, qui  met en contact brutal les deux unités. On note que cette ligne – en réalité, une surface- présente une géométrie très irrégulière.
La surface E correspond à une surface d'érosion qui entame le dépôt encore meuble des calcaires fins. Cela suppose un milieu à forte énergie avec des courants capables d'éroder le fond du bassin de dépôt et de déposer en vrac une masse d'éléments grossiers arrachés ailleurs.

Disposition au sein des bancs (hauteur 50cm environ)

Disposition au sein des bancs (hauteur 50cm environ)

Disposition au sein des bancs (hauteur 50cm environ)
A la base, le sommet d'un premier banc de calcaire fin forme un palier. Il est séparé du suivant par un filet argileux humide (C) ou joint de stratification. Le banc sus jacent comporte un premier niveau de calcaires à grain moyen (oolithes)  où se lit une stratification oblique (B). Au-dessus viennent des lits de calcaire fin traversés par des lignes contournées et crénelées (A). Il s'agit de figures postérieures au dépôt sur lesquelles nous reviendrons plus tard. Les calcaires concernés ne montrent pas de litage.

Rogons en silex (qq cm) dans les bancs

Rogons en silex (qq cm) dans les bancs

Détail au sein des bancs (suite)
Dans la partie inférieure du gisement, certains bancs contiennent des lits de nodules de quelques centimètres, de nature différente par rapport à l'encaissant. Ces rognons ont souvent une cassure  lisse et brillante, une coloration grise à l'état frais, blanche à l'état altéré. Ce sont des silex (cherts) formés d'une variété de silice cristallisée sous forme de calcédoine.
La formation de ces nodules se ferait après le dépôt des boues calcaires, par silicification autour de certains « noyaux » ( restes fossiles d'éponges, d'oursins...) à partir des fluides environnants.

 


Une surface inédite

Ondulations sur un chemin de campagne (Gros-Rederching- 57)

Ondulations sur un chemin de campagne (Gros-Rederching- 57)

Ondulations sur un chemin de campagne (Gros-Rederching- 57)
Ce chemin de campagne présente sur quelques mètres carrés une surface naturelle à l'aspect ondulé. Au toit d'une dalle calcaire, se suivent 4 crêtes séparées par des sillons. Ces rides parallèles  sont l'expression des marques laissées par les courants sur un fond marin encore meuble. On les trouve souvent au sommet des bancs calcaires du Calcaire à entroques. (voir dalle du Birzberg).                      
A cet endroit les engins agricoles et les passants circulent au-dessus d'un fond marin comme le faisaient les « habitants » de la mer du Muschelkalk, il y a quelques 240 Ma.

 


Le contenu en fossiles (paléontologie)

Fossiles d'encrines

Fossiles d'encrines

Fossiles d'encrines
Le calcaire à entroques est un calcaire biodétritique formé par l'amoncellement de fragments de test (enveloppe calcaire) appartenant à Encrinus liliiformis. Il s'agit d'un du groupe des Crinoïdes qui fait partie de la Classe des échinodermes (oursins, étoiles de mer). Parmi les représentants de ce groupe figurent les lis de mer et les commatules. Leur particularité est de présenter une symétrie de type 5 visible sur différentes parties du corps : base du calice, logettes des entroques ou ossicules ( voir détail photo). L'animal vivait fixé sur le fond marin grâce à une tige longue de quelques décimètres. Le corps (calice) comporte des bras plumeux qui filtrent les particules planctoniques, ce qui implique un milieu de vie à faible profondeur. Les encrines devaient former de véritables « prairies » sous marines au Trias. Les  fossiles intacts sont rares, les organismes étant fragmentés par les courants.

Autres fossiles du Calcaire à entroques

Autres fossiles du Calcaire à entroques

Autres fossiles du Calcaire à entroques
En bas à gauche : Coenothyris vulgaris (vue dorsale). Ce coquillage appartient au groupe des Brachiopodes. L'animal vit fixé par un pédoncule court à la surface du fond marin. Les deux valves entrouvertes assurent un courant d'eau respiratoire et alimentaire (plancton). Elles ne se séparent pas à la mort de l'animal contrairement à celles des Bivalves. Ces térébratules tapissaient certains fonds à faible profondeur.

 


En haut à droite : fragment de nodule de calcédoine.
La formation de ces nodules se ferait après le dépôt des boues calcaires, par silicification autour de certains « noyaux » ( restes fossiles d'éponges...) à partir des fluides environnants. La couleur grise a disparu sous l'effet d'une altération superficielle qui laisse apparaître des  «  impuretés » (traces du matériel originel?). Ces nodules de « silex » ont pu servir de matériau local à la confection d'outils préhistoriques.

 


D'autres fossiles sont encore présents. Certains se retrouvent dans le Calcaire à cératites et seront présentés dans l'article à venir. Mention spéciale doit être faite à propos d'une découverte rare qui a eu lieu en Alsace Bossue.  

 


Découverte en Alsace Bossue
2017/ 2018. Découverte d'un oursin fossile Lazarechinus mirabeti dans le Calcaire à entroques de la carrière Karcher de Lorentzen (Age 247.2 à 242.0 Millions d'années ou MA). Il appartient à la lignée des Proterocidaridae dont le dernier représentant connu datait du Permien. Après une absence de près de 16 MA, liée à la crise biologique du Permo-Trias, ce fossile fait figure de taxon Lazare.
reference: H. Hagdorn. 2018. Slipped through the bottleneck: Lazarechinus mirabeti

 


Reconstitution du paléoenvironnement

Les données sédimentologiques et paléontologiques permettent de proposer un cadre au milieu qui a  permis la formation des calcaires à entroques.
Il s'agit d'un milieu marin peu profond : présence de planctophages, marques de courant laissées dans le sédiment, dépôts de fragments de squelette d'encrines en faisceaux obliques soulignant le caractère agité des masses d'eau.  
Il s'agit d'une mer chaude : précipitation du calcaire favorisée par une température élevée sous forme de boues fines et d'oolithes, faune peu riche en espèces mais riche en individus, présence de niveaux de calcaires dolomitisés (sursaturation en magnésium).
Il s'agit d'un milieu qui a enregistré les phénomènes climatiques :  les lits d'entroques venant interrompre le dépôt de particules fines sont interprétés comme étant des tempestites, formées lors d'ouragans qui ont remanié les dépôts meubles, détruit partiellement les prairies d'encrines, laissé des rides sur les fonds marins.

 


Reconstitution du milieu : rampe carbonatée

Reconstitution de la plate-forme continentale (Clic pour agrandir)

Reconstitution de la plate-forme continentale (Clic pour agrandir)


Les reconstitutions proposent une plate-forme continentale en pente douce sur laquelle est installée une barrière plus ou moins continue. La profondeur oscille entre 5 et 15 mètres. Par temps calme, les courants littoraux permanents façonnent les barres de débris calcaires. A l'arrière de cette barre (lagon) et au large se déposent des sédiments fins.  Lors des tempêtes, les vagues poussent les masses d'eau vers le rivage, elles refluent en profondeur sous forme de courant violents et redistribuent les sédiments accumulés dans les parties hautes. Tout cela se déroule il y a 245 Ma  à la latitude de 30°, dans une mer plus ou moins fermée.


Photos (sauf mention) textes, recherches, schémas et bibliographie
  Étienne Feuchter (Anab)


 

 


Compléments

- Asymmetry of an epicontinental basin—facies, cycles, tectonics and hydrodynamics: The Triassic Upper Muschelkalk, South Germanic Basin. M Warnecke, T Aigner - ‎2019 -
- H. Hagdorn. 2018. Slipped through the bottleneck: Lazarechinus mirabeti
- Dalle à rides du Birzberg
https://www4.ac-nancy-metz.fr/base-geol/fiche.php?dossier=123&p=3descrip



Précédents articles sur cette thématique

Rédigé par ANAB

Publié dans #Paysages, géologie de notre région

Commenter cet article
H
Article très compréhensible sur un sujet pas facile à enseigner. Merci.
Répondre
R
Merci Étienne de ces découvertes. Nous voilà plongés dans une mer immense et mystérieuse bien loin de notre actualité obsédante, cela fait du bien.<br /> Nous y découvrons des choses étonnantes. Les quizeurs y trouveront la réponse à leurs interrogations.
Répondre