L’Exploratorium : découvrez le passé géologique de la France

Elle est affichée dans de nombreuses salles de classe et nous a accompagnés durant la majorité de notre scolarité et pourtant, nous la connaissons si peu. La carte géologique de France est cependant un outil de travail essentiel pour de nombreuses entreprises, notamment dans les secteurs de l'aménagement du territoire, de la prospection des ressources minières et énergétiques, de la protection des eaux ou de la prévention des risques naturels. Elle caractérise le territoire français, schématise les paysages qui nous entourent et renferment le passé géologique de nos régions. L'étudier, c'est en quelque sorte remonter le temps, mais également comprendre l’origine de certains événements actuels, comme la sismicité.

Carte géologique de France. © Eric Gaba, Sémhur, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

En effet, la carte géologique de France est riche en nombreux détails. Nature des roches superficielles, âges des unités, topographie, failles... La première chose qui saute aux yeuxyeux lorsqu'on la contemple, c'est la diversité des unités géologiques qui couvrent notre territoire. Car la France métropolitaine est caractérisée par plusieurs grands ensembles géologiques. Se distinguent facilement : le Massif armoricain, deux grands bassins sédimentaires (Bassin parisien et Bassin aquitain), le Massif central, les jeunes chaînes de montagnes des Alpes et des Pyrénées, ainsi que le sillon rhodanien, qui traverse l'est de la France, de la Camargue au sud à l'Alsace au nord en passant par la vallée du Rhône. Deux autres petits massifs peuvent également être observés : le Massif des Ardennes au nord, et les Vosges.

Carte des grands domaines géologiques de France métropolitaine. © Teper, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Le Massif armoricain et le Massif central : héritage d’une ancienne et gigantesque chaîne de montagnes

Le Massif armoricain, qui s'étend sur la Bretagne, la partie ouest de la Normandie et des Pays de la Loire, ainsi que sur la partie nord-ouest de la région Poitou-Charentes, est particulièrement visible sur la carte géologique. Il s'agit d'un massif cristallin, pâle relique de deux importantes et anciennes chaînes de montagnes : la chaîne cadomienne et la chaîne hercynienne (ou varisque). La ceinture cadomienne est très ancienne et date d'il y a 750 à 540 millions d'années. Les roches de cet âge ont été largement remaniées par le développement de la chaîne hercynienne au Dévonien (environ 400 millions d'années).

Cette chaîne de montagnes s'étendait sur 5.000 km de long, avec des sommets pouvant culminer à plus de 6.000 mètres. Elle résulte d'une série de collisions continentales ayant mené à la formation du supercontinentsupercontinent PangéePangée. Délaminée par une phase de tectonique extensive et abrasée par des millions d'années d'érosion, cette chaîne a cependant laissé quelques autres traces derrière elle. Le Massif central, le Massif des Ardennes et les Vosges sont également des reliques de la chaîne hercynienne. Les roches les plus vieilles que l'on trouve aujourd'hui dans le Massif armoricain sont des granitesgranites d'âge protérozoïqueprotérozoïque, comme le granite de Saint-Brieuc (environ 530 millions d'années).

Structures associées à la chaine hercynienne/varisque en Europe. © Woudloper, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Bien que la région abrite un ensemble volcanique actif jusqu'au QuaternaireQuaternaire (6.000 ans), le Massif central est donc également hérité de la chaîne hercynienne. Le mont Lozère est un parfait exemple pour étudier les anciennes roches du socle hercynien. Les volcans de la chaîne des Puys illustrent bien, quant à eux, la superposition des événements géologiques au cours du temps.

Les bassins sédimentaires : témoins d’anciennes mers

Deux bassins sédimentaires majeurs, le Bassin parisien et le Bassin aquitain, sont facilement reconnaissables. Ces zones à faible relief s'étendent sur une large partie du centre et du nord de la France pour le Bassin parisien, alors que le Bassin aquitain s'étale sur une grande partie des régions du sud-ouest jusqu'au Massif central.

Bien que connectés, ces deux bassins n'ont pas la même origine ni le même âge. Le Bassin parisien est constitué d'une vaste cuvette remplie en moyenne par 3.000 mètres de sédimentssédiments. Cette cuvette s'est formée à partir de la fin du CarbonifèreCarbonifère, par un affaissementaffaissement du socle cristallin d'origine cadomienne, à la suite de la délamination de la chaîne hercynienne. Dans cette dépression vont se déposer des sédiments détritiques issus de l'érosion de la chaîne hercynienne située à proximité, puis une mer tropicale peu profonde va y prendre place, au début du TriasTrias (250 millions d'années). D'importants dépôts calcairescalcaires vont progressivement remplir le bassin, qui s'enfonce sous le poids des sédiments. Les épaisses couches de craiescraies qui caractérisent la région sont également les témoins de la présence d'une mer chaude dans le passé de la France.

Coupe du bassin sédimentaire parisien. © AGBP1964, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

Le Bassin aquitain est, quant à lui, un peu différent. Il s'agit d'un bassin dit d'avant-pays, lié à la formation des Pyrénées. La cuvette créée dans le socle hercynien est le résultat de la poussée tectonique et de la surrection de la chaîne. Les dépôts sédimentaires commencent dès le Trias (250 millions d'années). Comme pour le Bassin parisien, le Bassin aquitain va d'abord servir de centre de dépôts pour les sédiments issus de l'érosion de la chaîne en formation, puis va être occupé par une mer peu profonde. En témoignent les dépôts de roches évaporitiquesroches évaporitiques. Un domaine marin plus profond va ensuite persister et donner lieu au développement notamment d'une barrière récifale. On retrouve ces récifs fossilesfossiles à l'est d'Angoulême, au nord de Périgueux et à l'est de Pau. Après de nombreuses variations de niveau, la mer finit par se retirer au PliocènePliocène, soit il y a seulement 4 millions d'années.

Les Alpes et les Pyrénées : de jeunes montagnes illustrant la violence de la tectonique des plaques

L'arc alpin et la barrière des Pyrénées sont les deux reliefs majeurs en France. Ces deux chaînes de montagnes, relativement jeunes, sont associées à une importante réorganisation des plaques continentales. Tandis que les Alpes se soulèvent à la suite de la collision entre les plaques eurasienne et africaine, les Pyrénées résultent de la rotation du bloc ibérique et de son indentation dans la plaque eurasienne. Le soulèvement des Pyrénées débute ainsi il y a environ 60 millions d'années et celui des Alpes il y a 30 millions d'années. La formation des Alpes va entrainer également la formation des chaînes d'avant-pays, comme le Jura.

Les Alpes. © Kurt Stuewe, imaggeo.egu.eu

Le sillon rhodanien : tentative ratée d’ouverture continentale

Le sillon rhodanien se repère comme une zone affaissée s'étirant de la Camargue à la plaine d'Alsace. Il s'agit de l'une des branches du riftrift ouest-européen, dont la formation est l'une des conséquences du soulèvement des Alpes. La compression alpine a en effet engendré un processus d'extension passif en arrière du front alpin. Cette extension a donné naissance à un fossé d'effondrementeffondrement, ou rift intracontinental, associé à un fort amincissement de la lithosphèrelithosphère accompagné par des épisodes volcaniques. Cet héritage tectonique est toujours visible, notamment par l'anomalieanomalie thermique qui caractérise en particulier l'Alsace et qui en fait une région propice à la géothermie.

Vue vers le Sud du fossé rhénan, le long de l’une des failles normales principales. © Martin H. Trauth, imaggeo.egu.eu