La Basse Provence calcaire

Elle doit sa dénomination à l'abondance d'une roche sédimentaire carbonatée, le calcaire, roche qui contient au moins 50% de carbonates dont les minéraux les plus fréquents sont la calcite (carbonate de calcium, CaCO3) et la dolomite (carbonate de magnésium MgCO3).

1. Test d'identification d'une roche calcaire

On recherche la présence de l'ion calcium Ca++ avec un révélateur acide. Une goûtte d'acide dilué (acide chlorhydrique ClH ou l'acide acétique du vinaigre blanc) déposé sur la roche provoque une effervescence plus ou moins forte (dégagement de dioxyde de carbone CO2). On peut écrire schématiquement la réaction qui se produit : Ca CO3 + 2ClH = CaCl2 + H2O + CO2.

2. Constituants des roches sédimentaires

Brèche sédimentaire Banc des Lombards

Cette roche est constituée d'un ciment unissant des éléments minéraux anguleux, de taille variable, arrachés à un relief qui a subi une érosion mécanique (fragmentation de la roche-mère) et/ou chimique (dissolution d'ions solubles dans l'eau). Cette roche, constituée de "dépôts" plus ou moins grossiers ou sédiments est une roche sédimentaire.

Conclusion : les roches sédimentaires sont constituées de particules minérales de nature et de taille très variables, issues de la croûte terreste souvent associées à des restes d'organismes fossiles.

3. Genèse des roches sédimentaires carbonatées

Elles proviennent de l'altération par désagrégation mécanique et/ou chimique des roches constituant la croûte terrestre dont les débris et les solutés (ions Ca++dissous par exemple) sont transportés (sous l'action de la pesanteur, de l'eau, du vent, de la glace...) puis se déposent sous forme de "boues" liquides ou précipitent en milieu aqueux dans des dépressions ou bassins (lacs, fleuves, deltas, mers).
Ces sédiments (débris et/ou matières précipitées), à la suite de processus complexes ou diagénèse, se tranforment en roches compactes.

4. Les roches calcaires s'érodent facilement

    4.1. Exemples d'érosion

Cet éboulis provient de la désagrégation d'un calcaire fissuré sous l'action des eaux d'infiltration, du gel (l'eau contenue dans les fissures augmente de volume et provoque l'éclatement de la roche favorisée par les brutales et fréquentes variations de température et l'action des êtres vivants (animaux fouisseurs ou racines des végétaux).

Les roches sous l'action des phénomènes naturels externes ou internes subissent des contraintes continuelles qui provoquent leur désagrégation; on parle d'érosion mécanique qui est d'autant plus efficace que les roches sont tendres.

On évalue la dureté d'un minéral par sa résistance à la rayure (résistance à sa destruction mécanique); Mohs a établi une échelle de dureté comprenant 10 échelons de sorte qu'un élément appartenant à un échelon donné est rayé par l'échelon suivant mais raye l'échelon le précédant.
Exemple: le verre est rayé par le quartz mais raye l'orthose.
Echelle de dureté

La dureté d'une roche (résistance à l'usure) dépend aussi de la cohésion de ses éléments, ainsi un grès contenant des grains de quartz (direté=7) peut se désagréger facilement.

Erosion maritime
Erosion mécanique d'une falaise calcaire sur le littoral.

torrent
Les débris de roches arrachés à la montagne sont transportés par les torrents dans la vallée


Erosion sur un versant argileux
Erosion mécanique sur un versant argileux

Erosion dans les ocres de Rousillon
Erosion mécanique dans les ocres de Roussillon

4.2. Observation d'un lapiaz.

lapiez
Profonds sillons ou rigoles creusés sur un versant calcaire.

Origine : désagrégation mécanique ou dissolution chimique? L'absence de nombreux débris de roche aux pieds des lapiez suggère l'hypothèse d'une érosion chimique par dissolution.

Vérification expérimentale :

dissolution du calcaire
Résultats : plusieurs heures après le tube A contient toujours des particules de calcaire donc le calcaire est insoluble dans l'eau pure alors que dans le tube B les particules de calcaire ne sont plus visibles donc le calcaire est soluble dans l'eau riche en dioxyde de carbone.

Conclusion
: L'eau de pluie riche en dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère et le sol (fermentations végétales et respiration animale) dissout le calcaire donnant naissance à des paysages caractéristiques comme les kartzs ou les poljes).

Schématiquement on peut écrire : CO2 + H20 = CO3H2 ou acide carbonique et
CO3H2 + CO3Ca = (CO3)2CaH2 (bicarbonate soluble)

La formation des lapiaz est la conséquence d'une érosion chimique, dissolution du carbonate de chaux par les eaux de ruissellement qui s'écoulent sur le versant calcaire.


doline
Une doline sur le causse du Comptal

C'est une dépression circulaire à fond plat due à la dissolution du calcaire par les eaux de pluie riches en dioxyde de carbone. Le fond est souvent recouvert de terra-rossa, une argile rouge résiduelle.

Argile de décalcification
Argile résiduelle ou argile de décalcification résultant du lessivage, de la dissolution de roches calcaires.

relief ruiniforme
Relief ruiniforme (Cirque de Mourèze)
résultant de l'érosion différentielle des carbonates de calcium et de magnésium.

En pays calcaire, l'ensemble des formes d'érosion de surface (doline, ouvala, relief ruiniforme, poljé, canyon, aven, embut...) et des formes souterraines (rivières souterraines, perte, résurgence, exsurgence, galerie, stalactite, stalagmite...) caractérise un modelé caractéristique, le modelé karstique.

Gorges
Gorge

Gouffre d'effondrement
Gouffre d'effondrement

5. Que devient le calcaire dissous?

vallee de l'ubaye
Les matériaux arrachés aux reliefs sont transportés à l'état solide ou à l'état dissous par les torrents, les rivières et les fleuves jusqu'à la mer.
En mer, il est utilisé par les organismes vivants pour fabriquer leur squelette interne (Vertébrés) ou externe (Coraux, coquille des Mollusques, carapace des Crustacés, test des Echinodermes ou des Foraminifères...
Les déchets rejetés par ces animaux et leurs cadavres s'accumulent sur le fond constituant le sédiment; la matière organique qui n'est pas encore entrée dans les différents réseaux alimentaires est décomposée par les bactéries.
Ainsi les squelettes calcaires qui n'ont pas été totalement dissous et les matières en décomposition constituent une boue calcaire qui tapissent le fond des océans sauf en milieu profond où la dissolution des squelettes calcaires est complète.

6. Origine des roches carbonatées

On peut distinguer :
- des calcaires d'origine détritique terrigène c'est à dire formés de débris issus de l'érosion mécanique d'un relief

Poudingue du Bassin du Beausset
Poudingue du Bassin du Beausset
Roche sédimentaire détritique formée de galets unis par un ciment.
Les éléments ont été "arrachés" à un relief.

L'arrondi des galets témoigne d'une usure mécanique suite à un transport fluviatile.
Un ciment a uni ces galets et au cours de la diagénèse, la roche s'est compactée.

Lumachelle
Roche récoltée dans l'ancienne argilière de Fontanieu (Var)

Roche calcaire formée par l'accumulation de coquilles entières ou brisées de lamellibranches et gastropodes marins qui se sont accumulées sur le fond, unies par un ciment.

Calcaire construit
Calcaire récifal du Castellet (Var).

Roche résultant d'une construction récifale érigée par des organismes marins coloniaux, les rudistes.
On parle de calcaire bioconstruit.

Stalactites
Les stalactites

Ce sont des formations calcaires qui pendent au plafond des grottes; elles se sont formées autour d'un canal central qui conduit une eau d'infiltration qui tombe goûtte à goûtte du plafond de la grotte.

Comment se forment-elles ?

Observation : dépôts de calcaire ou tartre dans des robinets, bouilloires, fers à repasser.

Hypothèse : les stalactites proviennent du dépôt ou précipitation du calcium dissous dans l'eau.

Vérification expérimentale.

Précipitation des calcaires

7. Les roches sédimentaires se forment à la surface du globe, en milieu aérien et en milieu aquatique (milieu marin, lagunes, lacs).

    7.1. Echantillon N°1. Observation d'un calcaire de la Pointe de la Cride à Sanary (Var)

Présence de "restes" ou moulages d'huîtres ou fossiles d'huîres dans les calcaires de la Pointe de La Cride à Sanary.

Comparaison avec une huître actuelle. L'huître vit en milieu marin, près de la côte à faible profondeur sur la plate-forme continentale. En admettant le "Principe des causes actuelles ou actualisme" qui stipule que les conditions de vie du passé sont les mêmes qu'actuellement, on peut en déduire que cette roche s'est formée en milieu marin dans la zone littorale benthique.
Gryphea articulata

7.2. Echantillon N°2. Observation d'un calcaire à foraminifères

Foraminifères
Les foraminifères sont des micro-organismes marins planctoniques ou benthiques à test calcaire divisé en loges.

Actuellement ces espèces vivent sur la plate-forme continentale éclairée.

Cette roche s'est donc formée dans un milieu semblable.

Présence d'alvéolines ou de nummulites dans les calcaires du Bassin du Beausset.

Ainsi certains fossiles comme les rudistes, appelés fossiles de faciès permettent-ils de reconstituer un environnement passé.

Pellets
On observe des boulettes ou pellets réunies par un ciment fin, calcaire.
Actuellement on observe pareils dépôts de pellets riches en matières fécales constituées d'un grain central et de couches très fines concentriques de carbonate de calcium.

Oncolites
On observe ici une roche formée d'oncolites réunis par un ciment.

Les oncolites sont constitués d'un noyau central (débris de roche ou de coquille) et de couches concentriques cristallisées autour du nodule.

    7.3. Principaux milieux marins actuels.
Dans l'Océan mondial actuel qui comprend de nombreux environnements ou faciès, on distingue 2 domaines:

        7.3.1. le domaine benthique (zone marine où vivent animaux et végétaux fixés ou qui vivent en relation étroite avec le fond). L'ensemble de ces êtres vivants forme le benthos.

Ce domaine est divisé en :
° système littoral ou phytal : la lumière permet le développement de végétaux chlorophylliens.
Actuellement, on observe des structures semblables en milieu marin peu profond.

Etages
Caractèristiques des êtres vivants
Supralittoral:
mouillé par les embruns et les vagues déferlantes
Organismes supportant ou exigeant une émersion
Médiolittoral: immergé par hautes eaux et mouillé par les vagues à basses eaux.
Organismes ne supportant pas une émersion continue
Infralittoral: toujours immergé
Sa limite inférieure (30 à 40 mètres) est la limite compatible avec la vie des algues pluricellulaires photophiles (=" amies de la lumière" qui exigent une intensité lumineuse importante pour se développer) et des Posidoniacées
Circalittoral: toujours immergé et absence de lumière
Sa limite profonde (70 à 120 mètres) est la limite compatible avec la vie des algues pluricellulaires sciaphiles plus tolérantes pour les faibles éclairements.

° système aphytal profond caractérisé par l'absence de lumière(et de végétaux) et l'existence de pressions élevées; il se subdivise en étages bathyal, abyssal et hadal

        7.3.2. Le domaine pélagique
Zone marine où vivent animaux et végétaux qui nagent en pleine eau ou qui flottent entrainés par les courants. Ces êtres vivants forment le pélagos.
On distingue le plancton necton (êtres vivants qui nagent pour se déplacer).

Zonation du domaine pélagique Zonation sommaire des domaines benthique et pélagique actuels

8. Observation d'un affleurement de roches calcaires

Les roches calcaires sont souvent stratifiées c'est à dire présentent une succession verticale de couches ou strates superposées et parallèles parfois déformées entre 2 surfaces de discontinuité marquant un arrêt de la sédimentation.

Erosion marine

9. L'étude de la roche, de la succession des couches et des fossiles sont des clés qui permettent la compréhension du passé

Roches sédimentaires
On observe une alternance

-de bancs de marnes bleues montrant des traces de ravinement dues à l'érosion.
On peut récolter des fossiles épigénéisés (1) en pyrite (sulfure de fer) comme de petites ammonites ou des rostres de bélemnites.

-et de bancs peu épais de calcaires argileux plus durs.

(1) épigénie. Remplacement lent au sein d'une roche ou d'un fossile d'un minéral par un autre.
Ex la calcite est remplacée par de la pyrite avec conservation des formes.

Comment dater les couches de terrain ?

L'étude de la succession des couches sédimentaires (= stratigraphie) permet d'établir une chronologie relative des dépôts basée sur une "utilisation raisonnée" de plusieurs "Principes stratigraphiques".

-Principe de succession. Dans une série sédimentaire peu ou pas déformée par des mouvements tectoniques, toute couche est plus récente que celle qu'elle recouvre et plus âgée que celle qui la recouvre.
-Principe de continuité. Si on suit une même couche, elle a partout le même âge (sauf dans les cas de transgression).
-Principe d'identité paléontologique. Des couches situées dans des bassins sédimentaires différents ayant les mêmes fossiles caractéristiques (fossiles ayant une large distribution géographique et une vie brève comme les ammonites par exemple) ont le même âge. Ces fossiles servent de repères chronologiques.

On peut établir ensuite une chronologie relative des couches et des évènements géologiques qui se sont succédés et confectionner un calendrier local d'une partie de l'histoire géologique régionale puis par extension confectionner un calendrier à l'échelon de la Terre.
On a défini l'étage, la plus petite division chronostratigraphique, comme un ensemble de strates correspondant à un intervalle de temps donné. Il a été décrit à partir d'un affleurement réprésentatif à l'échelle mondiale (stratotype) avec ses roches et fossiles caractéristiques et les évènements géologiques associés. Souvent, le nom de l'étage dérive du nom du lieu où on a décrit le stratotype. Ex Bédoulien vient de La Bédoule dans les Bouches-du-Rhône.

A l'échelle de la Terre on a pu dresser une échelle stratigraphique représentative de la succession chronologique des différents étages. On se rapportera au chapitre "Echelle stratigraphique".

Plusieurs étages forment une série ou époque, plusieurs séries un système, plusieurs systèmes une ère, plusieurs ères un éon.

Le diaporama"Statigraphie" des "Amis de la presqu'Île de Giens" illustre et précise et complète toutes ces notions.
L'avancement du diaporama se fait à l'aide de clics de la souris.

Ce sont les techniques récentes de radiochronologie basées sur la mesure des quantités d'éléments radioactifs et de leurs produits de désintégration contenus dans les minéraux ou la roche totale qui ont permis de donner l'âge radiométrique d'une roche et l'intervalle de temps correspondant à un étage donné.

10. Quand les principes stratigraphiques ne s'appliquent pas

Les principes stratigraphiques ne s'apliquent pas dans certains cas comme les transgression, les dépôts fluviatiles où la stratification est entrecroisée, les constructions récifales ou dans le cas de fortes déformations. Prenons deux exemples, le cas des failles et le cas de terrains intrusifs:

Age relatif des couches

Dans ces deux cas les couches sédimentaires sont plus anciennes que les failles ou les roches qui les recoupent.

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mise à jour 10.02.20 & 07.2021