FIGURESpar Maurice GIDON*, Eric BLANC**, Hubert ARNAUD** et Annie
ARNAUD-VANNEAU**.
* Rue des Edelweiss, 38500, VOIRON, Franc
** Laboratoire de Géodynamique des Chaînes alpines,
URA 69, Institut Dolomieu, 15 rue M. Gignoux, F 38031 Grenoble.
Résumé :
Au Chevalon de Voreppe le front de taille de la carrière de Sautaret montre de multiples et splendides exemples de structures tectoniques, de taille décamétrique à hectométrique. Les unes provoquent des redoublements de la succession par le jeu de chevauchements, les autres ont eu au contraire un jeu plutôt extensif et/ou décrochant.
L'age de ces accidents et leur place dans le contexte régional sont examinés ainsi que les conséquences de leur prise en compte pour la connaissance correcte de la succession stratigraphique détaillée ; enfin l'intérêt pédagogique de ces affleurements est souligné.
Mots clés : Berriasien, chevauchements, Chartreuse.
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Tectonic complexities inside the lower Berriasian near Voreppe (Isère, Western Alps) ; their importance for the knowledge of the detailed stratigraphic succession.
Abstract : Near Grenoble, in the Sautaret quarry, in the Chevalon-Voreppe area, well exposed outcrops allows good observations of the intensive and various deformations existing inside the Lower Berriasian marly levels. Their various tectonic features are analysed and replaced in the subalpine geological context. Their importance for a good knowledge of the detailed stratigraphic succession is emphazised.
Key Words : Berriasian, thrusting, Chartreuse massif, Western Alps, France.
Le but de la présente note est de décrire et d'analyser des affleurements de qualité exceptionnelle qui ont l'intérêt de nous renseigner avec une grande précision tant sur la succession stratigraphique de la base du Néocomien de la Chartreuse occidentale que sur la structuration interne de ces formations principalement marneuses, difficilement observables dans les conditions ordinaires.
Situation des affleurements
Le secteur où ont été faites les observations rapportées ici se situe dans la cluse de l'Isère, en marge sud du massif de la Chartreuse, environ 3 km au sud-est de Voreppe (fig. 1), dans la carrière de Sautaret (fig. 2). Celle-ci, exploitée jusqu'à une date récente pour la pierre à ciment, est ouverte dans un terme marno-calcaire ("membre de Sautaret") daté du Berriasien tout à fait inférieur [LE HEGARAT, 1972; ARNAUD et al., 1981 ; BLANC et al., 1993] (fig. 3). La succession y est constituée par des assemblages de bancs décimétriques de bancs calcaires rythmés dont l'analyse en terme de stratigraphie séquentielle est en cours. Elle offre un front de taille principal, haut de plus de 100 m, orienté à peu près N60° et regardant vers le nord-ouest (fig. 4). Celui-ci se raccorde par incurvation progressive, du côté sud-ouest, à un front de taille occidental (fig. 5) orienté pratiquement nord-sud et à regard ouest. L'un et l'autre sont encore bien observables mais tendent à se masquer de plus en plus sous des matériaux éboulés, de sorte qu'il devient particulièrement intéressant d'en donner une description dans leur état actuel.
Le premier front de taille domine un large terre plein correspondant au niveau principal d'exploitation : ce dernier est qualifié "d'étage principal" dans la fig. 4 ; il est en outre traversé horizontalement par deux replats plus élevés ("étage moyen" et "étage supérieur") qui correspondent aux plus hauts niveaux d'exploitation et permettent l'accès à la partie haute de la coupe. Le second front de taille descend en excavation en contrebas du niveau principal d'exploitation. Cet "étage inférieur"; plus encombré d'éboulis, n'offre que des observations plus fragmentaires et moins accessibles (fig. 5).
Les observations
L'examen du front de taille principal, depuis la partie centrale de l'étage principal d'exploitation, révèle, dès le premier abord, un foisonnement de structures tectoniques décamétriques (fig. 4) ; beaucoup d'entre elles, notamment celles des étages moyen et supérieur ne peuvent cependant être correctement analysées lors d'un examen sous cet angle pour des raisons de déformation de perspective. C'est notamment le cas en ce qui concerne une grande faille (F1) qui recoupe transversalement toute la partie supérieure du champ d'observation. Cette dernière, ayant une orientation sensiblement est-ouest, est donc observable de façon beaucoup plus satisfaisante sur le front de taille occidental.
L'analyse du rejet vertical et de la continuité des fractures de ce front de taille principal s'est basée sur la reconnaissance individuelle des faisceaux plurimétriques de bancs calcaires (dont l'épaisseur individuelle varie de 10 à 30 cm) qui sont délimités par des lits marneux (épais de 5 à 20 m pour la plupart). L'identification de ces faisceaux se fonde sur l'observation des patines, des associations de faciès et des agencements intimes des bancs, tous éléments qui permettent d'établir une "carte d'identité séquentielle" de chaque faisceau. Ceci a été fait sur le terrain, en s'aidant de photographies prises à plusieurs distances et sous différents angles (ce qui permet de comparer deux affleurements non visibles sur le même document). Pour se repérer dans la succession des faisceaux repères reconnus il leur a été attribué une lettre de reconnaissance, en suivant l'ordre alphabétique du bas vers le haut (fig. 4). On a affecté d'un astérisque la lettre désignant les faisceaux dont l'identification comporte une part d'interprétation (par suite de dissemblances de détail avec le faisceau repère auquel ils sont attribués).
Ce travail a permis de préciser les rejets des accidents cassants et a en outre conduit à mettre en évidence un certain nombre de structures tectoniques pratiquement invisibles autrement. L'inventaire de ces structures révèle très vite, bien qu'elles soient assez étroitement intriqués, qu'elles se répartissent en quatre groupes de caractères différents :
- des surfaces de faille faisant avec les couches un angle faible, de 0 à 15°, dont le caractère foncièrement compressif (failles inverses) est évident ;
- des surfaces de faille très inclinées (angle avec les couches compris entre 75° et 90°), de dessin très irrégulier et à rejet vertical de type normal (donc ayant eu un jeu au moins partiellement extensif).
- des terminaisons de faisceaux en biseau (qui ne peuvent être mises sur le compte de failles car elles ne correspondent pas à des surfaces nettes coupant successivement plusieurs faisceaux).
- de rares plis ;
Les failles à caractère principalement compressif
Le panorama du front de taille principal (fig. 4) permet de constater la présence d'un grand chevauchement, noté F, qui le traverse de part en part à une cote voisine de 420 m et qui sera dénommé par la suite le "chevauchement de Sautaret" Il est souligné à sa base par une zone broyée, de 1 à 5 m d'épaisseur, formée de fragments de bancs disjoints et affectée d'une intense schistosité; Cette zone permet de suivre F avec certitude malgré la présence de cônes d'éboulis sur le front de taille. Il n'apparaît plus en surface dans la partie méridionale de l'affleurement. Le plan de cassure de ce chevauchement a un pendage de l'ordre de 40 à 60°E pour un azimut voisin de N45°. La schistosité de la zone broyée à un pendage plus fort, qui atteint 80°E, son azimut, plus méridien est proche de N15°.
On constate également la présence de deux autres chevauchements moins importants (j1 et j2), qui affectent la tranche située au dessus de F : au delà d'une zone fortement déformée, peu lisible (qui correspond à son intersection avec une faille F2, très proche de la verticale), la surface de décollement j1 semble se poursuivre pour rejoindre F (elle détermine alors un redoublement du faisceau "f"). La faille de chevauchement j2 disparaît, quant à elle, vers le SW, en s'amortissant apparemment au sein de l'intervalle marneux "d"-"e", dans une zone masquée par des éboulis.
Un examen plus poussé révèle d'autres détails structuraux qui fournissent une illustration de la complexité de détail des zones de chevauchements :
- le long de j1, dans la partie gauche du front de taille principal, s'observent plusieurs plis qui ont des axes voisins de N0° à N30° : ils représentent de façon assez évidente des crochons anticlinaux ou synclinaux du chevauchement ; de fait, ces azimuts sont cohérents avec ceux de la schistosité induite par le chevauchement (la charnière de l'un de ces plis, affectant le faisceau "a", est dégagée par l'érosion en un "rouleau" bien visible à l'extrême nord des affleurements).
- Le long de j2 on observe un dispositif en chevauchement en accordance ("palier" de chevauchement) tout à fait exemplaire, à la faveur duquel, à l'extrême gauche des affleurements, le sommet du faisceau "c" et la base du faisceau "d" sont plaqués l'un sur l'autre en donnant l'illusion d'un faisceau unique non tectonisé. Toujours le long de j2, un autre palier de chevauchement caractérise le contact chevauchant de "c" sur "d".
- Sous F et j1 on constate le laminage de divers faisceaux en lambeaux de poussée amygdalaires ("navettes") par un multitude de plans de désolidarisation secondaires.
- Enfin deux amorces de chevauchement par rupture de charnière antiforme, (avec glissement sur les strates du flanc long, selon le processus décrit par GIDON, 1989), se notent au niveau du faisceau "b" sur la voûte du crochon de j1.
En ce qui concerne la forme de ces détails structuraux et les flèches de déplacement il est important de remarquer que la coupe naturelle de l'ensemble du front de taille principal est très oblique aux axes et plans structuraux de sorte que, sur la fig. 4, le dessin de la géométrie est déformé de façon caricaturale dans le sens d'un étirement horizontal : toutefois en se portant dans les pentes les plus septentrionales, là où disparaît la charnière, on en voit se dessiner la coupe sous un angle correct (fig. 6).
On remarquera enfin qu'il existe un notable écart d'azimut entre celui du plan de cassure d'une part et ceux de la schistosité et des axes de plis d'autre part. Cela indique que le déplacement ne se faisait pas selon la direction de la ligne actuelle de plus grande pente du plan de cassure (à peu près N140°) mais en oblique vers le sud par rapport à celle-ci (à peu près selon le N110°). Les interprétations possibles de ce fait seront examinées plus loin.
Les failles à composante de rejet extensif
a) Un premier groupe, qui s'observe dans la partie droite du front de taille principal, se caractérise par un rejet vertical assez faible (moins de 10 m pour la plupart). Il montre des cassures orientées sensiblement N120 à N130.
Ces failles présentent plusieurs particularités significatives :
- elles n'affectent chacune qu'un seul ou deux faisceaux de bancs calcaires (fig. 4 et fig. 5).
- sur une même verticale les faisceaux successifs sont affectés par des failles qui pour être de même azimut ont des sens de rejet vertical, voire de sens de pendage, qui sont opposés ; par exemple, un bloc surélevé (en horst) du faisceau "f" sert d'assise à un bloc affaissé (en graben) du faisceau "g".
- ces tranches fracturées successives semblent le plus souvent séparées par des surfaces de désolidarisation plus ou moins continues, à peu près parallèles aux surfaces des faisceaux. En effet des surfaces porteuses d'indices de mouvement de glissement avec extension horizontale, s'observent effectivement, par places, à différents niveaux (notamment à la base du faisceau "j*"). Elles se situent suivant les cas, dans les interlits marneux des faisceaux (cas du faisceau "i") ou dans les tranches marneuses plus épaisses qui séparent les faisceaux, à peu près parallèlement aux couches,
En définitive ces failles constituent sans doute les épontes de blocs qui se sont disjoints à la faveur de glissements sur des surfaces de décollement. Elles traduisent donc un débitage de la succession par tranches de bancs successives, d'une façon relativement indépendante les unes des autres. Il faut enfin souligner ici qu'elles ne recoupent pas les chevauchements mais sont au contraire recoupés par ces derniers. On reviendra plus loin sur leur interprétation.
b) La faille F2, possède un azimut N130, donc identique à celui du groupe précédent, mais un rejet vertical plus important, bien établi par le décalage du faisceau "f". On peut y voir une faille majeure de la famille des précédentes, encore que ses rapports vis-à-vis des surfaces tangentielles, "de désolidarisation des faisceaux", ne soient pas établis.
c) La plus grande faille (F1), est orientée à N90-N95°E avec un pendage sud qui varie de 50° à 70°, ce qui lui confère un dessin quelque peu en escaliers, son miroir devenant moins raide au passage des vires marneuses (cela peut, éventuellement, être mis sur le compte d'une déformation tectonique ultérieure par cisaillement parallèle aux couches et indiquerait en ce cas l'ancienneté relative de cette faille par rapport aux mouvements tectoniques tangentiels). Par ailleurs le prolongement de cette faille vers le bas, en contrebas de l'étage principal, est masqué par des cônes d'éboulis et n'est donc pas connu avec certitude ; néanmoins, le faisceau repère "i " se prolonge, sans présenter de décalage vertical notable, de part et d'autre des éboulis où elle serait susceptible de passer. Il est donc probable qu'elle s'amortit à ce niveau ou s'y raccorde à une surface de moindre inclinaison.
On note des dissemblances de succession stratigraphique entre les deux blocs que cette faille délimite : en effet les faisceaux "j" et "k" de son compartiment sud, pourtant relativement épais, très calcaires et bien individualisés, ne se retrouvent pas tels quels au nord de la faille : en effet ils n'y semblent représentés que partiellement, par les deux faisceaux biseautés notés pour cette raison "j*" et "k*".
Les autres structures
Diverses dispositions d'observation moins évidente et ne relevant clairement d'aucune des catégories de structures envisagées ci-dessus sont examinées à part ici.
Le pli couché du faisceau "l"
Le faisceau "l", le plus élevé du membre de Sautaret dans la partie NE de la carrière, n'est composé que de 8 bancs et s'interrompt, par effilement progressif, au toit du faisceau "k*" (il est absent plus au SW, où, malgré certaines ressemblances avec le faisceau "i", il ne peut être cependant identifié à ce dernier).
Il présente la particularité de dessiner un pli couché déversé vers le SW. Or il ne semble pas que ce pli puisse être associé à un chevauchement analogue à ceux qui affectent les niveaux situés en contrebas. En effet son axe est beaucoup moins méridien (il pourrait cependant figurer un pli d'entraînement sur les côtés d'une écaille tectonique au voisinage de sa rampe latérale) et surtout la tête anticlinale de ce pli est tranchée par une faille normale à rejet d'abaissement du compartiment SW : il semble par conséquent qu'il s'agisse plutôt d'un pli de collapse, représentant l'amorce d'un slump d'age berriasien .
Les "faisceaux biseautés"
Il s'agit de faisceaux qui n'ont qu'une faible continuité horizontale et se terminent, au moins d'un côté, par un effilement oblique aux couches. Ils ont été désignés chacun par une lettre suivie d'un astérisque, la lettre en question désignant les faisceaux complets auxquels ils semblent devoir être attribués. Nous examinerons seulement quatre d'entre eux, qui sont les plus importants et les mieux observables.
1 - Les faisceaux "g*" et "h*"
Ils affleurent au bord sud du front de taille principal, 60 m au S de la faille F2 (fig. 4 et fig. 5), où ils sont surmontés par un faisceau "i*". Or la "carte d'identité séquentielle" du triplet "g*"-"h*"-"i*" est à quelques détails près celle du triplet "g"-"h"-"i" (ce qui justifie les lettres adoptées). Par exemple le faisceau "i*" présente dans sa partie supérieure quelques bancs supplémentaires par rapport à ce que montre "i" plus bas dans la coupe ; mais il se trouve qu'en ces derniers points il existe un niveau de décollement très visible au toit de ce faisceau. Il est donc clair que le terme "i*" est l'expression complète du faisceau "i", qui est tronqué tectoniquement à son sommet ailleurs.
Le faisceau biseauté "g*" est lenticulaire car il s'effile à ses deux extrémités. Le faisceau biseauté "h*" est, quant à lui, sectionné vers le sud par la faille F1 (et se perd vers le SW, de l'autre côté de cette faille, du fait du rejet d'abaissement dû à cette dernière). Vers le nord on le voit par contre parfaitement se terminer par effilement, suivant un processus clairement analysable (fig. 7) : il s'agit d'une fragmentation, en une série de blocs métriques, par un escalier de microfailles. Les microfailles, comme celles du premier groupe, ont un azimut N130° ; elles passent apparemment vers le bas à une surface de désolidarisation assez complexe. Les blocs sont pivotés de 40° environ autour d'un axe subhorizontal par un cisaillement impliquant un mouvement de glissement du faisceau vers le sud-ouest par rapport à son substratum.
2 - Les faisceaux "j*" et "k*"
Situés à l'ouest de F2, ils ont chacun une cinquantaine de mètres de long et sont séparés par une bande marneuse qui s'amincit elle-même fortement vers le NE. Le plus bas "j*" s'effile longuement vers le NE où il se termine, de la même façon que "g*", par un escalier de failles délimitant des blocs basculés métriques (mais ici ces derniers sont pivotés vers le NE, ce qui tend à indiquer un glissement du faisceau dans ce sens par rapport à son substratum). Enfin on suit, dans son prolongement, sur plusieurs mètres, un niveau décimétrique disloqué à la faveur duquel les couches supérieures reposent à tour de rôle, en onlap, sur les inférieures ("S", fig. 4). L'effilement de "k*" du côté NE est aussi progressif mais n'est pas aussi bien analysable.
La "carte d'identité séquentielle" de ce doublet évoque de près celui du doublet "j" + "k" observable au sud de F1, surtout en ce qui concerne le faisceau supérieur "k" (d'ailleurs ce dernier est surmonté dans les deux cas par un fort niveau marneux suivi par un faisceau "m", supportant le premier faisceau du membre du Peuil, assez caractéristique parce qu'il est le seul à montrer une alternance de bancs calcaires d'épaisseur équivalente à celle des lits de marnes intercalaires). Cette nette analogie de carte d'identité séquentielle est cependant tempérée par le fait qu'au nord du front de taille principal il s'intercale, entre "k*" et "m", un mince faisceau "l" qui est totalement absent au sud de F1.
En définitive tous ces faisceaux biseautés semblent donc représenter des faisceaux de bancs détachés par glissement sur des surfaces à peu près parallèles aux couches inférieures mais coupant à angle aigu les bancs du faisceau biseauté. La cause et le contexte de ce glissement sont évidemment plus spéculatifs et seront examinés plus loin.
Restauration de la série stratigraphique originelle
La reconnaissance, sur la base de leur carte d'identité séquentielle, de chacun des faisceau marno-calcaire présents dans la carrière du Chevalon, a donc permis de reconstituer la succession stratigraphique du Berriasien inférieur représenté en cet endroit, en faisant la part des redoublements dus aux chevauchements et glissements sur les niveaux de désolidarisation mis en évidence (fig. 9). D'autre part elle a aussi permis de reconsidérer l'attribution d'un petit nombre d'affleurement isolés, appartenant au membre des marno-calcaires du Sautaret et situés dans la zone boisée au nord-est de la carrière du même nom, ce qui a mis en évidence les décalages verticaux qui séparent ces affleurements les uns des autres.
En définitive, alors que la succession stratigraphique s'était vue attribuer jusque alors près de 120 mètres de dépôts pour le membre des marnes de Sautaret, la puissance réelle, après restauration, de cet ensemble sédimentaire s'avère n'être que de 50 mètres ! (fig. 9).
Signification tectogénétique des divers types de structures
L'age, le contexte et le régime de déformation ne sont pas également faciles à déterminer pour les différentes structures décrites ci-dessus. D'ailleurs les avis des auteurs restent partagés sur plusieurs de ces points, ce qui impose d'exposer les différentes hypothèses envisageables.
a) L'origine des accidents à jeu principal compressif (chevauchements et plis associés) ne fait guère de doute car tout indique qu'il s'agit d'accidents alpins qui s'intègrent dans le schéma général de la tectonique compressive du massif, maintes fois exposé par ailleurs. Comme les plis, où les décrochements de direction NE-SW (dextres) et ceux, beaucoup plus rares, de direction NW-SE (sénestres), ils s'accordent avec une direction de raccourcissement voisine de N290° (N110°E).
b) L'origine des failles à composante extensive, orientées SE-NW est moins évidente. Elles constituent en effet, par leur direction, peu commune dans le massif et par leur fréquence dans le secteur étudié, un élément plus original, peut être même nouveau dans la connaissance tectonique de la Chartreuse. On peut chercher à les interpréter de deux façons :
1 - Hypothèse d'une origine liée aux chevauchements (E.B.) : elle consiste à y voir des décrochements associés aux chevauchements voire induits par eux, au titre de petites rampes latérales orientées à peu près parallèlement au déplacement du chevauchement. A l'appui de cette manière de voir on peut citer les faits suivants :
- les très forts pendages de ces failles par rapport aux couches (qui s'expriment aussi par le petit angle dièdre qui sépare les fractures conjuguées) incitent à penser que leur jeu comportait en fait une forte composante de décrochement (mais celle-ci n'a pu être évaluée avec plus de précision).
- on ne peut pas exclure que certaines au moins des surfaces de désolidarisation entre les faisceaux, sur lesquelles s'interrompent les failles subverticales, ne soient simplement des branches de chevauchement (à géométrie de "paliers") appartenant à la même famille que F , j1, et j2.
- les irrégularités de dessin des surfaces de cassure de ces failles (variations de pendage, etc....) ne sont pas accompagnées par des déformations corrélatives (plis locaux etc..;) des faisceaux marneux ou calcaires qu'elles découpent. Ces irrégularités semblent donc originelles plutôt que dues à une déformation ultérieure par une compression subhorizontale : cela porterait à considérer ces failles non pas comme antérieures mais comme contemporaines des chevauchements.
2 - Hypothèse de l'extension synsédimentaire (M.G.) : elle consiste à y voir avant tout des failles synsédimentaires ; à l'appui de cette dernière on peut apporter les éléments suivants :
- Leurs rapports d'intersection par les surfaces de chevauchements, qui semblent plutôt montrer qu'elles leurs sont antérieures
- leur rejet stratigraphique de type normal et leur répartition en deux familles conjuguées sécantes selon un axe à faible inclinaison, ce qui indique une évidente composante d'extension NE-SW. L'orientation de celle-ci paraît tout à fait incompatible avec une contemporanéité avec des déformations en régime de compression NE-SW comme les chevauchements alpins.
- l'indépendance des déformations d'une tranche stratigraphique à l'autre, qui suggère une succession de distensions, affectant à tour de rôle les paquets de faisceaux successifs.
- le fait qu'en certains points, comme par exemple dans le faisceau "j*" au milieu du front principal, les blocs limités par un couple de failles conjuguées (ici affaissé en graben) soient plus épais que ce qui reste du faisceau de part et d'autre, selon une géométrie comparable à celle induite par les failles synsédimentaires dites "de progression".
c) L'origine des faisceaux biseautés
En ce qui concerne ce point les deux hypothèses émises ci-dessus sont a priori envisageables à la fois pour expliquer leur troncature oblique et leur débitage en blocs :
1 - On peut, là encore, mettre ces phénomènes sur le compte d'un processus d'entraînement par suite d'un déplacement chevauchant de la tranche sus-jacente, la fragmentation des faisceaux étant alors induite par des cassures de type Riedel. Cela impliquerait des chevauchements dont la direction de déplacement serait NE-SW (que leur sens soit vers le NE ou vers le SW) : il faut pourtant bien observer que ceci n'est pas cohérent avec la direction de déplacement, de l'ESE vers l'WNW, qui est celle des chevauchements de Chartreuse (et de celui de Sautaret F en particulier), et que la fragmentation de ces faisceaux ne montre guère la géométrie attendue de la part de failles de Riedel. Enfin le biseautage systématique des bancs déplacés (et jamais de leur substratum) ainsi que le sens de l'effilement (qui se fait souvent vers le NE, à l'inverse du biseautage vers l'W-SW des faisceaux de bancs coupés par les chevauchements indubitables) paraissent difficiles à expliquer dans cette hypothèse.
2 - dans la seconde hypothèse, le glissement des faisceaux serait un collapse, donc dû à la seule gravité, et le débitage du faisceau en petits blocs correspondrait au jeu en dominos classiquement induit par le cisaillement à sa base de la tranche glissée : à l'appui de cette manière de voir il faut bien remarquer combien l'image donnée par le débitage en petits blocs de ces faisceaux est analogue à celle des "blocs basculés" produits par extension gravitaire aux différentes échelles. En outre le fait que ces faisceaux soient fragmentés par une extension dont les cassures n'affectent pas les bancs surincombants s'accorde bien avec un glissement synsédimentaire.
D'autre part cette hypothèse semble rendre mieux compte des différences de succession observées de part et d'autres des failles subverticales majeures, si l'on considère que le jeu même de ces failles a pu être à l'origine de ces glissements de tranches sédimentaires. Par exemple aucun équivalent du doublet "g" + "h" ne peut être trouvé au nord-est de F2 : il est donc probable que "g*" et "h*" représentent leurs prolongements originels, glissés dans le compartiment sud-ouest, abaissé, de F2. Dans cette optique le redoublement de succession lié à la présence de ces faisceaux biseautés correspondraient donc à une véritable resédimentation de ceux-ci.
Si ces faisceaux biseautés apparaissent ainsi comme de possibles témoins d'une tectonique extensive berriasienne ils tendent alors à indiquer que celle-ci relevait plus d'un collapse sur les fonds sous-marins que d'une véritable extension tectonique aux dépens de leur soubassement. Il faut alors remarquer que la direction (SW-NE) des glissements, qu'indique la disposition des cassures (et plus précisément le sens de glissement vers le SW impliqué par le débitage du faisceau "h"), n'est pas très cohérente avec nos connaissances sur les paléopentes sédimentaires berriasiennes puisque ces dernières semblent avoir eu ici plutôt une inclinaison vers le sud-est ; mais en ce domaine il faut de toutes façons faire la part de la possibilité d'une topographie complexe de la pente sous-marine. Ajoutons que si la situation du secteur étudié, à proximité du rebord du talus jurassien, laissait, bien sûr, présumer de la présence possible de structures de ce type mais que ce serait la première fois que leur existence serait observée.
Place des structures observées dans leur contexte local
Les nouvelles observations présentées jettent quelques éclairages nouveaux sur quelques aspects de la géologie structurale de ce secteur de la Chartreuse.
a) Prolongements du chevauchement de Sautaret
En direction du nord-est, en dépit d'un court hiatus d'observation dû au plaquage morainique qui est installé au nord de la carrière, le chevauchement de Sautaret (F) se prolonge très vraisemblablement, compte tenu de sa géométrie, par la faille qui franchit la crête de Tithonique entre le couvent et l'aiguille de Chalais (et se connecte plus au nord sur la faille de Voreppe) (fig. 1). D'ailleurs des affleurements nouvellement dégagés, à mi-pente du versant sud de l'aiguille de Chalais, montrent bien que le Tithonique y chevauche sur le Berriasien par un plan de cassure d'azimut N50 et de pendage 45° NE (donc très analogue à celui de F).
En direction du sud ils se perd sous le Quaternaire avant d'atteindre la plaine de l'Isère mais son orientation doit le conduire à se prolonger, en rive gauche de l'Isère dans le secteur de Noyarey. Or les couches du Berriasien montrent précisément là une inflexion antiforme qui figurerait assez bien un pli de rampe frontal et qui est d'allure remarquablement similaire à celles qui se développent dans les mêmes niveaux à l'aplomb des imbrications du Tithonique de rive gauche du Guiers Mort.
b) Signification du chevauchement de Sautaret
L'attitude du plan de chevauchement de cet accident est très similaire de celle du plan de la faille de Voreppe, également assez redressé (pendage voisin de 45°) et d'un azimut NE-SW. D'autre part il partage aussi avec la faille de Voreppe la caractéristique de présenter une obliquité, vers le sud, de son mouvement (orienté selon la direction N110) par rapport à la ligne de plus grande pente de sa surface de rupture (orientée N140°E).
Le chevauchement de Sautaret apparaît donc plutôt comme un accident satellite de cette cassure majeure. Il appartient en fait à une famille d'imbrications à laquelle se rattachent aussi celles qui s'observent au sein du Tithonique, sur la rive opposée dans les pentes de la Cuche (GIDON & ARNAUD, 1978) ou celles de la rive gauche du Guiers Mort au niveau des carrières de l'Oursière [BRAVARD , 1968].
On peut s'interroger pour savoir si l'obliquité du déplacement de cette famille d'accidents correspond à une caractéristique originelle, c'est à dire à un jeu comportant une composante de décrochement dextre ou si elle résulte de déformations posthumes (par exemple un basculement tardif autour d'un axe NE - SW). Concernant la faille de Voreppe la première hypothèse paraît la plus plausible, d'une part parce que cet accident est certainement l'un des derniers à avoir fonctionné en Chartreuse, d'autre part parce que l'on y observe les traces d'un véritable jeu décrochant qui traduit vraisemblablement l'absorption par cet accident de la composante de coulissement dextre des décrochements chartreux qui viennent s'y brancher dans la région de Saint-Laurent-du-Pont.
c) Rapports entre les accidents de Sautaret et les failles méridiennes du Fontanil
Les cassures qui affectent la barre des calcaires du Fontanil dans le versant compris entre Le Chevalon, Le Fontanil et Mont-Saint-Martin (quartier des Ouillères), sont connues de longue date. Leurs plans de cassure, très proches de la verticale en surface, sont observables le long de la route de Mont-Saint-Martin. Orientées N160 à N170 et N130 à N145, elles ont un rejet décamétrique à hectométrique d'abaissement des compartiments ouest. Ce rejet est localement marqué par une disposition en "roll-over" de la falaise repère du Berriasien supérieur. Leur importance, qui avait été sous-estimée, a été récemment soulignée par le déchiffrage stratigraphique (BLANC et al., 1993).
1 - La deuxième édition de la carte géologique (GIDON & ARNAUD 1978) raccordait hypothétiquement la faille principale (que nous appellerons faille "du Cuchet" car elle suit le pied de la falaise de ce nom), au chevauchement de Sautaret : nous avons vu que cette prolongation directe ne peut être envisagée car elle est en désaccord avec la géométrie, maintenant mieux connue, de l'un et de l'autre de ces accidents.
2 - Ces failles ne présentent aucun rapport avec les failles subverticales de la carrière car leur orientation est très nettement plus méridienne.
3 - Compte tenu de leur géométrie, les failles du Fontanil devraient se poursuivre vers le nord et y rencontrer le plan de chevauchement de Sautaret. Or rien de semblable n'est perceptible et l'on peut de plus affirmer qu'au delà du passage (masqué) de cet accident elles n'atteignent pas le Tithonique des pentes de l'aiguille de Chalais. Pourtant la cartographie semble montrer le décalage des faisceaux repères du Berriasien par la faille principale "du Cuchet", jusque assez bas dans le versant, de sorte que cette faille devrait pratiquement passer sous le plaquage morainique qui s'étend juste au nord de la carrière.
Ces données un peu contradictoires ne peuvent pas être mieux éclaircies à cause de la gêne procurée par le couvert végétal pour suivre le tracé des divers accidents. Elles ne semblent guère pouvoir être conciliées, en définitive, qu'en admettant
- soit que les failles du Fontanil sont antérieures au chevauchement de Sautaret et recoupées par lui ;
- soit qu'elles en sont contemporaines et s'y connectent (par exemple en tant que rampes latérales).
Quoi qu'il en soit, on peut remarquer au passage, à ce sujet, que l'accroissement, vers le sud, du rejet de la faille du Cuchet (rejet qui atteint une importance hectométrique au pied de l'extrémité nord de la falaise du Cuchet) n'est sans doute qu'apparent et dû à des phénomènes de tassement quaternaires. Cette interprétation est appuyée par des indices morphologiques, notamment la présence d'un vallon sec en forme de crevasse à demi comblée d'éboulis le long du tracé de la faille, au nord du passage de la route de Mont-Saint-Martin : il s'agit d'ailleurs là de la limite supérieure d'un escalier de paquets tassés qui sont bien visibles dans les pentes des Oullières, entre le rebord des falaises de Chapelière (Le Fontanil) et le promontoire du Peuil (l'analyse de la déformation récente de ces entités morphologiques fait actuellement l'objet d'une étude au laboratoire de géodynamique de Chambéry par X. Darmendrail). Les affleurements de Sautaret, plus septentrionaux n'appartiennent pas à cet ensemble, glissé au Quaternaire.
Conclusions
L'analyse des données décrites ci-dessus conduit tout d'abord à montrer que la colonne stratigraphique détaillée des niveaux du Berriasien inférieur, telle qu'elle avait été précédemment proposée péchait par insuffisance de prise en compte du rôle des accidents tectoniques dans la coupe type utilisée. La restauration de la véritable succession stratigraphique aboutit à réduire l'épaisseur du terme inférieur du Berriasien à moins de la moitié.
Au plan tectonique l'intrication des structures de types variés qui interfèrent dans la carrière de Sautaret peut s'interpréter de deux façons différentes (que privilégient différemment chacun des auteurs) : il peut s'agir d'une multiplicité de structurations secondaires induites par la tectonique alpine de chevauchement d'est en ouest ; il est au moins aussi vraisemblable qu'ils s'agisse de la superposition de cette structuration compressive alpine à une structuration antérieure, d'extension synsédimentaire berriasienne par collapses sur les fonds sous-marins.
Quoi qu'il en soit, les faits observables à la carrière de Sautaret justifient largement d'en effectuer la visite car ils sont instructifs à divers titres. On peut même dire que cette carrière constitue un véritable petit musée naturel de tectonique aux portes de Grenoble puisqu'elle montre de façon particulièrement démonstrative toute une gamme de structures de types assez variés, en offrant une grande clarté d'observation et la possibilité d'une analyse très fine de la géométrie et des détails microtectoniques.
Ces affleurements permettent, de plus, d'apprécier de visu l'importance que peuvent prendre les déformations tectoniques au sein de successions sédimentaires qui ne les laissent guère soupçonner en conditions normales d'affleurement, c'est à dire en l'absence d'une très large entaille fraîche et apparaissent donc faussement comme non perturbées.
Remerciements
Références citées :
ARNAUD H., GIDON M. & THIEULOY J.P. (1981). - Les calcaires du Fontanil des environs de Grenoble: leur place dans la stratigraphie du Néocomien entre le Jura et le domaine vocontien. Eclogae géol. Helv., Vol.74/1, p. 109-137.
BLANC E., ARNAUD-VANNAUD A., ARNAUD H., BULOT L., GIDON M., THIEULOY J.P. & REMANE J. (1993). - Les couches de passage du Berriasien au Valanginien dans le secteur du Fontanil (Isère, France). Géologie alpine, t.68, p. 3-12.
BRAVARD C. (1968). - Étude géologique de la région de Saint-Laurent-du-Pont et de la Grande-Sure. D.E.S. Grenoble, inédit, 56 p., 8 pl.
GIDON M. (1982). - La reprise de failles anciennes par une tectonique compressive: sa mise en Évidence et son rôle dans les chaînes subalpines des Alpes occidentales. Géologie alpine, t.58, p.53-68.
GIDON M. (1989). - La rupture des charnières anticlinales par cisaillement dans les flancs longs des plis : un mode méconnu de formation des chevauchements, observable dans les chaînes subalpines des Alpes occidentales françaises. Géologie alpine, t.65, p. 65-74.
GIDON M. & ARNAUD H. (1978). - Carte géologique détaillée de la France au 1/50.000°, feuille GRENOBLE, 2° Édition. B.R.G.M., Orléans, une carte avec notice explicative de 32 p. & 4 planches hors-texte.
(figure agrandissable)
Fig. 1 - Carte de situation :
L'astérisque cerclé localise la carrière de Sautaret ; les différents ensembles lithologiques et structuraux de la rive droite de la cluse de l'Isère sont localisés.
FV = Faille (chevauchement) de Voreppe ; F = chevauchement de Sautaret ; FF faille principale du Fontanil (=pro parte tassement quaternaire probable) ; FMS = faille (chevauchement) de Mont-Saint-Martin ; CCO = chevauchement de la Chartreuse orientale.
Location sketch map : the star inside a circle indicates the location of the Sautaret quarry. See french caption for structural abbreviations.
(figure à charger =150 ko)
Fig. 2 - Vue d'ensemble de la carrière de Sautaret (cliché pris depuis la rive gauche de l'Isère)
Sous cet azimut, de N80°E, on voit d'enfilade le plan de cassure de la faille F1, penté en moyenne à 60° vers le sud. Un examen attentif montre qu'il est affecté dans le détail d'une morphologie en marches d'escalier.
A view of the Sautaret quarry, from the western side of the Isère valley.
The view strikes N80°E, as does the fault-plane of F1.
Fig. 3 - Place de la succession affleurant dans la carrière de Sautaret, dans la colonne stratigraphique synthétique du Berriasien du Fontanil (d'après Arnaud et al., 1981)
version
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Fig. 4 - Panorama général du front de taille principal de la carrière de Sautaret
Les lettres minuscules désignent les faisceaux calcaires repères au sein du membre de Sautaret (celles pointées d'un astérisque correspondent aux assimilations plus incertaines, interprétatives) ; en bord gauche de la figure on a indiqué la limite entre membre de Sautaret et membre du Peuil (ce dernier est caractérisé par la diminution du nombre et de l'épaisseur des lits marneux et par l'accroissement du taux de matériel bioclastique dans les bancs calcaires). Commentaire des abréviations structurales (en lettres capitales) dans le texte.
A general panoramical view of the main working face exposures of the Sautaret quarry
The small letters indicate the main calcareous levels ; capital letters indicate the various tectonical structures. See text for further structural explainations.
(figure agrandissable)
Fig. 5 - Le front de taille occidental (à orientation nord-sud et à regard ouest).
La vue est prise des pentes opposées du ruisseau de Malsouche, pratiquement dans le plan des couches. Le recul atténue la déformation perpective pour ces dernières mais la vue est encore oblique par rapport au plan de cassure de F1 (dont le tracé est donc déformé en zigzag par la perspective). On voit néanmoins que F1 ne semble pas pouvoir se poursuivre sans un fort changement de pendage en contrebas du faisceau "i".
Les notations sont les mêmes que sur la fig. 4 ; le doublet des faisceaux "j" + "k", formé par les deux derniers faisceaux franchement calcaires du membre de Sautaret sous la base de celui du Peuil, ne se retrouve pas, du moins sous forme de bancs cohérents et continus, dans le compartiment nord de F1 (voir fig. 4 et texte). "m" est un faisceau peu calcaire, caractérisé par une alternance de bancs calcaires et de lits marneux d'épaisseur comparable qui clôt le membre de Sautaret. Les premiers faisceaux qui se rattachent au membre du Peuil sont ceux désignés par les lettres "n" et "o".
A view of the western working face of the Sautaret quarry, showing the succession of lithostratigraphic units on the southern side of the F1 fault (compare with fig. 4 and see text).
(figure
agrandissable)
Fig. 6 - Croquis de détail, pris de l'extrémité nord-est de la carrière, dans l'axe du chevauchement principal, donnant une coupe sans déformation perspective des structures compressives.
Les numéros des cassures et la légende des abréviations stratigraphiques sont les mêmes que pour la fig. 4.
A natural cross section of the various thrusts and folds.
This view is took from the north-eastern part of the quarry and, so, is free of perspective deformation.
See fig. 4 for tectonic and stratigraphical caption.
Fig. 7 - Photo de détail des faisceaux biseautés "g*" et "h*", montrant la dissociation par étirement et par fracturation en micro-blocs basculés du faisceau "h*". Les tirets blancs tracés en dessous de ce faisceau indiquent les principales cassures limitant ces blocs.
A detailed photographical view showing micro-tilted blocks inside "h*" level (faults are indicated by white lines below).
Fig. 8 - Représentation perpective de la surface d'affleurement de la carrière de Sautaret.
Ce schéma en trois dimensions, construit à l'échelle, replace dans leurs rapports spatiaux réels (débarrassés des déformations perspectives) les différents faisceaux figurés ou décrits par ailleurs (mêmes symboles que dans les autres figures).
Synthetic three dimensionnal schema of the nowadays geometric disposition of the different bodies recognised in the Chevalon quarry .
Fig. 9 - Colonne stratigraphique détaillée de la succession sédimentaire visible dans la carrière du Sautaret. Bien que l'échelle ne permette pas une grande précision dans ce sens le dessin des bancs prend en compte la carte d'identité séquentielle des faisceaux repères (lettres a à o). On a indiqué par une flèche la position des différents niveaux de discontinuité tectoniques (comparer avec la fig. 4 et la fig. 5).
Synthetic stratigraphic log of the original sedimentary superposition based on each sedimentary body sequential identification. Positions of thrusts surfaces are pointed on the stratigraphic log.
Fig. 10 - Bloc-diagramme de l'ensemble Voreppe, Chevalon, Fontanil.
Block-diagram of the Voreppe, Chevalon, Fontanil area.