Rapport Corbières 2013 Notice géologique des Costades
DEPARTEMENT GEOINGENIERIE 27 Novembre 2013 Créé par : Guillaume BOCCAS, Thibault GESLAND, Chao LIU Antoine JAILLET, Hamza BENFDIL, Marine BRISTOT
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Table des matières
1.
Introduction............................................. .................................................................... ............................................. ............................................ ........................................ ..................2 1.1. Situation géographique des Corbières ..................................... ........................................................... ............................................ ......................2 1.2. Topographie ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................. ................................. ..........2 1.3. Géologie de la région ............................................ ................................................................... ............................................. ........................................ ..................3 1.4. Présentation des Costades ................................................ ...................................................................... ............................................ ............................. ....... 3 1.5. Conditions d’établissement de la carte ........................................... .................................................................. ..................................... ..............3 2. Description des terrains ......................................... ............................................................... ............................................ ............................................. .......................... ... 5 2.1. Rognacien ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ ..................................... ...............6 2.2. Vitrollien .......................................... ................................................................. ............................................. ............................................ ........................................ ..................6 2.3. Thanétien marneux ...................... marneux ............................................ ............................................ ............................................ ............................................ ......................7 2.4. Thanétien calcaire .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................. .......................... ... 8 2.5. Formation de Lagrasse .......................................... ................................................................. ............................................. ........................................ ..................8 2.6. Calcaire de Ribaute ......................................... ............................................................... ............................................ ............................................. .......................... ... 8 2.7. Ilerdien marneux ......................................... ............................................................... ............................................. .............................................. ............................. ......8 2.8. Formation de Tournissan ........................................... ................................................................. ............................................ ..................................... ...............9 3. Structures ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................ .......................................... ....................10 3.1. Description des structures à l’échelle de l’affleurement et du paysage : Ribaute .............10 3.1.1. Bloc du Pas de l'Abeille : description des caractéristiques du bloc ................... 10 3.1.2. Caractérisation de la frontière Pas-de-l'Abeille/Terre-Rouge Pas-de-l'Abeille/Terre-Rouge .......................... 11 3.1.3. Bloc de Terre-Rouge : description des caractéristiques caractéristiques du bloc ....................... ...................... 12 3.1.4. Bloc de Lagrasse-Ribaute .......................................... ................................................................ ....................................... ................. 12 3.1.5. Caractérisation du bloc aux alentours de Lagrasse ........................................ ......................................... .. 13 3.1.6. Caractérisation du bloc aux alentours de Ribaute ........................................... ........................................... 13 3.1.7. Caractérisation de la frontière Lagrasse-Ribaute/Pas-de-l'Abeille .................. Lagrasse-Ribaute/Pas-de-l'Abeille .................. 15 3.2. Description des structures à l’échelle de l’affleurement et du paysage : Terre-Rouge Terre-Rouge ...... 16 3.2.1. Bloc de Terre-Rouge .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 16 3.2.2. Caractérisation de la frontière Terre-Rouge/Lagrasse-Ribaute Terre-Rouge/Lagrasse-Ribaute ....................... ....................... 17 3.2.3. Bloc Tournissan ........................................... ................................................................. ............................................ ................................ .......... 17 3.2.4. Caractérisation de la frontière Terre-Rouge/Tournissan ................................. ................................. 17 3.2.5. Bloc les Caunes Hautes .......................................... ................................................................ ........................................... ..................... 18 3.2.6. Caractérisation de la frontière Les Caunes Hautes/Terre-Rouge Hautes/Terre-Rouge ..................... .................... 19 3.2.7. Caractérisation de la frontière Les Caunes Hautes/Tournissan ....................... Hautes/Tournissan ....................... 19 3.3. Interprétation générale .......................................... ................................................................ ............................................ ...................................... ................19 4. CONCLUSION ........................................... .................................................................. ............................................. ............................................ ...................................... ................24 4.1. Géodynamique régionale .......................................... ................................................................ ............................................ ................................... .............24 4.2. Géologie de l’environnement..................... l’environnement............................................ ............................................. ............................................ ........................... ..... 25 ANNEXES............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ ............................................. ............................... ........27 Carte géologique du secteur des Costades ............................................. .................................................................... ...................................... ...............28 Schéma structural des Costades........................................... ................................................................. ............................................ ................................... ............. 29 Coupes géologiques.......................................................... ................................................................................. .............................................. ...................................... ...............30 Cahier des charges du logiciel GOCAD ........................................................... .................................................................................. ............................... ........32
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1. Introduction Le stage de terrain proposé par le département géo-ingénierie (du 6 au 13 septembre 2013), fût fût l’occasion d’une approche approc he directe de la géologie et des structures, dans l’objectif de réaliser une e minute de terrain au 1/10000 d’un petit secteur situé dans le massif des Corbières. Ce document indispensable nous a permis par la suite d’atteindre le but final : la construction de la carte géologique.
1.1.
Situation géographique des Corbières
Le massif des Corbières se situe à cheval sur les départements de l’Aude et des Pyrénées Orientales. Entouré par la ville de Narbonne au Nord-Est, celle de Carcassonne au Nord-Ouest, et Perpignan au Sud-Est, ses délimitations naturelles sont au Nord et l’Ouest le fleuve Aude, au Sud le Fenouillèdes, et à l’Est la mer Méditerranée.
Localisation géographique du massif des Corbières 1.2.
Topographie
Les Corbières sont une zone de moyennes montagnes. Le massif est compris entre les Pyrénées et la Montagne Noire, ce qui permet d’expliquer en partie l’aspect du relief. En effet, celuici est plus abrupt au Sud et à l’Ouest, l’Ouest, étant donné que les Corbières constituent un massif secondaire des Pyrénées. En revanche, r evanche, au Nord et à l’Est, l’aspect des roches est souvent plus doux, davantage arrondi. Ceci s’explique par le fait que le Massif Central, caractérisé par des altitudes moyennes et des reliefs courbes, borde le Nord No rd des Corbières. D’un point de vue général, général, la région est caractérisée par des déformations modérées (plis, failles), et les collines des Corbières s’élèvent en moyenne entre 400 et 500 mètres d’altitude. Le pic de Bugarach, situé au Sud-Ouest des Corbières, constitue le point culminant du mass if, s’élevant à une altitude de 1231 mètres. Les autres sommets importants correspondent au mont Tauch, 917 mètres d’altitude (Sud), et à la montagne d’Alaric, 600 mètres d’altitude (Nord). ( Nord).
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1.3.
Géologie de la région
Le massif des Corbières est un bassin sédimentaire qui s’est formé il y a environ 65Ma, principalement constitué de terrains calcaires, marneux, et de quelques grès. Cette région est constituée de formations du Mésozoïque et du Cénozoïque (Rognacien, Vitrollien, Thanétien, Formation de Lagrasse, Calcaire de Ribaute, Ilerdien), recouvert de quelques formations superficielles datant de Miocène (Formation de Tournissan).
1.4.
Présentation des Costades
Le camp de terrain s’est déroulé plus précisément dans le chaînon de Lagrasse situé dans la partie Nord des Corbières (environ 300 mètres d’altitude). Le territoire à cartographier s’étend sur 2 une superficie de 15 km dans la région des Costades, délimitée par les villes de Ribaute, Lagrasse et Tournissan. La zone est caractérisée par des plaines viticole s au Sud et à l’Ouest. Le plateau des Crémades constitue la région la plus haute de secteur (312 mètres d’altitude). Nous pouvons également noter le Mont Mija qui culmine à 306 mètres, le Pech (255 m), le Crès (219 m), la Jasse (253 m) ou le Serrat de la Bade (266 m).
Carte topologique du secteur des Costades (source : Géoportail) 1.5.
Conditions d’établissement de la carte
La zone des Corbières est historiquement très exploitée pour des approches géologiques car elle présente des affleurements nombreux et bien conservés. Ces caractéristiques sont très importantes car ce sont à partir des observations des affleurements que se dessinent les cartes géologiques. Cependant, la végétation progressant, les conditions actuelles ne sont plus aussi bonnes qu’auparavant mais restent convenables.
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Le groupe 3a (Guillaume BOCCAS, Thibault GESLAND, Chao LIU) a étudié …, tandis que le groupe 3b (Antoine JAILLET, Hamza BENFDIL, Marine BRISTOT) a travaillé sur le secteur Terres Rouges. L’établissement de la carte géologique des Costades s’est déroulé en deux étapes majeures.
La minute : A l’aide des différents outils du géologue (marteau, loupe, boussole), le travail sur le terrain consiste en : la localisation des affleurements ; la distinction des différentes formations et de leur limite ; l’observation des failles ainsi que leur orientation ; l’appréciation des pendages à différents endroits, e dans l’optique de réaliser la minute de terrain (carte topographique au 1/10000 ). Cette minute constitue l’esquisse de la carte géologique finale.
La carte géologique : De retour à Nancy, l’exercice réside cette fois dans : la réunion des informations collectées par les deux équipes constituant le groupe affecté aux Costades ; l’analyse, la synthèse, l’interprétation et l’extrapolation des données (récoltées par le groupe, mais également par les autres groupes des secteurs voisins), en vue de la réalisation de la carte finale. Tous ces éléments ont pu être complétés par des photos e aériennes, la carte géologique du BRGM (échelle: 1/50000 ) et la méthode de la stéréoscopie (vision de photographies en relief).
La présente notice a pour ambition de présenter la carte du secteur des Costades dans son ensemble, tout en mettant en avant des éléments remarquables et complexes de la région parcourue durant le stage de terrain.
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2.
Description des terrains
Formations géologiques :
Lithostratigraphie des terrains du chaînon de Lagrasse
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2.1.
Rognacien
Epoque: mézosoïque (-71/-65 Ma) Epaisseur de la couche: 20-40m Constitution: Le Rognacien est constitué de calcaires à grains très fins, clairs à patine grise. Ils témoignent d’un environnement lacustre où les sédiments se sont déposés. Cette sédimentation s’effectue en milieu réducteur avec absence d’oxygène (typique du fond d’un lac par exemple). La sédimentation de ces calcaires s’est faite dans un environnement assez mouve menté, comme en témoigne les formations mal stratifiées, rendant les mesures de pendage difficiles. Ils peuvent éventuellement être surmontés de pseudo conglomérats noduleux, témoignant d’une sédimentation détritique. Débits anguleux non parallélépipédiques. Eboulis rares.
Illustration de pseudo conglomérats
2.2.
Vitrollien
Epoque: Paléocène (-63/-58 Ma) (-65/-58 Ma) Epaisseur de la couche: 50-100m Constitution: Le vitrollien se compose de marnes rouges foncées (couleur due à une forte teneur en oxydes ferreux) témoignant de la présence de plaines d’inondations (fleuve débordant de son lit pour déposer des limons). Ces marnes sont caractérisées par les traces blanches verticales (dépendant du pendage), laissées par des joncs poussant sur la plaine ainsi que par la présence abondante de microcodiums dans ces marnes. Ces cristaux en étoile sont les vestiges de champignons vivant en symbiose avec les racines.
Illustration de paléosols dans du Vitrollien
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On retrouve également dans le Vitrollien d’importants bancs de conglomérats, f ormés par les lits de rivière. La grosseur des galets contenus dans ces conglomérats donne une indication de la vitesse d’écoulement de l’eau. On peut également y trouver quelques bancs de grès issus de la sédimentation du sable des rivières. Le dépôt de sédiments s’est ici effectué dans un environnement oxydant.
Illustration du granoclassement normal (dû à un courant ralentissant)
On passe progressivement de grains de grosse taille à des grains plus petits. La limite avec le vitrollien est très nette, évoquant un changement de lit brutal du fleuve.
2.3.
Thanétien marneux
Epoque: Paléocène (-58/-57 Ma) Epaisseur de la couche: 50-100m Constitution: Le Thanécien Marneux est caractérisé pas des marnes ocres, brunâtres, ou encore orangées témoignant là aussi de présence de plaines d’inondation. Des bancs de calcaire lacustre à patine grise peuvent être trouvés également, de même que de rares bancs gréseux ou encore des conglomérats.
Illustration de thanétien Marneux
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2.4.
Thanétien calcaire
Epoque: Paléocène (-57/-56 Ma) Epaisseur de la couche: 100-150m Constitution: Le Thanétien Calcaire est caractérisé par la présence d’un premier niveau de calcaire marin contenant des fossiles marins type milioles. Ce calcaire possède un grain moins fin que le calcaire lacustre et est de patine grise. Le reste est composé de calcaires lacustres très bien stratifiés, témoignant d’un environnement de dépôt continental. De rares bancs gréseux peuvent être trouvés aux premiers niveaux. Formation facile à reconnaître de par la végétation éparse et constituée d’arbustes bas et de par ses débits parallélépipédiques. On note la présence d’é boulis également très fréquents.
2.5.
Formation de Lagrasse
Epoque: Paléocène/Eocène inférieur (-56/-55 Ma) Epaisseur de la couche: 200-300 m Constitution: La Formation de Lagrasse se compose de 3 étages : dans le premier on y trouve majoritairement des marnes d’un jaune vif, surmontant une base de calcaires lacustres, témoignant tous deux d’un environnement de dépôt continental. dans le deuxième étage, on y trouve une alternance de calcaires marins et lacustres, on peut trouver dans les premiers des fossiles marins (type huîtres). Cette alternance de calcaires marins et lacustres peut être la preuve de la présence d’une lagune s’ouvrant e t se refermant au gré du temps. dans le troisième étage, on trouve majoritairement des marnes semblables au premier étage ainsi que des calcaires lacustres, indiquant des épisodes à dominance fluviatile et lacustre.
2.6.
Calcaire de Ribaute
Epoque: Eocène inférieur (-55 Ma) Epaisseur de la couche: 10-20m Constitution: La formation de Calcaire de Ribaute se compose de 3 étages: en bas du Calcaire de Ribaute, on y trouve des calcaires à patine plus ou moins sombre, à alvéolines, milioles et nummulites. On peut aussi y trouver des calcaires à oolithes ou des marnes sableuses sombres. Au sommet, on y trouve des calcaires clairs à patine blanche qui sont riches en fragment de crustacés. Ce calcaire s’est donc formé en présence d’une mer.
Morceau de calcaire de Ribaute Les fragments de crustacés sont clairement visibles
2.7.
Ilerdien marneux
Epoque: Eocène inférieur (-55/-54 Ma) Epaisseur de la couche: 50-200m
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Constitution: Vers la base, à la frontière de l’Ilerdien marneux et du calcaire de Ribaute, on trouve un niveau à huîtres. On y trouve principalement des marnes gris bleuté à patine jaune paille, pratiquement azoïques. Dans la couche d’Ilerdien marneux, il est possible de trouver des grès.
2.8.
Formation de Tournissan
Epoque: Miocène (15 Ma) Constitution: Majoritairement de la molasse jaune très friable contenant des petits nodules de calcaire blanc. Cette formation s’est déposée après une lacune sédimentaire de 41 Ma et recouvre des formations beaucoup plus anciennes (on parle ainsi de discordance).
2.9.
Récapitulatif des périodes traversées par les terrains
Mésozoïque : Nous sommes en présence d’un environnement continental, constitué de grands lacs aux eaux mouvementées. Une période de 3 Ma sans sédimentation s’ensuit, peut-être due à un climat plus sec et froid. Paléocène : l’environnement reste continental, mais les lac s remplacés par des plaines d’inondations. De grands fleuves changent brutalement de cours expliquant les dépôts de conglomérats. La végétation est constituée de joncs. S’ensuit une alternance entre lacs/marais et plaines d’inondation. Une irruption marine a eu lieu (début du Thanétien Calcaire). Puis on assiste de nouveau à une succession de lacs et de plaines d’inondation. Limité
éocène/
Paléocène :
lagune
se
refermant
et
s’ouvrant
successivement .
Début Eocène : retour à un environnement du type fin du Paléocène. Puis irruption marine assez courte suivie d’une période continentale. S’ensuit une dernière irruption marine, dont témoigne la microfaune de foraminifères, suivie par un retour des plaines d’inondation. Une lacune 35 Ma d’années au niveau des sédiments intervient (peut -être dû à la succession de périodes glaciaires), durant laquelle le paysage est fortement érodé. La molasse de Tournissan se dépose, témoignant de la présence d’une plaine d’inondation.
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3.
Structures
3.1.
Description des structures à l’ échelle de l’affleurement et du paysage : Ribaute
Dans cette partie, nous décrivons les principaux ensembles rocheux et leurs relations dynamiques. Nous avons pu distinguer cinq ensembles rocheux cohérents par leur structure interne et leur mouvement d'ensemble. Pour en arriver à formuler des conclusions générales sur la structure des blocs, on les étudie localement, à l’échelle de l'affleurement et du paysage. Pour situer ces descriptions, chaque bloc a été affecté d'un numéro (n°). L'affleurement a été affecté d'un indice (n°)(indice). • Bloc du Pas de l'Abeille (1) • Bloc de Terre-Rouge (2) • Bloc Lagrasse-Ribaute (3) • Bloc de Tournissan (4) • Bloc de Les Caunes Hautes (5)
3.1.1.
Bloc du Pas de l'Abeille : description des caractéristiques du bloc
Ce bloc est une portion d'un pli anticlinal. La série affleurante est une série inverse non lacunaire, allant du calcaire de Ribaute au Vitrollien. En effet, au début de la route en (1)(i), on trouve un léger affleurement de Calcaire de Ribaute. Vingt mètres au sud, il est déjà possible d'observer une marne aux couleurs claires, à dominante marron-orangé, caractéristique de la formation de Lagrasse.
Vue globale du chemin du pas de l’Abeille (3 coupes en perspective)
En continuant vers le Sud jusqu'en en (1)(ii), on observe un des niveaux marins de la Formation de Lagrasse. Celui-ci est adjacent à une couche de calcaire lacustre bien visible dans le paysage, et dont le pendage est de 45S47.
1(ii) : niveau marin de la Formation de Lagrasse
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On observe moins de 200m plus loin au Sud, en (1)(iii), un ensemble massif de calcaire lacustre, épais d'une centaine de mètres, avec un pendage 47SE78. En continuant la route, en (1)(iv) on trouvera du Thanétien Marneux sur 100m puis une fine couche de Vitrollien (10-20m au lieu de 50m). On peut donc dire que cette succession de couches, disposées dans un ordre contraire à l’échelle stratigraphique, est une série inver se délimitée par du Calcaire de Ribaute au Nord, et du Vitrollien au Sud. On retrouve exactement le même enchaînement sur le chemin issu de (1)(vi), traversant la forêt en direction Terre-Rouge. D'autres arguments viendront étayer l'hypothèse que ces deux structures séparées d'un peu plus d'un kilomètre dans la direction NE-SW, appartiennent à un seul et même bloc : le bloc du Pas de l'Abeille.
3.1.2.
Caractérisation de la frontière Pas-de-l'Abeille/Terre-Rouge
Ce Vitrollien (1)(iv) marque la frontière avec un deuxième ensemble structural qui le chevauche (Bloc du Pas de l'Abeille). En effet, le pendage du Vitrollien est de 47SE80, donc en se dirigeant vers le S ud et en restant à la même altitude, on descend dans la couche quasiment verticalement. Or, au lieu d'observer du Vitrollien sur une cinquantaine de mètres (comme prévu par le log), celui-ci disparaît prématurément au bout d'une dizaine de mètres, pour laisser place à du Rognacien.
Passé le Rognacien, on retrouve du Vitrollien en (2)(i) plus au Sud (posé sur le Rognacien) mais cette fois avec un pendage très différent et égal à 107SW12. Ceci suggère que ce Vitrollien et ce Rognacien n'appartiennent pas au même ensemble rocheux que le premier Vitrollien. Ce constat vient s'ajouter au fait qu'on retrouve une série normale à cet endroit.
De plus, dans le lit du ruisseau en (1)(v), à la première frontière entre le Rognacien et le Vitrollien, on trouve justement une faille : présence de fortes schistosités au niveau du contact entre le Vitrollien et le Rognacien. Celle-ci a un pendage de 15E35. Sa direction est globalement semblable à celle des couches du bloc du Pas de l'Abeille. En longeant la frontière Rognacien-Vitrollien dans le prolongement de la faille évoquée précédemment, on peut se faire une idée de l'évolution du rapport entre les deux blocs. Il semblerait par moments que le Vitrollien soit entièrement rogné par le Rognacien, ce-dernier reposant sur du Thanétien Marneux, mais il est très difficile de le vérifier étant donné l'épaisse végétation reposant sur la marne en (2)(v) par exemple.
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Ces deux éléments (faille et passage série inverse – série normale) suggèrent donc qu'il y a bien un chevauchement d'une quarantaine de mètres de l'ensemble de Tournissan sur l'ensemble du Pas de l'Abeille.
3.1.3.
Bloc de Terre-Rouge : description des caractéristiques du bloc
Ce deuxième ensemble, au pendage souvent sub-horizontal et présentant par moments des surfaces structurales, chevauche l'ensemble du Pas de l'Abeille. L'ensemble du bloc est en série normale. Afin de connaître la structure de ce bloc, on peut déjà observer un affleurement à l’échelle du paysage, en regardant (2)(ii) depuis (2)(iv). Celui-ci met en évidence un très léger début de pli anticlinal, avec un pendage augmentant en allant vers le Pas de l'abeille au Nord-Est (on mesure en (2)(iii) un pendage de 107SW12) et devenant subhorizontal en allant vers le SudOuest. Ce pli anticlinal révèle par ailleurs un léger mouvement vers le Nord-Est de la plaque avec une contrainte principale de direction NE (cf bloc de Lagrasse-Ribaute).
Le Rognacien présente par ailleurs un pendage en (2)(v) de 95S15. En (2)(iii), le pendage est plus difficile à mesurer en raison de la présence répétée de formations superficielles ou à cause de l'altération qu'il a subi (ce dernier n'est souvent visible que sur la route). On peut cependant dire qu'il constitue une surface structurale puisque ce Rognacien, épais d'une dizaine de mètres au plus, s'étend jusqu'à 2km dans la direction NW-SE et sur plus de 10km dans la direction perpendiculaire NE-SW.
3.1.4.
Bloc de Lagrasse-Ribaute
Ce bloc, le plus étendu des six, est construit en série normale. Il s'agit de l'autre versant du pli anticlinal du bloc du Pas-de-l'Abeille.
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Vue d’ensemble des blocs de Lagrasse-Ribaute, du Pas-de-l’Abeille et de Terre -Rouge 3.1.5.
Caractérisation du bloc aux alentours de Lagrasse
Le cirque de Lagrasse permet d'observer la structure globale à l'échelle du paysage. On constate que la ville de Lagrasse repose sur un Thanétien Calcaire sub-horizontal et que la bute de Lagrasse est constituée de la suite de la série normale ayant pour base affleurante ce Thanétien Calcaire. Dans l'ordre stratigraphique, par altitude croissante, on a: Thanétien Calcaire à la base, puis Formation de Lagrasse sur une hauteur de plus de 100m (il est d'ailleurs possible d'observer un niveau marin en (3)(i)), puis Calcaire de Ribaute au sommet avec une fine couche d'Ilerdien Marneux reposant dessus.
3.1.6.
Caractérisation du bloc aux alentours de Ribaute
En (3)(iv), on retrouve une fine couche d'Ilerdien Marneux reposant sur du Calcaire de Ribaute. Il est très difficile de mesurer son pendage à proximité de (3)(iv) car les affleurements sont rares et souvent altérés (route), ou recouverts de conglomérats fluviatiles issus directement de l'Orbieu. On peut cependant suggérer que le Calcaire de Ribaute, sur lequel repose la fine couche d'Ilerdien Marneux, est en surface structurale. On retrouve en effet ce Calcaire de Ribaute plus au Nord-Ouest en (3)(v), traversant la ville dans une tranchée avec un pendage de 90N13 (il affleure parfaitement sur 500m dans le lit d'un petit canal asséché de quelques mètres de profondeur).
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Ce bout de série normale n'est pas sans rappeler celle du haut de la bute de Lagrasse, d'autant plus qu'elle a pour frontière avec le bloc du Pas-de-l'Abeille, la faille visible en (3)(ii). Il est donc fort probable que les villes de Lagrasse et Ribaute appartiennent à un même ensemble rocheux (d'un point de vue dynamique). Ceci justifie notre choix de les regrouper. En (3)(vi), au niveau du vieux pont de Ribaute, le Calcaire de Ribaute affleure aussi parfaitement et on peut y mesurer un pendage de 45N12.
Plus au Sud, en (vi), le tracé de la route révèle un très bel affleurement de Calcaire de Ribaute mais qui cette fois a un pendage de 84N12. Il disparaît en contre-bas de la falaise bordant la route (falaise présentant un affleurement de Formation de Lagrasse) et réapparaît par moment au bord de l’Orbieu en raison de son inclinaison de 12° vers le Nord.
Affleurement de Calcaire de Ribaute En remontant la bute de Ribaute vers le Sud-Ouest, la pente s'intensifie (on mesure un pendage de 160N30 en (3)(vii)), preuve que ce Calcaire de Ribaute est la surface apparente d'un pli anticlinal dont la contrainte principale a une direction SW-NE. La direction de cette contrainte est à comparer avec celle évoquée dans la description du bloc du Pas-de-l'Abeille. En effet, on se rend bien compte qu'elles ont la même direction SW-NE. Cette direction coïncide avec celle des deux blocs de Thanétien Calcaire et de Lagrasse. On se laisse donc aller à penser qu'elles témoignent du mouvement ayant conduit à un décrochement du Thanétien Calcaire aux alentours de Lagrasse, décrochement de plus de 500m (l'axe de décrochement est le même que celui des contraintes principales : cf B.).
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Au sommet de la bute, dont la pente est légèrement plus forte que le pendage du Calcaire de Ribaute, on trouvera sans surprise de l'Ilerdien Marneux.
3.1.7.
Caractérisation de la frontière Lagrasse-Ribaute/Pas-de-l'Abeille
En (3)(ii), il est possible d'observer une faille chevauchante. En effet, reposant sur l'Ilerdien Marneux sub-horizontal, on trouve la série inverse de la structure du Pas de l'Abeille : d'abord du Calcaire de Ribaute avec un pendage de 45SE50 sur une dizaine de mètres ; puis de la Formation de Lagrasse avec un pendage de 45SE30 jusqu'à trouver du Thanétien Calcaire (on omet la singularité du roc de la Cagalière) avec un pendage de 58SE45. A cela s'ajoute l'observation de schistosités en (3)(ii), argument supplémentaire en faveur d'une faille chevauchante. La faille chevauchante sub-horizontale, longeant le Calcaire de Ribaute (visible en (3)(i) par exemple) disparaît sous la végétation non loin du Thanétien Calcaire. Cette frontière entre les structures de Lagrasse-Ribaute et du Pas-de-l'Abeille ne réapparaît pas au-delà du Thanétien Calcaire
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lorsqu'on emprunte le chemin de la Cagalière au Sud du cirque. Ceci suggère que la faille plonge avant. Il est en effet fréquent qu'une faille plongeante « court » le long des séries rocheuses les plus denses (en l’occurrence du Calcaire de Ribaute) sur des distances plus ou moins grandes, avant de plonger et suivre l'axe des contraintes principales.
Quoi-qu'il en soit, la faille chevauchante, limite entre l'Ilerdien Marneux de la structure Lagrasse-Ribaute et le Calcaire de Ribaute de la structure du Pas-de-l'Abeille se poursuit dans la direction NE jusqu'en (1)(i).
3.2.
Description des structures à l’échelle de l’affleurement et du paysage : Terre-Rouge
3.2.1.
Bloc de Terre-Rouge
Le bloc Terre-rouge est une portion d’un pli anticlinal. La série affleurante est une série normale non lacunaire, allant du Rognacien au Thanétien Calcaire. Au centre, on trouve un bloc de Rognacien de pendage quasi-horizontal caractérisé par quelques affleurements et une végétation basse. Plus à l’Est, une zone inaccessible de Thanétien Calcaire avec quelques affleurements visibles de loin, le reste se voit facilement sur la photo aérienne.
Affleurements de Thanétien Calcaire Le réseau de failles du secteur de Terre-Rouge est très complexe. Il est entouré par un réseau de failles qui s’entrecoupent et qui le limitent des blocs avoisinants, notamment pour la partie Est aux frontières avec les structures « Les Caunes Hautes » et « Tournissan ».
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3.2.2.
Caractérisation de la frontière Terre-Rouge/Lagrasse-Ribaute
Le chemin qui passe par le point 2(vii) a été le plus difficile de toute la carte, il n’y avait pas d’affleurements, juste un peu de calcaire sur la route. Aux bords, il y avait une légère végétation. Quelques mètres au Nord, on relève du Thanétien Marneux à peine visible et puis juste après de gros blocs de Thanétien Calcaire. Le pendage quasi-horizontal de la structure laisse supposer que l’on ne peut pas avoir une hauteur de Thanétien Marneux aussi faible et donc on est en présence d’une faille.
3.2.3.
Bloc Tournissan
C’est un grand bloc dans lequel toute la partie Sud est une formation superficielle, la molasse de Tournissan, qui recouvre la couche de Thanétien Calcaire. Elle est marquée par la présence de colluvions au Nord. Le reste est composé de terres cultivées, des vignes en majorité. Le Nord est marqué par la faille (a) le séparant de Terre-Rouge et la faille ( c) le séparant du bloc des Caunes Hautes. Le Nord-Est est caractérisé par une série normale allant du Vitrollien à la Formation de Lagrasse.
Zones cultivées du secteur de Terre-Rouge 3.2.4.
Caractérisation de la frontière Terre-Rouge/Tournissan
Il s’agit d’un ensemble de plis et de failles. Leurs présences se justifient par le changement de pendage entre le grand bloc de Rognacien (sub-horizontal) et l’ensemble Vitrollien-Thanétien Marneux (35SE45 dans le plan de la coupe) (cf annexe 3 : Coupes géologiques, coupe globale Lagrasse-Prat Neuf Métérie p.29). La faille (b) NE-SW est une faille verticale (de pendage 0S78) qui part de la Jasse à Le Pech. Cette faille passe entre le Vitrollien et le Thanétien Marneux au Sud-Ouest, et au cœur du Thanétien Marneux au Nord-Est. Elle est clairement remarquable: au point 2(vi), on peut aussi noter le changement de pendage de part et d’autre de la faille (35SE45 pour le Vitrollien contre 70S40 pour le Thanétien Marneux).
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Faille (b’) venant croiser la faille (b) On remarque l’existence d’une brèche (cataclasite) qui traverse le bloc de calcaire présent au milieu du Thanétien Marneux. On peut aussi le visualiser sur la photo suivante:
Brèche (cataclasique) En revanche, la faille (a) met en contact deux formations assez lointaines (Rognacien et Formation de Lagrasse), la descente du bloc de Tournissan est donc beaucoup plus prononcée ici.
3.2.5.
Bloc les Caunes Hautes
C’est un petit bloc délimité par la faille (a) au Nord et la faille (c) au Sud composé de Thanétiens Marneux et Calcaire. La faille (c) met en contact le Thanétien Marneux 6(i) et la Formation de Lagrasse.
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3.2.6.
Caractérisation de la frontière Les Caunes Hautes/Terre-Rouge
La faille (a), difficilement visible sur le terrain car elle passe à travers le Thanétien Calcaire sans varier les pendages, est clairement visible sur la photo aérienne.
3.2.7.
Caractérisation de la frontière Les Caunes Hautes/Tournissan
Il s’agit d’une faille inverse additive de pendage moyen (55SE60). En effet, le compartiment supérieur (le bloc de Tournissan) (Thanétien Calcaire + Formation de Lagrasse) est descendu audessous du compartiment Les Caunes Hautes (Thanétien Marneux + Thanétien Calcaire). Du fait du changement de pendage, on peut également affirmer qu’il s’agit d’un pli anticlinal (Rognacien au centre) – (cf annexe 3 : Coupes géologiques, coupe globale Lagrasse-Tournissan p.31) On peut modéliser cela par le schéma suivant:
Frontière Tournissan/Caunes-Hautes 3.3.
Interprétation générale
Tous les éléments collectés permettent de retracer l’historique des déformations et de déduire les mouvements relatifs des blocs.
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Phase 1: Compression
1- Au niveau du contact entre le bloc Tournissan et le bloc Terre Rouge D’après la coupe générale, on peut déduire qu’il y a eu une phase de compression q ui résulte d’une force de sens Sud-Nord, qui a donné lieu au pli, et ensuite à une faille suite aux grands efforts appliqués. C’est ensuite qu’a eu lieu la sédimentation de quelques couches puis une érosion (qui explique l’absence des couches intermédiaires entre la Formation de Lagrasse et la Formation de Tournissan) et enfin le dépôt de la molasse de Tournissan. * Une force de même orientation est présente entre le bloc de Tournissan et le bloc de Terre-Rouge suite aux pendages du Thanétien Marneux, Calcaire et Vitrollien par rapport au Rognacien. En effet, la molasse de Tournissan vient les recouvrir. La faille a fait descendre le bloc de Tournissan ce qui a permis de créer une vallée.
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Descente du Bloc Tournissan
2- Au niveau du contact Pas-de-l’Abeille – Terre-Rouge Ce même mouvement de compression entraîne la formation du pli anticlinal à l'origine de la série inverse caractérisant le bloc du Pas-de-l'Abeille. A mesure que le pli se forme, les contraintes sur les matériaux sont telles qu'elles entraînent la rupture progressive du pli selon une faille chevauchante : la faille délimitant le bloc du Pas-de-l'Abeille et le bloc de Terre-Rouge est née. Différents arguments viennent étayer l’hypothèse de chevauchement. Elle permet d’expliquer la présence d’un contact anormal entre une série inverse (bloc du Pas-de-l’Abeille) et une série normale (bloc de Terre-Rouge). A cela vient s’ajouter la disparition prématurée du Vitrollien et la présence d’une faille bien visible au niveau du Pas-de-l’Abeille (cf description bloc du Pas-del’Abeille).
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Phase 2 : Cisaillement et distension
Des contraintes de cisaillement, postérieures au mouvement de compression à l’origine du pli anticlinal, et qui entraîneraient un décrochement du bloc du Pas-de- l’Abeille, permettraient ensuite d’expliquer la discontinuité du Thanétien Calcaire au niveau du bloc du Pas-de-l’Abeille et la succession Thanétien-Calcaire – Thanétien-Marneux – Thanétien-Calcaire – Thanétien-Marneux visible à l'Est de Lagrasse. De plus, en étudiant l'architecture globale du bloc du Pas-de-l'Abeille, on constate que la barre rocheuse homogène de Thanétien-Calcaire s'étalant de Lagrasse au Pas-de-l'Abeille est légèrement concave avec un rayon de courbure de direction NW-SE. Plus encore, on se rend compte qu'un tel mouvement de cisaillement entraînerait nécessairement la formation d'une protubérance sur le bloc de Terre-Rouge, protubérance bien présente sur la carte géologique au niveau de La Pascale (275m). Malheureusement, un tel décrochement devrait entraîner l'apparition d'une faille de direction E-W traversant Lagrasse mais nous n'avons malheureusement pas pu constater sa présence. Quoiqu’il en soit, comme évoqué plus haut, un léger pli anticlinal aux alentours du Pas-de-l'Abeille témoigne de la présence à un moment donné d'une contrainte de direction SW-NE. La direction de cette contrainte serait compatible avec une co ntrainte cisaillante.
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De plus, on peut aussi supposer que le mouvement de cisaillement qui a donné lieu à la faille (a) vient après la création des failles (b) et (c). En effet, les failles (b) et (c) seraient une seule et même faille. Ce mouvement de cisaillement est alors en accord avec le mouvement constaté entre les blocs « Pas-de-l’Abeille » et « Terre-Rouge ». En outre, la plus grande vitesse de déplacement est au niveau du contact entre Tournissan (ii) et Terre-Rouge comme expliqué sur le schéma. Enfin, ce mouvement relatif entre les blocs a créé une distension, élément qui peut expliquer aussi l’affaissement du bloc Tournissan.
Phase 3 : Chevauchement du bloc du Pas-de-l'Abeille, contrainte NW-SE Cette dernière étape est nécessaire pour expliquer le fait que le Thanétien Calcaire issu du décrochement soit si proche dans l'espace du Thanétien Calcaire du bloc du Pas-de-l'Abeille. Cependant, cela ne signifie pas que cette phase ait été complètement dissociée dans le temps de la phase 2. On pourrait tout à fait imaginer que cette dernière ait été tout simplement plus rapide et plus localisée dans le temps que la phase 1 de compression, cette dernière ayant persisté pendant toute la durée du décrochement du bloc.
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4.
CONCLUSION
4.1.
Géodynamique régionale
Géologie : L’histoire géologique des Corbières débute à la fin du Crétacé. Cette région constitue une terre émergée depuis plus de 200Ma, aplanie, et recouverte d’une couche argileuse similaire à celle observée sur le continent africain actuel. Au cours du Paléocène et de l’Eocène, la subsidence des terrains va permettre une nouvelle période de sédimentation. C’est alors que des sédiments continentaux (grès, conglomérats, limons) issus de fleuves, de rivières et de plaines d’inondation se déposen t dans la dépression, de -70 à -56Ma (du Maastrichtien au Thanétien). Aussi, des lacs d’eau douce prennent place dans le bassin, permettant la mise en place de bancs de calcaire lacustre. Puis, au début de l’Eocène s’est ouvert un golfe marin où des organismes vivants comme des huîtres, ou des foraminifères (nummulites, alvéolines) ont pu se développer. L’accroissement des fonds marins a ensuite laissé place à des dépôts vaseux, se transformant en marnes de couleur terne, caractéristiques des dépôts de nature marine. Enfin, les Corbières subissent des déversements de limons, grès et conglomérats fluviatiles provenant du Sud, où apparaissaient des reliefs de plus en plus importants (les futures Pyrénées).
Tectonique : L’histoire tectonique des Corbières est sous-jacente de celle des Pyrénées. Pendant le Crétacé, entre -140 et -110Ma, un rift s’est progressivement ouvert entre les plaques Europe et Ibérique, suivant un axe NW-SE. L’amincissement de la croûte continentale, lié à l’ouverture de ce bassin, s’est accompagné d’un décrochement senestre, puis d’une rotation de la plaque Ibérique, avant qu’elle ne remonte sous l’influence de la plaque Afrique. Ceci a permis l’ouverture du Golfe de Gascogne, s’accompagnant d’importantes compressions dans la direction NW-SE, qui a alors donné naissance aux Pyrénées, et aux différentes déformations visibles sur le terrain des Corbières.
Schéma représentatif de la formation des Pyrénnées
Puis, à l’Oligocène, le massif des Corbières s’affaisse. Des fossés d’effondrement comme ceux présents entre l’Alaric et le chaînon de Lagrasse (direction NE -SO) en sont aujourd’hui les témoins. Ceci s’explique par la migration à l’Est de la Corse et de l a Sardaigne permettant la mise en place d’un golfe marin, le Golfe du Lion.
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Géodynamique de la région Pyrénées-Corbières
L’histoire tectonique du secteur semble s’interrompre au Miocène, tandis que des dépôts fluviatiles, comme la formation de Tournissan (-15Ma), continuent à se mettre en place.
4.2.
Géologie de l’environnement
Occupation du sol : La végétation y est basse et épineuse, ou reboisée en résineux. Le maquis et la garrigue dominent le paysage des zones sèches des Corbières (Ouest). Ce paysage est issu du déboisement et était entretenu par l’élevage des animaux. La flore y est variée et typique (Lis des Pyrénées, prêle des bois). Dans le Nord et l’Ouest, les forêts sont constituées de chênes et de hêtres.
Climat et ressources en eau : Le climat de l’Aude est un climat méditerranéen, propice à la culture des vignes et des oliviers. Caractérisé par de fortes chaleurs (30 à 40°C) et peu de précipitions l’été, des averses abondantes l’automne, ainsi que des hivers plutôt doux, il existe toutefois quelques contrastes au sein même des Corbières : par exemple, au niveau de la Montagne Noire, le climat y est plus montagnard, l’Ouest est caractérisé par des précipitations plus importantes. La région de l’Aude est également soumise au vent, dû aux reliefs nord et sud qui forment un couloir. Ces vents réguliers ont permis d’installer des parcs éoliens. Le fleuve Aude traverse le département du Nord au Sud, avant de changer de direction à l’Est vers la mer Méditerranée. Plus localement, l’Orbieu est le principal cours d’eau du secteur des
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Costades, il le traverse du Sud-Ouest au Nord-Ouest et passe à l’Ouest du village de Lagrasse et au Nord de celui de Ribaute, avant de se jeter dans l’Aude au Nord-Ouest de Narbonne.
Risques naturels : Les Corbières orientales, soumises aux influences méditerranéennes, connaissent une forte sensibilité aux feux de forêts, accentuée par la nature des formations basses. Les mouvements de terrain (affaissement, effondrement, éboulement, coulée de boue,…) sont également un autre risque naturel à prendre en compte. En effet, de par la géologie de la région, sa morphologie, l’occupation des sols, et l’infiltration de l’eau dans le sous -sol, les Corbières sont sensibles à ces divers phénomènes. Enfin, le secteur est aussi soumis à d’importants risques d’inondation dus aux dépressions méditerranéennes. Les 12 et 13 novembre 1999, dans l’Aude, il est tombé jusqu’à 550mm en 24h.
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ANNEXES
Annexe 1 : Carte géologique du secteur des Costades Annexe 2 : Schéma structural des Costades Annexe 3 : Coupes géologiques Annexe 4 : Cahier des charges du logiciel GOCAD
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Carte géologique du secteur des Costades
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Schéma structural des Costades
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Coupes géologiques
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Cahier des charges du logiciel GOCAD 1. Présentation Gocad (Geological Object Computer Aided Design) est un logiciel qui permet de modéliser des environnements souterrains en trois dimensions. Cet outil a été développé dans les années 90 par l’équipe de recherche Gocad, à l’univ ersité de Lorraine. L’idée du projet Gocad est issue de l’incapacité des systèmes de cartographie traditionnels à modéliser des objets géologiques complexes, i.e. affectés par des évènements tectoniques (plis, failles,…). Ce logiciel est basé sur l’interpolation discrète des points d’une surface (présents en nombre fini). Il est alors possible de régler le maillage de cette surface de telle sorte que Gocad génère des facettes triangulaires. Mais la puissance du logiciel réside dans sa technologie de « Discrete Smooth Interpolation » (DSI). La question à se poser est : comment relier les points entre eux avec le moins de « rigidité » possible, tout en conservant l’aspect naturel des objets géologiques ? En effet, Gocad offre la possibilité d’affecter des contraintes physiques aux points de la surface. Le maillage de celle ci peut alors être densifié, et l’objet 3D est défini avec plus de précision. Gocad connaît de nombreuses applications, notamment pour la représentation d’environnements géologiques (structures, mines,…). Il est également utilisé par de nombreuses compagnies pétrolières. En effet, il représente une source fiable de modélisation de réservoirs en 3D. Enfin, Gocad est exploité dans les domaines de l’archéologie, ou encore de l’imagerie médicale.
2. Exploitation des données de terrain Suite au camp de terrain réalisé dans les Corbières au début du mois de septembre 2013, nous avons exploité les données récoltées au cours du stage par le groupe 2A, affecté au secteur des Auzines, afin d’en obtenir une modélisation 3D. Dans le but de créer une surface dans Gocad, nous avons importé une image (à partir du site Géoportail) en référençant deux points précis du secteur, en coordonnées Lambert. Les pixels de l’image (à l’échelle de cette dernière) ont alors dû être « drapés » dans un repère (u ,v) pour aboutir à une échelle réelle, c’est pourquoi l’image a été importée en tant que « Voxset 2D ». Ensuite, nous avons utilisé un fichier Excel comportant un nombre fini de points de coordonnées (X, Y, Z) (coordonnées Lambert) de la région, qui a ensuite été importé en tant qu’ « objet Gocad » dans le logiciel. Puis, nous avons créé l’enveloppe de cette surface par digitalisation d’une courbe fermée, et choisi un maillage adéquat afin de coller les points de coordonnées (X,Y,Z) à l’image précédemment importée. Enfin, pour exploiter l’interpolation DSI du logiciel Gocad, nous avons appliqué des contraintes de bord, i.e. imposer l’immobilité dans l’espace des points au bord de la surface, ainsi que des contraintes de nœuds, i.e. imposer un mouvement selon Z pour que la surface s’adapte aux points. Nous avons interpolé sur toute la surface et nous avons densifié le maillage pour plus de précision : la surface 3D du secteur des Auzines a donc été créée. Le second objectif fut, à partir de cette surface, de concevoir la surface supérieure de la formation de Thanétien Calcaire. Pour ce faire, nous avions besoin de convertir les valeurs de pendage relevées sur le terrain (qui sont des valeurs planes), en directions de plongement et en
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orientations de pôles (valeurs 3D). Puis, à partir de ces données, il a fallu établir les propriétés vectorielles (nx, ny, nz) de ces points. De la même manière que précédemment, nous avons importé le fichier Excel correspondant dans Gocad, en tant qu’ « objet Gocad ». Nous avons alors obtenu les points avec leur pendage (matérialisé par des disques). Afin de dessiner la limite supérieure du Thanétien, nous avons digitalisé sous forme de courbe les limites, repérées sur la carte géologique des étudiants, de la formation considérée.
Limites supérieures du Thanétien Calcaire matérilisées par les courbes rouges Nous avons fait deux hypothèses : - le Thanétien Calcaire a une épaisseur constante sur toute la zone (120m) ; - Les pendages et les azimutes récoltés so nt des constantes. Il s’agit maintenant de se demander si la surface va effectivement coller aux pendages. Afin de répondre à cet objectif, nous avons créé des puits virtuels passant par les points où ont été réalisées les mesures de pendage (les puits les plus utiles sont ceux situés au niveau des frontières géologiques, soient les puits 3, 5, 8, 9, 10, 11, 20, 27 ).
Création de puits virtuels
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Ils vont servir à asseoir la surface supérieure du Thanétien Calcaire. En effet, dans chaque puits est défini un marqueur, i.e. une surface qui indique un changement de faciès. Or ces marqueurs correspondent à l’intersection entre la limite géologique du Thanétien Calcaire et la surface topographique. Leur orientation n’est donc pas celle des pendages locaux. Un ajustement de l’azimut de la direction de plongement a alors été nécessaire. De plus, n’ayant pas de données sur la limite géologique du Thanétien situé de l’autre côté du pli du secteur des Auzines, nous avons décalé quelques puits de la zone centrale (les puits 22 et 25, dont nous ne nous servions pas au départ ) jusqu’à ladite limite. Il a également fallu modifier l’orientation des marqueurs correspondants. Pour finir, il suffit de créer une surface passant par les marqueurs des puits en ajustant au mieux le maillage, de manière à obtenir la surface supérieure de Thanétien Calcaire la plus représentative possible de la réalité du secteur des Auzines.
Crétation des limites supérieures et inférieuresdu Thanétien Calcaire 3. Application au terrain des Costades Tout d’abord, il n’aurait pas été possible de réaliser ce travail sur le secteur des Costades car les points où ont été réalisées les mesures de pendages n’ont pas été référencés avec leurs coordonnées GPS. Si toutefois nous avions eu connaissance de ces coordonnées, la région des Costades se serait moins bien prêtée à l’exercice que celle des Auzines, car contrairement à ce terrain, nous n’étions pas en présence d’un pli d’une telle ampleur. De plus, le bloc du Pas -de-l’Abeille est construit en série inverse, or ces structures sont plus difficiles à modéliser. Concernant le bloc de Tournissan, l’absen ce de connaissance quant à l’évolution des pendages rend impossible l’exploitation de ce secteur avec le logiciel Gocad. Le seul bloc que l’on aurait éventuellement pu modéliser est celui de Terre -Rouge en raison de son pendage simple sub-horizontal. De pl us, n’ayant pas couvert l’ensemble de la région, certaines zones très localisées ont fait l’objet de quelques mesures de pendages, alors que d’autres secteurs restent démunis de données.
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