Fiche de sortie : Le bassin houiller de Decazeville arrêt n°1

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LYCÉE

THEMES : Energies / Géomatériaux / Histoire de la Vie et de la Terre / Sédiments / Tectonique

ACTIVITES

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Fiche de sortie : Le bassin houiller de Decazeville // Arrêt : arrêt n°1

Données issues du terrain

Présentation

1er affleurement, 300m après le carrefour
1er affleurement, interprété


Le 1er affleurement montre le faisceau du Banel, partie supérieure de l’assise du Banel . D’une puissance estimée à 500 m d’après le log stratigraphique, cette assise est datée de 280-290 Ma. La vitesse de sédimentation est estimée à 2 cm par siècle.

Elle est constituée de stérile, couche détritique composée de pélites, grès et conglomérats. Ces derniers, puissants de 5 m et  toujours situés au-dessus de la discordance, sont désorganisés, faisant penser à un cône de déjection torrentiel.
Le haut de la série correspond à un milieu de dépôt plus calme. Il est constitué de pélites, de 5 couches de charbon et d’un banc plus blanc appelé gore blanc ou tonstein.  Le terme de gore désigne les arènes résultant de l’altération superficielle des roches cristallines.  Le terme de tonstein désigne une roche sédimentaire argileuse provenant de l’altération de cendres volcaniques ou du lessivage d’arènes. Déposées en milieu lacustre, ces roches forment des niveaux épais de quelques centimètres à 1 mètre dans des séries houillères. Leur continuité en fait des niveaux repères, fort utilisés autrefois par les mineurs. (Dictionnaire de géologie 7e édition, 2010, modifié).
Quelques caractéristiques du gore peuvent être mises en évidence au moyen de tests simples (voir rubrique aller plus loin).

Vue agrandie du tronc fossilisé

Nous observons un tronc d’arbre fossilisé qui semble se prolonger dans le gore blanc et le niveau conglomératique situé au-dessus. Ceci suggère que le végétal a été fossilisé en place (biocénose), les dépôts conglomératiques venant le piéger « in situ ».
Sous le banc blanc, l’affleurement sombre correspond à l’un des niveaux de dépôt houiller.

 

Fossiles du niveau houiller

Au sein des niveaux houillers que la route recoupe, des fragments de végétaux mélangés peuvent être observés dans des pélites. Le cliché montre des éléments de feuillage de Cordaites (Pinophyta), de Pecopteris (Filicophyta) et de Callipteridium (Pteridospermaphyta), trachéophytes communs dans les forêts houillères.
Contrairement à l’image précédente, la disposition des éléments végétaux suggère ici un déplacement des fragments avant le dépôt (thanatocénose).

 

Feuillage de Cordaites (Pinophyta)

Feuillage de Callipteridium (Pteridospermaphyta)

Fronde de Pecopteris (Filicophyta)
2ème affleurement, 500m après le carrefour

Le 2ème affleurement est situé aussi dans l’assise du Banel mais à quelques dizaines de mètres à droite du précédent en longeant la route. En tenant compte du pendage, il est situé en-dessous du précédent. La série étant normale, il est donc plus ancien. Il correspond à la série du Mazel-Sauguières, indiquée dans le log stratigraphique.

2ème affleurement (interprété)

Le cliché montre un banc clair épais (conglomérat) encadré par des couches sombres.
Le niveau conglomératique montre un graben qui témoigne d’une tectonique en extension. Le bas et le haut de la faille normale de droite montrent des indices du déplacement relatif vers le bas de ce graben.
Au-dessus de la faille normale de gauche, on observe un chenal rempli de sédiments sombres, riches en charbon. Ceci suggère que le dépôt houiller s’est effectué au cours d’un épisode extensif. La puissance importante estimée du dépôt (1800 m) peut alors être expliquée par un phénomène de subsidence du bassin.

Liste des arrets à proximité

Éléments d'interprétation / Activités

Les conditions ayant présidé à la formation de charbon à Decazeville

Les conditions ayant permis de produire une grande quantité de matière organique

illustration Alain Beneteau@museum toulouse
Le paléoenvironnement a une forte productivité primaire en matière organique : la flore fossile stéphanienne est abondante et riche. La faune, par contre, représentée essentiellement par des restes de poissons dans la partie supérieure de l’assise de Bourran, est beaucoup moins riche. Les fossiles collectés permettent ainsi de réaliser une reconstitution du paléoenvironnement de Decazeville à la fin du Carbonifère : il s’agissait d’un biome de type forêt tropical humide, en bordure de bassin sédimentaire continental laguno-lacustre (bassin dit limnique).

La position paléogéographique de la zone peut être reconstituée, en particulier à partir de l’étude des anomalies magnétiques : par application du principe d’actualisme, on explique ainsi les conditions paléoclimatiques, le territoire étant située en zone intertropicale à l’époque Stéphanienne (fini-Carbonifère).

Les conditions ayant protégé la matière organique de la décomposition

La tectonique extensive active du bassin est à l’origine d’une subsidence avec enfoncement du fond, permettant l’accumulation rapide et massive de sédiments sur la matière organique, isolant celle-ci et la préservant de la minéralisation par décomposition.
Le rejeu épisodique des failles normales permet ainsi la réalisation de cycles sédimentaires à plus ou moins grande échelle, contrôlés par la tectonique.
A petite échelle, de tels cycles forment des séquences sédimentaires répétées appelées cyclothèmes.

La séquestration massive de carbone dans une matière organique mal décomposée peut aussi être attribuée à l’innovation qui apparaît chez des trachéophytes de l’époque : la lignine, composé polyphénolique difficilement dégradable et à laquelle une adaptation efficace des décomposeurs a mis du temps à apparaître. (d’après R.A Berner)

 

Les conditions ayant permis une transformation de la matière organique conservée

L’évolution de la composition chimique des roches carbonées montre une réduction progressive des molécules : les roches sont de plus en plus riches en carbone.
Des composés plus volatiles (hydrocarbures, gaz) sont également générés, mais en plus faibles quantités du fait de la nature de la matière organique d’origine, issue principalement de trachéophytes.
Conditions de la diagenèse : entre 20 et 50 ° C pour une profondeur de quelques centaines de mètres à 1000 m
Conditions de la catagenèse : entre 50 et 150 ° C pour une profondeur entre 1000 et 6000 m
Conditions de la métagenèse : entre 150 et 250 ° C pour une profondeur dépassant les 6000 m
Au delà de la métagenèse, les conditions de température et de pression correspondent au champ du métamorphisme, dans lequel le graphite est stable.

Le contexte régional à l’origine de la formation et de l’évolution du bassin limnique de Decazeville

L’ouverture du bassin de Decazeville, comme celle de nombreux bassins limniques fini-carbonifères, est à mettre en relation avec la pénéplanation par effondrement gravitaire de la chaine Hercynienne sur la fin de son orogenèse.

Avant la sédimentation stéphanienne, le bassin de Decazeville se situe à un carrefour d’accidents tectoniques.
Les premiers sédiments vont donc s’accumuler sur une surface compartimentée, facilement déformable selon trois directions principales :
– Nord-Sud, N 10° à 20° Ouest et N10° Est : faille d’Argentat entre Bagnac et Bouillac, le Grand Sillon Houiller, la zone de moindre résistance de Lugan-Livinhac
– N 30° Ouest : synclinal de la Gaillardie, la brèche du Vignier d ’Agnac
– N 40° à 50° Ouest : failles issues de la faille d’Argentat et la prolongeant vers le SE

Les premiers dépôts se sont donc accumulés dans une dépression étroite et peu profonde allongée Nord-Sud qui est devenue par la suite la cuvette principale.

Au cours de son fonctionnement, le bassin de Decazeville offre des exemples très précis d’enchaînements entre les phénomènes de subsidence, d’érosion et de sédimentation.
Les phases de subsidence brutale sont plus importantes que dans la plupart des bassins du Massif Central, qui ne connaissent pas la répétition d’arrivées détritiques aussi massives, interrompant brusquement les phases de sédimentation phytogène. Ces mouvements saccadés sont peut être dus à la mise en place des granites avoisinant le bassin.

 
Les principales déformations subies par le contenu stéphanien sont contemporaines du remplissage du bassin. Les mouvements post-stéphaniens ont accentué les déformations ébauchées mais sans imposer un style tectonique différent :
– Au début du dépôt de l’assise de Bourran, le bassin a subi un mouvement de compression latérale dirigé d’Ouest en Est qui a redressé la bordure Ouest, déterminant ainsi des axes synclinaux et anticlinaux à grand rayon de courbure, sensiblement parallèles aux bordures du bassin. Le charbon a commencé à fluer dans les anticlinaux. Cette disposition s’accentuera avec la tectonique post-stéphanienne (ex : anticlinal de Lassalle, exploité dans la Grande Découverte, observable en coupe dans la partie historique).
– Au Permien, la subsidence semble s’être arrêtée et une seconde phase de plissement a probablement eu lieu, accentuant les structures antérieurement ébauchées.
– Enfin, la tectonique tertiaire en relation avec les mouvements alpins, a affecté le Houiller et l’Oligocène dans la région Nord du bassin, en faisant rejouer les failles antérieures.

Quelques questions soulevées par l’observation:

Quelles conditions ont été favorables à la formation de charbon ?

  • Quelles conditions ont permis de produire une telle quantité de matière organique ?
  • Quelles conditions ont protégé cette matière de la décomposition ?
  • Quelles conditions ont permis sa fossilisation ?

Quelles sont les causes de la subsidence ?

  • DICTIONNAIRE de GEOLOGIE (7ème édition), par Alain FOUCAULT et Michel RAOULT, éditions Dunod, 2010
  • Carte géologique 1/50 000 N°859 – Decazeville, ed. BRGM
  • GÉOLOGIE de la FRANCE de Jacques DEBELMAS, tome 1, éditions Doin, 1974
  • GÉOLOGIE et PALÉONTOLOGIE des BASSINS HOUILLERS de DECAZEVILLE, de FIGEAC et du DÉTROIT DE RODEZ de Pierre VETTER, Tome 1, Description géologique, édité par les Houillères du Bassin d’Aquitaine, 1968

Pour la détermination des végétaux fossiles on pourra par exemple se reporter aux ouvrages suivants :

  • Léon Moret, Manuel de paléontologie végétale, ed Masson 1964
  • J.C.Ficher, Fossiles de France, ed Dunod 2000

 

Activités

Fichiers à télécharger

Histoire humaine et évolution de l’exploitation charbonnière à Decazeville

 

Utilisation de photos aériennes de l’IGN et stéréoscopie

 

Réaliser une coupe dans le bassin de Decazeville sur tableur,
à partir de données d’Infoterre exploitées au moyen de Google Earth

 

Mettre en évidence quelques caractéristiques simples du gore blanc

 

ANNEXES