Le bassin houiller de Decazeville

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LYCÉE

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

ACTIVITES

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Données issues du terrain

Auteurs

Groupe géolthèque

Présentation

La Découverte à la fin des années 1970

Contexte géologique et géographique

Extrait de la carte géologique de Decazeville au 1/50000, au niveau de la Découverte

Le bassin se situe dans l’Ouest du détroit de Rodez, fossé d’effondrement orienté N10° W, limité au Nord par la Margeride, au Sud par le Rouergue et à l’Ouest par la faille de Villefranche.
C’est un bassin fluviatile (limnique) daté du carbonifère supérieur (Westphalien-Stéphanien incomplet car érodé), mesurant 20,2 km de long sur 8,3 km de large.
La série stratigraphique, d’une puissance totale de 1800 m, est divisée en 6 assises:
hI : Assise de Brayes
ρ : Dacites, trachytes (complexe volcanique)
h5 III : Assise d’Auzits
h5 IV : Assise du Banel
h5V : Assise de Campagnac
h5VI : Assise de Bourran

Les failles normales sont à l’origine du fonctionnement en subsidence et de l’épaississement du bassin au Stéphanien. Elles sont reprises et inversées ultérieurement dans la partie occidentale. Une activité réalisable en classe permet de construire une coupe montrant cet épaississement (voir pistes pédagogiques).

Coupe W-E réalisée dans le bassin, au niveau de la Découverte de Decazeville

 

Echelle stratigraphique des formations du bassin de Decazeville (Thèse P. Vetter, Tome 1, p. 83)


Chaque assise, notée de I à VI, est subdivisée en faisceaux et séries notées par des lettres, comprenant eux-mêmes des horizons lithologiques notés en chiffres arabes.
L’échelle montre une répétition des mêmes séquences sédimentaires pour chacune des assises de III à VI: 
– A la base, une accumulation d’éléments détritiques grossiers en relation avec une phase de subsidence assez brutale.
– Au-dessus, installation d’une sédimentation plus calme: dépôts schisto-gréseux avec récurrences conglomératiques et parfois de petites veines de charbon.
– Au sommet, une série à charbon. L’apport végétal, assez resteint dans les assises III et IV, devient considérable dans les deux dernières assises et conduit à la formation de couches puissantes.
Chaque séquence est interprétée dans un cyclothème, dont la dynamique est expliquée dans la partie interprétation.
C’est durant le stéphanien moyen (B) que se sont accumulés les plus importants dépôts houillers. On peut distinguer deux périodes de sédimentation séparées par un important épisode volcanique :
– Les premières formations sont représentées par l’assise de Brayes surmontée par un important complexe volcanique rhyolitique, probablement lié à une éruption fissurale.
– A cette période d’activité volcanique, succède une phase de sédimentation terrigène et phytogène entretenue par une subsidence pratiquement continue, tantôt lente, tantôt brutale et rapide. Les assises d’Auzits, du Banel, de Campagnac et les poudingues de base de l’assise de Bourran se sont déposées au cours de la phase principale de sédimentation du stéphanien moyen. Ces formations totalisent plus de 1200 m de sédiments dont 35 à 43 m de charbon.
Le stéphanien supérieur (C) est représenté par les deux derniers termes de l’assise du Bourran : la série des couches et la série de Lassalle.

Liste des arrêts

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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

 

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