Sentier botanique du musée géologique de Fossilea. Partie 4/4

Au bout du sentier, une faille qui s’est formée il y a 25 à 30 millions d’années en réaction au soulèvement alpin.
L’orogenèse alpine est le résultat de la convergence des plaques africaine et européenne.

​Tout commence au Jurassique (il y a environ 180 millions d’années), lorsqu’une mer chaude et tropicale recouvre la région du Beaujolais. Au fond de cette mer, des couches successives de sédiments calcaires et marneux s’accumulent et se solidifient, piégeant au passage de nombreux fossiles. Bien plus tard, à l’Oligocène (il y a 30 millions d’années), l’Europe subit de puissantes forces d’extension liées à la formation des Alpes. La croûte terrestre s’étire, provoquant l’ouverture du fossé d’effondrement de la plaine de la Saône.

​Sous ces forces d’extension, les roches sédimentaires rigides du Beaujolais finissent par se rompre, entraînant le glissement d’un bloc rocheux vers le bas par rapport à l’autre. Le frottement intense lors du mouvement a brisé la roche en créant une brèche de faille et a incurvé les extrémités des strates (les crochons). Aujourd’hui, le site de Fossilea offre un véritable cas d’école où ce décalage géométrique des couches de pierres dorées est spectaculairement visible à l’œil nu.

Pour aller plus loin :

La faille géologique visible au centre d’interprétation Fossilea (anciennement l’Espace Pierres Folles), situé à Saint-Jean-des-Vignes au cœur du Géoparc mondial UNESCO du Beaujolais, est une magnifique faille normale.

​Son origine est intimement liée à l’effondrement d’un fossé d’effondrement européen à l’Oligocène (il y a environ 30 millions d’années).

​Voici l’histoire de sa formation étape par étape :

​1. Le dépôt des sédiments (Il y a 180 à 200 millions d’années)

​Bien avant que la faille n’existe, la région du Beaujolais est recouverte par une mer chaude et tropicale durant la période du Jurassique (le Lias). Au fond de cette mer, des couches successives de sédiments s’accumulent : des boues calcaires, des marnes bleues et des sables qui piègent de nombreux fossiles (ammonites, gryphées, et même des reptiles marins comme l’ichthyosaure). Ces sédiments se solidifient avec le temps pour former des roches sédimentaires stratifiées (les célèbres « Pierres Dorées »).

​2. L’extension tectonique et l’ouverture du Rift (Il y a 30 millions d’années)

​À l’Oligocène, l’Europe subit de puissantes forces d’extension (étirement de la croûte terrestre). Cet étirement est lié à la formation des Alpes et provoque l’ouverture de grands fossés d’effondrement en Europe (comme le fossé Rhénan ou, plus localement, la plaine de la Saône).

​Sous l’effet de cette tension, la roche rigide du Beaujolais finit par se rompre. Deux blocs de croûte terrestre se séparent : l’un glisse vers le bas par rapport à l’autre le long d’un plan incliné. C’est ce plan de rupture incliné que l’on appelle une faille normale.

​3. Les cicatrices visibles sur le site

​La falaise préservée de l’ancienne carrière de Fossilea offre un véritable cas d’école pour les géologues, car elle permet d’observer directement les conséquences physiques de ce mouvement tectonique :

• ​Le décalage des strates : En regardant la paroi, on constate visuellement que les couches de calcaire et de marne ne sont plus alignées de part et d’autre de la fracture.
• ​Les crochons de faille : Près de la zone de rupture, le frottement extrême lors du glissement a littéralement « tordu » et incurvé l’extrémité des couches rocheuses.
• ​La zone broyée (brèche de faille) : Le contact entre les deux blocs en mouvement a broyé la roche, créant une bande verticale de débris calcaires cimentés.

​Aujourd’hui, l’érosion et l’exploitation passée de la carrière ont mis à nu cette cicatrice de la Terre, devenue l’un des parcours pédagogiques phares du musée pour comprendre la tectonique des plaques locale.

Comment expliquer la présence de chessyite et de romanèchite (vues dans le musée) ainsi que de pillow lavas dans cette région au nord de Lyon ?

La présence au nord de Lyon (principalement dans le Beaujolais et la vallée de la Brévenne) de pillow lavas, de chessyite et de romanèchite est le résultat d’une histoire géologique fascinante. Elle témoigne de l’existence d’un ancien océan disparu, d’une intense activité volcanique sous-marine, puis de circulations de fluides hydrothermaux et d’une altération de surface.

Voici comment ces trois éléments s’articulent chronologiquement :

1. Les pillow lavas : Témoins d’un fond océanique au Paléozoïque. (pillow = oreiller en anglais)
Les pillow lavas (ou laves en coussins) sont des structures basaltiques qui se forment exclusivement lors d’éruptions volcaniques sous-marines. Lorsque la lave en fusion (1 000 à 1 200 °C) entre en contact avec l’eau froide du fond de l’océan (4°C), elle est émise comme du dentifrice sortant d’un tube, sa surface se fige instantanément en formant une sorte de croûte ou de « sac », tandis que le cœur brûlant continue de se remplir, créant ces formes d’oreillers ou de polochons d’une taille de plusieurs mètres : des tubes s’empilent et se moulent les uns sur les autres.
Les plus remarquables laves en coussins des Alpes sont sans doute celles du Chenaillet,
Le contexte : Au Dévonien (il y a environ 370 à 390 millions d’années), la région au nord de Lyon ne ressemblait pas du tout à des collines de vignobles, mais à un bassin océanique en expansion.
Aujourd’hui : On peut observer ces vestiges de croûte océanique (ce que les géologues appellent un cortège ophiolitique) dans le Bas-Beaujolais, par exemple près du Pont-Dorieux ou de l’Arbresle.

2. La chessyite : L’effet de l’hydrothermalisme et de l’altération
La chessyite est un autre nom mondialement connu pour l’azurite, un magnifique carbonate de cuivre d’un bleu profond. Elle tire son nom de la commune de Chessy-les-Mines, située juste au nord-ouest de Lyon.
Sa présence découle directement de l’activité volcanique sous-marine évoquée plus haut :
Le gisement primaire (Dévonien) : Lors des éruptions sous-marines, des sources hydrothermales chaudes (du type « fumeurs noirs« ) ont rejeté d’immenses quantités de soufre, de fer et de cuivre, créant un amas sulfuré (pyrite et chalcopyrite) au fond de l’océan.
La rencontre au Trias : Bien plus tard (vers -240 millions d’années), après que l’océan s’est refermé pour former des montagnes, la mer est revenue et a déposé des grès riches en carbonates par-dessus ces roches volcaniques.
L’altération chimique : L’eau de pluie chargée d’oxygène a infiltré ces roches, oxydant les sulfures de cuivre primaires. En réagissant avec les carbonates des grès sus-jacents, ce cuivre dissous a précipité pour former des cristaux d’azurite (chessyite) et de malachite.

3. La romanèchite : L’oxydation des gisements de manganèse.
La romanèchite est un oxyde de manganèse et de baryum qui tire son nom de Romanèche-Thorins, un village du Beaujolais situé en Saône-et-Loire, un peu plus au nord de Lyon.
Le processus est assez similaire à celui de la chessyite, mais appliqué au manganèse. Durant l’ère secondaire et tertiaire, des circulations de fluides hydrothermaux profonds le long de grandes failles (liées à l’ouverture du rift de la Bresse) ont concentré le baryum et le manganèse.
En arrivant près de la surface, ces fluides ont rencontré des eaux riches en oxygène. Le manganèse s’est oxydé pour former d’importants filons de romanèchite (un minéral noir et lourd), qui a été activement exploitée comme minerai de manganèse jusqu’au XXe siècle.

En résumé
Si vous vous promenez au nord de Lyon, vous marchez sur les restes d’une ancienne dorsale ou d’un bassin océanique d’arrière-arc datant de près de 400 millions d’années (pillow lavas), dont les richesses métalliques initiales (cuivre et manganèse) ont été cuites, lessivées et transformées par le temps et la chimie de l’eau pour donner naissance à des minéraux d’une pureté exceptionnelle (chessyite et romanèchite).

Sortie 2022 avec Pierre Reynard et Bruno Rouselle :
Histoire géologique du Beaujolais de la fin du dévonien (-380Ma) à la fin du carbonifère (-320Ma)
A la recherche des vestiges de la suture entre Laurasia et Gondwana:

Saint-Pierre-la-Palud : (78 km, 1h) Obs. d’amas sulfurés et de pyrite à la carrière Saint-Antoine. Vestiges de fumeurs noirs :

À quelques kilomètres au nord-est de L’Arbresle, sur la D596, on a des affleurements de pillow-lavas de la Brevenne.(380Ma).

Photo 1 : Saint-Pierre-la-Palud : Observation d’amas sulfurés et de pyrite à la carrière Saint-Antoine. Vestiges de fumeurs noirs.
Photo 2 : Saint-Victor sur Rhins : Ignimbrites rhyolitiques prismées + orgues

Un grand Merci à Bruno Rouselle !