La région d’Andlau et de Villé.kmz

La région d’Andlau et de Villé
Dossier réalisé par Caroline Prevot pour l'INRP
Eduterre Usages - Septembre 2009
Atelier Formaterre
"La carte géologique,entre le terrain et la classe"
Cette création est mise à disposition sous
un contrat Creative Commons.

Magmatismes, métamorphismes du secteur...comprendre et dater ?
La complexité de la zone n'est qu'effleurée avec les quelques exemples proposés.
On part à la recherche d'arguments cartographiques et de terrain permettant d'apporter quelques éclairages sur ces notions...

Contexte général
Ce secteur appartient aux Vosges cristallines du Nord.
Ce terme cristallin n’est pas satisfaisant, car le socle du secteur présente aussi des roches sédimentaires.
La recherche d’indices, permettant de retracer quelques étapes de l’histoire géologique de la région, s’effectue au niveau de plusieurs affleurements.
Ces derniers sont repérables sur la carte géologique au 1/50 000 de Sélestat actuellement épuisée, en cours de réactualisation.
La vision d'ensemble est complétée avec la carte au 1/1000 000 et avec la carte des structures géologiques disponibles.

Logo OneGeology

Structures géologiques 1/1000000
Carte géologique numérique de la France à l'échelle du millionnième constituée de lignes qui représentent les contours, failles et lineaments principaux.
.
On repère d'Ouest en Est, en bleu clair, la grande dislocation de Lalaye - Lubine, une faille de décrochement majeure. et une zone de fractures qui sépare les domaines des Vosges du Nord (domaine Saxothuringien de l'orogenèse varisque) de celui des Vosges moyennes et du Sud (domaine Moldanubien ).
En bleu clair toujours, de direction Sud - Nord, on repère la faille de Ste-Marie-aux Mines.
En bleu foncé au niveau de la série de Villé, on repère une zone de chevauchement se situant au niveau de la série de Villé étudiée ici.
On repère en rose les faille normales (les failles vosgienne et rhénane) à l'Est qui séparent le socle du rift Rhénan.
Lien vers la légende complète en ligne (BRGM)

Logo BRGM

Carte géologique imprimée 1/1 000 000 (BRGM)

Carte géologique de Sélestat 1/50 000
Notice de la carte téléchargeable
http://ficheinfoterre.brgm.fr/Notices/0307N.pdf

Carte géologique de France à 1/50 000 - Images raster de la carte imprimée
Carte géologique à 1/50 000 sous sa forme image géoréférencée. Des documents associés (légende, notice, shéma strcutural) existent sous forme numérique (voir point de contact).

Points d'intérêts

Schistes de Villé

Extrait de la carte géologique de Sélestat
Notice de la carte téléchargeable
http://ficheinfoterre.brgm.fr/Notices/0307N.pdf

Schistes de Villé
Les affleurements sont recouverts de mousse.
Un nettoyage délicat de la surface révèle une belle roche feuilletée, litée et plissée.
La couleur est verdâtre, l'aspect est satiné avec des petits micas visibles donnant un aspect soyeux, onctueux au toucher.
La roche est riche en minéraux hydroxylés (mica blanc, talc, chlorite, séricite).
La roche se clive facilement et se débite en feuillets comme les schistes ardoisiers, c'est donc une roche métamorphique..
Ce micaschiste sériciteux et chloriteux est appelé phyllade de Villé.
On peut noter un pendage de 30° vers le Nord. Attention site à préserver, ne pas prélever !!!
Les schistes (ou phyllades de Villé) présentent des plis en chevrons à flancs plats et charnières anguleuses.
Ces plis sont les témoins d'une orogenèse : la mise en place de la chaîne Calédonienne au Paléozoïque. (Autour de -500 millions d'années).
Ces micaschistes résultent de la transformation de roches argileuses.
On y trouve les premiers organismes vivants fossilisés de la région : des éponges siliceuses de très petite taille.
Nous étions donc dans un milieu marin au moment du dépôt de cette roche avant l'orogenèse.

Comment les schistes de Villé se sont - ils formés ?
Comment se sont formés les plis en chevrons ?
Cette déformation résulte de la flexion ou de la torsion des roches et n’est visible que si la forme antérieure à la déformation est connue. La schistosité est antérieure au plissement.
La déformation intense s’est faite selon des forces de compression à peu près Sud - Nord conformément à l’orientation des axes des plis observés.
L’étude de la carte permet de repérer la présence d’un accident tectonique majeur : un chevauchement de la série des schistes de Villé.
Il est considéré jusqu’ici comme un accident intraformationnel naissant.
Dans quelles conditions de température et de pression se sont formés ces schistes ?
Ce schiste vert est caractérisé par sa richesse en minéraux hydroxylés (chlorite, séricite).
Conditions d'apparition et de disparition de quelques minéraux clefs permettant de le situer.
Domaines de stabilité des minéraux
A: Domaine de stabilité de l'association à chlorite+actinote+albite (facies schiste vert)
B: Domaine de stabilité de l'association à glaucophane + albite
C : Domaine de stabilité à glaucophane + jadéite (facies schiste bleu)
D : Domaine de stabilité de l'association à grenat + jadéite + Glaucophane (facies éclogite)
Source : Compléments du programme de Terminale S ( 2000), MEN.
On peut donc situer le schiste de Villé dans le faciès des schistes verts avec une limite supérieure de température de 500°C définie par l'isograde de la biotite.
Il aurait subi un métamorphisme faible d’épizone à température modérée.

Reconstitution et chronologie de l’histoire de la série de Villé
Les formations argileuses à l'origine des schistes de Villé sont datées approximativement du Précambrien (- 600 Ma voire -1000Ma).
L’orogenèse Cadomienne a affecté les sédiments de la série de Villé. Les Vosges ont été continentalisées et métamorphisées dès la fin du Précambrien.
Les plis en chevrons seraient ensuite les témoins de l'orogenèse Calédonienne au Paléozoïque, autour de -500 millions d'années.
Les schistes de Villé sur la carte chevauchent du Sud vers le Nord sur des terrains les schistes de Steige plus récents du Silurien (en violet).
Le chevauchement est donc postérieur à l'Ordovicien Silurien.

Andlau

Extrait de carte Sélestat 1/50 000
Notice de la carte téléchargeable
http://ficheinfoterre.brgm.fr/Notices/0307N.pdf

Vue Andlau
Pour faciliter la compréhension (afficher la carte en alternance - opaque - transparence) et zoomer - dézoomer
On marche (n°1 figure ci - dessous) « sur » le Trias (T1c) constitué des grès vosgiens supérieurs du Bundsandstein moyen. En face, orientation Sud - Ouest, le sommet boisé de la forêt d’Andlau est constitué de la série métamorphique des schistes de Villé du Briovérien (n°2). Cet accident tectonique chevauchant passe sous le village et en gros au niveau de l’église (en tiretés rouges).
La série de Villé chevauche du Sud vers le Nord la zone de métamorphisme plus récente qui borde le granite intrusif d’Andlau. La butte boisée en avant de l’église est constituée de cornéenne (n°3 figure).
La base des vignes repose sur des sédiments du quaternaire, des dépôts de solifluxion Soxy (n°4)
Schéma d'interprétation

Granite
On poursuit le chemin, vers l’Ouest, puis on repère à droite le passage de la faille vosgienne. Elle met en contact tectonique les terrains secondaires du petit champ de fractures de Barr et le massif granitique d’Andlau qui affleure en lisière de forêt.
En contrebas on observe deux affleurements de ce batholite circonscrit." Batholite = (bathus: profond, et lithos: pierre) massif de quelques Km à plus de 100 Km constitué de roches magmatiques plutoniques "
Le granite d'Andlau est un granite leucocrate, à porphyroblastes de feldspath orthose.
Il comprendrait :
- des enclaves de cornéennes et de schistes tachetés
- des enclaves de diorite et de microdiorite (J.P. Von Eller).
Une autre carrière permet d’observer ce granite à l’entrée du village d’Andlau à gauche en venant du Hohwald. Mais elle est transformée en dépôt de matériaux et interdite d’accès. On y observe de grandes diaclases, des figures d’altération mécanique par les végétaux et la formation de l’arène granitique.

Comment s'est mis en place le granite d'Andlau ?
Vue microscopique d’une lame mince de granite d’Andlau
A gauche en LPNA, à droite en LPA
La roche est relativement claire (par rapport à un basalte), isotrope (pas d’orientation particulière) et holocristalline. Elle est constituée de minéraux qui sont tous distinguables à l’oeil nu. La texture est grenue. Il s’agit donc d’une roche magmatique plutonique.
Le batholite est à microstructure monzonitique. Sa composition chimique est intermédiaire entre granite monzonitique et granodiorite pauvre en ferromagnésiens
" Batholite = (bathus: profond, et lithos: pierre) massif de quelques Km à plus de 100 Km constitué de roches magmatiques plutoniques "
"Une monzonite est une roche magmatique plutonique à structure grenue composée d'orthose , de feldspath plagioclase, d'hornblende, d'augite et de biotite.
La roche volcanique équivalente est la trachyandésite . "
Ce pluton granitique s'est mis en place par un refroidissement lent en profondeur à partir d'un magma calco-alcalin.
Cette mise en place est datée de -215 à 250 Ma, intrusion tardive par rapport à la mise en place de la chaîne Varisque

Cornéenne
Plus en contrebas dans la butte boisée des roches massives, virant du noir au rouge, des cornéennes.
La cassure ne montre pas de feuillets, elle est courbe, esquilleuse.
Les minéraux sont microscopiques.
Echantillon de cornéenne sombre
Affleurement de cornéenne très près du granite
Cornéenne visible dans le village d'Andlau
Echantillon de cornéenne feldspathique à sillimanite d'Andlau
L'affleurement montre une altération, la roche prend des couleurs rouges plus on se rapproche du contact avec le granite, orthose et sillimanite s'y développent.
Vue de la cornéenne au microscope en LPNA (gauche) et LPA (droite)
Au microscope, apparaissent faites d'une mosaïque de cristaux de petite taille non orientés, équidimensionnels, engrenés les uns dans les autres (structure dite granoblastique). Dans la matrice apparaissent de grands cristaux (phénoblastes), souvent automorphes.

Steige

Extrait de carte Sélestat 1/50000

Schistes tachetés
On remarque à l'entrée de la carrière un léger pli et sa charnière dans les schistes tachetés ainsi qu'au sol des blocs de granite d'Andlau.
Les schistes de Steige ont été modifiés, ils sont légèrement tachetés.
Plus près du granite l'aspect tacheté est plus remarquable (à Eftermatten par exemple plus près d'Andlau). Ce schiste parfois nommé schiste noduleux montre des condensations de minéraux sous la forme de taches sombres.
Echantillon de schiste tacheté récolté à Eftermatten (plus près d'Andlau)
En lame mince, le fond a été éclairci par l'apparition de paillettes de mica clair, les nodules sont des zones dont la recristallisation a du retard sur le fond.
On pense qu'il s'agit de cristaux géants éphémères de cordiérite qui ont protégé ces zones durant un moment critique du métamorphisme.
Lames microscopiques de schiste tacheté en LPNA et en LPA

Affleurement de Schistes de Steige
De la série métamorphique à la roche d’origine, les schistes de Steige.
La transformation des schistes de Steige, intense au contact du granite forme des cornéennes à sillimanite et orthose, ce métamorphisme va en diminuant si l'on s'éloigne,
La transformation conduit alors à des schistes tachetés ou noduleux à "fantômes" de cordiérite.
En parcourant les longs sentiers vers le Sud à partir de N 425 soit à partir de la maison forestière de Lisbach soit à partir d’Eftermatten,
on rencontre toutes les formes de transition (schistes noirs, schistes tachetés, cornéennes…) ainsi que quelques filons de dolérite, puis les schistes de Steige.
En poursuivant encore les chemins, on arrive de nouveau sur les schistes de Villé.
Pour observer les schistes de Steige plus rapidement, on prend la D 425 vers le Hohwald après la sortie de Breitenbach dans un virage dangereux.
Affleurement de schistes de Steige vers le Hohwald
La roche est couleur lie de vin, quartzo – phylliteuse et présente un débit en crayons très caractéristique.
Certains échantillons auraient révélé la présence de chitinozoaires, microorganismes utilisés pour la datation de cette roche qui serait du Silurien.
Lame mince de Schiste de Steige en LPNA et en LPA
Source des photos de lames
Site académique Noncy Metz

Comment le granite transforme - t - il les roches environnantes ?
Les roches qui forment une couronne irrégulière autour du pluton sont des roches métamorphiques de type cornéenne ou schiste tacheté.
Cette couronne présente un contact franc avec le granite et des contacts plus progressifs avec les schistes de Steige sédimentaires paléozoïques.
Composition chimique des roches exprimée en oxydes (%)
La comparaison des compositions chimiques des roches du secteur permet de relever l'homogénéité des compositions de la séquence pélitique et de l'opposer à la composition du granite.
La composition de la cornéenne à sillimanite est globalement la même que celle de la cornéenne à andalousite.
Composition minéralogique des roches du secteur d'Andlau
La composition minéralogique permet de situer les conditions de pression et de température qui ont régné au moment de la formation des constituants de l'auréole.
Diagramme Pression Température
Il s'agirait d'un métamorphisme de haute - température dans une série argileuse, les schistes de Steige. C'est le pétrographe H. Rosenbusch en 1877
qui a présenté les règles de ce type de métamorphisme.
Ces roches sont obtenues par métamorphisme de contact (métamorphisme HT/BP) : l'intrusion du magma granitique chaud a produit la transformation à l'état solide
par augmentation de température des roches sédimentaires du substratum préexistant.
La transformation est particulièrement importante au contact du granite et devient progressivement moins importante au fur et à mesure que l'on s'en éloigne.
L'animation suivante présente le mécanisme de cette mise en place

Eftermatten

Extrait de la carte de Sélestat au 1/50 000

Rhyolite Eftermatten 1
A l'échelle de la carte, elle forme des coulées assez courtes.
A l'échelle de l'affleurement, elle se présente comme des sorte de "filons".
Affleurement d'Eftermatten
A l'échelle de la roche, elle présente un pâte abondante, de nombreux cristaux de quartz.
Echantillon de Rhyolite
Au microscope, le verre est abondant, par endroit la fluidalité est observable.
Vue microscopique de rhyolite en LPA
Vue microscopique de rhyolite en LPNA
Sa structure révèle une origine magmatique (magma de type granitique) avec cristallisation rapide.
La lave serait très visqueuse. Nous serions en face d'un compplexe hypovolcanique.
Le granite du Kagenfels (daté de -331 Ma - Hess, Lippolt, Kover, 1994) hyperacides et leucocrate
(pauvre en fer, manganèse, magnésium et calcium), riche en silice (76%) se serait infiltré à la fin de l'orogenèse Varisque (à la fin du Viséen) dans une grande fissure du massif.
Au sud, sur la carte, on observe le passage progressif de ce granite à cette roche de type volcanique acide (la rhyolite).

Chronologie
Tentative de reconstitution (les datations absolues varient suivant les auteurs et ne sont ici qu'à titre indicatif)
1. Age mal déterminé (Précambrien - Ordovicien - 1000 ?-600 - 540 Ma) : Schistes de Villé, dépôts marins puis postérieurement métamorphisme.
2. Schiste de Steige du Silurien 440Ma - 416 Ma (chevauché par le précédent --> le chevauchement est donc postérieur au Silurien)
3. Mise en place des granites du Champ du feu au Carbonifère a métamorphisé les schistes de Steige (métamorphisme de contact )
3. Mise en place du granite du Kagensfels (Carbonifère - Viséen) et rhyolite d'Eftermatten (-331 Ma)
La rhyolite recouvre le granite du Champ du feu, et la série métamorphique (cornéenne, schiste tacheté) --> le complexe hypovolcanique est donc postérieur au métamorphisme de contact.
4. Le granite d'Andlau est coupé par la faille vosgienne (il est donc antérieur à la mise en place du rifting. Il a métamorphisé les schistes de Steige, soit seul, soit après le granite du Hohwald. --> il leur est postérieur.
Il serait de la fin du Carbonifère (vers - 300 Ma) et donc plutôt postérieur à l'orogenèse varisque.