EXCURSION de GEOLOGIE

EXCURSION de GEOLOGIE
INTRODUCTION
Cf cours.
(Arrêt près d'une rivière, explications à côté de la voie ferrée.) Le Paléozoïque inclue les
cycles orogéniques Calédonien (qui affecte la Basse et Moyenne Belgique(massif du
Brabant)) et Hercynien (affecte la Haute et Moyenne Belgique(Ardennes)). La Basse et
Moyenne Belgique sont recouvertes de sédiments horizontaux et plats empêchant de voir la
roche mère sauf dans les vallées entaillées par les rivières (visible sur carte topo); et en
Haute Belgique, càd les Ardennes. !!Les terrains plats ne recouvrent que le nord de la Faille
du midi, l’Hercynien affleure
La structure actuelle, une succession d'anticlinaux et de synclinaux, est héritée du cycle
Hercynien. Etudions une coupe NO-SE à travers le sud du pays. Nous sommes ici à la
limite massif du Brabant – massif des Ardennes où les vieilles roches ne sont donc visibles
que dans les fonds de vallées.
SCHEMA #1
Les premiers dépôts sédimentaires (surtout argileux, parfois sableux) de Belgique datent du
Cm, Sil et Ord. Cet ensemble est plissé durant le cycle Calédonien (pour voir où, se référer
à la carte de l'âge de l'Europe dans le cours).
On verra au point 1 comment on sait que cet affleurement est d'âge Cm, Sil, Ord.
Plus globalement, nous allons faire une coupe dans la vallée de l'Orneau qui est N-S et qui
découvre l'extrémité sud du massif du Brabant.
POINT 1
(A pied le long de la route jusqu'à un affleurement puis lent retour jusqu'au bus pour
observer la succession d'anticlinaux et synclinaux.)
Cet affleurement date du cycle Calédonien. Les schistes de Vichenet sont d'âge Sil. Cmt le
sait-on? Pcq on y a trouvé des fossiles caractéristiques (macrofossîles: graptolites et
microfossiles: acritarches qui eurent une rapide évolution morphologique) -->
biostratigraphie.
Les schistes de Vichenet présentent donc une schistosité càd une réorientation des minéraux.
Un schiste est une roche métamorphique où les argiles se sont transformées en micas
(biotite-muscovite) et chlorite => structure :alternance de lits quartzeux ou
quartzofeldspathiques et de lits micalés et chloriteux => se débite en feuillets. Attention
différent de l’argilite = roche sédimentaire à granulométrie fine (pélite) constituée
essentiellement d’argiles + quartz et pouvant aussi se débiter en feuillets
La stratification est le plan de dépôt originel des couches sédimentaires. Ici, ces couches
sont de composition pélitique argileuse au départ et on y trouve des minéraux
caractéristiques du métamorphisme: de la muscovite et de la chlorite. On nomme donc cette
roche un chloritomuscovitoschistes.

C'est une roche métamorphique du faciès schistes verts, càd que le métamorphisme était peu
intense (notamment température < 400°C).
D'autres minéraux caractéristiques sont la magnétite et l'ilménites, deux oxydes de fer.
Identification de la stratification => grâce aux alternances de couches argileuses et
quartzeuses on peut identifier des bancs ou des variations de granulométrie. La schistosité
est parallèle au plan axial du pli, ici elle est presque verticale. Attention, la schistosité est
quelconque par rapport à la stratification, elles ne sont pas liées géométriquement. A
l'endroit où l'on s'est arrêté, la stratification n'est pas aisée a identifier car la schistosité est
très fine. Il faudrait des roches plus grossières. Néanmoins, on constate qu'elle pend vers le
nord et la schistosité est subverticale (cette dernière remarque ne nous permet pas de
conclure que le pli est droit).
SCHEMA #2
Notons que les bancs les plus solides sont plus riches en quartz et les moins solides, en argile.
En marchant le long de la route sur un ou deux kms, on peut (ou pouvait) observer une
succession de 5-6 anticlinaux et synclinaux (alternance des plan de stratif dans deux directions
obliques et opposées).
Vers le centre de l'anticlinal, les roches sont de plus en plus vieilles. Ici, nous sommes sur le
flan sud de l'anticlinal donc sur les roches les plus jeunes (Sil). Si nous avançons vers le nord,
les roches serons de plus en plus, âgées (Ord puis Cm mais nous n'allons pas jusque là).
SCHEMA #3
Des roches magmatiques où des couches de cendres volcaniques sont parfois interstratifiées
entre les sédiments de l'Ord et du Sil. C'est parce que, avant, nous avions ici un arc insulaire!
Exemples :Iles Fidji, Indonésie, Japon, Antilles => associé a une subduction.
Nous avons donc observé toutes les preuves d'un cycle orogénique: intrusion magmatique,
métamorphisme, plissement, ...
POINT 2
(5min de bus puis 15min à pied sur une route asphaltée jusqu'au début d'une route de terre,
dépechez-vous, le guide cavale)
On observe ici une discordance angulaire. Le paquet du dessous est plissé 2 fois et date du
Silurien. Il présente une schistosité tellement forte qu'on ne voit pas la stratification. Le
paquet du dessus est plissé 1 fois et date du Givetien. On le sait parce qu'on y a trouvé les
fossiles caractéristiques Stringocephalus burtini, un Brachiopode. Ces couches pendent vers
le nord de quelque 5°, càd faible pcq on est encore loin du coeur du synclinal. Le hiatus de
temps entre les deux paquets est de 40MA.
SCHEMA #4
On s'attend à voir un conglomérat de base au début du dépôt de la transgression. Mais ici, il
s'agit de schistes donc peu approprié pour former des galets mais c'est visible en lame mince.

La grande question est "d'où venait la mer?". Sud ou nord? Les roches du dessous sont les
remnants de la pénéplaine caledonnienne. Rappelons-nous qu'un cycle orogénique débute
par une transgression càd l'avancée de la mer, qui dépose des sédiments (plusieurs cycle
sédimentaires ou transgressions/régressions élémentaires sont compris dans un cycle
orogénique), ceux-ci sont plissés par la tectonique pour finalement être émergés et subir
l'altération et l'érosion et être aplanis en une pénéplaine (élimination du relief).
Pour savoir d'où venait la mer, il faut dater les premières couches discordantes déposées sur
le socle Ardennais. Il se trouve que les premières couches (présentes dans le sud de
l’Ardenne) sont du Dev inf mais ici il est absent.
Donc au Dev inf, la mer atteint les Ardennes mais pas le Brabant qui est encore émergé. A
cet affleurement, de la première couche à la plus éloignée de la discordance, l'âge augmente.
C'est donc que la mer est venue du sud. Ces couches datent du Dev sup.
La pente des couches du dessus va devenir de plus en plus grande. C'est le début du
synclinal de Namur et il s'étend vers le sud. Nous sommes au flan nord (sur les "bords de la
cuvette") et nous marchons vers le sud (vers le centre donc sur des pentes de plus en plus
élevées - pas topographiquement, hein!!). Dans un synclinal, les roches sont de plus en plus
jeunes au centre.
SCHEMA #.5
POINT 3
(Continuer le long de la route en terre - pendant que le groupe traîne - toujours tout droit
jusqu'à la scierie, un gros bâtiment bruyant à l'orée du bois, bordant le chemin de fer.)
Carrière de Mazinne. Nous sommes devant une falaise carbonatée avec des,interbancs
argileux. Elle date du Givetien (fossile strati Stringocephalus burtini). La pente des
couches est plus forte qu'au point 2 (1 0-1 1 ' ici) --> on pend de plus en plus vers le sud.
Il s'agit ici surtout de couches carbonatées, alors qu'avant c'était des schistes. C'est parce
que, si on s'imagine rester en un point fixe au moment d'une transgression, l'épaisseur d'eau
augmente. Les conglomérats (+ quartz + argiles) càd des apports détritiques du continent, se
déposent d'abord. Puis de moins en moins de sédiments arrivent du continent. Les
carbonates résultent svt d'une précipitation biologique.
L'alternance des couches calcaires et argileuses s'explique par l'alternance des cycles de
transgressions-régressions réguliers. Les bancs de la moitié supérieure de la falaise sont
plus jaunes, càd plus argileux. Il y a comme une répétition de cette succession de bancs.
On remarque à nos pieds des roches qui n'ont rien à voir avec le contexte (magmatiques,
métamorphiques). Il s'agit des déchets de coupe de la scierie. On appelle POUBELLIEN
SUP l'étage le plus supérieur du Quaternaire.
Un peu plus loin, dans la même carrière, observation d'une faille.

POINT 4
(Ressortir de la scierie et continuer le long de la route de terre à gauche. Grimper une grande
pente glissante jusqu'à un amphithéâtre rocheux.)
Certains disent que le présent affleurement date du Frasnien, d'autres du Givetien sup (plus
fréquent). Les roches observées ici sont des roches rouge de Mazy, (la localité où nous
sommes). Ce ne sont plus des bancs argileux et carbonates altérés mais des grés (grés
ferrugineux) riches en hématite qui donne cette couleur rouge. L'hématite est un minéral
magnétique qui permet de faire du paléomagnétisme, càd qu'il est possible de mesurer
l'orientation du champ magnétique de l'époque.
L'apport des sédiments détritiques rouges s'explique par le fait qu'on est dans une phase de
régression élémentaire donc le rivage recule. L'alimentation en sédiments provient
principalement de matériaux du continents qui sont riches en oxydes de fer. En effet, au
Givetien sup, la région était de climat tropical, sous lequel se forme typiquement des sols
latéritiques riches en minéraux aimantés (oxydes et hydroxydes de fer) enregistrant le champ
magnétique.
A l'entrée de "l'amphithéâtre", on peut observer, à petite échelle', des stratifications
entrecroisées. Celles-ci sont caractéristiques de dépôts marins de faible profondeur d’eau
(dépôts côtiers) dû aux tempètes qui viennent remanier les sédiments.
Nous sommes ici dans la fin du Givetien, le Givetien régressif
L'histoire des schistes:
Ne pas confondre les cycles orogéniques. Au point 2, les schistes se sont déposés des
millions d'années avant le paquet du dessus on ne peut donc pas extrapoler de raisonnement
au sujet du milieu de dépôt.
Notons que des schistes résultent d’une réorientation de minéraux en feuillets sous l'effet
d'une compression (métamorphisme). Seuls les phyllosilicates présentent une structure en
feuillets.
On peut dire que les argiles sont des dépôts pélagiques uniquement si elles ne sont pas
associées à une composante continentale. Or, c'était le cas au point 2, d'où le fait qu'on ne
tire pas d'information sur le milieu.
POINT 5
(Arrivée dans un village, on observe un affleurement le long d'une grande route.) Présence
de Cyrto ririfer verneuilli, un fossile marqueur du Frasnien (premier étage , SP
du Dévonien supérieur). Le Frasnien était une phase de transgression élémentaire
(augmentation de la tranche d'eau). On observe ici des calcaires noduleux de Rhines
(localité), en partie schisteux (pas de banc convenable, pas de stratification nette) -->
calcschistes (appellation moderne :marne(calcaire + argile)) .
Les nodules sont des amas de cyrtospirifers.

NB : la schistosité est due ici à une faille proche de l’affleurement et non pas à une
réorientation des minéraux comme précédemment, on parle donc dans ce cas de schistosité de
fracture.
On parle aussi de "marbre" (sens vulgaire) noir de Golzinne, qui est noir pcq déposé en
conditions anaérobie. Il est connu par la présence de poissons fossiles dans ses couches (cité
dans la littérature géologique).
POINT 6
(Arrivée en bus sur un site d'escalade, en face du château de Mielmont.),Nous avons quitté le
Fransnien, dernier étage du Dévonien, pour rentrer dans un nouveau système géologique: le
Carbonifère (étage: Tounaisien).
Notons que dans la succession des étages que nous avons observée (Silurien, absence de
Dévonien inf, Givetien, Givetien sup, Frasnien, - , Carbonifere), il manque le Famenien. Il
s'agit de couches de schistes détritiques de type psammite qui sont mal représentées dans la
vallée de l'Orneau.
Le Famenien est la deuxième régression élémentaire.
Nous sommes ici devant une falaise de dolomie crinoïdique (ceux-ci sont visibles en lame
mince). La roche est très improprement appelée "petit granite", le petit granite de Belgique
est un calcaire noir crinoïdique(riche en débris de crinoïdes) . La dolomie est une roche
compassée de dolomite (CaMg(CO3)2). Très gros bancs de > l m et pente 12-20° (alors qu'au
point 2 elle était de 5°). Nous progressons donc vers le coeur du synclinal, au sud.
On observe la mise en place de diaclases (schistosité de fracture peu pénétrative).
Après avoir quitté la falaise, en marchant le long de la route, on observe au passage un bloc
rocheux. Il présente un banc de silex (silice amorphe). Le silex fait des horizons en bandes,
souvent sur de grandes distances.
POINT 7
(En marchant le long de la même route pendant 5min, on arrive à un grand pont dont un des
piliers à nécessité la coupe d'une paroi, dégageant ainsi un affleurement.)
Cet affleurement ressemble au point précédent. On retrouve les mêmes dolomies dans sa
partie inférieure. Celles de sa partie supérieure sont en plaquettes plus fines. La pente est
encore plus élevée (20°). Les roches ont été datées grâce au Brachiopode caractéristique du
Viséen, le deuxième grand étage du Carbonifere, Productus...
Notons que l'on regroupe parfois le Toumaisien et le Viséen en un Dinantien qui équivaut au
Mississipien des Etats-Unis.
Le Tounaisien/Viséen est le troisième cycle transgressif et représente le maximum de la
transgression.
On observe aussi des poches de remplissage de calcite.