Quelques aspects des formations de l’ère primaire
« Granite » des Ballons
Accès : le long de la D486 entre la bifurcation du Haut du Them et le col des Croix vers le Nord se trouvent divers affleurements. L’un d’entre eux correspond à un parking qui est accessible en descendant du col des Croix
Affleurement : Le « granite » apparaît compact, diaclasé, il y a peu d’arène à cet emplacement. C’est un aspect typique du « granite » des ballons qui correspond à un massif de 20km d’ouest en est sur 6km du nord au sud.
La roche : la couleur générale est liée à la présence de grands cristaux rose-saumon de feldspath potassique maclés (40%) qui renferment du fer oxydé sous forme d’hématite. Le reste de la roche est grenu et renferme en quantité équivalente de l’amphibole et de la biotite (environ 6%), du plagioclase -An 35- blanc (environ 27%) et relativement peu de quartz (environ 17%). Il s’agit donc en fait d’un monzogranite. Sur l’image, il est possible de voir, dans quelques cristaux de feldspath, des inclusions noires d’amphibole.
Histoire : La cristallisation du magma est fractionnée: par exemple les cristaux d’amphibole se forment puis les grands cristaux de feldspath. Les âges absolus sont de l’ordre de 330MA. La mise en place de ce pluton et des roches associées a eu des conséquences sur d’autres roches: Certains aspects sont abordés dans les pages pillows et pélite de Plancher et relation gabbro-pélites dans la vallée de l’Ognon.
Prismes trachytiques de Ternuay
Accès : Après Ternuay (1,5km) en direction de Servance, prendre à gauche (cote 366) en direction de la déchetterie le long de l’ancienne route (proximité de la vierge).
Affleurement : il s’agit de prismes ou d’orgues de nature trachytique légèrement inclinés vers le Sud. L’affleurement et la nature de cette roche volcanique sont comparables au site de Plancher les Mines : trachyte
Relations gabbro- pélites
Accès : le long de la D486 entre Belonchamp et Ternuay. Il est éventuellement possible de garer un autocar le lond du mur en bordure de l’Ognon.
L’affleurement se situe de part et d’autre du chemin en direction de Montboley. Il est constitué de pélites « inférieures » au sud (comparables à celles de Plancher Bas) et de gabbro massif au nord.
Les roches : les pélites, dans la partie sud de l’affleurement n’ont pas de caractères particuliers, elles présentent un pendage de 40° vers le sud. Les gabbros, au nord, sont massifs et grenus à grains moyens de 0,5cm ou moins: ils renferment du clinopyroxène, du plagioclase divers oxydes. Les minéraux sont plus ou moins transformés en chlorite, épidote.
Problématique : Quelles sont les relations entre ces 2 types de roches: une pélite (sédimentaire) et un gabbro (magmatique) qui constitue ici, un petit pluton ou un sill ?
Les roches ne sont pas de même âge sinon une faille les sépare. Il n’y en a pas de visible sur le chemin conduisant au Montboley.
Hypothèse 1: Le gabbro se forme avant les pélites. Conséquence vérifiable: une discordance due à l’érosion du gabbro, puis au dépôt des pélites se trouve entre les 2 roches. Il n’y a pas de discordance visible sur le chemin du Montboley. Cette hypothèse n’est pas valable d’où :
Hypothèse 2: La pélite se forme avant le gabbro. Conséquences vérifiables :
pour le gabbro : sur la périphérie du pluton, au contact des sédiments, le refroidissement est plus rapide, les cristaux sont plus petits,
pour la pélite : au contact du magma de type gabbro (température élevée), elle peut être « cuite », transformée, métamorphisée.
Observations complémentaires entre les 2 ensembles pélites , gabbro :
Vers le Sud, côté pélite, le gabbro passe progressivement à un gabbro finement grenu (cristaux de 2 à 3mm) dont la composition minéralogique est la même que celle du gabbro banal. Ainsi, la première conséquence est vérifiée. Le gabbro s’est refroidi plus rapidement à la périphérie du petit pluton et les cristaux n’ont guère eu le temps de se former
Vers le nord, côté gabbro, les pélites passent sur quelques mètres à des roches plus compactes qui présentent de petits crsitaux (sombres et clairs). Il s’agit d’une cornéenne qui caractérise un métamorphisme de contact.Ainsi la 2° conséquence est vérifiée de même que la seconde hypothèse.
Histoire : Les pélites « inférieures se déposent (en milieu marin). Après le dépôt, la compactation, des phénomènes plutoniques se développent dans le massif vosgien qui se manifestent par la mise en place du granite des ballons et d’un faciès de bordure: le petit pluton de gabbro. La mise en place de ce dernier métamorphise les pélites à son contact. Si les roches sont actuellement à l’affleurement, c’est à la suite d’une importante érosion.
Remarque : le gabbro de la vallée de l’Ognon n’est pas un gabbro ophiolitique d’ancien fond océanique.
Trachy basalte de Belfahy
Accès : Les plus beaux affleurements se situent sans doute à proximité du village de Belfahy. En accédant par le sud, après avoir traversé la plus grande partie du village, la route tourne à angle droit vers le Nord Est et monte fortement en direction du réservoir à proximité duquel il est possible de se garer. Les affleurements se situent dans la colline y compris en bordure de route
La roche : à l’affleurement, est massive et très dure. Elle peut présenter un aspect hétérogène bréchique constituée de zones à gros cristaux; celles-ci peuvent être centimétriques ou métriques d’une part et d’autres zones à petits cristaux ou non cristallisées
Les zones les plus caractéristiques sont à gros cristaux (porphyre vert) de plagioclase, de labrador (la roche est parfois qualifiée de labradorite). Entre ces cristaux, d’autres cristaux de plagioclase plus petits peuvent être brisés . Quelques cristaux de pyroxène peuvent être visibles
Au microscope (faible grossissement) : on retrouve les gros cristaux de labrador noyés dans une « pâte » sombre qui présente des microlithes du même labrador relativement parallèles. Ces cristaux de plagioclase apparaissent plus ou moins « sales », ils sont séricitisés: remplacés par de la séricite (micropaillettes de muscovite). Il s’agit d’une roche microlithique.
Histoire : il s’agit d’une roche volcanique dont la formation se réalise en diverses étapes :
- formation de gros cristaux de labrador (en profondeur); ils seront plus ou moins remanié
- formation des microlithes et de la pâte au moment de l’éruption
- altération secondaire partielle en séricite.
Trachyte de Plancher les Mines
Accès : A la sortie de Plancher les Mines, prendre à droite (cote 513) en direction du terrain de sport à la base des Rochers du Laurier.
Affleurement : L’accès au pied de la falaise est dangereux. Il s’agit d’une lame de trachyte rouge prismé (partie supérieure de l’image) comparable aux prismes de Ternuay. Il y a des éboulis importants de cette roche et localement des morceaux de prismes.
Cet ensemble en relief constitue un verrou glaciaire.
Dans la partie gauche de l’image, se trouvent des couches qui semblent horizontales et donc en discordance avec le trachyte.
La roche : est un trachyte qui renferme des phénocrisatux d’orthose (ancien nom: orthophyre) et de plagioclase, de rares paillettes de biotite et une pâte (microlithique) de couleur rouge.
Histoire : Après le dépôt des roches sédimentaires « horizontales », celles-ci sont recoupées par une intrusion de roche volcanique trachytique. Le magma cristallise en plusieurs temps: d’après l’image, les phénocristaux précèdent la pâte. Ultérieurement, se produit la prismation (résultat du refroidissement ou d’une fracturation).
L’aspect actuel résulte également de l’érosion quaternaire (glaciers)
Andésites et pélites
Accès : par la D97 avant d’arriver à Plancher les Mines. Il est possible d’arrêter momentanément un autocar sur le parking privé en face de la maison située à La Chevrotte. Un parking existe un peu plus de 1 km plus haut : un autocar peut y faire demi- tour. En redescendant le long de la route on observe l’ensemble andésites et pélites puis une zone basse correspondant à une grande faille minéralisée (ancienne mine d’accès interdit et dangereux…) puis l’ensemble rhyolite- faille.
Affleurement : A proximité de la ferme, les andésites sont massives plus ou moins diaclasées et bréchiques (constituées d’éléments décimétriques à grands cristaux noyés dans une matrice). Leur structure évoque, au moins en partie, celle des trachy-basaltes de Belfahy.
La roche : renferme des phénocristaux de plagioclase (An 60 30) plus ou moins altérés, des cristaux d’augite. C’est une roche microlithique. Localement elle présente des vésicules centimétriques qui peuvent être remplies de minéraux secondaires (chlorite, calcite).
L’ensemble volcano-sédimentaire apparaît un peu plus bas au bord de la route. Il est constitué de pélites « supérieures » verticales. Celles-ci renferment des morceaux andésitiques décimètriques massifs ( celui de la photo porte un petit tapis de mousse dans sa partie supérieure droite) qui déforment les lits pélitiques.
Remarque : les pélites renferment quelques fossiles de végétaux terrestres.
Histoire : cet ensemble peut être expliqué par un volcanisme andésitique explosif conduisant à des projections en milieu continental. Celles-ci, tombées dans une boue continentale ou littorale ont déformé le sédiment. Par la suite, l’ensemble a été déformé, plissé.
Rhyolite et faille
Accès : Par la D97 avant d’arriver à Plancher les Mines Il est possible d’arrêter momentanément un autocar sur le parking privé de la maison située à La Chevrotte. Un parking existe un peu plus de 1 km plus haut : un autocar peut y faire demi- tour. En redescendant le long de la route on observe l’ensemble andésites et pélites puis une zone basse correspondant à une grande faille minéralisée (ancienne mine d’accès interdit et dangereux…), puis l’ensemble pélites et rhyolite séparés par une faille.
Affleurement : Des pélites « supérieures (à gauche de l’image) sont en position verticales et en cours de colonisation par la végétation. Leurs couches sont interrompues brutalement au contact d’une autre roche d’aspect massif (à droite de l’image) : la rhyolite.
Entre ces 2 ensembles se trouve une faille verticale
Les roches : Les pélites « supérieures » sont des roches sédimentaires argileuses dépourvues de caractères spectaculaires. La rhyolite (ci-contre) est de couleur grise, elle renferme, dans une pâte des cristaux visibles à l’oeil nu: plagioclase, feldspath potassique, quartz rare, amphibole accidentelle de même que la biotite. Ces cristaux sont de forme arrondie. Cette roche est largement présente dans le sud des Vosges (1km du nord au sud et 15km de l’ouest à l’est). Elle est exploitée à Lepuix-Gy (granulats). Au point de vue pétrographique c’est en fait une rhyodacite.
Histoire : Les rhyodacites (roches volcaniques) sont interprétées comme des ignimbrites qui se sont mises en place à la suite d’une nuée ardente dans ce qui était alors une vallée (peut-être limitée par des failles normales). Par la suite, ces roches ont été tectonisées: pour ce qui concerne l’affleurement étudié, une faille plus récente que les pélites et les rhyolites était active à l’ère tertiaire.
Pillows et pélites de Plancher Bas
Accès : Depuis Plancher Bas (route jaune sur la carte), la route traverse la rivière (le Rahin). Juste avant le pont, laisser le véhicule sur le chemin (en jaune sur la carte) qui mène à la Fabrique et continuer à pied vers le Clos Ladeu. Les affleurements de pillows se trouvent au niveau du lacet Nord en contre-bas et le long du chemin. Les affleurements de pélites se trouvent un peu plus loin (en face de la maison située en contre-bas au Sud).Il est aussi possible d’accéder aisément à des affleurements de ces mêmes pélites le long de la route de Plancher Bas au Clos Ladeu.
Les pillows : se présentent sous forme de boules de 50cm de rayon environ. A cet endroit il n’est pas possible de préciser leur polarité. Dans d’autres secteurs du massif vosgien (par exemple le long du GR59 de Belfahy au Ballon de Servance, 1km avant de franchir la goutte des Saules: accessible à pied ou à ski de fond: piste noire depuis le Plain Janvier), la polarité est visible comme le montre l’image ci-dessous (hauteur 10cm). L’empilement des laves conduit les pillows à se mouler les uns sur les autres.
La roche : est de nature basaltique, elle renferme de rares cristaux d’olivine, d’augite et de plagioclase. La matrice renferme les mêmes minéraux et un verre en proportions variables. Cette roche a subi un métamorphisme hydrothermal de faible degré qui se traduit par un enrichissement en Na et un appauvrissement en Ca (spilite). L’olivine est transformée en carbonates et le plagioclase en albite. Il s’agirait cependant à l’origine d’un basalte tholéitique.
Les pélites inférieures sont presque verticales. On ne voit plus le contact avec les pillows (qui sont situés au dessus d’après la carte de géologique de Giromagny ou interstratifiés). Elles sont constitués de sédiments argileux gris à noir et présentent localement des débits schisteux (sur l’image ci-contre) qui ont pu être interprétés comme un métamorphisme résultant de la mise en place du massif granitique des ballons.
Histoire : Sur des sédiments argileux, plus ou moins durcis, s’épanche un basalte qui prend un aspect de pillows caractéristique de la mise en place de lave en milieu marin. La présence de ces pillows ne signifie cependant pas qu’un rift était présent à cet emplacement (la plupart des vidéos de mise en place de pillows sont réalisées à Hawaï). Par la suite, les roches (pélites) ont pu être métamorphisées par la mise en place du granite. L’ensemble est subvertical suite à l’orogénése hercynienne.
Compositions chimiques des roches
| basalte spilitisé | andésite | trachyte | rhyodacite | monzogranite | gabbro « moyen« | |
| SiO2 | 52 | 52 | 59,7 | 65,2 | 69,1 | 52,1 |
| Al2O3 | 15,7 | 17,4 | 15,3 | 15,8 | 14,6 | 18,1 |
| Ti02 | 1,4 | 1 | 0,7 | 0,5 | 0,5 | 1 |
| FexOy | 11 | 8,6 | 6 | 4,2 | 3,5 | 8,9 |
| MgO | 4,5 | 3,7 | 3,1 | 2,2 | 1 | 5 |
| CaO | 5,5 | 7,3 | 3,2 | 2,3 | 2,4 | 9,6 |
| Na2O | 3,4 | 4,2 | 3,4 | 3,5 | 3,3 | 2,9 |
| K2O | 1,1 | 1,7 | 5,4 | 3,9 | 4,6 | 0,1 |
Les compositions chimiques moyennes des roches étudiées sont données en relation avec le programme de 1S (2001). Le tableau, simplifié, est issu de la Thèse de J-L Schneider à l’exception du monzogranite.et du gabbro. Si les totaux ne sont pas de 100 c’est que d’autres constituants H2O, P2O5,… n’ont pas été pris en compte. La composition chimique précise du trachy basalte potassique de Belfahy n’a pas été trouvée…
Histoire géologique
L’histoire géologique proposée ne tient pas compte d’évènements très anciens (gneiss du Val d’Ajol) par exemple. Elle se limite à la série viséenne (partie supérieure du dinantien) qui s’étend de -350 à -325 millions d’années. Il s’agit d’une histoire simplifiée en relation avec les seuls affleurements proposés. Elle s’appuie sur la carte géologique de Giromagny au 1/50 000 (1974) en sachant qu’en 2001, certaines interprétations ont pu évoluer.
Les séries du viséen inférieur sont constituées de roches sédimentaires marines (pélites inférieures) et de séries volcaniques dont les pillows de basalte. Elles sont séparées du viséen supérieur par un épisode plutonique (vers 330 MA) marqué par la mise en place du granite des ballons et les « faciès de bordure constitués par exemple par le gabbro de la vallée de l’Ognon qui métamorphise localement les pélites inférieures.
Le viséen supérieur est parfois qualifié de séries volcanosédimentaires. L’aspect sédimentaire a été peu envisagé dans cet ensemble à l’exception des « pélites supérieures »: il s’agit en fait d’un ensemble de roches sédimentaires qui passent de caractéristiques marines à des caractères de plus en plus continentaux.. En même temps, le volcanisme devient de plus en plus acide. Parmi les roches étudiées, on observe successivement des trachy-basaltes, des andésites, des trachytes et enfin des rhyolites.
Toutes ces roches ont été fortement plissées et faillées, avec chevauchements au cours de l’ère primaire.
De l’ère secondaire à actuellement, la chaîne vosgienne hercynienne a été érodée, ramenée à l’altitude de la mer, elle a été recouverte de sédiments (au moins au trias). A l’ère tertiaire, les Vosges sont soulevées en même temps que s’effondre l’Alsace. Ceci se manifeste par des failles verticales (certaines sont minéralisées). Une nouvelle érosion se manifeste avec intervention des glaciers quaternaires.
