Du gypse à Cormeilles en Parisis ! EarthCache

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Le gypse de Cormeilles-en-Parisis

Dans la carrière sur le flanc sud-est de la butte de Cormeilles-en-Parisis (Vald’Oise) se trouve une couche de gypse, de l’époque Eocène (40 Ma - millions d’années). D’une épaisseur d’environ 26 mètres cumulée, ce gypse est extrait depuis plus de deux siècles pour la production du plâtre. Il a été rendu célèbre par la faune de fossiles de mammifères ainsi que par les travaux pionniers de minéralogie-pétrographie du gypse auxquels il a donné lieu à la fin du XIXe et au début du XXe siècle.

Qu’est-ce que le gypse ?

Le gypse est un sulfate de calcium hydraté (CaSO4.2H2O). C’est une roche sédimentaire constituée de minéraux ayant précipité à la suite d'une augmentation de leurs concentrations dans une saumure. Le gypse fait partie d’un groupe de sédiments appelés vaporites ou roches évaporitiques. Le sel (NaCl) ou halite est parmi les évaporites les plus connues au monde.

Propriétés du gypse

Formule chimique : CaSO4 2H2O

Densité : 2,317

Dureté : 2 (sur une échelle de 1 à 10 (diamant))

Couleur : Incolore, blanc à jaunâtre, parfois brunâtre, verdâtre, bleuâtre

selon les impuretés associées.

Solubilité : 2,4 g/l (0°C) ou 2,2 g/l (100°C)

Formation du gypse

Les évaporites se forment par précipitation d'ions en solution, dans un milieu aqueux sursaturé (saumure) soumis à une évaporation intense. Lorsque l'eau s'évapore, des particules détritiques se déposent. Les ions qu'elle contient précipitent sous forme de sels. Les matériaux déposés constituent une séquence évaporitique. L'ordre de précipitation des sels est déterminé par le taux d’évaporation et la concentration des ions dans la saumure. La séquence classique est la suivante : CaCO3 (calcite) - CaSO4 (gypse) – NaCl (halite) - MgSO4 (epsomite) et finalement des sels de Bromate et Potasse. Mais en raison des conditions particulières à chaque environnement la séquence finale n’est jamais la même. C’est pourquoi on ne trouve pas d’halite ou de sels potassiques à Cormeilles-en-Parisis.

Diverses conditions sont nécessaires à la formation de gisements évaporitiques. Le milieu doit être aride, mais pas forcément chaud, par exemple les ceintures tropicales et équatoriales (lac Tchad), les zones à climat très froid (Salar d’Uyuni en Bolivie) . Il faut que les apports d'eau soient inférieurs à l'évaporation. Le système doit être plus ou moins isolé, de façon à minimiser les apports d'eau, qu'ils soient météoriques ou marins. Un tel isolement est possible par une barrière tectonique, volcanique ou sédimentaire. Un apport d'eau est cependant indispensable, car le système a besoin d'un apport d'ions constant.

Succession des couches de gypse à Cormeilles-en-Parisis

L’extraction à ciel ouvert du gypse dans la carrière de Cormeilles nous offre un endroit idéal pour examiner la succession Eocène dans le bassin de Paris. Le pendage horizontal, non faillé et non plié des couches de sédiments favorise énormément notre étude.

Le premier épisode gypseux important rencontré se trouve à la fin du Bartonien (40 Ma) sous le nom de Quatrième Masse. Il est composé d’une alternance de gypse saccharoïde et pied d’alouette et ne dépasse guère les 2 m d’épaisseur.

La base de l’étage Priabonien est marquée par une transgression généralisée sur tout le centre du Bassin de Paris (Marnes à Pholadomya ludensis). Ces marnes, également nommées Marnes infragypseuses, correspondent à un ultime épisode marin transgressif par l’ouest. Leur épaisseur est faible (1 à 3,50 m). Elles présentent un faciès marneux : marnes jaunes à beige crème, parfois diaclasées et souvent gypseuses (rognons de gypse pulvérulent ou gros cristaux), avec passées marneuses dolomitiques fréquentes, localement fossilifères (faune abondante) .

Puis, à la suite d’une régression partielle, au Priabonien moyen (Ludien moyen), s’installent, du sud-est au nord-ouest du bassin, des faciès continentaux (calcaires de Champigny), des faciès saumâtres (notre gypse) et enfin des faciès marins, marnes marines du Vouast au coeur du Vexin français plus à l’ouest. Cette période correspond à l’installation d’un régime lagunaire, qui se traduit par un faciès sursalé où se déposent alternativement des masses de gypse saccharoïde et des bancs de marnes à intercalations gypseuses. L’ensemble atteint 30 à 36 m d’épaisseur dans la carrière de Cormeilles-en-Parisis.

Les différentes couches ont été dénommées par les carriers en commençant par le bas :

Troisième Masse du gypse (3 m) : elle est composée de gypse saccharoïde avec des intercalations de lits de gypse pied d'alouette et des passées de marnes blancs

Marnes à Lucines (3 à 4 m) : ce sont des argiles magnésiennes, blanches, grises, jaunâtres ou gris bleuté, d’aspect marbré ou cérébelleux, souvent compactes, parfois feuilletées, entrecoupées de passées de gypse jaunâtre. Le contenu fossilifère est peu diversifié avec une malacofaune (faune composée de mollusques) assez pauvre, des foraminifères (miliolidés, discorbiidés). Le contenu faunistique suggère que des apports marins parvenaient encore à pénétrer dans un nvironnement de plus en plus restreint.

Deuxième Masse du gypse ou Masse moyenne (4 à 7 m) : cette masse est composée de bancs de gypse saccharoïde, séparés par plusieurs lits réguliers de gypse pied d’alouette et par quelques passées marneuses. Vers le milieu de la formation ou à son toit, le gypse se délite en montrant des surfaces ondulées de type « ripple mark », comme les rides trouvées sur une plage de sable.

Marnes d'Entre-Deux Masses (Marnes à fers de lance) (3 à 5 m) : Cette formation offre une succession de bancs de 1° marnes calcaires, blanches, à cassure conchoïdale, tachetées de rouille, 2° marnes magnésiennes compactes et marbrées et 3° marnes gypseuses, séparées par des lits d’argiles feuilletées, brunes ou verdâtres. Elles sont connues pour la présence de beaux pécimens de cristaux de gypse présentant la célèbre macle en fer de lance. Ces marnes sont pratiquement stériles témoignant d’un passage à des conditions continentales.

Première Masse du gypse ou Haute Masse (5 à 17 m) : cette formation est complètement différente des niveaux inférieurs tant par son épaisseur et son caractère massif, à l’exception de quelques lits marneux, que par l’homogénéité du faciès du gypse composé exc lusivement de gypse saccharoïde pouvant présenter des diaclases (brèches verticales). Sa puissance atteint 17 m à Cormeilles-en- Parisis, elle diminue vers le nord-ouest et le nord. C’est dans la Première Masse que fut découverte la célèbre faune de vertébrés de Montmartre, initialement décrite par Cuvier en 1825. A coté de nombreuses espèces de Paléothérium, la faune comporte d’autres périssodactyles et artiodactyles, des marsupiaux, des chiroptères, des carnivores et des poissons.

Pour terminer notre description, les bancs de gypses sont surmontés par deux couches distinctes de marnes de l’âge Priabonien supérieur (Ludien supérieur) qui jouent un rôle très important dans la conservation des couches de gypse puisqu’ils les protègent des infiltrations d’eau grâce à leur imperméabilité.

Marnes bleues d’Argenteuil (9 à 12 m) : Elles reposent directement sur les masses et marnes du gypse. Ce sont des marnes beaucoup plus argileuses que les Marnes blanches de Pantin sus-jacentes. Elles sont brun jaunâtre à la base, puis essentiellement gris-bleu, d’où l’appellation Marnes bleues. La structure est souvent litée. Cette formation marneuse est fréquemment interrompue par des feuillets sableux, ligniteux et pyriteux, surtout dans la zone bleutée ; à la base s’intercalent parfois des lits de gypse accharoïde impurs. Leur épaisseur atteint 9 m à Cormeilles-en-Parisis. Ce sont des dépôts lagunaires peu fossilifères.

Marnes blanches de Pantin (5 à 7 m) : Il s’agit d’une formation marno-calcaire, gris verdâtre à la base, blanchâtre au sommet. Sous l’effet de la dessiccation, elle se débite en blocs prismatiques. Quelques niveaux sont à noter :

- au sommet : un banc de gypse cristallisé sous forme de prismes tronqués ou de rosettes, appelé « marabet » par les carriers ; épais de 1,40 m à Cormeilles-en-Parisis, il disparaît vers le Nord ;

- à différentes profondeurs : des niveaux d’oolites calcaires blanchâtres, parfois roussâtres, des îlots de calcaire siliceux, des feuillets isolés de gypse et d’argile.

La faune contenue dans les marnes est caractéristique des dépôts de milieu laguno-lacustre et renferme quelques restes de vertébrés et des ostracodes.

Si les Troisième, Deuxième et Première Masses de gypse font l’objet d’une exploitation, c ’est la Première Masse qui, en raison de sa forte épaisseur et de son homogénéité, à été la plus intensivement exploitée, que ce soit en carrière à ciel ouvert ou en xploitation souterraine.

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1- de quand datent les roches exploitées à Cormeilles en Parisis ( ère et âge )?

2- combien de couches sont exploitables?

3 - pourquoi y trouve t on des fossiles?

4- à quoi sert le gypse ?

5- aux coordonnées , vous vous trouvez devant le musée qui rassemble toute l'histoire de la carrière de gypse de Cormeilles en Parisis ; combien de pots de fleurs en plâtre voyez vous dans la cour?

source : musée du platre de cormeilles en parisis

English

Gypsum Cormeilles-en-Parisis


In the quarry on the southeast flank of the mound Cormeilles-en-Parisis (Vald'Oise) is a gypsum layer of the Eocene epoch (40 Ma - million years). With a thickness of about 26 cumulative meters, gypsum is extracted for more than two centuries for the production of gypsum. It was made famous by the fossil mammal fauna as well as the pioneering work mineralogy-petrography of gypsum which has resulted in the late nineteenth and early twentieth century.




What is gypsum?


Gypsum is a hydrated calcium sulfate (CaSO4.2H2O). This is a sedimentary rock composed of minerals precipitated as a result of an increase of their concentrations in brine. Gypsum is part of a group of sediments called evaporites vaporites or rocks. Salt (NaCl) or halite evaporites is among the most famous in the world.


Properties of gypsum


Chemical formula CaSO4 2H2O


Density: 2,317

Hardness: 2 (on a scale of 1 to 10 (diamond))

Color: Colorless, white to yellowish, sometimes brownish, greenish, bluish

according to the associated impurities.

Solubility: 2.4 g / l (0 ° C) or 2.2 g / l (100 ° C)



Gypsum Training


Evaporites are formed by solution ion precipitation in a supersaturated aqueous medium (brine) subjected to intense evaporation. When the water evaporates, detrital particles settle. It contains ions are precipitated as salts. The deposited materials are an evaporite sequence. The salts precipitating order is determined by the evaporation rate and the concentration of ions in the brine. The typical sequence is as follows: CaCO3 (calcite) - CaSO4 (gypsum) - NaCl (halite) - MgSO4 (epsomite) and finally salts and Potassium Bromate. But because of conditions specific to each environment the final sequence is never the same. This is why we do not find halite or potassium salts in Cormeilles-en-Parisis.

Various conditions are necessary for the formation of evaporite deposits. The medium should be dry, but not necessarily hot, eg tropical and equatorial belts (Lake Chad), very cold climate regions (Salar de Uyuni in Bolivia). We need the water inflows are lower evaporation. The system must be more or less isolated in order to minimize water intakes, both meteoric and marine. Such isolation is possible by a tectonic barrier, volcanic or sedimentary. A water intake is indispensable, because the system needs a constant supply of ions.


Succession gypsum layers in Cormeilles-en-Parisis


The surface mining gypsum in Cormeilles career offers us an ideal place to examine the Eocene succession in the Paris Basin. The horizontal dip, not faulted and unfolded layers of sediment greatly promotes our study.


The first gypsum important episode is met at the end of Bartonian (40 Ma) under the Fourth Masse name. It is composed of a gypsum alternating saccharoïde and larkspur and rarely exceeds 2 m thick.


The base of the floor Priabonian is marked by widespread transgression across the center of the Paris Basin (Marls with Pholadomya ludensis). These marl, also named Marnes infragypseuses correspond to a final marine transgression episode from the west. Their thickness is low (1 to 3.50 m). They have a marl facies: yellow cream beige marl, sometimes diaclasées and often gypsum (gypsum powder nodules or large crystals), with frequent dolomitic marl past, locally fossiliferous (abundant wildlife).


Then, following a partial regression, using Priabonian (Ludian medium), settle, southeast northwest pelvis, continental facies (limestones Champigny), brackish facies (our gypsum) and finally marine facies, marine marl Vouast the heart of the French Vexin further west. This period corresponds to the installation of a lagoon system, which results in a hypersaline facies which alternately deposited masses of gypsum and benches saccharoïde marl interbedded with gypsum. The set reached 30-36 m thick in the career of Cormeilles-en-Parisis.

The layers were referred by carriers starting from the bottom:

Third gypsum mass (m 3): it is composed of gypsum saccharoïde with gypsum beds interbedded larkspur and past white marl


Marl Lucines (3 to 4m): they are magnesian clays, white, gray, yellowish or bluish gray, marbled or cerebellar aspect, often compact, sometimes flaky, interspersed with past yellowish gypsum. The fossil content is very diversified with malacofauna (fauna comprising molluscs) quite poor, foraminifera (miliolids, discorbiidés). The faunal content suggests that marine contributions yet managed to penetrate a nvironment increasingly restricted.


Second mass of gypsum or average mass (4 to 7 m) this mass is made up of gypsum saccharoïde benches, separated by several regular foot beds gypsum lark and some marly past. By the middle of training or its roof, gypsum disintegrates showing wavy surfaces of type "ripple mark" like wrinkles found on a sandy beach.


Marl of Entre-Deux Masses (marl to spearhead) (3-5 m): This course offers a succession of benches 1 limestone marl, white, with conchoidal fracture, spotted with rust 2 Mg compact marl marbled and 3 gypsum marl, separated by beds of layered clays, brown or greenish. They are known for the presence of beautiful pécimens gypsum crystals with the famous twin spearhead. These are virtually sterile marl reflecting a shift to continental conditions.





First Mass gypsum or High Mass (5-17 m): this training is completely different levels below both its thickness and massive, with the exception of a few marl beds, by the homogeneity of facies composed of gypsum exc lusivement gypsum saccharoïde may present joints (vertical gaps). Its power reaches 17 m in Cormeilles-en-Parisis, it decreases to the northwest and north. It is in the First Mass that was discovered the famous vertebrate fauna of Montmartre, originally described by Cuvier in 1825. Besides many species of Paléothérium, wildlife has other Perissodactyla and Artiodactyla, marsupials, bats, of carnivores and fish.





To complete our description, gypsum benches are surmounted by two distinct layers of marl higher Priabonian age (Ludian later) that play a very important role in the conservation of gypsum layers since they protect the water seepage thanks to their impermeability.

Blue marl Argenteuil (9 to 12 m): They are based directly on the masses and gypsum marl. These are much more than white marl clay Pantin overlying marl. They are yellowish brown at the base, then mostly gray-blue, hence the name blue marl. The structure is often layered. This marl formation is frequently interrupted by sandy sheets, ligniteux and pyritic, especially in the blue zone; at the base sometimes interspersed unclean accharoïde gypsum beds. Their thickness reaches 9 m in Cormeilles-en-Parisis. These are few fossil deposits lagoon.




White marl Pantin (5-7 m): This is a marl-limestone formation, greenish gray at the base, white at the top. Under the effect of drying, it is cut into prismatic blocks. Some levels are noted:

- At the top: a gypsum bench crystallized as prisms or truncated rosettes, called "Marabet" by the quarrymen; 1.40 m thick in Cormeilles-en-Parisis, he disappears to the north;

- At different depths: calcareous levels oolites whitish, sometimes reddish, siliceous limestone islets, isolated sheets of gypsum and clay.

The fauna contained in marl is characteristic of laguno-lacustrine deposits and contains some vertebrate remains and ostracods.

If the Third, Second and First gypsum Masses are being exploited, that is the First Mass which, because of its large thickness and homogeneity, the most intensively exploited for summer, whether in career in surface or groundwater xploitation.

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1- how old are the rocks used in Cormeilles en Parisis (age and age)?

2- how many layers are exploitable?

3 - Why can we found fossils?

4- what is gypsum used for ?

5- at coordinate you are in front of the museum that brings together the entire history of Cormeilles en Parisis gypsum quarry; How plaster flowerpots can you see in court?

source : musée du platre de cormeilles en parisis