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Un
peu de géologique
♦
La géologie du site
Sur cette carte, le cercle noir indique l'emplacement des chutes du
Hérisson.
Les différentes vallées glaciaires
(reculée du Hérisson, du lac de Chalain, et combe
d'Ain) sont identifiables, souvent occupées par des lacs (en
blanc) et des sédiments glaciaires (moraines apparaissant en
pointillés bleus ou blancs sur fond vert, notés
Gm ou G sur les cartes), et bordées par des
éboulis (en jaune, notés E). On voit que les
chutes entament principalement les couches jurassiques
supérieures tabulaires du plateau de Champagnole (en nuances
de bleu, notées j8 et j9, c'est-à-dire
Kimméridgien et Thitonien). Le Jura plissé
(à l'Est), d'où vient le Hérisson, se
distingue bien du Jura des plateaux (à l'Ouest).
Les chutes démarrent près d'Ilay,
à une altitude proche de 800 m, et perdent près
de 300 m en 3 km. Ensuite, le cours d'eau emprunte la
"quasi-reculée", qui adopte une forme en S
inversé, globalement orienté Sud-Est /
Nord-Ouest, jusqu'à la combe d'Ain. Le fond de cette
ancienne vallée glaciaire est occupé par deux
lacs (lacs du Val et de Chambly). Une autre langue glaciaire, plus
courte, a creusé la dépression du lac de Chalain
juste au Nord. La combe d'Ain, qui apparaît bien en blanc sur
la carte, orientée NNE-SSO, est elle-même une
vallée glaciaire, de 25-30 km de long sur 4-6 km de large,
parcourue par l'Ain qui lui donne son nom, et d'altitude moyenne 500 m.
♦
Des dinosaures, des sédiments et du pétrole
◊ La mer ou non, selon les temps
géologiques
Le Jurassique est une période qui
s’étend de 201 à 145 Ma (millions
d’années) avant le présent. Il est
divisé en Jurassique inférieur, de 201
à 174 Ma, Jurassique moyen, de 174 à 163 Ma, et
Jurassique supérieur de 163 à 145 Ma. Durant la
période précédente, le Trias, la
grande chaîne hercynienne s’est
érodée et la mer, venue de l’Allemagne,
s’est avancée jusqu’en Lorraine, puis a
recouvert le bassin parisien. Elle s’est ensuite
retirée, si bien que la France est restée
totalement émergée.
La mer revient dès le début du Jurassique et
recouvre tout, sauf les vestiges de la chaîne hercynienne que
sont le Massif armoricain, les Ardennes et le Massif central. Des
sédiments se déposent alors, en particulier des
calcaires, qui se forment exclusivement dans l’eau. Ceux du
Jura ont donné leur nom au Jurassique.
◊ Sédimentation durant le Jurassique
inférieur
A cette époque, la France est donc une terre continentale
émergée, si bien que la profondeur des eaux est
faible.
Or les coraux construisent des squelettes en calcaire. Ce sont
justement leurs restes qui formeront une partie des couches de calcaire. Mais il
existe bien d’autres calcaires, d’origine
biologique ou non. Il y a par exemple les boues micritiques,
constituées de cristaux de calcite microscopiques, de moins
de 10 micromètres.
Dans le bassin parisien (avec ke Jura actuel, c'était une
même "région" géologique), les
gryphées sont très abondantes durant le
Sinémurien. Il s’agit de mollusques bivalves
proches des huîtres dont les débris de coquilles
s’accumulent sur de grandes épaisseurs. Des
cardinies (autres bivalves), des gastéropodes et des
brachiopodes (ressemblant aux bivalves mais n’ayant pas le
même plan d’organisation) vivent sur le fond de la
mer ; des ammonites et des bélemnites nagent dans ses eaux.
Les calcaires oolithiques (du grec « ôon
» œuf) sont constitués de
sphérules millimétriques liées par un
ciment. Le calcaire
du Bajocien (de 170 à 168 Ma) est de ce type.
Les argiles
sont un autre type de sédiment, qualifié de
détritique car provenant de l’érosion
des terres émergées.
Mélangés à des boues calcaires, elles
forment des marnes.
On considère qu’il doit y avoir moins de 50 % de
calcaire, sans quoi la roche est qualifiée de calcaire
marneux. Argiles et marnes se déposent dans des milieux
calmes.
Le Lias présente deux séquences de type
« klüpfélien », au
Plienbaschien (de 191 à 183 Ma) et au Toarcien. De bas en
haut, elle comprend des marnes,
des alternances marnes-calcaires puis du calcaire micritique.
Cela montre que le milieu de sédimentation, calme au
début, est devenu plus agité et moins profond.
Durant tout le jurassique inférieur, la vitesse de
sédimentation est évaluée à
2,5 millimètres par siècle.
◊ Sédimentation durant le Jurassique moyen
et supérieur
Durant le Jurassique moyen, un immense lagon
s’étend de la Normandie
jusqu’à la Bourgogne. Les calcaires qui
s’y déposent serviront de pièges
à hydrocarbures (c'est pour ça qu'on a "un peu"
de pétrole en France). La région ressemble alors
aux Bahamas. Pendant le Jurassique supérieur, les
récifs coralliens se déplacent vers le sud
jusqu’au Jura, ce qui a été
interprété comme un refroidissement. La mer se
retire du bassin parisien à la fin du Jurassique.
L’ouverture de l’Atlantique Nord s’est
annoncée à la fin du Trias mais le sud-ouest de
la France est encore calme. Le bassin aquitain est envahi par la mer et
des récifs coralliens s’y installent. Durant le
Kimméridgien, d’épaisses couches de
marnes piègent de la matière organique,
entraînant la formation de pétrole et de gaz
naturel.
source:
https://actugeologique.fr/2019/05/la-france-au-jurassique/
♦
Eau, ruissellement et gravité
De nombreuses formes combinent les effets du ruissellement, souvent
encore actif, et de la gravité. En
géologie, les termes suivant sont
désignés de la sorte:
- Un gouffre (ou
encore, abîme) désigne une
cavité souterraine. Ce qui distingue un gouffre qu'une grotte,
c'est le fait que l'entrée d'un gouffre se
développe essentiellement de
façon verticale. Cette particularité fait que le
terme est aussi
employé dans le quotidien pour désigner un lieu
effrayant ou un endroit
qui précipite la disparition de tout ce qui pourrait y
tomber. Le
gouffre est généralement d'origine karstique.
Dans l'exemple du gouffre
de Padirac, l'un des plus connus de France, il est le
résultat d'une
érosion venue de l'intérieur de la Terre. Ainsi,
ce sont les
circulations d'eau dans le massif rocheux calcaire qui ont
provoqué
l'effondrement d'une ancienne salle souterraine et laissé
derrière
elle, ce trou béant.
- Une grotte est une
cavité souterraine naturelle comportant au moins une partie
horizontale accessible ; ce qui peut la distinguer d'un aven,
d'un gouffre...Une grotte peut se former dans des
structures minérales solubles par l'eau.
- Une cascade est un
phénomène formé de la sorte
1) érosion de la roche tendre sous-jacente
2) effondrement de l’aplomb
3) développement d’un bassin
4) recul du front de chute de la rivière ou du torrent vers
l’amont
5) formation d’une vallée abrupte en forme de
gorge.
◊ Le principe de l'érosion
différentielle
On appelle
érosion différentielle le
phénomène d’érosion subi par
des roches situées en un même lieu mais dont le
degré d’érodabilité varie,
de sorte sur que l’érosion en un lieu
donné est d’intensité variable selon le
type de roche.
L'érosion différentielle est ainsi la composante
d'irrégularité de l'érosion
résultant des différences de
résistance des matériaux.
Elle provoque une mise en relief des zones résistantes au
détriment des zones tendres, donnant du volume au formation
les plus résistantes.
♦
Application à la cascade de l'éventail
Il s'agit de la chute la plus en aval et la plus spectaculaire sur le
cours du Hérisson, tout au fond de la reculée.
Elle fait 65 m de haut, avec un débit très
variable selon la saison (ici le régime est moyen). Quelques
blocs éboulés sont visibles dans le lit majeur du
Hérisson, au pied du saut.
Les strates horizontales du plateau de Champagnole sont bien visibles :
les bancs de calcaires les plus durs apparaissent en avant, tandis que
les couches plus tendres, plus marneuses, attaquées par
l'érosion chimique et surtout mécanique, sont en
retrait. La cascade est colonisée en partie par des mousses.
Questions
La lecture attentive du descriptif de la cache,
ainsi qu'une observation des éléments de terrain
et un peu de déduction sont normalement suffisants pour
répondre aux questions de cette EarthCache. Les logs
enregistrés sans réponses ou sans photo seront
supprimés. Une cotation plus élevée de
la difficulté d'une earthcache nécessitera des
réponses plus avancées.
Question
0 - Prenez une photo individuelle
de vous, ou de votre
objet
distinctif de géocacheur, ou de votre pseudo
écrit sur une feuille de papier ou dans votre main... avec la cascade de
l'éventail en
arrière-plan,
et
joignez-là à votre log ou
à vos réponses
Question
1 - Commencez par décrire
la cascade, est-elle d'un seul saut, ou de plusieurs (combien)...? Et
à son pied que voyez-vous ?
Question 2 - Pourquoi
une cascade aussi haute ici, alors que le Hérisson gambadait
tranquillement tout en amont, que s'est-il passé
géologiquement ?
Question 3 - L'érosion
est-elle la même entre les "marches" de la cascade, pourquoi ?
Question
4 - Selon
la géologie des lieux, à quoi est due cette
alternance de strates différentes ? Que cela
témoigne-t-il de l'évolution du milieu de
sédiimentation à travers le temps.
Réperez
ce bloc de roche au pied de la cascade, pas très loin du
bassin (rien à franchir).
Question
5 - Est-il
dans sa position géologique initiale, pourquoi ?
Question 6 - De
quelle roche est-il composé, et pourquoi celle-ci et pas
l'autre ?
Question 7 - De
combien de strates est-il composé ? En prenant la vitesse de
sédimentation donnée dans le descriptif,
évaluez l'âge de formation d'une strate.
[optionnel: quel est l'âge rapporté à
nos yeux de la formation des strates dégagées
par la cascade de 65m]
An
Earthcache
It is not a physical cache. To log this cache, you
must first
learn about its educational description in geology, then observe the
site on which you are, and finally answer the questions that will be
asked. A higher difficulty rating of the earthcache will require more
advanced answers.
You can then log in "Found it" without waiting but you must send me
your answers at the same time by contacting me either by mail in my
profile, or via the messaging geocaching.com (Message Center), and I
will contact you in case of problem. Saved logs without answers nor
photo will be deleted.
Few
words on geology
♦
The geology of the site
On this map, the black circle indicates the location of the
Hérisson Falls.
The various glacial valleys (Hérisson Reculée,
Lac de Chalain, and Combe d'Ain) are identifiable, often occupied by
lakes (in white) and glacial sediments (moraines appearing as blue or
white dotted lines on a green background, marked Gm or G on the maps),
and bordered by scree (in yellow, marked E). It can be seen that the
falls mainly cut into the Upper Jurassic tabular layers of the
Champagnole Plateau (in shades of blue, marked j8 and j9, i.e.,
Kimmeridgian and Thitonian). The Folded Jura (to the east), from which
the Hérisson flows, is clearly distinguished from the
Plateaux Jura (to the west).
The falls start near Ilay, at an altitude of nearly 800 m, and drop
nearly 300 m in 3 km. Then, the watercourse follows the
"quasi-reculée", which takes on an inverted S shape,
generally oriented Southeast / Northwest, up to the Combe d'Ain. The
bottom of this old glacial valley is occupied by two lakes (Lac du Val
and Chambly). Another, shorter glacial tongue, dug the depression of
Lake Chalain just to the North. The Combe d'Ain, which appears clearly
in white on the map, oriented NNE-SSW, is itself a glacial valley,
25-30 km long and 4-6 km wide, crossed by the Ain which gives it its
name, and with an average altitude of 500 m.
♦
Dinosaurs, sediments and oil
◊ The sea or not, according to geological times
The Jurassic is a period extending from 201 to 145 million years ago.
It is divided into the Lower Jurassic, from 201 to 174 million years
ago, the Middle Jurassic, from 174 to 163 million years ago, and the
Upper Jurassic, from 163 to 145 million years ago. During the preceding
period, the Triassic, the great Hercynian mountain range eroded, and
the sea, coming from Germany, advanced as far as Lorraine, then covered
the Paris Basin. It then retreated, leaving France completely above
water.
The sea returned at the beginning of the Jurassic and covered
everything except the remains of the Hercynian mountain range, namely
the Armorican Massif, the Ardennes, and the Massif Central. Sediments
were then deposited, particularly limestone, which formed exclusively
in water. Those of the Jura gave their name to the Jurassic.
◊ Sedimentation during the Lower Jurassic
At that time, France was an emerged continental landmass, so the waters
were shallow.
Corals build skeletons out of limestone. It is precisely their remains
that will form part of the limestone
layers. But there are many other limestones, of biological or
non-biological origin. For example, there is micritic mud, made up of
microscopic calcite crystals, less than 10 micrometers in size.
In the Paris Basin (along with the present-day Jura, it was part of the
same geological "region"), gryphaea were very abundant during the
Sinemurian. These are bivalve mollusks similar to oysters, whose shell
debris accumulates in great depths. Cardinia (other bivalves),
gastropods, and brachiopods (resembling bivalves but not having the
same body plan) live on the seabed; Ammonites and belemnites swim in
its waters. Oolitic limestones (from the Greek "ôon" meaning
egg) are made up of millimeter-sized spherules bound by a cement.
Bajocian limestone (170 to 168 Ma) is of this type.
Clays are another type of sediment, called detrital because they
originate from the erosion of land masses. Mixed with calcareous mud,
they form marls.
It is considered that there must be less than 50% limestone, otherwise
the rock is called marly limestone. Clays and marls are deposited in
calm environments.
The Liassic presents two "Klüpfelian" sequences: the
Plienbaschian (191 to 183 Ma) and the Toarcian. From bottom to top, it
comprises marls,
alternating marl-limestone, and then micritic limestone.
This shows that the sedimentation environment, initially calm, became
more agitated and shallower. Throughout the Lower Jurassic, the
sedimentation rate is estimated at 2.5 millimeters per century.
◊ Sedimentation during the Middle and Upper Jurassic
During the Middle Jurassic, a vast lagoon stretched from Normandy to
Burgundy. The limestone deposited there served as a hydrocarbon trap
(which is why we have "a little" oil in France). The region then
resembled the Bahamas. During the Late Jurassic, coral reefs moved
southward as far as the Jura, which has been interpreted as a cooling
event. The sea retreated from the Paris Basin at the end of the
Jurassic.
The opening of the North Atlantic was announced at the end of the
Triassic, but southwestern France was still calm. The Aquitaine Basin
was invaded by the sea, and coral reefs developed there. During the
Kimmeridgian, thick layers of marl trapped organic matter, leading to
the formation of oil and natural gas.
source:
https://actugeologique.fr/2019/05/la-france-au-jurassique/
♦
Water, runoff and gravity
Many forms combine the effects of runoff, often still active, and
gravity. In geology, the following terms are
referred to as:
- A chasm (also known
as abyss) refers to an underground cavity. What
distinguishes a chasm from a cave
is the fact that the entrance to a chasm develops essentially
vertically. This particularity means that the term is also used in
everyday life to designate a frightening place or a place that
precipitates the disappearance of anything that might fall there. The
sinkhole is generally of karstic origin. In the example of the Gouffre
de Padirac, one of the best known in France, it is the result of
erosion from inside the Earth. Thus, it was the circulation of water in
the limestone rock massif that caused the collapse of an old
underground room and left behind this gaping hole.
- A cave is a natural
underground cavity with at least one accessible horizontal part; what
can distinguish it from a aven, a gouffre...
A cave can form in mineral structures soluble by water.
- A waterfall is a
phenomenon formed in this way
1) erosion of the underlying soft rock
2) plumb collapse
3) basin development
4) retreat of the front of the fall of the river or torrent upstream
5) formation of a steep gorge-like valley.
◊ The principle of differential erosion
Differential
erosion refers to the erosion phenomenon experienced by rocks located
in the same location but whose degree of erodibility varies, such that
erosion in a given location varies in intensity depending on the rock
type.
Differential erosion is thus the irregular component of erosion
resulting from differences in the strength of materials.
It causes resistant zones to be highlighted at the expense of softer
zones, adding volume to the most resistant formations.
♦
Application to the "fan cascade" (cascade de l'éventail)
This is the most downstream and most spectacular waterfall on the
Hérisson River, at the very bottom of the gorge. It is 65
meters high, with a flow rate that varies greatly depending on the
season (here, the flow rate is average). A few fallen boulders are
visible in the Hérisson's major bed, at the foot of the
waterfall.
The horizontal strata of the Champagnole plateau are clearly visible:
the hardest limestone beds appear in front, while the softer, more
marly layers, affected by chemical and especially mechanical erosion,
are further back. The waterfall is partly colonized by mosses..
Questions
Careful reading of the description of the cache, as
well as an observation of the terrain features and a little deduction
are normally sufficient to answer the questions of this EarthCache.
Logs recorded without answers or without a photo will be deleted. A
higher difficulty rating of an earthcache will require more advanced
answers.
Question
0 - Take a photo of yourself, or your
distinctive geocacher item, or your nickname written on a piece of
paper or in your hand... with
this waterfall "cascade de l'éventail" in background,
and attach it
to your log
or
answers
Question
1 - Start by describing the waterfall.
Is it a single drop, or several (how many)? And what do you see at its
foot?
Question 2 - Why
such a high waterfall here, when the Hedgehog was frolicking peacefully
upstream, what happened geologically?
Question 3 - Is
the erosion the same between the "steps" of the waterfall, why?
Question
4 - According
to the geology of the area, what is the reason for this alternation of
different strata? What does this indicate about the evolution of the
sedimentation environment over time?
Locate
this block of rock at the foot of the waterfall, not far from the pool
(nothing to cross).
Question
5 - Is
it in its original geological position, why?
Question 6 - What
rock is it made of, and why this one and not the other?
Question 7 - How
many layers does it consist of? Using the sedimentation rate given in
the description, estimate the age of formation of a layer.
[optional: what is the reported age in our eyes of the formation of the
strata released by the 65m waterfall]