Flysch

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Falaise de flysch à Saint-Jean-de-Luz (Pyrénées-Atlantiques).
Flysch dans les Carpates.
Paysage côtier dans le Pays basque espagnol, constitué de flysch

Le Flysch est un terme d'origine suisse alémanique, désignant un dépôt sédimentaire détritique constitué par une alternance de grès et de marnes qui se sont accumulés dans un bassin océanique en cours de fermeture dans le cadre d'une orogenèse. Ce terme fut très fréquemment employé dans les Alpes puis s'est progressivement répandu à travers le monde. Son adoption a fait l'objet de nombreuses interprétations par la passé mais les géologues s'accordent aujourd'hui sur une interprétation géodynamique, c'est-à-dire un tectofaciès bien qu'il n'existe toujours pas de consensus.

Étymologie[modifier | modifier le code]

Le terme de flysch a été crée par Bernhard Studer[1] à partir du verbe fliessen qui signifie couler en patois local des Alpes suisses du Simmental. De par leur faible cohésion, ces dépôts sont régulièrement sujet à des glissements de terrain. Il s’avéra par la suite que les flyschs décrits par Studer correspondait en fait à un ensemble hétérogène de couches d’origine différente et superposée tectoniquement.

Définition[modifier | modifier le code]

Longtemps décrit comme une unité stratigraphique voire un faciès, le terme de flysch est aujourd'hui définit d'un point de vue géodynamique. La définition de flysch n'est donc pas dépendante d'une lithologie ou roche mais caractérise tout dépôt sédimentaire syn-orogénique s'accumulant dans un bassin océanique qui se referme suite à la convergence de deux plaques tectoniques continentales.
La sédimentation du flysch débute avec l'activation d'une zone de subduction sur l'une des marges continentales. Elle résulte de l'érosion des reliefs environnants soulevé par la déformation de la croûte continentale supérieure (c'est-à-dire la croûte non subductée). Les sédiments s'accumule dans la fosse de subduction au travers de courant de densité ou de turbidités s.l.. La sédimentation se poursuit jusqu'à la fermeture du bassin océanique et la collision, c'est-à-dire la rencontre entre les deux plaques continentales succédant à la fermeture du domaine océanique qui les séparait. Ce stade tectonique marque la formation d'une dépression (foredeep) sur la plaque continentale subductée ou bassin d'avant-pays dans lequel se dépose la molasse qui est aussi une définition géodynamique regroupant une grande variété de couches sédimentaires. Néanmoins, des géologues utilisent aussi le terme de flysch pour décrire les dépôts marins profonds qui s'accumulent dans le bassin d'avant-pays nouvellement formé. La molasse ne commence alors qu'à partir des premires dépôts marin peu profonds à l'image de la Molasse marine inférieure du Bassin d'avant-pays Nord Alpin.

Le wildflysch (Flysch sauvage) est un terme fréquemment utilisé en géologie alpine pour décrire des mélanges car la matrice des wildflyschs présentent une lithologie similaire au flyschs (alternance de bancs gréseux et d'intervalles marneux) dont elle peut dériver. Certains auteurs décrivaient ainsi la matrice comme flyschoïde. Il s'agit d'unités géologiques dépourvues de stratification car résultant soit d'un glissement de grande ampleur (mélange sédimentaire) ou du démantèlement d'unités géologiques le long d'un plan de chevauchement (mélange tectonique). Elles sont par ailleurs régulièrement observées à proximité de dépôts de flyschs.

Histoire[modifier | modifier le code]

Études initiales[modifier | modifier le code]

Suite à sa découverte[1], Bertrand[2] note que les flysch sont concentrés dans les géosynclinaux et décrit par conséquent les flyschs comme un faciès orogénique. Jusqu’à la seconde moitié du XXème siècle, le modèle orogénique se résume à la notion de géosynclinale[3] et s’est surtout construit autour de la chaine alpine. Le terme de flysch est alors un faciès typique des Alpes sans équivalent externe. Un géosynclinale était décrit comme une vaste depression crustale où les mouvements ascendants de la croute favorisait l’émersion d’une cordillère en position médiane. Ce relief soumis à l’érosion alimentait par la suite une sédimentation clastique dans le bassin adjacent conduisant à la formation des flyschs (Trümpy, 1960). D’un point de vue chronologique, ces dépôts s’effectuait durant la phase de comblement (Aubouin, 1964) du géosynclinal. Ce modèle, largement admis, sera toutefois contesté par plusieurs auteurs dont Jipa (1980) en fera une synthèse. Ces derniers considéraient que la cordillère intragéosynclinale n’était pas la seule et unique source de matériel détritique mais que les principales zones d’alimentation étaient en dehors du géosynclinale (extra-geosynclinales). De plus, les auteurs remettaient en cause le principe de systématiquement comparer les différents modèles orogénique au système alpin. Plusieurs auteurs (Trümpy, 1960) se sont ainsi penché sur la granulométrie très fine des flyschs qui ne coïncide pas avec une alimentation depuis la cordillère. Brückner (1952) puis Kuenen (1957b, 1958) proposèrent une origine continentale deltaı̈que mais cela ne concordait pas avec les reconstitutions paléogéographiques. La rythmicité fait aussi l'objet de débat. Certains les considérèrent des saccades de la subsidence mais les variations climatiques furent le plus régulièrement suggérer. Pour certains, les flyschs sont même restreins dans des sillons qu'ils comblent par définition (Tercier 1947). Si dans l'ensemble les flyschs sont considérés comme profonds, certais auteurs considèrèrent certains dépôts comme peu profonds à l'image de flyschs surmontant des dépôts de plateforme calcaire.

1ère révolution : les courants de turbidité[modifier | modifier le code]

Durant les décennies 1930 à 1950, de nombreux travaux se sont intéressés à décrire le mode de dépôt des sédiments marins profonds. En effet les connaissances des milieux marins profonds étaient très limités jusqu'à l'apparition des bathyscaphes. Jusqu’à cette période, il était admis que les flyschs se déposaient dans un environnement néritique, peu profond. Tercier (1947) contesta toutefois cette interprétation et considéra qu’il n’existe pas de contrainte en terme de profondeur : les flyschs peuvent se déposer près du littoral jusqu’à de forte profondeur. Peu après Kuenen & Migliorini (1950) interprétèrent ces séries sédimentaires comme des courants de turbidités qu’ils nommèrent par la suite Turbidite (Kuenen, 1957). Ce concept sera le premier bouleversement de la sédimentologie des flyschs et sera suivi durant les décennies suivantes (années 1960 – 1970) par un véritable engouement, que l’on pourrait décrire comme un effet de mode, sur les courants de turbidités et par extension sur les flyschs. Ainsi plusieurs travaux décrire les faciès et la géométrie de ces formations tandis que d’autres étudièrent les processus sédimentaires et les environnements de dépôts et permirent de mieux comprendre la sédimentologie des flyschs (Bouma, 1962 ; Mutti & Ricchi Luchi, 1972 ; Lowe 1982 pour ne citer qu’eux).

2nde révolution : la tectonique des plaques[modifier | modifier le code]

L’avènement de la théorie synthétique de la tectonique des plaques (Le Pichon, 1968 ; Isacks & al., 1968) a par la suite considérablement remis en cause le modèle orogénique. Exit donc géosynclinal et cordillère, le nouveau modèle définit un domaine océanique qui se referme par la convergence de deux plaques continentales au moyen d’une zone de subduction. S’ensuit une collision de ces deux plaques, une fois que toute la croûte océanique a été subductée, qui s’accompagne par la création de relief (la chaine alpine par exemple). Selon ce nouveau modèle, les flyschs se déposent durant le premier stade de la convergence, dans un bassin océanique en phase de fermeture et par conséquent avant la collision (Dewey & Bird, 1970).

Description[modifier | modifier le code]

Depuis Studer (1827), la définition du flysch a peu évolué dans son ensemble mais l’évolution des connaissances sédimentologiques et tectoniques a permit de mieux appréhender cette notion. Nous conseillons la lecture des travaux synthétiques sur les flyschs de Trümpy (1960) et de Rech-Frollo (1972) pour une analyse plus quantitative. Bien que par définition géodynamique, les flyschs sont des dépôts sédimentaires silici-clastiques et partagent plusieurs propriétés qui font l'objet de plusieurs études mais qui ne leur sont toutefois pas spécifiques.

Lithostratigraphie[modifier | modifier le code]

La définition repose avant tout sur une succession régulière et monotone de bancs grèseux et de niveaux marneux à schiteux. Le ratio marnes/grès est très variable (de 10:1 à 1:5 selon xx). Des bancs calcaires et conglomératiques complètent cette description stratigraphique en perturbant quelques fois cette alternance. Les niveaux conglomératiques définissent généralement des milieux de dépôts proximaux liés au chenal voire des mecanismes de transport spécifique comme des debris flow. Les bancs calcaires constituent soit des faciès très distaux riches en fragments coquillers et notamment en foraminifères, soit des avalanches de débris issus des plateformes calcaires environnantes. L' extension latérale des bancs est relativement importante et l’on peut suivre les bancs sur plusieurs kilomètres pour les faciès de bassins. Par contre les faciès proximaux de chenaux peuvent comporter d'importantes variations latérales. À une échelle locale (ce détaille constate fortement avec la Molasse où l’extension latérale est relativement limitée notamment dans les dépôts fluviatiles), il est possible d’observer des variations concernant l’épaisseur voire sa composition. Ces formations ont généralement une puissance de plusieurs centaines de mètres voire de plusieurs milliers de mètres. Il est néanmoins peu évident d’effectuer des subdivisions au sein de ces formations. Elle ne présente pas en outre de biais notable (Comme nous le verrons plus bas, la nature turbiditique des flyschs sous-entend cependant des phases d’érosion affectant notamment la séquence pélagique (biais mineur).) ou d’interruption du signal paléontologique. Le faible intervalle de temps constaté (5 à 20 Ma) induit par ailleurs une sédimentation rapide.

Sédimentologie[modifier | modifier le code]

Les accumulations de type Flysch sont déposées sont par des courants gravitaires marins ou courants de densité, abusivement décris comme des turbidites. Dans un cas idéal, ils sont constitués par l'alternance de grès et de marnes. Les premiers constituent des dépôts lié à proprement parlé aux courants de densité (origine extrabasinale) tandis que les intervalles marneux décrivent la sédimentation hémi-pélagique (origine intrabasinale) c'est-à-dire le résultat de la décantation de particules fines.
Néanmoins, selon où l'on se place dans le système turbiditique, ces dépôts peuvent se composer d'une accumulation monotone de bancs grèseux à conglomératique dans les faciès de chenaux ou présenter d'épaisse accumulations de marnes dans les faciès distaux de lobes.
Il est important de préciser que tout flysch est un dépôt de courant de densité mais tout dépôt de courant de densité n'est pas systématiquement un flysch. C'est le cas notamment des dépôts sur des marges passives comme sur les bordures de l'océan Atlantique.

Pétrographie[modifier | modifier le code]

Les flyschs sont par définition des dépôts silici-clastiques représentés principalement par des grès aux conglomérats, alternant avec des intervalles marneux à argileux. Comme toute roche silici-clastique, la composition des bancs est fonction des roches composant le bassin versant. Ils sont majoritairement composés de quartz, feldspaths et lithoclastes en proportion variable. Des bioclastes issus de la plateforme ainsi que des grains produit par précipitation chimique dans le bassin (glauconie, phosphate) constituent les minéraux accessoires de ces dépôts. La cimentation, tout comme la porosité, est très variable et dépend de la diagénèse. L’ensemble est généralement cimenté par de la calcite et plus rarement par des argiles ou des silts (Rech-Frollo, 1972).
Le tri est pauvre et l’on constate la présence de grains très arrondis, type éolien, dans les granulométries les plus gossières. Les termes les plus grossiers présentent une plus grande variété de clastes tant en terme de taille que de nature et la matrice est abondante. Les flyschs se caractérisent aussi par une richesse en éléments cristallins surtout dans les conglomérats comprenant des granites, gneiss et autres schistes sans oublier des clastes sédimentaires variés. Les clastes volcaniques sont aussi fréquent avec des termes basique à intermédiaire.

Les bioclastes sont principalement représentés par des foraminifères et divers organismes formant la macrofaune : algues rouges, bryozoaires et échinodermes. L’absence de macrofaune est une constante dans les flysch. Le contenu bioclastique est donc relativement fin et une forte proportion est remaniée. Si cela est évident pour des certains organisme qui proviennent de la plateforme comme les algues rouges, cela devient plus difficile pour les foraminifères. Cela influence les datations biostratigraphiques obtenues. Par ailleurs la présence de ces précédents organismes souligne la proximité d’une plate-forme continentale. Trümpy (1960) distingue trois groupes de fossiles :

  • Les traces et autre bioturbations dont l’auteur n’est pas toujours identifié (La littérature a pour habitude de les rassembler sous le terme de Fucoı̈des et Helminthoı̈des).
  • Les grands foraminifères benthiques (Nummulithes, Discocyclines) et les fragments d’algues rouges et de bryozoaires. Les coraux ainsi que les débris coquillers (mollusques) sont généralement rares.
  • Les foraminifères pélagiques et les fragments de végétaux.

Flysch carbonaté[modifier | modifier le code]

Selon la proportion en carbonate, on peut aussi rencontrer des flyschs calcaires que Trümpy (1960) considère de type Alberese. Ces calcaires détritiques sont finement laminés et à granulométrie fine. Leur génèse est néanmoins énigmatique car ils ne présentent pas de microfaune. On rencontre aussi localement d’autre type de formations comme le Macigno (grès à ciment calcaire des Apennins et des Alpes-maritimes en France), le Scagliose (argile écailleuse) ou les Flyschs rouges (grès riche en fer au pied des Dent du Midi).

Exemples[modifier | modifier le code]

Orogenèse alpine[modifier | modifier le code]

Les flyschs alpins sont liées à la fermeture de la Téthys alpine. Ils sont datés entre le Crétacé tardif (Campanien) et l'Éocène tardif dans les Alpes occidentales. Néanmoins dans les Alpes orientales, le dépôt des séquences de flysch débute au Crétacé inférieur. L'Oligocène marque ensuite le dépôt de la Molasse. Certaines unités sont décrites abusivement comme des flyschs car ils constituent des dépôts marins profonds. C'est le cas des séries détritiques d'âge Oligocène précoce déposés sur la marge européenne (domaine helvétique ou dauphinois) telles que le Grès du Val d'Illez et le Grès de Taveyannaz. Ces séries détritiques se sont en effet déposés dans le bassin d'avant-pays nord alpin et sont donc définis comme des molasses. Les principaux flysch alpins sont :

  • Nappe du Gurnigel (Drapeau de la France France/Drapeau de la Suisse Suisse) : subdivisée en sept flyschs disposés latéralement.
  • Fysch des Médianes (Drapeau de la France France/Drapeau de la Suisse Suisse) : sommet de la Nappe des Préalpes médianes.
  • Flysch de la Brèche (Drapeau de la France France/Drapeau de la Suisse Suisse) : sommet de la Nappe de la Brèche
  • Nappe des Préalpes supérieures (Drapeau de la France France/Drapeau de la Suisse Suisse) : subdivisée en quatre nappes tectoniques correspondant à autant de flysch.
  • Flysch à Helminthoïdes (Drapeau de la France France/Drapeau de l'Italie Italie/Drapeau de la Suisse Suisse) : terme fréquemment utilisé dans les Alpes ppour décrire des flyschs présentant des bioturations de type Helminthoïdes. C'est l'exemple typique d'interprétation stratigraphique du terme flysch. Elle regroupe aujourd'hui différentes unités stratigraphiques en position structurale variées.

Application en géologie[modifier | modifier le code]

Datation[modifier | modifier le code]

Par leur dépôt durant la phase de convergence, les flyschs constituent le témoin idéal de son évolution. Notamment leur datation permet de reconstituer les différentes phases de fermeture du bassin. Les flyschs se forment préférentiellement le long des zones de subduction. Ainsi le début de la sédimentation d'un flysch marque la proximité du domaine paléogéographique de la zone de subduction. La fin de sa sédimentation décrit son incorporation dans le prisme d'accrétion.

Biostratigraphie[modifier | modifier le code]

En raison d’un contenu paléontologique restreint, il n’est pas toujours aisé de dater précisément le flysch et par la même d’effectuer des corrélations. Les intervalles marneux résultant de l'accumulation de la pluie pélagique présente des teneurs variables en foraminifères. Ces organismes marins unicellulaires sont suffisamment bien connus pour que leur extension biostratigraphique soient exploités comme échelle de temps. Ainsi les assemblages de foraminifères permettent de fournir une fourchette d'âge aux dépôts qui les contiennent.
Diverses organismes sont exploités pour la datation des flyschs avec des résultats variables. Ils incluent les foraminifères benthiques, pélagiques, les nannofossiles calcaires ainsi que la palynologie. les pollens sont en effet suffisament resistants pour s'accumuler dans ces dépôts marins profonds.
Ces organismes peuvent aussi être observés dans les séries gréseuses mais la nature de leur dépôt impliquent nécessairement un remaniement des faunes anciennes ce qui biaise les résultats.

Bentonites[modifier | modifier le code]

Les zones de subduction sont généralement associées à un volcanisme d'arc calco-alcalin de type andésitique à l'image de la Cordillère des Andes. Ce volcanisme peut se manifester par la présence de fragments volcaniques dans les dépôts de courants de densité mais aussi par le dépôt de cendres volcaniques. Cependant, les cendres volcaniques peuvent dériver d'un épisode volcanique éloigné et indépendant de l'orogenèse. Sous l'effet de l'altération, les cendres se transformeront en smectite et ces dépôts formeront des bentonites.
Outre la présence de smectites, les bentonites sont aussi composés de minéraux lourds dont des zircons. L'estimation des ratios permet de fournir une datation absolue des dépôts relativement précise. Mais contrairement à la datation des foraminifères, la présence de bentonites est plus hasardeuse et les bancs ont habituellement une épaisseur centimétrique voire millimétrique. Elles peuvent néanmoins contribuer à caler précisément la datation biostratigraphique.

Paléogéographie[modifier | modifier le code]

L'étude de la composition des flyschs et notamment de sa fraction extrabasinale permet d'évaluer les unités tectoniques bordant la zone de subduction. Au cours de la fermeture du bassin, l'orogenèse modifie la disposition de ces unités en les enfouissant, les déplaçant ou en les exhumant. Il devient ainsi possible de reconstituer l'évolution des unités tectoniques exhumés au cours du temps.

Annexes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b Bernhard Studer, « Remarques géognostiques sur quelques parties de la chaine septentrionale des Alpes », Annales de la Société d'Histoire Naturelle de Paris, vol. 1, no 1,‎ , p. 5-47
  2. Marcel Bertrand, « Structure des Alpes françaises et réccurence de certain faciès sédimentaires », Congrès Internationale de Géologie, vol. 19,‎ , p. 163-177
  3. (en) Robert H Dott, « The Geosynclinal concept », Modern and ancient Geosynclinal Sedimentation - SEPM Special Publication,‎ , p. 1-13

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Laphart, T.; 2005: Geologie der Schweiz, Ott Verlag, ISBN 3-7225-0007-9.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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