GEOLOGIE DE LA LORRAINE

La Lorraine est limitée à l’ouest par les auréoles externes du Bassin Parisien, à l’est, par la plaine d’Alsace.
Son socle est formé d’une grande diversité de roches, celui des Vosges étant en grande partie constitué de granite et de basalte.(Le basalte est en général, la roche volcanique la plus abondante).
Ceux-ci sont recouverts par d’autres variétés en bordure du Bassin Parisien.


I) LES VOSGES ET LEUR DIVERSITE

Il y a un contraste entre les Vosges septentrionales et les Vosges moyennes, lié au fait qu’il existe, à Saint-Dié, une cassure qui traverse la totalité de l’Europe.
Ces deux régions ont deux histoires indépendantes.

A) Vosges septentrionales ou Vosges du Nord

On connaît surtout le gros massif granitique du Champ du Feu, recouvert de terrains volcaniques, de roches sédimentaires, telles que :
Les schistes de Villé (Bas-Rhin), argile et grès : ce sont les sédiments les plus anciens des Vosges.
Il y a aussi les schistes de Steige, toujours sur le versant alsacien, de couleur lie-de-vin.
Dans cette partie des Vosges, il n’y a pas de calcaire du tout, caractéristique des formations dans un environnement froid.
On trouve aussi le basalte de Raon l’Etape, formation volcanique très importante, où se trouve la carrière la plus importante du quart nord-est : on y extrait le ballast pour les lignes de TGV .
Et le granite rose du Champ du Feu .

B) Vosges moyennes et du Sud

On y trouve la même diversité : énorme quantité de granite, roche magmatique, en volume et en diversité, plus des roches métamorphiques (roches préexistantes, transformées sous l’effet de la température et de la pression, avec recristallisation des minéraux), comme du gneiss qui est une alternance de lits de mica et de lits de quartz et de feldspath. Le gneiss est une roche recristallisée à une grande profondeur ; de la migmatite, roche de même structure que le granite, mais qui a commencé à fondre. On y trouve des calcaires métamorphiques, dits marbres ; des péridotites (à la Charme, vallée de la Cleurie) : c’est une roche ultrabasique du manteau, constituée principalement d’olivine et pouvant contenir du grenat. La péridotite est une roche représentative des roches qui se trouvent sous la croûte, à trente km de profondeur. Ce sont donc des écailles du manteau, des roches de la croûte profonde.
Du granite au col de la Schlucht, roche grenue = roche composée de minéraux visibles à l’œil nu. Le granite est composé de quartz, silice cristallisée, habituellement incolore, mais qui peut être laiteux ou teinté en violet (améthyste), ou en noir (quartz fumé). On trouve aussi du quartz dans le gneiss et dans le grès. Dans la composition du granite, il y a aussi du mica (silicate d’aluminium et de potassium) noir ou blanc (transparent), et du feldspath (aluminosilicate de potassium, de sodium ou de calcium) constituant essentiel des roches magmatiques et métamorphiques.
Le granite a une origine magmatique, on le trouve dans les fractures de l’écorce qui guident sa formation en couches. A Barbey-Séroux : « champ de roches » très pittoresque, ce sont de gros blocs de granite, sur un champ de 400 mètres sur 40 mètres, non érodés, pour lesquels, on n’a pas encore trouvé d’explication.
Le granite se met en place dans les zones de fragilité, comme de Sainte-Marie aux-Mines ,au Valtin et à Retournemer en passant par la roche du Diable. Il y a, en suivant cette ligne, une grande fracture du terrain : Les granites sont des marqueurs de la tectonique.
Granite ou granit, les géologues l’écrivent avec un <>, contrairement aux granitiers, qui l’écrivent sans .


II) LA FORMATION DES VOSGES

Elles se sont formées il y a 350 millions d’années, en hémisphère sud, en zone froide, et en zone de collision continentale.
La chaîne Hercynienne qui s’est formée à la fin de l’ère primaire comprenait les Vosges, mais aussi le Massif -Central,le Massif Armoricain,la Forêt Noire, les Appalaches aux USA et d’autres massifs jusqu’au-delà de l’Oural et dans l’ouest africain.
Les Vosges sont un petit segment d’une longue chaîne qui ressemblait à l’Himalaya ou aux Alpes aujourd’hui.

Les Vosges sont situées sur une faille qui traverse l’Europe. Elles sont le résultat d’une collision continentale à la fin de l’ère primaire. Elles ne se sont pas formées à l’ère tertiaire.

La végétation , en général, la végétation typique des terrains siliceux est la digitale et la bruyère. On les trouve en abondance partout.

L’érosion : c’est un phénomène extractif efficace. Une chaîne, qui ne monte plus, s’aplanit rapidement, donc les Vosges ont été nivelées par l’érosion, dès la fin de l’aire primaire. En moins de 5 millions d’années, les granites sont arrivés en surface.

L’âge des Vosges ?
Le charbon provient de la dégradation de forêts tropicales humides. Il lui faut une érosion rapide, dont les produits recouvrent les débris végétaux. Le pétrole de la colline de Sion date de cette époque : 350 millions d’années.
Donc l’érosion existe à cette époque. C’est sur une surface plane que se déposent les sédiments. Les sommets arrondis, tous à la même hauteur, forment une surface plane.


III) EVOLUTION DES VOSGES AU COURS DES DIFFERENTES PERIODES GEOLOGIQUES

A) Ere primaire

Au dernier étage du primaire, au Permien, qui est représenté sur le rebord des Vosges à l’ouest, il y avait un climat tropical, d’où la formation de charbon et la présence de reptiles.
L’érosion donne aussi des galets, des sables, des fragments de roches.
Près de Saint-Dié, l’épaisseur des recouvrements permiens atteint 800 mètres et il y a eu peu de déplacements de ces sédiments.
Ensuite, le milieu est devenu aride, on trouve des dunes éoliennes près de Raon l’Etape, dunes fossiles préservées.


B) Ere secondaire

Evolution de la Lorraine au cours de l’ère secondaire ; celle-ci est composée de trois grandes périodes qui sont le Trias, lui-même divisé en trois périodes : buntsandstein, muschelkalk ou trias moyen et keuper ou trias supérieur, le Jurassique, divisé en trois périodes : lias, dogger ou jurassique moyen et le malm ou jurassique supérieur et le Crétacé.

a) Trias, période elle aussi divisée en trois étages : inférieur, moyen et supérieur :

1) Buntsandstein (trias inférieur), c’est à cette époque qu’apparaissent les ancêtres des conifères dans des paysages semblables aux paysages du Sahel actuel,il y a environ 250 millions d’années de cela.
Apparaissent aussi les grès roses avec des stratifications –dépôts des oueds venant du Massif Armoricain. Ces oueds traversaient le Basin Parisien, ils déposent aussi des conglomérats de grès et de galets. Le grès rose est formé de grains de quartz, roses parce que chargés d’oxyde de fer. Les grains sont usés et arrondis comme les galets, ce qui témoigne d’un long trajet.
On trouve du grès rose au château d’Epinal, des conglomérats à Archette, à Pierre-Percée ou du poudingue (galets + grès) à Sainte-Odile. Ces grès donnent des reliefs caractéristiques : Vosges tabulaires, comme le Climont près de Saint-Dié, qu’on voit très bien depuis le Champ du Feu.
Le grès du trias est une roche qui donne une eau abondante et de bonne qualité parce que les grès comprennent peu d’éléments solubles.
Les grès sont des roches poreuses qui laissent passer l’eau. A Nancy, on fore l’eau à 900 m de profondeur, de l’eau qui provient des Vosges gréseuses. Il se passe 40 000 ans, entre le moment où l’eau tombée dans les Vosges, arrive à la pompe à Nancy.

2) Muschelkalk (trias moyen),la mer arrive de l’est et dépose des calcaires. On retrouve des fossiles de crinoïdes (coquillages qui nagent, voisins des oursins) et d’autres qui ressemblent à des ammonites de cette époque. Aujourd’hui, à ces calcaires, on ajoute de l’argile et du gypse pour fabriquer du ciment . La matière est broyée et calcinée à 1100°.
L’eau, stockée à cette période, donne des eaux calciques, magnésiennes, sulfatées qui sont distribuées par Vittel et Contrexéville. Ces eaux ne sont pas potables parce que trop minéralisées : elles ne sont pas distribuées au robinet ; par contre, elles sont commercialisées dans le monde entier.

3) Keuper (trias supérieur), la mer s’évapore et la région est transformée en marais salants : on obtient de l’argile rouge, du gypse et du sel gemme : ce qui a une grande influence économique. Avec le gypse, on fait du plâtre et on exploite le sel pour la cuisine, le salage des routes et l’industrie (les usines Solvay et Rhône-Poulenc utilisent le carbonate de soude avec du sable dans les fonderies de verre et de cristal).

b) Jurassique, avec trois périodes : inférieur : Lias,moyen : dogger et supérieur: malm.

1) le Lias : Nancy se trouve sur la première auréole du jurassique, Hettange-Grande étant la référence mondiale pour cette période géologique.
Le début du Jurassique appelé hettangien est connu dans le monde entier, c’est une des douze réserves géologiques dans le monde et elle se visite.
A cette époque, la mer revient, et les Vosges n’existent pas. On le sait parce qu’à l’ère jurassique, il y a eu des dépôts de calcaire, et qu’on n’en trouve pas dans les Vosges.( Les Vosges se sont rehaussées à l’époque alpine). Dans le fossé alsacien, on retrouve les mêmes calcaires qu’en Lorraine. Il s’agit d’une mer peu profonde, et qui dépose alors, des sables et des calcaires argileux (région de Nancy) et des marnes (argile calcaire). C’est un calcaire à fossiles : gryphées (mollusques), bivalves (huitres) dans la région de Nancy. On trouve aussi des oursins, des ammonites, des bélemnites (genre de calmars) et des crinoïdes. Une mer chaude, peu profonde et l’altération de l’Ardenne au nord fournissent les conditions idéales pour le dépôt du minerai de fer : la minette de Lorraine.

2) Dogger (jurassique moyen) : Plus + de mer : Il s’établit un domaine marin peu profond qui occasionne la prolifération de coraux (mer chaude, peu profonde, et très oxygénée). Les Vosges sont sous la mer. Les calcaires coralliens font 200 m d’épaisseur : côte de Moselle. La Meurthe à Nancy se trouve a une altitude de 200 m, la côte de Brabois à 400 m.
Brabois est un dépôt de calcaire jurassique. On y trouve des calcaires oolithiques, datant de 120 millions d’années, (agrégats minéraux sous formes de sphères d’un diamètre allant de o,5 à 2 mm). On en trouve actuellement aux Bahamas. Sion est formée par des massifs coralliens - petite étoiles , fragments de lys de mer ou crinoïdes-.
Ces calcaires sont exploités : 7 tonnes de granulats par an et par Français , ce sont des carbonates de sodium obtenus à partir de sel et de craie, provenant de ces roches calcaires ; ce sont des procédés Solvay.
Depuis le satellite, on peut observer des taches d’eau très bleue le long de la Meurthe, c’est du chlorure de sodium dissous, stocké dans d’immenses bassins. Lors de ses crues, la Meurthe en emporte et c’est un gros problème d’environnement.

3) le Malm ( Jurassique supérieur)
La France a disparu totalement sous l’eau, sauf la Bretagne. Des argilites épaisses se forment (souvent composées d’argile et de mica), elles se forment dans une mer profonde. On en trouve surtout dans la dépression de la Woëvre (rive droite de la Meuse depuis la frontière belge jusqu’à Neufchâteau au sud).
Avec ces argilites, on fabrique des briques et des tuiles.
Leur utilisation est maintenant controversée et conflictuelle, leur épaisseur atteint 150 m en Haute Marne, c’est là qu’on veut les utiliser pour le stockage des déchets nucléaires. Ces déchets restent dangereux pendant plusieurs millions d’années et c’est ce concept de barrière géologique qui est tant discuté. Ces argilites affleurent à Toul, mais elles sont à une profondeur de 400 m en Meuse.
Puis le Malm s’achève et on a à nouveau une mer chaude et peu profonde avec formation de calcaire du Jurassique supérieur, se forment alors les côtes de Meuse. A Saint-Mihiel, à un endroit appelé les Roches, un récif de 100 millions d’années est mis en relief. On voit sur ces roches des coraux fossiles. Il reste des côtes témoins épargnées par l’érosion, en Meuse, à Montsec, en exploitation à Euville, pour le calcaire cristallin. Cette pierre fut utilisée par le sculpteur lorrain de la Renaissance, Ligier Richier, elle a servi à la construction de cathédrales, Nancy, Toul, St Nicolas- de-Port et pour la place Stanislas à Nancy. Elle est exportée jusqu’aux USA.
On l’exploite aussi pour sa chaux, avec le même procédé de fabrication par calcination que pour le ciment, (le ciment contient de l’argile en plus). Et pour cette fabrication, on rejette beaucoup de CO² dans l’atmosphère, d’abord par la décomposition des roches : il y a stockage de CO² dans les roches calcaires, or, ce CO², stocké par la terre pendant des millions d’années, est relâché dans l’air après les transformations dans nos usines (le CO² sur Vénus fait que la température est à 400²), ce CO² est donc relâché dans l’air, et puis on rejette aussi du CO² avec le combustible, en chauffant les fours, à de très hautes températures.

c) le Crétacé : il a laissé très peu de traces en Lorraine (mer et climat chauds), on arrive à l’ère Tertiaire.

C) Ere tertiaire

Le relèvement de la bordure du Bassin Parisien donne naissance aux Vosges, avec une reprise de l’érosion et une mise en relief des côtes. C’est donc à cette époque que le vieux socle est porté en altitude.

D) Ere quaternaire

Elle comprend trois épisodes de glaciation. Il y avait une calotte glaciaire sur les Vosges, les Alpes et le Massif Central. La dernière glaciation date de 18000 ans, c’était une glaciation partielle dans la vallée de la Moselle et pour le glacier qui descendait du Honneck.

C’est cette dernière glaciation qui donne le relief actuel. Les glaciers ont creusé les vallées dans la paléo-surface de l’ère primaire.
Relief en creux : le glacier de la Moselle descendait jusqu’à Noiregueux, au-delà de Remiremont, où il reste la plus belle moraine d’Europe (plus grande que celle deGérardmer). Derrière ce barrage s’était formé un lac. Il y a eu comblement alluvial de ce lac, ce qui a donné la plaine de Remiremont.

Des traces de cette glaciation apparaissent :

au Lac Blanc , cirque glaciaire,

dans les vallées plates, comme celle des lacs (Gérardmer, Longemer)
présence de toutes les alluvions : exploitation de gravier , de galets , de sable –nombreuses sablières dans la vallée de la Moselle.
capture de la Moselle par la Meurthe : la Moselle était autrefois un affluent de la Meuse, de Toul, elle s’écoulait vers cette dernière (dans la Meuse, on trouve encore des galets de granite des Vosges, qui n’ont pu arriver autrement que par la Moselle). La Moselle a fini par se créer un barrage d’alluvions de toutes sortes, de ce fait, elle a bifurqué au niveau de Toul, pour aller se jeter dans la Meurthe à Nancy.

Existence de tourbières, celle de Lispach est la plus connue, (il nous reste aussi la Drosera, plante carnivore, qui pousse dans un environnement où la matière organique ne se décompose pas pour pouvoir nourrir la végétation, qui de ce fait a besoin d’ un complément alimentaire).

Ginette C.