CAHIERS DE

L'UNIVERSITE

UNIVERSITÉ DE PAU ET DES PAYS DE L'ADOUR

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UNIVERSITE de PAU et des PAYS de l'ADOUR Institut Universitaire de Recherche Scientifique

LABORATOIRE DE GEODYNAMIQUE DES BASSINS SEDIMENTAIRES

GEODYNAMIQUE DU PIEMONT PYRENEEN ENTRE PAU ET LANNEMEZAN

Excursion présentée lors de la Réunion de l'Association des Géologues du Sud-Ouest : Dynamique continentale

7 Novembre 1983

J. DEL F AU D J. NEURDIN A. LAVENU P. PAILHE R. MAROCCO R. SABRIER

G. THOMAS

Réalisation matérielle : P. LANSAMAN

AVERTISSEMENT

L'excursion consacrée au piémont pyrénéen constitue la concrétisation

d'un travail d'équipe entrepris sur le thème de la "Dynamique superficielle"

par le Laboratoire de Géodynamique des Bassins Sédimentaires de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour.

Cette recherche a commencé en 1975 par l'étude de la dynamique

récente de la Vallée d'Ossau et s'est poursuivie à partir de 1977 par une

exploration cartographique en vue du lever de la feuille de Morlaas à 1/50000,

effectué pour le compte du B.R.G.M. Elle est prolongée par le lever des feuilles de Lembeye et Aire sur Adour. La cartographie nous a imposé

de préciser la méthodologie propre à l'analyse des assises continentales

récentes ; nous avons dû, en particulier, établir une stratigraphie fine (ou

mieux, une lithostratigraphie). Réciproquement, le travail minutieux et

méthodique de terrain nous a conduits à observer de nombreux faits qui

posent les problèmes majeurs de la genèse d'un piémont.

Par la suite, l'équipe s'est élargie avec la venue de collègues ensei-

gnants-chercheurs de l'Université, ou chercheurs de l'ORSTOM. Nous avons systématisé la collaboration interdisciplinaire afin de saisir les différents

aspects de ces séries récentes du piémont montagnard. C'est ainsi que

nous associons les approches géologique, géographique, sédimentologique,

géochimique, pédologique, néotectonique, en intégrant les résultats de

l'étude du Quaternaire et de la Géophysique (la séismologie).

Notre enquête porte sur des périodes récentes (Miocène à Actuel).

Elle couvre les domaines étudiés traditionnellement par les quaternaristes,

les géographes, les néotectoniciens et constitue, si l'on peut se permettre

ce néologisme, une approche de la néodynamique d'un piémont. En effet,

un tel travail pluridisciplinaire permet d'esquisser l'étude des interrelations

entre divers phénomènes dynamiques, tant internes qu'externes, qui se

superposent dans ce secteur particulier, en avant d'une chaîne de montagne.

Les résultats qui se dégagent ne sont valables que pour une portion limitée du piémont nord-pyrénéen, à l'Ouest de la chaîne, entre Neste

et Gave de Pau. Malgré ces limites, ce travail a permis de dégager une

problématique des zones charnières entre bassin sédimentaire et bordure

orogénique. Un tel modèle encore très incomplet, peut guider l'exploration

d'autres secteurs analogues (bassins intramontagneux du Tell Maghrébin,

piémonts andins).

Nous sommes, toutefois, conscients, qu'en ce qui concerne les Pyrénées, il ne s'agit que d'une première approche. Dans les années à venir nous

comptons étendre l'étude vers l'Ouest (jusqu'au Golfe de Gascogne) et

sur le versant espagnol (en Aragon et Navarre). Nous espérons que cette

excursion amorcera un dialogue fructueux avec les spécialistes des divers

problèmes envisagés.

PRESENTATION GENERALE

Le piémont des Pyrénées occidentales

I - Organisation actuelle Il - Chronologie relative des événements

Les processus génétiques

III - Altération - Pédogénèse IV - Erosion - Morphogénèse V - Sédimentation

Les facteurs géodynamiques

VI - Tectonique - Néotectonique VII - Les paléoclimats

EXCURSION

Le secteur béarnais de Morlaas - Cône de Ger

Arrêt n° 1 : Les Sables de Baliros - Carrière de Lagos Arrêt n° 2 : Les Poudingues de Jurançon. Coupe du Bois de Bordes Arrêt n° 3 : Les argiles à graviers et lignites du Pontien. Coupe du bois d'Angaïs Arrêt n° 4 : La nappe de Maucor à Maucor Arrêt n° 5 : La nappe de St James au Moulin de Bretagne Arrêt n° 6 : La nappe du Pont-Long à la carrière d'Espoey

Le Haut-Armagnac - Les cônes de Bigorre

Arrêt n° 7 : Les Paléosols miocènes de Villecomtal Arrêt n° 8 : Molasse helvétienne de la région de Betplan Arrêt n° 9 : Le Pontien à graviers de La Boulangère Arrêt n° 10 : Le cône de Lannemezan Arrêt n° 11 : Morphologie des Baronnies Arrêt n° 12 : Néotectonique du Cône d'Orignac

I - ORGANISATION ACTUELLE

Les itinéraires proposés permettent de se familiariser avec les paysages et les problèmes géologiques du piémont pyrénéen, en Béarn et en Bigorre, c'est-à-dire en contrebas d'un des secteurs les plus élevés de la chaîne (fig. 1). Le Pic du Midi d'Ossau (2887 m), le Balaïtous (3146 m), le Vignemale (3298 m), le Marboré (3253 m), le Néouvielle (3092 m), le Schrader (3174 m) et, plus en avant, le Pic du Midi de Bigorre (2872 m), sont les points culmi- nants d'une chaîne qui a fortement marqué l'avant-pays qui, pour sa part, se situe à des altitudes généralement inférieures à 600 m. Le contact entre la montagne et le piémont est sanctionné par le Front Nord-Pyrénéen et souligné par le contraste qui existe entre les calcaires aptiens, cohérents, et les assises beaucoup plus fragiles de l'Albien et du Crétacé supérieur.

Ce piémont, qui a fonctionné en tant que tel durant presque tout le Tertiaire et le Quaternaire, possède de nombreuses formations détritiques corrélatives de la surrection des Pyrénées ( des molasses) dont l'accumulation est considérable, dépassant le millier de mètres d'épaisseur.

Le paysage des piémonts béarnais et bigourdan est dominé par la puissante individualité des cônes de déjection plio-villafranchiens. Ils furent mis en place, à la sortie de la montagne, par des cours d'eau qui étaient installés sur les axes, certainement d'origine structurale, actuellement utilisés par les rivières pyrénéennes principales. Un premier cône est esquissé au débouché de la vallée d'Ossau (la Serre, 512 m). Le cône de Ger a été cons- truit en face de la vallée du Gave de Pau (580 m). Dans l'axe de la vallée de l'Adour, le cône d'Orignac est plus modeste, mais sa racine se relève à des altitudes déjà fortes (714 m). Le cône de Lannemezan est le plus connu, parce que le plus vaste - il s'étale vers l'Est jusqu'en Comminges - et, dans l'ensemble, le plus élevé (680 m).

Par rapport aux molasses plus anciennes, l'importance de ces cônes est limitée en surface et en volume. Pourtant, leur individualité puissante souligne l'originalité de la crise tectonique et climatique qui en est respon- sable.

Bien que la surface de ces cônes ait été certainement décapée et que d'importantes altérations aient fait "fondre" les matériaux détritiques chimiquement les plus fragiles (calcaires, granites ...), leurs formes semblent

assez bien conservées. D'ailleurs, entre eux, ils isolent des secteurs constitués par des matériaux fragiles (flyschs et schistes) ; ces derniers ont été creuses et définissent des "pays creux (Pays des Angles, Baronnies) qu'il faut opposer aux plateaux du piémont construit (TAILLEFER, 1951) qui ont été protégés par le pavage en blocs et galets quartzitiques y subsistant en grand nombre.

La surface des cônes est actuellement faite de plateaux en échines, disséqués par des vallées autochtones (Lées, Louit, Boués, Baïse), de plus en plus profondes vers le Nord, et qui suivent les génératrices des cônes. Les exceptions sont dues au jeu de la néotectonique (Ponson-Dessus) ou à des captures dont les plus connues sont celles de Gonnez et de Marseillan. Les vallées ainsi creusées possèdent la morphologie typique des vallées dissymétriques de l'Aquitaine méridionale, versant ouest, doux, versant est, raide. Les climats du Quaternaire sont responsables de cette particularité, mais la néotectonique peut également avoir joué son rôle pour orienter rigoureusement certains escarpements des rives droites (Arricau-Bordes).

Quant aux rivières qui naissent en montagne, elles s'installent dans des vallées, voire des plaines (Nay, Tarbes), beaucoup plus complexes. Celles dont le cours supérieur est cantonné dans les chaînons nord-pyrénéens (Ouzoum, Arros) ont été très actives - leurs vallées sont profondément creusées (TAILLEFER, 1951) - mais elles ont construit des systèmes de terrasses relativement simples. Par contre, les rivières majeures dont le bassin supérieur, développe jusqu'à la zone frontière, a été puissamment englacé au Quaternaire, ont connu une histoire complexe qui a laissé des traces significatives dans l'agencement topographique de la région (ALIMEN, 1964).

Le tracé actuel des rivières présente un certain nombre d'anomalies par rapport au schéma simpliste qui voudrait qu'il soit oriente du Sud vers le Nord, de la montagne vers l'Aquitaine centrale, comme ce fut le cas pour la construction des cônes de piémont. A l'Ouest, le Gave d'Ossau, orienté Sud-Nord en altitude, se dirige vers l'Ouest et longe les chaînons de calcaires aptiens du Bager au moment où il quitte la montagne. Le Gave de Pau connaît un sort analogue au-delà de Lourdes : en quittant le bassin d'origine glaciaire dans lequel est installée la ville, il suit la retombée septentrionale de l'anticlinal de Trés-Crouts, jusqu'à St-Pé-de-

Fig. 1 - Localisation du secteur pyrénéen

Bigorre. Plus loin vers l'Est, la Neste s'oriente franchement vers l ' Est

à la sortie de la montagne (coude de Labarthe de Neste) pour rejoindre,

en Comminges, la Garonne qui, d'ailleurs, adopte un certain temps une

direction analogue. Il existe donc un système de tronçons de vallées, parallèles

à la direction générale de la chaîne, et collés contre elle, ceci pour les

rivières majeures. La seule exception est l'Adour qui prolonge dans le

piémont le tracé Sud-Est Nord-Ouest qu'elle suivait en amont de Bagnères- de-Bigorre.

Mais, ces tracés n'ont pas été ceux des grandes rivières béarno-bigour- danes pendant tout le Quaternaire. Avant la mise en place des moraines

majeures (au Riss ?), des cours d'eau issus de la montagne ont creusé des vallées et déposé des nappes alluviales dont les rapports avec les rivières

actuelles ne sont pas forcément étroits. Le cas le plus notable est celui

des émissaires de la haute vallée de Lourdes-Argelès qui, au Quaternaire

ancien et moyen, ont mis en place plusieurs nappes alluviales emboîtées

ou étagées, qui se décalèrent progressivement vers l'Ouest. Se mirent ainsi

en place, après la nappe Plio-villafranchienne dite de Maucor, la nappe

du Camp de Ger, peu emboîtée et encore organisée selon le schéma du

cône, les nappes de Limendous, Morlaas et du Pont-Long, déportées progres- sivement vers l'Ouest. Pour la Neste, c'est vers l'Est que s'est produit

le décalage, enregistré assez rapidement d'ailleurs par la terrasse dite "Günz".

Ce système de nappes alluviales est combiné, de plus, avec les dépôts

morainiques mis en place au moment de la grande phase glaciaire pyrénéenne

(Riss ?), sans préjuger de l'existence de périodes glaciaires et de moraines

plus anciennes, dont il ne reste pas de formes (Buzy). Il existe, au débouché

des vallées les plus importantes, d'imposants édifices morainiques : amphi-

théâtre d'Arudy (vallée d'Ossau), et de Lourdes (Gave de Pau). Pour les

vallées de la Neste et de l'Adour, les glaciers sont restés cantonnés dans

la montagne et les moraines ne descendirent pas très bas : moraines de Ste Marie de Campan pour l'Adour, d'Arreau pour la Neste, ceci parce

que les bassins versants étaient moins amples et moins élevés (BARRERE,

1963) et parce que furent "ratées" des confluences qui auraient permis

la constitution de langues plus importantes (non confluence de langues de ayolles, du Tourmalet et de Chiroulet pour l'Adour, confluence trop

brève des langues d'Aure et de Louron pour la Neste).

Au moment du "maximum glaciaire" (BARRERE, 1963), les eaux de

fonte édifièrent des couloirs alluviaux fluvio-glaciaires qui purent remodeler

des vallées antérieures, peut-être fluvio-glaciaires elles aussi, mais qui ne

furent pas forcément réutilisées après le retrait des glaciers, tout spéciale- ment dans le cas des rivières qui furent déviées vers l'Ouest (Gaves de

Pau et d'Ossau). Il s'ensuit un système de vallées mortes, à Ogeu pour

le Gave d'Ossau, à Pontacq , à Ossun (aéroport de Tarbes-Ossun) et à Lézignan

pour le Gave de Pau.

En allant vers le Nord, on contaste, avec la diminution des altitudes,

que les vallées prennent de l'ampleur. Les nappes culminantes qui prolongent, vers le Nord, les formations des cônes, s'amincissent et se réduisent à

des traînées de galets altérés. Les vallées dissymétriques sont aménagées aux

dépens des formations molassiques plus anciennes mio-pliocènes, qui appa-

raissent peu à peu sous la couverture plio-villafranchienne (CROUZEL, 1956).

On trouve dans ces formations des matériaux détritiques grossiers, de type

poudingue, qui proviennent de la destruction vigoureuse d'un édifice en cours de surrection, peut-être en période de rhéxistasie, mais aussi des

formations plus fines, argileuses surtout, qui témoignent de la réalisation de topographies très peu contrastées sous climat relativement humide (biosta-

sie ?), aux dépens d'une région à la tectonique assoupie. Pouvait-on alors parler des Pyrénées ?

Fig. 2 - Deux exemples de captures dans le piémont bigourdan Extrait de H. ENJALBERT (1960).

II - CHRONOLOGIE RELATIVE DES EVENEMENTS

Après une première phase de soulèvement et d'érosion, consécutive

à la phase tectonique pyrénéenne de l'Eocène moyen, qui provoqua la sédimentation des poudingues de Palassou, la chaîne pyrénéenne avait rapi-

dement atteint un régime d'équilibre puisque pendant l'Oligocène et le Miocène inférieur on ne connaît dans le bassin d'Aquitaine qu'une sédimen-

tation marine dans le Nord et lacustre dans l'Agenais.

L'histoire du piémont nord-pyrénéen, celle qui nous intéresse ici,

recommence au Miocène moyen (vers le Burdigalien supérieur) avec le

démantèlement de la chaîne pyrénéenne qui reprend son ascension après

une phase tectonique aux effets compressifs discrets. Le démantèlement se traduit sur le piémont par des venues successives de matériel grossier

(rhéxistasie) entrecoupées de périodes à sédimentation plus calme (installation

de couverture végétale et altération : biostasie).

Les deux colonnes stratigraphiques que nous présentons sur la fig. 3,

l'une en Béarn, l'autre dans le Gers, sont forcément composites ; il n'existe

pas d'endroit où affleure en continuité la succession complète des terrains

du Miocène au Quaternaire récent. Les auteurs dont nous nous sommes large- ment inspirés pour préparer ce chapitre (ALIMEN, 1964 ; CROUZEL, 1957 ;

ICOLE, 1973, cartes géologiques à 1/50.000 de Morlaas, de Tarbes, de

Pau, de Montréjeau) ne sont pas toujours d'accord sur l'âge des unités

lithostratigraphiques néogènes et quaternaires. Aussi présenterons-nous

surtout une chronologie relative des événements survenus sur le piémont

nord-pyrénéen en essayant de mettre en parallèle les différents phénomènes qui ont pu se produire simultanément et qui ont affecté tout, ou partie, du

piémont : sédimentation - tectonique - altération - morphogénèse.

Dans l'évolution du piémont, outre la discontinuité de base (Burdiga-

lien supérieur) correspondant à la reprise de la montée de la chaîne pyré-

néenne, la discontinuité principale se place vers le Pliocène, quand l'on

passe de la logique "tertiaire" de sédimentation (unités molassiques se superposant) à la logique "quaternaire" (nappes alluviales et terrasses se succédant en s'emboîtant).

* Des cartes de faciès pour les principales périodes sont données en fin de ce chapitre (fig. 4 à 13).

Fig. 3 - Tableau synoptique des événements post-burdigaliens.

A - LE MIOCENE

1 - La limite inférieure des séries de piémont

Les séries miocènes du piémont nord-pyrénéen - dépôts les plus proximaux des molasses d'Armagnac - débutent avec les premières venues détritiques importantes dans le bassin sud-aquitain où la sédimentation était surtout lacustre depuis l'Oligocène.

En Armagnac, le premier témoin du changement de régime de sédi- mentation semble être la venue détritique grossière contemporaine du niveau 6 dit "du calcaire supérieur de Lectoure" (CROUZEL, 1957), daté du Burdigalien supérieur. Par ailleurs, les coupes levées par SEMPERE (1983) à Villecomtal sur Anos et à Betplan (Gers) montrent que des argiles attri- buées au Burdigalien et affectées d'une altération rouge importante, sont ravinées d'au moins 35 mètres par les dépôts grossiers fluviatiles du niveau 6 de CROUZEL.

C'est donc au Burdigalien supérieur que se produit le passage de la période de calme biostatique de l'Oligocène-Miocène inférieur, à la période de rhéxistasie du Miocène moyen et supérieur qui débute consécu- tivement à une phase tectonique. Cette tectonique, modeste dans ses effets compressifs, est cependant responsable d'une importante glyptogénèse des Pyrénées.

2 - L'Helvétien : Poudingues de Jurançon et équivalents latéraux

C'est par commodité de rédaction que nous attribuons à l'Helvétien les Poudingues de Jurançon et ses équivalents latéraux. Nous avons vu plus haut que la discontinuité de base de ces dépôts se plaçait dans le Burdigalien supérieur. D'autre part, CROUZEL (1957) indique que le sommet de ces formations se situe dans le Tortonien inférieur.

Pendant cet intervalle se constituent les premiers dépôts corrélatifs de la deuxième phase de montée des Pyrénées : les poudingues de Jurançon et leurs équivalents septentrionaux qui montrent une granulométrie d'autant plus fine qu'ils sont plus distaux.

a) Les Poudingues de Jurançon

Cette formation fluviatile fut définie par DOUVILLE (1924) ; elle affleure largement entre Orthez et Pau, constituant le soubassement des collines de cette région. Ses af fleurements les plus orientaux se situent dans les environs d'Orignac (Hautes-Pyrénées). CROUZEL (1957) donne un âge Stampien supérieur à Tortonien inférieur aux poudingues de Jurançon ; nous préférons, en l'absence d'arguments paléontologiques convaincants, les faire débuter au Burdigalien supérieur avec la rhéxistasie du Miocène supérieur.

La formation est constituée par 7 principales séquences fluviatiles ravinantes, à partie inférieure conglomératique, passant vers le haut à des sables et argiles roses et ocres à traces de pédogénèse. Les bancs conglomératiques, plurimétriques dans les séquences inférieures, diminuent d'épaisseur vers le haut de la série (voir description détaillée d'une coupe à l'arrêt n° 2 : Bois de Bordes).

Les galets, souvent cabrés, mal cimentés, de nature essentiellement calcaire, sont relativement gros (10-40 cm) et fréquemment impressionnés. Ils proviennent des calcaires dano-montiens de Lasseube et des calcaires du Crétacé supérieur (notice de la feuille de Morlaas à 1/50.000). Les galets de quartz, quartzite et lydienne , moins bien représentés, ne consti- tuent que 4 à 6 % de l'ensemble. Dans les séquences inférieures on peut trouver de gros blocs (près d'un mètre de diamètre) de poudingues indurés à ciment calcaire, qui pourraient provenir de la formation éocène des poudingues de Palassou.

Dans l'extrême Nord de la feuille de Morlaas à 1/50.000, près de la commune de Villenave, affleurent des poudingues très semblables à ceux de Jurançon, mais à galets plus petits. Les auteurs de la feuille en font un faciès distal des poudingues de Jurançon.

b) Les équivalents latéraux des poudingues de Jurançon

Vers le Nord, les poudingues passent à des faciès moins grossiers, puis aux molasses et aux dépôts lacustres de l'Armagnac et de l'arc garonnais.

Au NE de Tarbes, dans les parties distales des cônes d'Orignac et de Lannemezan, SEMPERE (1983) a pu établir que l'Helvétien correspond

MACKENZIE D. (1972).- Active tectonics of the mediterranean region. Geophys. J. Roy. Astron. Soc., n° 30, p. 109-185.

MODIANO T. (1980)- Sismotectonique des Pyrénées occidentales. Etude détaillée du contenu spectral des ondes de volume dans la région focale. Thèse de 3ème cycle. Université de Grenoble, 187 p.

MILLOT G. (1964).- Géologie des argiles. Paris, 498 p.

OTT H. et LARRIEU J.B. (1976).- Les Baronnies : étude géomorphologique. Mémoire de Maîtrise. Université de Pau, 122 p.

PAIL HE P. (1973).- Les glissements de terrain dans l'Entre-Deux-Gaves (Pyrénées Atlantiques). Rev. Géog. des Pyr. et du S.O., T. 44, p. 29-4 3.

PAILHE P. (1978).- Quelques travaux de cartographie géomorphologique dans les Pyrénées. Rev. Géog. des Pyr. et du S.O., T.49, p. 547-552.

ROTHE J.P; (1967).- Carte de sismicité de la France. Annales Inst. Phys. du Globe. Strasbourg, 3° partie Géophysique. T.8, p. 3-10.

SEMPERE Th. (1983).- Un exemple de sédimentation continentale dans un contexte géodynamique évolutif : le cas du Miocène aquitain aux confins de la Bigorre et de l'Armagnac. Rapport de stage de formation ORSTOM-Université de Pau, 58 p. (inédit).

TAILLEFER F. (1951).- Le piémont des Pyrénées françaises. Toulouse, 383 p. THIBAULT C. (1969).- Elément de tectonique dans le Quaternaire du Bassin de l'Adour. VIII

Congrès INQUA Paris, section 8, Quaternaria, Rome vol. XI, p. 189-195.

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