Lamines obliques dans les grès vosgiens, Graufthal. © Lithothèque d’Alsace
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Grès des Vosges : à quoi sont dues ces stratifications obliques ?

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Emblématique de la région, le grès des Vosges se retrouve à la fois dans les paysages alsaciens mais aussi sur les façades de nombreux bâtiments et châteaux. Sa couleur rose et sa texture rugueuse le rendent particulièrement reconnaissable lors de randonnées sur les sommets vosgiens. Les affleurements sont également souvent marqués par de grandes stries obliques. Que représentent-elles ? Pour comprendre la formation de ces roches, il faut remonter à 250 millions d'années en arrière, bien avant la formation du Massif vosgien.

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Le grès est une roche sédimentaire détritique constituée de grains de sable agrégés et cimentés. Ces grains sont issus de l'érosion des roches de la croûte continentale, qui sont majoritairement des granites.

Le grès, une roche sédimentaire détritique

Ces produits d'érosion sont ensuite transportés par les rivières ou le vent et vont finir par être accumulés dans différents milieux de dépôts (rivière, plage, delta, milieu marin) où le processus de diagenèse va mener progressivement à leur compaction et cimentation jusqu'à la formation d'une roche plus ou moins consolidée que l'on appelle « grès ».

La nature des roches sources va donc influencer fortement la composition finale des grès, mais leur origine granitique fait qu'ils se caractérisent en général par la présence majoritaire de grains de quartz et de feldspaths. Selon son degré de cimentation, le grès sera plus ou moins friable ou compacte. La présence des grains (de taille variable, entre 0,063 et 2 mm) donne une texture rugueuse aux grès. La variabilité de couleur est associée à la présence d'éléments accessoires dans le ciment liant les grains. Dans le cas du grès des Vosges, la couleur rose est due à la présence d'oxyde de fer, qui provient de l'altération de minéraux riches en fer (micas noirs ou magnétite) lors du processus de diagenèse.

Les grès des Vosges : quelques observations

Dans les Vosges, les unités gréseuses peuvent atteindre 500 mètres d'épaisseur et sont référencées sous le terme de grès du Buntsandstein (« grès multicolores »). À la base de cette pile sédimentaire, on distingue le grès vosgien sensu stricto, à la caractéristique couleur rose. Ce grès est composé de grains de quartz et de feldspaths de taille millimétrique avec, parfois la présence de galets plus gros (clasts) de nature diverse. Les grains sont cimentés par de la silice, ce qui rend le grès particulièrement résistant.

Très souvent, les affleurements de grès vosgien présentent des stratifications obliques et parallèles : la roche est intensément striée et le sens des stries (on parle de lamines), peut varier suivant les bancs gréseux. Ces formations peuvent être assez spectaculaires.

Lamines obliques dans les grès vosgiens, Graufthal. © Lithothèque d’Alsace

Le grès vosgien est surmonté par une autre formation, appelée conglomérat principal, qui forme un banc plus massif, composé de nombreux galets de tailles variables, souvent très grossiers. Les galets (quatrz, quartzite, radiolarites) sont enrobés dans une matrice de grès fin. Ils sont souvent orientés tous de la même manière.

Enfin, le sommet de la pile sédimentaire est marqué par la présence du grès à Voltzia. Il s'agit d'un grès micacé contenant des fossiles de conifères (Voltzia) ou d'autres plantes.

Passage des grès vosgien (en bas) au conglomérat principal où les galets sont bien visibles. Site du Haut-Barr. © Lithothèque d’Alsace

Environnement de dépôt des grès des Vosges et origine des lamines obliques

L'histoire des grès des Vosges commence au début du Trias, il y a 250 millions d'années. À cette époque, le Massif des Vosges n'existait pas. À la place, on trouvait une vaste pénéplaine : un paysage plutôt plat, marqué par le cheminement de nombreuses rivières et fleuves. Cet environnement avec peu de reliefs succède au démantèlement et à l'érosion d'une immense chaîne de montagnes, la chaîne hercynienne, dont la surrection a commencé il y a 360 millions d'années. Les grès des Vosges sont ainsi des reliques de l'érosion des granites des derniers reliefs hercyniens situés plus à l'ouest, sous l'actuel bassin de Paris ou au niveau du Massif armoricain. Les grains de sable produits par cette érosion vont alors être transportés par le réseau fluviatile qui jalonne la pénéplaine. Au fur et à mesure, ils vont se déposer au fond des chenaux ou dans la plaine d'inondation. Sous l'effet du courant, ces dépôts sableux vont former des rides de courant, qui vont progressivement se superposer.

Lamines obliques observées dans les grès des Vosges au Mont Saint-Odile. © Lithothèque d’Alsace

Les lamines obliques observées dans les grès vosgiens ne sont rien d'autre que ces rides de courant, vus en coupe ! On peut ainsi voir leur structuration interne, qui indique que ces rides se forment par avalanches successives des grains de sable vers l'aval. Ces architectures sédimentaires permettent aux géologues de déterminer le sens du courant des anciennes rivières.

Schéma montrant la formation des rides de courant et l’obtention des lamines obliques dans les grès des Vosges. © Lithothèque d’Alsace

La présence du conglomérat principal au-dessus des grès vosgiens indique qu'il y a eu évolution dans l'hydrodynamisme des rivières : le débit fluviatile a brusquement augmenté. Finalement, la présence de fossiles dans les grès à Voltzia nous indique que les sables à l'origine de ces grès ont été déposés dans un environnement émergé et humide. L'environnement aurait ainsi évolué vers une plaine deltaïque, la région se trouvant alors à l'interface avec une mer s'étendant vers l'est, sur l'actuelle Allemagne.

En contemplant les affleurements roses des grès de Vosges, nous observons donc d'anciens chenaux remplis par des sédiments issus d'une très ancienne chaîne de montagne.

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