HERCYNIENS (MASSIFS)

HERCYNIENS (MASSIFS)

Les faisceaux plissés nés de l’orogenèse alpine forment en Europe des chaînes de montagnes aux sens structural et morphologique. Cette continuité, cette unité de relief et d’affleurement, se retrouvent en plus usé, en plus émoussé, mais aussi en plus vaste, dans la chaîne calédonienne scandinave et l’Oural. Rien de tel pour l’édifice orogénique varisque (ou hercynien) d’Europe occidentale. À ne considérer que la géographie physique, il n’y a pas de «chaîne» hercynienne: il n’y a que des «massifs» hercyniens. Chacun pour son compte, ils émergent de la couverture secondaire et tertiaire en rendant difficile toute reconstitution exacte du plan d’ensemble. Ce que ces massifs peuvent avoir actuellement de relief ne doit du reste rien au soulèvement orogénique initial. Dès la fin des temps primaires, tout était arasé, aplani, nivelé. Un même gondolement épirogénique lent et persistant, encore en cours aujourd’hui, a bombé tardivement les massifs et creusé les bassins sédimentaires qui les séparent. Le modelé en découle: pénéplaines exhumées, gradins d’érosion et monadnocks, reliefs résiduels arrondis, gorges où la vive attaque quaternaire a buriné en creux un relief rocheux jeune, s’accompagnant quelquefois d’un début de sculpture appalachienne généralisée, aux dépens des plateaux limitrophes.

Le tableau, assez négatif, serait incomplet si l’on ne rappelait que, dans le sud et le sud-est de l’Europe, le bâti varisque a été bouleversé par l’orogenèse alpine, qui s’y est superposée, et n’est plus identifiable que sous forme de noyaux ou de fragments plus ou moins remaniés jusque dans leur substance (la zone axiale pyrénéenne constituant cependant un cas privilégié). Il faut de plus avouer notre relative ignorance de ce qui est actuellement le tout proche Atlantique (bien qu’il ne manque pas de solutions hypothétiques, faisant intervenir des boucles, des rotations et des coulissements de compartiments).

On notera enfin que la seule région où le bâti varisque affleure sur une étendue un peu vaste et continue, à savoir la Meseta ibérique, demeura longtemps l’une des plus fragmentairement analysées.

Ce qui précède explique et justifie l’accent mis traditionnellement sur la notion de massifs hercyniens, étudiés nécessairement en ordre dispersé.

Ambiguïté du terme «hercynien»

Le vocable «hercynien» est la transposition française de l’adjectif allemand herzynisch , créé au début du siècle dernier par Leopold von Buch dans un sens bien précis, trop souvent méconnu en France. Dans un contexte faisant jouer, à tort ou à raison, un rôle capital à l’aspect directionnel des structures, il s’agissait de qualifier la direction d’allongement du môle du Harz, et en général de tout relief ou accident tectonique ayant cette même direction ouest-nord-ouest - est-sud-est, quel que soit son âge. Or le Harz, ainsi défini par son contour enveloppe, est un horst issu de la «tectonique saxonne», mésozoïque et tertiaire, essentiellement cassante et radiale, presque sans aucun rapport avec les plis et les structures internes des compartiments. Il est regrettable que Marcel Bertrand ait introduit en France le terme d’orogenèse et de chaîne «hercyniennes» pour désigner ce qu’Eduard Suess avait clairement défini du nom de varisque , c’est-à-dire l’ensemble des déformations survenues au Paléozoïque supérieur (plus exactement du Dévonien moyen au Permien inclus). Il existe en Allemagne une phase tectonique dite «subhercynienne», mais elle désigne des mouvements intrasénoniens localisés notamment, avec forte discordance angulaire, en contrebas et au nord - nord-est du Harz.

Les massifs hercyniens d’Europe centre-occidentale ont joué un rôle capital dans l’histoire en tant que lieu de refuge (l’élan des légions romaines s’y est brisé) et parce que l’essentiel des mines métalliques s’y trouvait caché au sein de forêts inépuisables couvrant le moutonnement des reliefs (le Morvan alimentait Paris en bois de chauffage par trains flottés sur l’Yonne et la Seine). En allemand, un même mot, Berg , désigne indifféremment la montagne et la mine, et cela pour plusieurs raisons. L’exploitation en pays montagneux, à flanc de coteau, résolvait le problème de l’exhaure, de l’évacuation de l’eau, cauchemar des mineurs de l’ère pré-industrielle. Mais surtout, c’était dans les roches du vieux bâti varisque, englobant au surplus des noyaux antérieurs, que l’on avait des chances de rencontrer des filons de blende, de galène argentifère, d’hématite, de pyrite, etc., et non, bien évidemment, dans les sédiments des plaines adjacentes. Le gisement de Joachimsthal dans l’Erzgebirge, bien avant de devenir célèbre par la découverte du radium, aurait donné son nom au thaler, l’une des monnaies d’argent les plus connues (d’où, à son tour, le «dollar»).

L’abondance des filons métallifères est probablement liée aux caractères particuliers de l’édifice tectonique varisque. Ce dernier est caractérisé par sa grande largeur, par le faible resserrement tangentiel lors de l’orogenèse (exprimé pour une bonne part sous la forme d’un aplatissement subvertical du tissu des roches, mais rarement par de grandes nappes de charriage), enfin par les forts gradients thermiques lors du paroxysme tectonique (métamorphisme de basse pression, ampleur de la granitisation, etc.). Cette orogenèse «hercynotype» (H. J. Zwart) s’oppose à l’orogenèse «alpinotype» dont les Alpes occidentales offrent l’exemple.

Subdivision et organisation de la chaîne varisque

Une coupe continue nord-ouest - sud-est peut être étudiée (au prix de quelques décalages en échelon) au travers des diverses zones longitudinales de la chaîne varisque sur la transversale privilégiée Massif schisteux rhénan-Thuringe-Bohême. On rencontre successivement: l’avant-pays, la zone subvarisque, la zone rhéno-hercynienne, la ride cristalline médio-allemande, la zone saxo-thuringienne, la zone moldanubienne, le rameau méridional varisque (fig. 1).

– L’avant-pays , affleurant dans le Brabant, est connu par sondages en Hollande et en Westphalie; le Houiller paralique (Westphalien productif) y forme encore maintenant un matelas étendu sur le calcaire carbonifère dinantien, reposant subhorizontalement, à son tour, sur un Dévonien continental réduit transgressif.

– La zone subvarisque n’est autre que la marge méridionale de cette zone sédimentaire d’avant-pays (avec le même Houiller, comparable à une molasse d’avant-fosse), mais ici atteinte par les dernières phases de l’orogenèse varisque. Ce plissement frontal est modéré à l’est (Ruhr); il est énergique à l’ouest (Boulonnais, bassin houiller franco-belge), avec des écaillages spectaculaires (charriages cisaillants), qui ont été retrouvés en Angleterre, en position comparable, dans les Mendip Hills (Somersetshire). Le principal contact anormal charrie le front de l’Ardenne sur le bassin houiller (charriage «eifélien», dit aussi «du Condroz» ou «du Midi»).

– La zone rhéno-hercynienne comprend l’Ardenne, le Massif schisteux rhénan, le Harz. Le Dévonien, surtout schisteux et gréseux, repose, selon les cas, en discordance ou en concordance sur le Cambro-Silurien. Il est souvent de très grande épaisseur, avec une disposition paléogéographique, rapidement mouvante dans le temps, en zones de hauts-fonds et de sillons, assimilables à des géanticlinaux frangés de récifs coralliens (exemple: Siegenland, fig. 2) et à des géosynclinaux partiels (sillon Eifel-Sauerland, sillon Hesse-Lahn-Dille). Ces derniers comportent parfois un volcanisme initial alcalin: ainsi au nord du Taunus. Le Dinantien, encore calcaire dans la région marginale du nord-ouest, prend vers le sud-est le faciès «Culm», lequel a les caractères sédimentologiques d’un flysch; cette même région a subi son plissement principal à la fin du Dinantien (phase sudète), après quelques mouvements préliminaires. La tectonique est à la fois simple dans l’ensemble et très compliquée dans le détail, comportant de nombreux plis isoclinaux déversés au nord-ouest et accompagnés d’un clivage schisteux généralisé; le tout peut être recoupé par des chevauchements cisaillants tardifs sans grande ampleur (sauf dans l’Ardenne). L’existence d’une grande nappe de charriage dans le Harz reste très discutée. Dans la zone rhéno-hercynienne, le métamorphisme varisque est nul ou faible, et, dans ce dernier cas, localisé en taches circonscrites (anticlinorium de l’Ardenne) ou, dans la région la plus méridionale (Harz oriental, Hunsrück), formant passage à la zone suivante.

– La ride cristalline médio-allemande correspond à une bande où dominent les roches très métamorphiques, comprenant probablement à la fois du Paléozoïque inférieur et du Précambrien. Cette zone n’affleure que de loin en loin (Odenwald, Spessart, Thuringe septentrionale), partout ailleurs ensevelie sous les molasses d’intrafosses (exemple: bassin permo-houiller de la Sarre) et le Mésozoïque. Elle aboutirait, à l’ouest, à la Manche occidentale, par le tréfonds gneissique du pays de Bray, bordé au nord par des chloritoschistes connus en sondages (Picardie).

– La zone saxo-thuringienne est très complexe; elle n’est pas métamorphique au nord, ou l’est très peu; elle est très métamorphique au sud (Erzgebirge, Fichtelgebirge). La série stratigraphique est très différente de celle de la zone rhéno-hercynienne. Elle débute par un puissant complexe schisto-quartzitique anté-gothlandien avec volcanisme acide dans l’Ordovicien basal, surmonté en concordance par un Silurien et un Dévonien inférieur excessivement réduits mais très constants. Le Dévonien supérieur transgressif (phase reussienne) avec volcanisme initial passe au Dinantien, très varié, comprenant des calcaires, des conglomérats, ou un puissant Culm (avec grauwackes, kératophyres, etc.). Le plissement principal est intra-viséen; il s’accompagne de déformations très intenses synmétamorphiques, omniprésentes à petite échelle, avec des écaillages parfois plurikilométriques, de directions anarchiques et sans continuité. L’ancien socle précambrien a parfois été énucléé vers la surface (exemple: Granulitgebirge), simulant des klippes allochtones; toutefois, le massif de Münchberg a été considéré par certains auteurs comme le reste d’une vaste nappe cristalline. Dans l’Erzgebirge, des intrusions granitiques varisques précoces ont été ensuite façonnées en coupoles et lourds plis couchés gneissiques de type pennique inférieur (conditions de «tectonique profonde» ou «d’infrastructure») avec mise en accordance généralisée: cette concordance de foliations a jadis égaré A. G. Werner, et avec lui toute une génération, qui a cru y voir la preuve de la genèse du «Primitif» par précipitation dans la mer primordiale.

Le Viséen terminal, le Westphalien ou le Permien, selon les points, jouent le rôle de molasses post-tectoniques, souvent avec un important volcanisme acide fini-orogénique. Plus à l’ouest, la zone saxo-thuringienne affleure dans le nord des Vosges et de la Forêt-Noire puis, notablement modifiée, forme la majeure partie du massif Armoricain.

– La zone moldanubienne correspond à la zone médiane de la chaîne varisque. Plutôt que d’un bloc d’entremont (Zwischengebirge ) inerte, il s’agit d’une «zone eugéanticlinale» au sens de Jean Aubouin. La couverture paléozoïque y est localisée et réduite, avec faciès sédimentaires de plate-forme, et repose sur un bâti précambrien complexe. Mais les phénomènes de granitisation varisques y ont néanmoins une très grande ampleur.

Cette zone axiale est représentée plus à l’ouest par le sud de la Forêt-Noire et des Vosges, puis par tout le nord du Massif central («massif arverno-vosgien»).

– Le rameau méridional varisque est mal connu, ayant été notamment repris par l’orogenèse alpine. À la différence du rameau septentrional, il paraît avoir été affecté par une tectogenèse très active. Sur la transversale ici considérée, il débute par la «zone morave», pays de nappes qui sont probablement d’âge varisque ancien. Plus à l’ouest, au-delà du secteur englobé dans le feston alpin, une belle tectonique de nappes est connue dans les Cévennes, la Montagne Noire, le massif de Mouthoumet. Ces nappes sont souvent poussées ou déversées vers le sud-est ou le sud, à l’opposé des plis et des écaillages du versant nord. Le tracé du front varisque méridional est encore incertain, comme aussi le raccordement des zones ci-dessus énumérées avec celles du bâti varisque de la péninsule Ibérique. Tout se passe comme si le domaine des Cévennes-Pyrénées-Asturies était le symétrique méridional des zones rhéno-hercynienne (bordure nord) et subvarisque: en effet, l’orogenèse varisque principale y est tardive (phase «asturienne», d’âge stéphanien inférieur présumé). Il doit donc être au centre d’une vaste boucle dessinée à l’ouest par toute la chaîne varisque, semblable en plus grand à l’arc des Alpes occidentales.

Diversité des massifs hercyniens

Le schéma qui précède, assez théorique du reste, explique la grande diversité de constitution des massifs hercyniens d’Europe occidentale. Certains sont formés en majeure partie de granites et autres roches cristallines, de gneiss, de micaschistes: ainsi le quadrilatère de Bohême (sauf en sa portion centrale), la Forêt-Noire, les Vosges méridionales, le Massif central français septentrional et central, les Maures, la Corse hercynienne. D’autres sont à dominante schisteuse: ainsi le Harz, le Massif schisteux rhénan (au nom révélateur), la Cornouaille et le Devon, de vastes portions de l’Armorique, de la Vendée, du Massif central français méridional (Albigeois, Cévennes).

Certains massifs comprennent une grande diversité de roches sédimentaires; les paysages issus des reprises d’érosion récentes peuvent y être très pittoresques. Les grès armoricains jouent à cet égard un rôle décisif en Armorique septentrionale (Suisse normande, montagne d’Arrée), comme aussi le calcaire carbonifère dans l’Ardenne (gorges de la Meuse), et le Dévonien calcaire et dolomitique, parfois aussi le Cambrien inférieur, dans certaines régions méridionales (Montagne Noire, zone axiale pyrénéenne, etc.). Enfin il y aurait lieu de mentionner l’existence de bassins houillers localisés, jouant le rôle d’intrafosses, et dont le rôle économique régional a parfois été grand au siècle dernier dans les pays hercyniens, à tant d’autres égards alors déshérités (exemples: Saint-Étienne, Blanzy, Le Creusot); le Permien rouge accompagne en général ce Houiller limnique qu’il déborde du reste largement.

Un massif hercynien privilégié: l’Ardenne

Bien connue, grâce à la coupe transversale de la Meuse, à l’exploration du bassin houiller franco-belge, aux profils de sismique-réflexion et aux forages profonds, l’Ardenne est, à divers égards, un massif hercynien privilégié, du moins aux yeux des géologues et géographes de langue française. La stratigraphie du Dévonien et du Carbonifère y a été étudiée dans les moindres détails, ainsi que celle du Cambro-Silurien des massifs de Rocroi-Stavelot, du Condroz, du Brabant, etc.; ce Cambro-Silurien a subi l’orogenèse calédonienne et joue le rôle d’un étage structural inférieur, recouvert en transgression par le Dévonien, modèle classique de tectonique superposée.

Les figures 2 et 3 résument les grandes lignes de la structure de l’Ardenne. On doit rappeler la situation tout à fait externe de ce massif, au front de la chaîne hercynienne. Cette situation est reflétée par les faciès sédimentaires. Le Dévonien est réduit, et incomplet par la base, au nord de l’ancienne cicatrice ou flexure limite du Condroz; passé cette limite (bassin de Dinant), il est brusquement complet mais encore avec des influences continentales. Il ne prend tout son développement, avec un Dévonien inférieur extrêmement puissant plus ou moins géosynclinal, que dans le synclinorium de Neufchâteau-Eifel. Vers la fin du Dévonien et surtout au Dinantien (calcaire carbonifère), l’Ardenne tend à basculer autour d’un axe transverse méridien avec déclenchement de vastes glissements sédimentaires sous-marins (brèches viséennes). Le Namurien et le Westphalien inférieur (et sans doute moyen) semblent avoir couvert uniformément, en concordance, tout le nord de l’Ardenne, le plissement débutant très progressivement et se développant peu à peu, du sud vers le nord, tandis que le Houiller productif continuait à se déposer dans l’actuel bassin houiller (dont les limites sont uniquement dues aujourd’hui à la tectonique ultérieure et à l’érosion).

On peut résumer schématiquement la tectonique comme suit:

– Une phase, progressive et continue, de plissement, débutant, comme on l’a déjà mentionné, sous la surcharge de toute la masse sédimentaire, fait naître des plis, tantôt amples (zone anticlinoriale Rocroi-Stavelot), tantôt plus serrés (bassins de Dinant et de Namur), plis déjetés souvent au nord et parfois au sud. Mais, dès ce moment, la zone suturale du Condroz est privilégiée: tout au long de son bord nord, il se forme, à ce qu’il semble partout (de Liège au Boulonnais), un ou plusieurs plis couchés souples d’amplitude plurikilométrique, à flanc inverse non étiré.

– L’érosion ayant déjà fortement affecté l’ensemble de la région, mais surtout l’Ardenne, les compressions tangentielles engendrent alors, dans le bassin houiller de Namur, des cisaillements quasi instantanés en forme de cuillères subhorizontales («failles listriques» ou «failles de charriage»). Avec des déplacements vers le nord, d’échelle tantôt hectométrique, tantôt plurikilométrique, ces cisaillements plats sectionnent net les plis existants; très localement, ils seront à leur tour plissés par la continuation ultime du plissement lent de l’autochtone sous-jacent (région de Liège, Ruhr). Cette remarquable tectonique tangentielle affectant le Houiller a été décrite d’abord en Belgique, notamment par P. Fourmarier (mais soupçonnée dès le début du XIX^e siècle), puis, depuis 1945, en France. Elle est probablement la conséquence de l’avancée globale de l’Ardenne sur le bassin de Namur, selon la surface de charriage cisaillant supérieure et principale, dite faille eifélienne, du Condroz ou du Midi. Le resserrement total pourrait dépasser 35 kilomètres: fenêtre de Theux, mesures sur les coupes sériées du bassin houiller (fig. 4). Les tentatives que font certains auteurs de minimiser les charriages, ou d’y voir la conséquence de la seule gravité, ne sont pas convaincantes. On ignore cependant le sort des surfaces de charriage à l’arrière et en profondeur; la solution la plus audacieuse mais la plus simple serait peut-être de les faire se réunir en une seule grande surface de discontinuité subhorizontale profonde, d’où remonteraient vers le haut, par décomposition du mouvement tangentiel, des surfaces annexes de glissement cisaillant, surfaces décrites effectivement de loin en loin vers l’arrière, jusque dans le sud de l’Ardenne.

D’ingénieuses études ont permis de relier à l’évolution tectonique ci-dessus résumée celle des magmas (filons calédoniens et varisques), tout en rendant compte du curieux métamorphisme, à minéraux néoformés très fins, surimposé, en grandes taches circonscrites, aux structures de la zone anticlinoriale Rocroi-Stavelot («coticules» à grenat et chloritoïde, etc.).

L’Ardenne, d’abord nivelée (dès avant le Trias), a joué dans la suite des temps géologiques le rôle d’une zone de hauts-fonds (faciès sableux bordiers, par exemple au Lias), avant de se soulever vraiment en se bombant, au Tertiaire récent et au Quaternaire. Entre-temps, il s’y est développé tout un réseau de failles de distension et de coulissement, surtout subméridiennes, dont la première esquisse précédait déjà la fin de la tectonique tangentielle varisque.

Encyclopédie Universelle. 2012.