Grauwackes
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La grauwacke
La Grauwacke est une roche sédimentaire1 détritique2 de la classe des arénites3. Cela signifie qu'il s'agit
- 1 d'une roche qui provient de l'accumulation de sédiments, c'est-à-dire de particules en suspension, la plupart du temps dans l'eau, qui se déposent au fond de celle-ci en couches successives.
- 2 d'une roche sédimentaire composée à au moins 50% de débris issus de l'érosion d'autres roches ou de restes d'organismes vivants. (ex. : grès, argile, loess...)
- 3 d'une roche sédimentaire détritique dont les éléments ne dépassent pas 2mm.
La grauwacke a en général une teinte assez sombre, plus généralement dans les tons gris (d'où le "grau" du nom).
Elle est constituée pour la plus grande partie de détritus issus de la destruction du granite, ce qui explique la présence de Quartz (28-53%), de Feldspath (25-47%) et de Mica (4-21%). Ces minéraux sont agglomérés par un ciment argileux riche en Chlorite (4-25%), qui peut donner une teinte verdâtre à la roche.
La grauwacke se distingue principalement du grès par sa teneur en quartz inférieure à celle du grès (65-70%) et à une plus grande teneur en feldspath (6-20% pour le grès).
Formation
Dans le cas qui nous intéresse, l'histoire du grauwacke commence à l'ère primaire lors de la formation de la chaîne hercynienne. Celle-ci est constituée principalement de granite. A la fin de l'ère primaire, l'érosion de la chaîne hercynienne met à jour une importante quantité de détritus d'origine granitique : argile, minéraux de quartz, de feldspath et de mica... Des cours d'eau se mettent en place et charrient ces détritus jusqu'à leurs embouchures, où les matériaux sont déposés au niveau de la plateforme continentale.
De temps en temps, sous l'effet d'un tremblement de terre ou sous le propre poids des détritus, un glissement de terrain se produit et les détritus s'écoulent sur le talus continental. Au départ, cet écoulement est du type debris flow (écoulement de débris). Les détritus dévalent la pente sous l'effet de la gravité. Leur vitesse de propagation peut atteindre plus de 100 km/h ! Lorsque les forces de frottement deviennent plus fortes que la gravité, l'écoulement finit par s'arrêter. On dit qu'il "gèle". Parfois, avant de s'arrêter, cet écoulement incorpore les sédiments rencontrés sur son chemin, sa densité augmente, sa vitesse également. Ensuite, par incorporation d'eau, la cohésion entre les particules de sédiments diminue, des tourbillons commencent à se former : un courant de turbidité se développe. Lorsque le debris flow finit par s'arrêter, le courant de turbidité continue seul à se déplacer jusque dans la plaine abyssale.
L'observation de ce phénomène a permis de constater
- un déplacement des courant de turbidité à des vitesses de 25 à 100 km/h
- une grande extension des dépots (plusieurs millier de km2)
- un important volume de matériaux transportés (jusqu'à plusieurs centaines de km3)
Ainsi, ces courants sont à l'origine de dépots très rapides d'importantes couches de sédiments (jusqu'à ??? cm d'épaisseur). C'est dans ce contexte, lorsque les particules les plus fines et le plus grossières sont déposées en même temps, qu'on peut assister à la formation de grauwacke.
A la fin de l'ère primaire, toutes les conditions sont donc réunies pour la formation de grès et de grauwacke.
Extraction et utilisation
La grauwacke est principalement utilisée comme ballast ou matériau d'empierrement des routes.
On en trouve en plusieurs endroits de la vallée de la Bruche. Voici quelques exemples.
Ancienne carrière de Schwarzbach
Carrière de grauwacke à l'abandon et à l'accès interdit...
La carrière de Wisches-Hersbach
A la fin de 19ème et au début du 20ème siècle, la vallée de la Bruche, grâce notamment à l'industrie textile et à celle du bois, est en pleine expansion. La ligne de chemin de fer en provenance de Strasbourg avance en direction de Saales. Les besoins en ballast sont très importants. L'administration des chemins de fer commence alors l'exploitation de la carrière de Wisches-Hersbach, qui n'était jusqu'alors utilisée que pour les besoins de la commune.
Cette carrière est aujourd'hui encore exploitée, le bail d'exploitation expirant en 2038.
En fait, ce sont actuellement 2 carrières qui sont accolées :
- A l'Est, la carrière Wenger, la plus vaste, exploitée pour ses schistes et arkoses.
- A l'Ouest, la carrière Douvier, où sont extraits arkoses et grauwackes.
Ancienne carrière de Wisches
La grande carrière de Wisches-Hersbach étant encore exploitée, et donc inaccessible, il est difficile d'y faire des observations. Heureusement, il existe d'autres sites d'affleurement de grauwackes. Ils sont certes de taille plus modeste, mais néanmoins dignes d'intérêt. L'un d'eux est l'ancienne carrière dite de "la Bergerie", en forêt de Wisches, dans le vallon du Netzenbach.
Pour une plus grande facilité d'observation, c'est donc au Netzenbach que je vous propose d'observer la grauwacke.
Log
- Rendez-vous au premier affleurement de Grauwacke.
Estimez la hauteur de la paroi ainsi que celles des strates les plus épaisses. Comparez cette épaisseur à celle des strates de roches sédimentaires que vous avez plus l'habitude de rencontrer, comme le grès.
- Rendez-vous à l'ancienne carrière de Grauwacke. Elle sert aujourd'hui de stand de tir, son accès est donc limité. Toutefois, on a un bel aperçu sur la paroi depuis l'entrée de la carrière.
Plusieurs structures se distinguent. Combien en voyez-vous ? Décrivez les et expliquez les différences.
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Bibliographie
Greywacke
Greywacke is a detritic1 sedimentary2 rock belonging to the arenites2,
which means that it is
- 1 a sedimentary rock composed by at least 50% of debris coming from the erosion of others rocks or organic particles (e.g. sandstones, clay, loess).
- 2 a rock formed by the deposition of material at the Earth's surface and within bodies of water.
- 3 a detritic sedimentary rocks which elements are not larger than 2mm.
Greywacke is generally characterized by its dark color, in the gray tints (hence the name). It is mainly composed by minerals coming from the destruction of granit rocks, which explains the presence of quartz (28-53%), feldspars (25-47%), mica (4-21%). Those are set in a compact clay-fine matrix.
Greywack differs from sandstone with a lower quantity of quartz (65-70% for sandstones) and a higher feldspars content (6-20% for sandstones).
Formation
In our present case, the history of greywacke is related to the hercynian orogeny. The then formed mountains were mainly made of granite. By the end of the Paleozoic, the erosion of the mountains frees an large quantity of mineral debris of granitic origin : quartz, feldspars, mica... Thoses minerals are transported by water to river mouths where they are dropped.
From time to time, due to an earthquake or because of their own weight, the accumulated debris start flowing down the continental margin. At first, we can talk of a "debris flow". The debris fall down the slope because of the gravity. Their speed can climb up to 100 km/h. Once the friction forces are greater than the gravity, the flow finally freezes. But sometimes, before it freezes, a debris flow can incorporate some sediments from the continental margin. Its density increases, so does its speed. Thereafter, because of the incorporation of water in the flow, it becomes less coherent, more turbulent : a turbidity current develops. Once a debris flow freezes, a turbidity current can continue its way down to the abyssal plain.
The observation of this phenomenon helped notice :
- the speed of turbidity current can reach 25 to 100 km/h
- the debris can spread over a very large area (up to several thousands km2)
- a huge volume of debris can be trasported (up to hundeds of km3)
As a result, those currents can lead to very fast thick sediment layers.
At the end of the Paleozoic, all required conditions are met for the creation of greywacke.
Extraction et uses
Greywacke is mainly used as track ballast. It can be found at several locations in the Bruche valley. Here are some of them.
Old quarry of Schwarzbach
Abandonned greywacke quarry. Access is forbidden for security porposes.
Quarry of Wisches-Hersbach
At the end of the 19th century, the Bruche valley is booming, thanks in a large part to the textile and wood industries. The railroad from Strasbourg advances towards Saales. Track ballast is badly needed. The administration of the railway company then starts the exploitation of the quarry of Wisches-Hersbach, which was until then only used for the village's needs.
The quarry is still in service until 2038 at least.
Actually, 2 quarries are located next to each other :
- In the East, the bigger Wenger quarry, used to extract schist et arkose.
- In the West, the Douvier quarry, where arkose et grauwacke are extracted.
Old quarry of Wisches
As the bigger quarry of Wisches-Hersbach is still in use, making observations directly there is difficult. Luckily, there are other spots, admittedly more humble, where graywacke can be easily observed. One of them is located in the valley of the Netzenbach, in the forest of Wisches.
Log
- Go to the first greywacke outcrop.
Estimate the height of the greywacke wall and the thickness of the largest strata. Compare this thickness to the one of sedimentary rocks you usually see, like sandstones.
- Go to the old greywacke quarry of Wisches. It now serves as a shooting range. However, from the entry, you can have a good look at the greywacke wall.
Several structures stand out. How many can you see ? Please describe them and explain the differences.
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Bibliography