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Formation
géologique du Jura
◊ L'ère secondaire
À l'ère secondaire, qui a
débuté il y a environ 200 millions
d'années, le massif du Jura actuel
était recouvert par une mer. Au fond de celle-ci, se sont
accumulées des couches (des strates) de marnes (de la craie
mélangée à de l'argile
imperméable) et de calcaires (des roches
perméables nées de l'accumulation de coquillages
et de squelettes de poissons). Ces formations rocheuses sont
caractéristiques du Jura qui a donné son nom au
« jurassique », la période centrale de
l'ère secondaire.
Cette mer était peu profonde, et des terres
émergeaient au moins de manière temporaire, ce
qui explique la présence de dinosaures (de nombreux vestiges
ont été découverts dans la
région).
◊ L'ère tertiaire
L'ère tertiaire a débuté il y a
environ 65
millions d'années. La naissance des
Pyrénées et des Alpes a été
l'évènement majeur de cette période
géologique. Le Jura est l'une des conséquences de
la surrection alpine. Les dépôts
accumulés au fond de la mer jurassique ont subi une forte
pression, et ils se sont soulevés à leur tour.
Coincée entre les Vosges et le massif central, la montagne
jurassienne s'est incurvée et a pris la forme d'un
croissant.
À proximité des Alpes, les roches
sédimentaires plus épaisses ont formé
des plis. Dans la haute chaîne, alternent ainsi les
anticlinaux et les synclinaux (les monts et les vaux). Plus
à l'Ouest, les strates plus minces ont
épousé les mouvements de l'écorce
terrestre cassée par des failles. Elles ont formé
des plateaux comparables à des gradins, dont l'altitude
moyenne décroît au fur et à mesure
qu'on se rapproche de la plaine de la Saône en France.
coupe théorique d'un
plissement jurassien
◊ L'ère quaternaire
À l'ère quaternaire, qui a
débuté il y a 2 millions
d'années environ, un refroidissement
général de l'atmosphère a
favorisé le développement des grands glacier
qui ont creusé les reculées «
internes
» qui entaillent les plateaux. Les
reculées
qualifiées elles d'« externes
»
ont été façonnées par les
glaciers, et par l'érosion des eaux libres.
Ces reculées externes sont des vallées
digitées (en « doigts de gant ») qui se
terminent par des cirques rocheux (« les bouts du monde
»), au pied desquels jaillissent à l'air libre des
résurgences de cours d'eau souterrains. Ces
rivières alimentent très souvent de
très belles cascades de tuf.
Les glaciers ont ensuite progressivement fondu à la suite
d'un réchauffement du climat, qui a favorisé
également l'installation de l'homme dans la
région. Lors de leur retrait, les langues glaciaires ont
abandonné d'énormes quantités de
matériaux. Ces moraines ont fait obstacle à
l'écoulement des eaux, et sont à l'origine de la
formation de la plupart des lacs jurassiens. Les glaciers,
les eaux courantes des rivières aériennes et
souterraines, l'alternance de la pluie et du soleil, des
périodes de froid et de dégel, sont à
l'origine de l'érosion des reliefs qui a
débuté il y a 65 millions d'années et
se poursuit aujourd'hui.
A propos des
reculées
Une reculée est une forme morphologique désignant
une échancrure prononcée dans un plateau de
couches calcaires tabulaires horizontales constituant un type de
vallées fréquentes dans le Jura, en Bourgogne,
dans les Causses...
La reculée s'achève en amont par un cirque
entouré de falaises verticales au pied desquelles prend le
plus souvent naissance une rivière, qui est souvent
l'exutoire d'un système hydrologique karstique souterrain
circulant au travers de cavités interconnectées.
Au cours des temps géologiques, le fond de la
reculée progresse vers l'amont, en partie à cause
du gel et des éboulements des falaises dont les blocs sont
emportés par la rivière, et aussi par le recul de
la sortie de la rivière souterraine qui s'agrandit et qui
finit par s'ébouler.
Quand un cours d'eau non souterrain arrive de l'amont en coulant
à la surface des couches calcaires, il tombe dans la
reculée par une cascade. Mais celle-ci doit avoir un
débit faible ou intermittent pour ne pas inciser le rebord
de la falaise (la vallée serait alors une vallée
ordinaire, et non pas une reculée), ou pour le moins
l'inciser plus lentement que son recul dû au gel, aux
éboulements et à la sape par la
rivière souterraine.
Souvent, le tracé de ces reculés suit celui d'une
faille, en particulier parce que les failles guident souvent le cours
des rivières souterraines.
Bloc diagramme
théorique représentant les diverses figures
morphologiques
existant en pays
calcaire tabulaire, dont les reculées
Les reculées ne sont pas situées
à un endroit précis par le pur hasard. Elles sont
situées dans des zones sensibles à
l'érosion qui correspondent souvent à
l'emplacement de failles. Au niveau local, elles correspondent
à l'effondrement progressif des roches situées
au-dessus des rivières.
Les reculées internes furent formées lors du
soulèvement progressif du Jura grâce aux failles
formées qui sont les « guides » des
reculées. Avant l'arrivée de la faille, nous
sommes en présence d'une couverture calcaire du Jurassique
avec un soubassement marneux. Survient une fracture par faille
séparant un compartiment abaissé d'un
compartiment surélevé. L'érosion du
plateau remet à niveau les compartiments, les flux hydriques
de surface et souterrains convergent vers la faille qui sert de drain.
Au contact des marnes tendres du compartiment
surélevé, l'érosion
s'accélère et incise une petite
vallée, prémisse de la reculée. Enfin,
l'érosion régressive par le recul des versants et
la convergence continue des flux hydriques vers le drain
entraînent un creusement
accéléré à l'emplacement
même de la faille. Au niveau des calcaires, la pente est
abrupte en falaises ; tandis qu'au niveau des marnes elle est en pente
forte. La reculée est formée.
Application à
la vallée du Hérisson
Le Hérisson est un affluent de l'Ain qui prend sa source au
niveau du lac de Bonlieu, dans le Jura, à 800 m d'altitude.
Cette petite rivière descend rapidement du Jura
plissé vers le plateau de Champagnole, y creuse une belle
"quasi-reculée", puis rejoint la combe d'Ain. La
vallée inférieure du Hérisson,
à fond plat, d'altitude 500 m environ, est une ancienne
vallée glaciaire occupée par deux lacs (lacs du
Val et de Chambly). Elle débouche dans la combe d'Ain,
elle-même une ancienne vallée glaciaire, de 25-30
km de long sur 4-6 km de large, parcourue par l'Ain qui lui donne son
nom. Le cours d'eau rejoint donc sa vallée
inférieure, dans la "quasi-reculée", en sautant
près de 300 mètres de
dénivelé sur 3 kilomètres, ce qui
constitue les « cascades du Hérisson ».
Ces cascades recoupent les calcaires du Jurassique
supérieur, principalement le Kimméridgien et le
Thitonien (anciennement appelé Portlandien).
La différence de la vallée du Hérisson
par rapport aux reculées "vraies" de Baume-les-Messieurs et
des Planches tient au fait qu'une part du Hérisson garde un
parcours de surface, générant les cascades. Il
n'en reste pas moins qu'une grande partie des eaux se perd dans la
barre kimméridgienne en amont des cascades et ressort par de
nombreuses résurgences au fond de la vallée,
à la base du Kimméridgien, notamment en aval du
Grand Saut. Pendant les périodes d'étiage, la
cascade du Grand Saut est d'ailleurs à sec, 100% du
débit empruntant un parcours souterrain. Si, dans l'avenir,
les pertes du Hérisson n'augmentent pas, le débit
à l'air libre du Hérisson sur le calcaire
kimméridgien perdurera, la cascade du Grand Saut reculera
par érosion, et la vallée du Hérisson
deviendra une vallée classique. Si, par contre, les pertes
amont sont de plus en plus importantes, le cours aérien du
Hérisson sur le Kimméridgien va devenir une
vallée sèche, et la vallée du
Hérisson deviendra une reculée typique.
Les siècles et millénaires à venir
nous diront ce que deviendra cette vallée du
Hérisson. Et il est tout à fait possible que les
reculées de Baume-les-Messieurs et des Planches aient eu, il
y a quelques milliers d'années, une morphologie et un
fonctionnement identiques à ceux du Hérisson
actuel.
Questions
La lecture attentive du descriptif de la cache,
ainsi qu'une observation des éléments de terrain
et un peu de déduction sont normalement suffisants pour
répondre aux questions de cette EarthCache. Les logs
enregistrés sans réponses ou sans photo seront
supprimés. Une cotation plus élevée de
la difficulté d'une earthcache nécessitera des
réponses plus avancées.
Question
0 - Prenez une photo individuelle
de vous, ou de votre
objet
distinctif de géocacheur, ou de votre pseudo
écrit sur une feuille de papier ou dans votre main... avec la cascade du Grand
Saut en
arrière-plan depuis le belvédère,
et
joignez-là à votre log ou
à vos réponses
Question
1 - Vous
êtes sur le chemin haut, au niveau du
belvédère, avec
une belle vue sur la vallée. Décrivez ici le
paysage ici, en amont et
en aval.
Question 2 - Expliquez
ce qu'est une reculée en géologie, et quels sont
les marqueurs qui permettent d'identifier la présence d'une
reculée ici.
Question 3 - En
comparaison de "vraies" reculées comme celle de
Baume-les-Messieurs, quelle est la différence de la
vallée du Hérisson ?
Question 4 - Quelles
conditions en feraient un "vraie" reculée dans un avenir
géologique ?
Question 5 - Quelle
est la forme morphologique prise par la vallée en aval quand
on regardera vers la cascade ?
Question 6 - Il
est possible qu'il n'y ait plus d'eau dans la cascade
(peut-être au moment de votre observation), le robinet est-il
tari ? Ou est passée l'eau ?
An
Earthcache
It is not a physical cache. To log this cache, you
must first
learn about its educational description in geology, then observe the
site on which you are, and finally answer the questions that will be
asked. A higher difficulty rating of the earthcache will require more
advanced answers.
You can then log in "Found it" without waiting but you must send me
your answers at the same time by contacting me either by mail in my
profile, or via the messaging geocaching.com (Message Center), and I
will contact you in case of problem. Saved logs without answers nor
photo will be deleted.
Geological
formation of Jura
◊ Secondary era
During the secondary era, which began around 200 million years ago,
the current Jura massif was covered by a sea. At the bottom of it,
layers (strata) of marl (of chalk mixed with impermeable clay) and
limestones (permeable rocks born from the accumulation of shells and
fish skeletons). These rock formations are characteristic of the Jura
which gave its name to the “Jurassic”, the central
period of the secondary era.
This sea was shallow, and land emerged at least temporarily, which
explains the presence of dinosaurs (many remains have been discovered
in the region).
◊ Tertiary era
The tertiary era began around 65 million years ago.
The birth of the Pyrenees and the Alps was the major event of this
geological period. The Jura is one of the consequences of the Alpine
uplift. The deposits accumulated at the bottom of the Jurassic Sea were
subjected to strong pressure, and they in turn rose up.
Wedged between the Vosges and the central massif, the Jura mountain has
curved and taken the shape of a crescent.
Near the Alps, thicker sedimentary rocks have formed folds. In the high
range, anticlines and synclines (mountains and valleys) alternate.
Further west, the thinner strata have followed the movements of the
earth's crust broken by faults. They have formed plateaus comparable to
tiers, whose average altitude decreases as we approach the
Saône plain in France.
theoretical section of a Jura
fold
◊ Quaternary era
During the quaternary era, which began around 2 million years ago,
a general cooling of the atmosphere favored the development of large
glaciers which dug out the “internal” steephead valleys
which cut into the plateaus. The steephead valleys, described
as “external”, were shaped by
glaciers and by the erosion of open water.
These external steephead valleys are digital valleys (like
“fingers of a glove”) which end in rocky cirques
(“the ends of the world”), at the foot of which
resurgences of underground watercourses spring into the open air. These
rivers very often feed very beautiful tuff waterfalls.
The glaciers then gradually melted following climate warming, which
also favored the settlement of humans in the region. During their
retreat, the glacial tongues left behind enormous quantities of
material. These moraines obstructed the flow of water, and are at the
origin of the formation of most of the Jura lakes. Glaciers, the
running waters of aerial and underground rivers, the alternation of
rain and sun, periods of cold and thaw, are at the origin of the
erosion of reliefs which began 65 million years ago. years and
continues today.
About
steephead valleys
A steephead valley, steephead or blind valley, is a
morphological form designating a pronounced indentation in a plateau of
horizontal tabular limestone layers constituting a type of valley
frequent in the Jura, in Burgundy, in the Causses...
The steephead ends upstream in a cirque surrounded by vertical
cliffs at the foot of which a river most often originates, which is
often the outlet of an underground karst hydrological system
circulating through interconnected cavities.
Over geological time, the bottom of the retreat progresses upstream,
partly due to freezing and landslides of the cliffs whose blocks are
carried away by the river, and also by the retreat of the outlet of the
underground river which grows and ends up collapsing.
When a non-underground watercourse arrives from upstream by flowing on
the surface of the limestone layers, it falls to the back by a
waterfall. But this must have a low or intermittent flow so as not to
incise the edge of the cliff (the valley would then be an ordinary
valley, and not a remote one), or at least incise it more slowly than
its retreat due to the freezing, landslides and undermining by the
underground river.
Often, the route of these recesses follows that of a fault,
particularly because faults often guide the course of underground
rivers.
Theoretical block
diagram representing the various morphological figures
existing in tabular limestone country, among which the steephead valley
The steephead valleys are not located in a
specific place by pure chance. They are located in areas sensitive to
erosion which often correspond to the location of faults. At the local
level, they correspond to the progressive collapse of rocks located
above rivers.
The internal steepheads were formed during the progressive
uplift of the Jura thanks to the faults formed which are the
“guides” of the steepheads. Before the
arrival of the fault, we are in the presence of a Jurassic limestone
cover with a marly base. A fault fracture occurs separating a lowered
compartment from an elevated compartment. The erosion of the plateau
relevels the compartments, the surface and underground water flows
converge towards the fault which serves as a drain. Upon contact with
the soft marls of the raised compartment, erosion accelerates and
incises a small valley, the beginning of the retreat. Finally,
regressive erosion by the retreat of the slopes and the continuous
convergence of water flows towards the drain lead to accelerated
digging at the very location of the fault. At the limestone level, the
slope is steep into cliffs; while at the level of the marls it slopes
steeply. The steephead is formed.
Application to the
Hérisson Valley
The Hérisson is a tributary of the Ain which rises at the
level of the Bonlieu lake, in the Jura, at an altitude of 800 m. This
small river descends rapidly from the folded Jura towards the
Champagnole plateau, carving out a beautiful "quasi-reculée"
there, then joining the Ain valley. The lower valley of the
Hérisson, with a flat bottom, at an altitude of around 500
m, is an ancient glacial valley occupied by two lakes (Val and Chambly
lakes). It flows into the Ain valley, itself an ancient glacial valley,
25-30 km long and 4-6 km wide, crossed by the Ain which gives it its
name. The watercourse thus joins its lower valley, in the
"quasi-reculée", by jumping almost 300 meters of altitude
over 3 kilometers, which constitutes the "Hérisson
waterfalls". These waterfalls cut through the Upper Jurassic
limestones, mainly the Kimmeridgian and Thitonian (formerly called
Portlandian).
The difference between the Hérisson Valley and the "true"
recluses of Baume-les-Messieurs and Les Planches lies in the fact that
part of the Hérisson retains a surface flow, generating the
waterfalls. Nevertheless, a large portion of the water is lost in the
Kimmeridgian bar upstream of the waterfalls and re-emerges through
numerous resurgences at the valley floor, at the base of the
Kimmeridgian, particularly downstream of the Grand Saut. During
low-water periods, the Grand Saut waterfall is dry, with 100% of the
flow taking an underground route. If, in the future, the
Hérisson's losses do not increase, the Hérisson's
open-air flow over the Kimmeridgian limestone will persist, the Grand
Saut waterfall will retreat through erosion, and the
Hérisson Valley will become a classic valley. If, on the
other hand, the upstream losses become increasingly significant, the
Hérisson's above-ground flow over the Kimmeridgian will
become a dry valley, and the Hérisson Valley will become a
typical valley.
The centuries and millennia to come will tell us what will become of
this Hérisson Valley. And it is entirely possible that the
Baume-les-Messieurs and Planches valleys had, a few thousand years ago,
a morphology and functioning identical to those of the current
Hérisson.
Questions
Careful reading of the description of the cache, as
well as an observation of the terrain features and a little deduction
are normally sufficient to answer the questions of this EarthCache.
Logs recorded without answers or without a photo will be deleted. A
higher difficulty rating of an earthcache will require more advanced
answers.
Question
0 - Take a photo of yourself, or your
distinctive geocacher item, or your nickname written on a piece of
paper or in your hand... with
the waterfall "Grand Saut" in background from the belvedere,
and attach it
to your log
or
answers
Question
1 - You are on the high path, at the belvedere
spot, with a beautiful view of the valley. Describe the landscape here,
upstream and downstream.
Question 2 - Explain
what a steephead valley is in geology, and what are the markers that
allow us to identify the presence of a steephead valley here.
Question 3 - Compared
to "real" steephead valleys
like Baume-les-Messieurs, what is the difference of the
Hérisson Valley ?
Question 4 - What
conditions would make it a "true" steephead
valley in the
geological future?
Question 5 - What
is the morphological form taken by the valley downstream when we look
towards the waterfall?
Question 6 - It
is possible that there is no more water in the waterfall (perhaps at
the time of your observation), has the tap dried up? Where has the
water gone?