Veines et schistosité de Notre-Dame de Saint-Lô EarthCache

Introduction

Dans cette Earthcache, nous allons nous intéresser à un détail du mur de l'église. Nous nous attarderons sur deux moellons de roche qui présentent quelques particularités qui montrent que la géologie de la région a subi de nombreuses transformations qui laissent encore des traces de nos jours.

Rappel concernant les Earthcaches: Il n'y a pas de conteneur à rechercher ni de logbook à renseigner. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions et de me renvoyer les réponses.

Pour valider la Earthcache

Pour pouvoir valider cette EarthCache, vous devrez répondre correctement aux questions suivantes et ajouter à votre log une photo de vous, de votre GPS ou de votre pseudo au waypoint de la cache. Cette photo permettra de valider le « trouvé » en cas de mauvaise réponse aux questions. Attention : ne pas montrer les réponses sur votre photo.

Merci d’envoyer vos réponses via mon profil ou via la messagerie geocaching.com, ne les donnez pas dans votre log. Les logs enregistrés sans réponses seront supprimés.

Vous pouvez loguer la cache "trouvé" sans attendre ma confirmation, je vous contacterai en cas de problème.

N’hésitez pas à lire le descriptif pour vous aider à répondre aux questions.

Question 1 : Sous le rectangle rouge, de quelle roche de la formation de St-Lô s’agit-il ? Expliquez votre choix.

Question 2 : Sous le rectangle rouge, quel type de schistosité vous observez ? Justifier votre réponse.

Question 3 : En utilisant le descriptif de cette earthcache, pouvez-vous me dire ce que vous observez sous le rectangle rouge (forme, taille, couleur + lien avec la schistosité) ? Et quels phénomènes ont créé ces formes ?

Question 4 : Sous le rectangle vert, de quelle roche de la formation de St-Lô s’agit-il ? Expliquez votre choix.

Question 5 : Sous le rectangle vert, est-ce que les veines que l’on peut observer sont apparues avant ou après la déformation tectonique ? Justifier votre choix et donnez-moi l’angle de ses veines par rapport au plan S0.

🧭  La formation de Saint-Lô en quelques mots:

La formation géologique de Saint-Lô s’est constituée il y a 660 à 585 millions d’années, durant une période appelée Briovérien. Elle est composée principalement de roches sédimentaires, issues de l’accumulation de particules provenant de l’érosion. Ces roches sont surtout des siltites fines (roches à grains très fins), mais on y trouve aussi d’autres types.

Les études menées dans la région ont permis d’identifier trois zones principales :

1. Des couches dominées par des siltites ardoisières et argilites, avec de petites veines de quartz.
2. Des bancs de phtanites, des microquartzites noirs très durs et compacts.
3. Des couches plus épaisses de grès tufacés (grès contenant des cendres volcaniques) et de grès fins, également traversés par des veinules de quartz.

Ces roches ont subi de fortes déformations au fil du temps : elles présentent une schistosité de type flux (feuilletage dû à l’écrasement) et des plis très serrés.
 

L’altération est particulièrement marquée dans cette formation à dominante schisteuse.

 Les horizons à dominante de siltites (b1S) :

Ces siltites, très déformées par le feuilletage (schistosité), changent de couleur selon leur état d’altération : noir, gris-bleu, vert ou beige. Elles sont connues sous le nom de “Phyllades de Saint-Lô”.

En 1895, le géologue Charles Barrois a choisi Saint-Lô comme référence pour la période Briovérien, dont le nom vient de Briovera (mot celte signifiant “pont sur la Vire”). Cette période correspond aux terrains très anciens (précambriens) du Massif armoricain.

Les bancs de phtanite (b1Ph) :

Ces roches, riches en silice et en carbone, sont très dures, de couleur gris à noir, avec une cassure lisse et légèrement écailleuse. Elles sont composées de minuscules cristaux de quartz, associés à des phyllites (minéraux feuilletés), le tout assombri par de la matière charbonneuse.

Elles montrent souvent des signes de forte déformation : petits plis et schistosité marquée.

les grès tufacés et grès fins (dits, grès de Rampan) (b1G) :

Ces roches sont compactes, avec un grain moyen à grossier. À l’état frais, elles sont gris foncé à gris verdâtre. Altérées, elles deviennent brunâtres et friables.

Leur altération crée un aspect particulier : de petites taches blanches étirées (quelques millimètres), correspondant à la dégradation du feldspath.

 🧬 Déformation des roches - la schistosité

La schistosité est une structure qui apparaît dans les roches lorsqu’elles subissent une déformation tectonique intense. Elle se manifeste par un clivage en feuillets parallèles, qui résulte de l’aplatissement et de l’orientation des minéraux sous l’effet de la pression et de la température.

En d’autres termes, la schistosité correspond au plan d’aplatissement tectonique qui s’impose à la roche lors de son métamorphisme.

Comment se forme la schistosité ?

Lorsque les roches sont soumises à des contraintes, elles réagissent en se déformant. Cette déformation peut être fragile (fractures) ou ductile (réarrangement interne des minéraux). Dans le cas des roches métamorphiques, la déformation ductile domine :

• Les minéraux plats (micas, chlorites, argiles) s’orientent perpendiculairement à la contrainte principale.
• Certains minéraux se recristallisent sous pression, créant un feuilletage continu.
• Ce processus donne à la roche une anisotropie mécanique, c’est-à-dire une facilité à se cliver selon des plans réguliers.

Les différents types de schistosité

On distingue quatre grands types, classés selon leur espacement et leur origine :

Schistosité de fracture

• Plans espacés de quelques centimètres.
• Souvent disposés en éventail.

Schistosité de crénulation

• Espacement millimétrique.
• La roche présente des microplis réguliers, donnant un aspect ondulé.

Schistosité de flux (ou ardoisière)

• Espacement inframillimétrique, très serré.
• Typique des ardoises : la roche se débite en feuillets très fins.

Schistosité cristallophyllienne (foliation)

• Se forme en même temps que la cristallisation des minéraux métamorphiques.
• La roche présente une alternance de feuillets riches en minéraux différents (micas, quartz, feldspaths).

Pourquoi la schistosité est importante ?

• Elle renseigne sur l’intensité et la direction des contraintes tectoniques.
• Elle influence la résistance mécanique des roches (ex. : facilité de débit en ardoises).
• Elle joue un rôle dans la circulation des fluides et la formation de veines minéralisées.

🔄  Genèse de la schistosité

La formation de la schistosité est un processus complexe qui combine déformation tectonique, pression, température et recristallisation minérale.

Elle se développe progressivement en plusieurs étapes :

1. Stade 1 : Sédimentation et diagenèse

Les sédiments argileux se déposent et se compactent, formant des couches stratifiées (plans S0). Ces couches contiennent des grains de quartz détritiques dispersés.

2. Stade 2 : Début du métamorphisme et compression

Sous l’effet des contraintes tectoniques, la roche commence à se déformer. Les premiers minéraux métamorphiques (comme les micas) apparaissent dans les plans S0. Les plans S1 commencent à se former, marquant l’individualisation des microlithons (petits domaines rigides séparés par des zones de schistosité).

3. Stade 3 : Développement de la schistosité S1

La déformation s’intensifie :

• Pression-dissolution : certains minéraux se dissolvent sous contrainte et précipitent ailleurs.
• Cristallisation orientée : les minéraux plats (micas, chlorites) s’alignent perpendiculairement à la contrainte principale.
• Recristallisation : de nouveaux minéraux se forment, renforçant le feuilletage.
• Les cristaux de quartz deviennent engrenés, signe d’une forte pression.

4. Formation des veines de quartz sinueuses

Les fluides riches en silice circulent dans les fractures et précipitent sous forme de quartz. Ces veines, d’abord parallèles aux plans S0, se plissent et se déforment avec l’augmentation des contraintes, créant des veines ondulées caractéristiques.

Ces structures témoignent des ajustements permanents de la croûte terrestre et de la dynamique interne des roches.

🔍 Source :

http://ficheinfoterre.brgm.fr/Notices/0143N.pdf

http://ficheinfoterre.brgm.fr/Notices/0144N.pdf

http://www.geocean.net/wikicours/doku.php?id=s0bs4w05:deformations3

Introduction

In this Earthcache, we will focus on a detail of the cathedral wall. We will take a closer look at two pieces of rock that have some distinctive features, showing that the geology of the region has undergone many transformations that still leave traces today.

Reminder about EarthCaches: There is no container to find or logbook to fill out. You simply need to visit the location, answer the questions, and send me your answers.

To validate the Earthcache

To validate this EarthCache, you must correctly answer the following questions and include in your log a photo of yourself, your GPS, or your username at the cache waypoint. This photo will help confirm the “found” status in case of incorrect answers. Important: do not show your answers in the photo.

Please send your answers via my profile or through the geocaching.com messaging system—do not include them in your log. Logs submitted without answers will be deleted.

You may log the cache as “found” without waiting for my confirmation; I will contact you if there’s an issue.

Do not hesitate to read the description below to help you to answer to the questions.

Question 1 : Under the red rectangle, which rock from the St-Lô formation is it? Explain your choice.

Question 2 : Under the red rectangle, what type of schistosity do you observe? Justify your answer.

Question 3 : Using the description of this EarthCache, can you tell me what you see under the red rectangle (shape, size, color, and connection to schistosity)? And what phenomena created these shapes?

Question 4 : Under the green rectangle, which rock from the St-Lô formation is it? Explain your choice.

Question 5 : Under the green rectangle, did the veins that can be observed appear before or after the tectonic deformation? Justify your choice and give me the angle of these veins in relation to the S0 plane.

🧭  The Saint-Lô team in a nutshell:

The geological formation of Saint-Lô was formed between 660 and 585 million years ago, during a period known as the Brioverian. It is mainly composed of sedimentary rocks, resulting from the accumulation of particles from erosion. These rocks are mainly fine siltstones (very fine-grained rocks), but other types are also found.

Studies conducted in the region have identified three main areas:

1. Layers dominated by slate siltstones and claystones, with small veins of quartz.
2. Beds of phthaneites, very hard and compact black microquartzites.
3. Thicker layers of tuffaceous sandstone (sandstone containing volcanic ash) and fine sandstone, also crossed by quartz veins.

These rocks have undergone significant deformation over time: they exhibit flow-type schistosity (lamination due to crushing) and very tight folds.

Weathering is particularly pronounced in this predominantly schistose formation.

Horizons dominated by siltstones (b1S):

These siltstones, heavily deformed by foliation (schistosity), change color depending on their state of weathering: black, gray-blue, green, or beige. They are known as “Phyllades de Saint-Lô.”

In 1895, geologist Charles Barrois chose Saint-Lô as the reference point for the Brioverian period, whose name comes from Briovera (a Celtic word meaning “bridge over the Vire”). This period corresponds to the very ancient (Precambrian) terrain of the Armorican Massif.

Phtanite banks (b1Ph):

These rocks, rich in silica and carbon, are very hard, gray to black in color, with a smooth, slightly scaly fracture. They are composed of tiny quartz crystals, associated with phyllites (lamellar minerals), all darkened by carbonaceous material.

They often show signs of severe deformation: small folds and marked schistosity.

tuffaceous sandstone and fine sandstone (known as Rampan sandstone) (b1G):

These rocks are compact, with a medium to coarse grain. When fresh, they are dark gray to greenish gray. When weathered, they become brownish and brittle.

Their weathering creates a distinctive appearance: small elongated white spots (a few millimeters in size), corresponding to the degradation of feldspar.

🧬 Rock deformation - schistosity

Schistosity is a structure that appears in rocks when they undergo intense tectonic deformation. It manifests itself as parallel foliation, which results from the flattening and orientation of minerals under the effect of pressure and temperature.

In other words, schistosity corresponds to the plane of tectonic flattening imposed on the rock during its metamorphism.

How does schistosity form?

When rocks are subjected to stress, they react by deforming. This deformation can be brittle (fractures) or ductile (internal rearrangement of minerals). In the case of metamorphic rocks, ductile deformation dominates:

• Flat minerals (mica, chlorite, clay) orient themselves perpendicular to the main stress.
• Some minerals recrystallize under pressure, creating continuous foliation.
• This process gives the rock mechanical anisotropy, i.e., an ease of cleavage along regular planes.

The different types of schistosity

There are four main types, classified according to their spacing and origin:

Fracture schistosity

•    Plans spaced a few centimeters apart.

•    Often arranged in a fan shape.

Crenulation schistosity

•    Millimeter spacing.

•    The rock has regular microfolds, giving it a wavy appearance.

Flow schistosity (or slate schistosity)

•    Submillimeter spacing, very tight.

•    Typical of slate: the rock breaks into very thin sheets.

Crystallophyllian schistosity (foliation)

•    Formed at the same time as the crystallization of metamorphic minerals.

•    The rock has alternating layers rich in different minerals (mica, quartz, feldspar).

Why is schistosity important?

• It provides information on the intensity and direction of tectonic stresses.

• It influences the mechanical strength of rocks (e.g., ease of cutting slate).

• It plays a role in fluid circulation and the formation of mineralized veins.

🔄  Genesis of schistosity

The formation of schistosity is a complex process that combines tectonic deformation, pressure, temperature, and mineral recrystallization.

It develops gradually in several stages:

1. Stage 1: Sedimentation and diagenesis

Clay sediments are deposited and compacted, forming stratified layers (S0 planes). These layers contain scattered detrital quartz grains.

2. Stage 2: Onset of metamorphism and compression

Under the effect of tectonic stresses, the rock begins to deform. The first metamorphic minerals (such as micas) appear in the S0 planes. S1 planes begin to form, marking the individualization of microlithons (small rigid domains separated by areas of schistosity).

3. Stage 3: Development of schistosity S1

Deformation intensifies:

• • Pressure-dissolution: certain minerals dissolve under stress and precipitate elsewhere.
  • Oriented crystallization: flat minerals (mica, chlorite) align perpendicular to the main stress.
  • Recrystallization: new minerals form, reinforcing the foliation.
  • Quartz crystals become interlocked, a sign of high pressure.

4. Formation of sinuous quartz veins

Silica-rich fluids flow through fractures and precipitate as quartz. These veins, initially parallel to the S0 planes, fold and deform as stress increases, creating characteristic wavy veins.

These structures bear witness to the constant adjustments of the Earth's crust and the internal dynamics of rocks.