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Introduction

Une roche ne raconte pas nécessairement une seule étape de son histoire.

Après sa formation, elle peut subir de nouvelles transformations : elle peut se fracturer, être traversée par des fluides ou voir de nouveaux minéraux se former dans les espaces ainsi créés.

Certaines de ces transformations laissent des traces qui permettent de déterminer dans quel ordre différents événements géologiques se sont produits, même lorsque leur âge exact est inconnu.

La roche peut également conserver des éléments beaucoup plus anciens, comme des fossiles. Leur forme constitue alors un autre indice permettant de retrouver une partie de l'histoire enregistrée dans la pierre.

Horaires : cette EarthCache nécessite une observation à l’intérieur de l’église. L’église reste habituellement ouverte en journée, au besoin contacter l’office de tourisme.

Une EarthCache

Un peu de géologie éducative

♦ Une première histoire enregistrée dans la roche

Une roche sédimentaire se forme à partir de sédiments qui se déposent puis se transforment progressivement en roche par diagenèse.

Lorsque des restes d'organismes sont présents dans ces sédiments, certains peuvent être conservés au cours de cette transformation et devenir des fossiles.

Ces fossiles appartiennent donc à une première partie de l'histoire de la roche.

Mais une fois consolidée, la roche peut continuer à évoluer.

♦ Quand une roche déjà formée se fracture

Les roches solides peuvent subir des contraintes au cours de leur histoire géologique.

Si ces contraintes deviennent suffisantes, la roche peut se fracturer. Une fracture constitue alors une discontinuité, parfois très fine, qui peut créer un nouvel espace à l'intérieur de la roche.

Cette fracture est nécessairement postérieure à la roche qu'elle affecte : la roche devait déjà exister pour pouvoir être fracturée.

◊ Des fluides peuvent circuler dans les fractures

Une fracture peut constituer un passage privilégié pour la circulation de fluides.

Ces fluides peuvent contenir des éléments minéraux dissous. Lorsque les conditions physico-chimiques changent, certains de ces éléments peuvent précipiter, c'est-à-dire former des minéraux solides dans la fracture.

Progressivement, celle-ci peut ainsi être partiellement ou totalement remplie par des cristaux.

On obtient alors une veine minérale.

La calcite est, par exemple, un minéral susceptible de former ce type de remplissage dans certaines roches carbonatées. La nature exacte d'une veine ne peut cependant pas toujours être déterminée par sa seule apparence.

fig.3 - Le principe de recoupement

◊ Qui coupe qui ?

Il est souvent possible de reconstituer l'ordre de deux événements sans connaître leur âge.

Le principe est simple :

une structure qui en recoupe une autre est plus récente que la structure qu'elle recoupe.

C'est le principe de recoupement.

Par exemple, si une fracture traverse une structure déjà présente dans une roche, la structure existait nécessairement avant l'ouverture de la fracture.

Ce raisonnement permet d'établir une chronologie relative : on ne cherche pas à donner un âge en millions d'années, mais simplement à déterminer ce qui s'est produit avant et ce qui s'est produit après.

On peut ainsi reconstruire progressivement une succession d'événements :

formation de la roche → événement de fracturation → circulation de fluides → remplissage minéral de la fracture

♦ L’analyse des fossiles

◊ observer avant d'identifier

Un fossile visible dans une pierre ne montre pas nécessairement l'organisme tel qu'il était lorsqu'il vivait.

Une coquille ou un autre reste possède une forme en trois dimensions. Lorsque la pierre est découpée puis polie, la surface obtenue traverse ce fossile suivant un certain plan. Selon l'endroit et l'orientation de cette coupe, un même type d'organisme peut donc apparaître sous des formes assez différentes.

L'identification doit ainsi commencer par l'observation de quelques caractères simples :

• la forme générale : ronde, allongée, courbe, enroulée... ;
• la présence d'une coquille et son épaisseur ;
• une éventuelle symétrie ;
• la présence d'un enroulement ;
• l'organisation de l'intérieur ;
• la présence éventuelle de petites structures répétées.

Il ne s'agit pas nécessairement de déterminer une espèce précise. Ces caractères permettent surtout de comparer le fossile à quelques grands groupes morphologiques et de proposer une identification vraisemblable.

◊ Quelques grands groupes à reconnaître

• Les gastéropodes possèdent généralement une coquille constituée d'un tube qui s'enroule autour d'un axe. En coupe, cet enroulement peut être bien visible ou n'apparaître que partiellement selon l'orientation du plan de coupe.
• Les bivalves possèdent une coquille formée de deux valves. Dans une pierre coupée, on peut n'en observer qu'une partie : une valve courbe et plus ou moins épaisse, deux contours opposés ou une forme plus allongée selon l'orientation de la coupe.
• Les bryozoaires sont des organismes coloniaux constitués d'un grand nombre de petites unités juxtaposées. En coupe, ils peuvent présenter une structure finement répétitive, avec de nombreuses petites loges arrondies, ovales ou allongées, parfois organisées en réseau.
• Les polypiers-coraux correspondent à des organismes construisant un squelette calcaire. En coupe, certains peuvent présenter une forme arrondie ou ovale avec des structures internes disposées radialement. Les formes coloniales peuvent également montrer plusieurs structures semblables juxtaposées.

Ces caractères constituent des indices et non une clé d'identification absolue. L'orientation de la coupe, l'état de conservation ou le caractère incomplet du fossile peuvent modifier fortement son apparence. Il faut donc rechercher plusieurs caractères concordants ; lorsque ceux-ci sont insuffisants, une identification « indéterminée » reste parfaitement acceptable.

fig.4 - Quatre grands groupes de fossiles et leurs apparences en coupe

♦ Conclusion

Une roche peut donc conserver les traces de plusieurs événements successifs et différents types d'indices.

Les fossiles témoignent d'organismes présents au début de cette histoire. D'autres structures peuvent résulter d'événements survenus alors que la roche était déjà consolidée.

En observant leurs formes et surtout les relations entre les différentes structures, il devient possible de dépasser la simple description de la pierre pour reconstituer une partie de son histoire géologique.

Le principe de recoupement fournit pour cela un outil particulièrement simple : observer ce qui coupe quoi permet de déterminer ce qui est plus ancien et ce qui est plus récent.

L'observation morphologique des fossiles permet, de son côté, de proposer leur appartenance à quelques grands groupes, tout en conservant une distinction essentielle entre ce qui est observé et ce qui reste une hypothèse d'identification.

Votre mission

Votre mission consiste à observer les différentes structures conservées dans une roche afin de déterminer leurs relations et de reconstituer l'ordre des événements géologiques qui l'ont progressivement transformée.

Vous observerez également plusieurs fossiles afin de décrire leurs principales caractéristiques et de proposer, à partir de leur morphologie, le groupe auquel ils pourraient appartenir.

Les questions vous guideront dans l'observation de ces différents indices et dans leur interprétation.

fig.5 - Localisation des zones d'observation A, B et C

Q0 - Prêt pour votre mission :

Prenez une photo individuelle de vous (visage facultatif), ou de votre objet distinctif de géocacheur ou de votre pseudo inscrit sur votre main ou sur un papier, devant l’autel de l’église où vous allez effectuer votre mission.

Q1 — Observer la pierre :

Observez la pierre noire indiquée sur la fig.5.

Décrivez son aspect général : couleur, texture visible et principaux types d'éléments ou de structures claires que vous pouvez distinguer.

Sans chercher encore à les identifier, relevez notamment les différences de forme entre ces éléments clairs.

Q2 — Qui coupe qui ? :

Observez maintenant la zone A de la fig.5.

Vous pouvez y distinguer une forme arrondie ainsi qu'une structure claire plus fine et allongée.

Quelle relation géométrique observez-vous entre les deux : laquelle semble traverser l'autre ?

À l'aide du principe de recoupement présenté dans le cours et sur la fig.3, indiquez laquelle de ces deux structures est la plus ancienne et laquelle est la plus récente. Justifiez.

Q3 — Reconstituer une chronologie :

À partir de l'observation précédente, replacez les événements suivants dans l'ordre où ils ont pu se produire :

formation de la roche – présence de l'organisme – fracturation de la roche – remplissage de la fracture par des minéraux.

Expliquez brièvement ce qui vous permet d'établir cet ordre.

Q4 — Comment la structure claire s'est-elle formée ? :

Les structures claires, fines et allongées visibles dans cette pierre peuvent correspondre à des fractures remplies secondairement par des minéraux.

En vous aidant de la description de l’EarthCache, expliquez comment une fracture ouverte dans une roche déjà consolidée peut progressivement devenir une veine minérale.

Pouvez-vous déterminer avec certitude, uniquement à partir de son aspect, la nature du minéral clair qui remplit cette veine ? Justifiez.

Q5 — Trois fossiles à comparer :

Observez maintenant les fossiles A, B et C indiqués sur la fig.5.

Pour chacun :

• décrivez les principaux caractères que vous observez : forme générale, contour, éventuel enroulement, coquille ou structures internes ;
• comparez-les aux quatre grands groupes présentés sur la fig.4 : gastéropodes, bivalves, bryozoaires et polypiers-coraux ;
• proposez pour chacun le groupe qui vous paraît le plus vraisemblable, en justifiant votre choix par au moins un caractère observable.

Si les caractères d'un fossile ne vous paraissent pas suffisants pour choisir un groupe, vous pouvez répondre « indéterminé », à condition d'expliquer ce qui rend l'identification incertaine.

Introduction

A rock does not necessarily record only one stage of its history.

After its formation, it may undergo further transformations: it can fracture, be crossed by fluids, or develop new minerals in the spaces thus created.

Some of these transformations leave traces that make it possible to determine the order in which different geological events occurred, even when their exact age is unknown.

The rock may also preserve much older elements, such as fossils. Their shape then provides another clue for reconstructing part of the history recorded in the stone.

Opening hours: this EarthCache requires an observation inside the church. The church is usually open during the day; if necessary, contact the tourist office.

An EarthCache

A little bit of educational geology

♦ A first history recorded in the rock

A sedimentary rock forms from sediments that are deposited and then progressively transformed into rock through diagenesis.

When remains of organisms are present in these sediments, some may be preserved during this transformation and become fossils.

These fossils therefore belong to an early part of the rock’s history.

But once consolidated, the rock can continue to evolve.

♦ When an already formed rock fractures

Solid rocks can be subjected to stresses during their geological history.

If these stresses become sufficient, the rock may fracture. A fracture then forms a discontinuity, sometimes very thin, which can create a new space inside the rock.

This fracture is necessarily younger than the rock it affects: the rock had to exist before it could be fractured.

◊ Fluids can circulate through fractures

A fracture can provide a preferential pathway for fluid circulation.

These fluids may contain dissolved mineral components. When physicochemical conditions change, some of these components may precipitate, that is, form solid minerals within the fracture.

Gradually, the fracture may thus become partly or completely filled with crystals.

A mineral vein is then formed.

Calcite, for example, is a mineral that can form this type of filling in some carbonate rocks. However, the exact nature of a vein cannot always be determined from its appearance alone.

fig.3 - The cross-cutting principle

◊ What cuts what?

It is often possible to reconstruct the order of two events without knowing their age.

The principle is simple:

a structure that cuts across another one is younger than the structure it cuts.

This is the cross-cutting principle.

For example, if a fracture cuts through a structure already present in a rock, that structure necessarily existed before the fracture opened.

This reasoning establishes a relative chronology: the aim is not to assign an age in millions of years, but simply to determine what happened before and what happened after.

A sequence of events can thus be progressively reconstructed:

rock formation → fracturing event → fluid circulation → mineral filling of the fracture

♦ Fossil analysis

◊ observe before identifying

A fossil visible in a stone does not necessarily show the organism as it was when alive.

A shell or other remain has a three-dimensional shape. When the stone is cut and then polished, the resulting surface intersects the fossil along a particular plane. Depending on the position and orientation of this section, the same type of organism can therefore appear in quite different forms.

Identification should therefore begin by observing a few simple features:

• the general shape: round, elongated, curved, coiled...;
• the presence of a shell and its thickness;
• any symmetry;
• the presence of coiling;
• the internal organization;
• the possible presence of small repeated structures.

It is not necessarily a matter of identifying a precise species. These features mainly make it possible to compare the fossil with a few major morphological groups and propose a plausible identification.

◊ A few major groups to recognize

• Gastropods generally have a shell made of a tube coiled around an axis. In section, this coiling may be clearly visible or only partly visible depending on the orientation of the cutting plane.
• Bivalves have a shell made of two valves. In a cut stone, only part of it may be visible: a curved, more or less thick valve, two opposite outlines, or a more elongated shape depending on the orientation of the section.
• Bryozoans are colonial organisms made up of many small adjacent units. In section, they may show a finely repetitive structure, with numerous small rounded, oval or elongated chambers, sometimes arranged in a network.
• Coral polyps are organisms that build a calcareous skeleton. In section, some may show a rounded or oval shape with internal structures arranged radially. Colonial forms may also show several similar adjacent structures.

These features are clues, not an absolute identification key. The orientation of the section, preservation state, or incomplete nature of the fossil can greatly alter its appearance. Several matching features should therefore be sought; when they are insufficient, an “undetermined” identification remains perfectly acceptable.

fig.4 - Four major fossil groups and their appearance in section

♦ Conclusion

A rock can therefore preserve traces of several successive events and different types of clues.

Fossils record organisms present early in this history. Other structures may result from events that occurred after the rock had already consolidated.

By observing their shapes and, above all, the relationships between the different structures, it becomes possible to go beyond a simple description of the stone and reconstruct part of its geological history.

The cross-cutting principle provides a particularly simple tool for this: observing what cuts what makes it possible to determine what is older and what is younger.

Morphological observation of fossils, for its part, makes it possible to propose their assignment to a few major groups, while maintaining an essential distinction between what is observed and what remains an identification hypothesis.

Your mission

Your mission is to observe the different structures preserved in a rock in order to determine their relationships and reconstruct the order of the geological events that progressively transformed it.

You will also observe several fossils in order to describe their main characteristics and, from their morphology, propose the group to which they may belong.

The questions will guide you in observing these different clues and interpreting them.

fig.5 - Location of observation areas A, B and C

Q0 - Ready for your mission :

Take an individual photo of yourself (face optional), or of your distinctive geocaching item, or your nickname written on your hand or on a piece of paper, in front of the church altar where you will carry out your mission.

Q1 — Observe the stone :

Observe the black stone indicated in fig.5.

Describe its general appearance: color, visible texture, and the main types of light-colored elements or structures you can distinguish.

Without trying to identify them yet, note in particular the differences in shape between these light-colored elements.

Q2 — What cuts what? :

Now observe area A in fig.5.

You can distinguish a rounded shape and a thinner, elongated light-colored structure.

What geometric relationship do you observe between the two: which one appears to cut across the other?

Using the cross-cutting principle presented in the lesson and in fig.3, indicate which of these two structures is older and which is younger. Explain your answer.

Q3 — Reconstruct a chronology :

Based on the previous observation, put the following events in the order in which they may have occurred:

rock formation – presence of the organism – fracturing of the rock – filling of the fracture with minerals.

Briefly explain what allows you to establish this order.

Q4 — How did the light-colored structure form? :

The thin, elongated light-colored structures visible in this stone may correspond to fractures that were subsequently filled with minerals.

Using the EarthCache description, explain how a fracture opened in an already consolidated rock can progressively become a mineral vein.

Can you determine with certainty, from its appearance alone, the nature of the light-colored mineral filling this vein? Explain your answer.

Q5 — Three fossils to compare :

Now observe fossils A, B and C indicated in fig.5.

For each one:

• describe the main features you observe: general shape, outline, possible coiling, shell or internal structures;
• compare them with the four major groups shown in fig.4: gastropods, bivalves, bryozoans and coral polyps;
• for each one, propose the group that seems most plausible, justifying your choice with at least one observable feature.

If the features of a fossil do not seem sufficient to choose a group, you may answer “undetermined”, provided you explain what makes the identification uncertain.

Introducción

Una roca no cuenta necesariamente una sola etapa de su historia.

Después de su formación, puede experimentar nuevas transformaciones: puede fracturarse, ser atravesada por fluidos o ver formarse nuevos minerales en los espacios así creados.

Algunas de estas transformaciones dejan huellas que permiten determinar en qué orden se produjeron distintos acontecimientos geológicos, incluso cuando se desconoce su edad exacta.

La roca también puede conservar elementos mucho más antiguos, como fósiles. Su forma constituye entonces otro indicio que permite reconstruir una parte de la historia registrada en la piedra.

Horario: este EarthCache requiere una observación en el interior de la iglesia. La iglesia permanece habitualmente abierta durante el día; si es necesario, contacta con la oficina de turismo.

Un EarthCache

Un poco de geología didáctica

♦ Una primera historia registrada en la roca

Una roca sedimentaria se forma a partir de sedimentos que se depositan y después se transforman progresivamente en roca mediante la diagénesis.

Cuando hay restos de organismos en estos sedimentos, algunos pueden conservarse durante esta transformación y convertirse en fósiles.

Estos fósiles pertenecen, por tanto, a una primera parte de la historia de la roca.

Pero, una vez consolidada, la roca puede seguir evolucionando.

♦ Cuando una roca ya formada se fractura

Las rocas sólidas pueden estar sometidas a esfuerzos a lo largo de su historia geológica.

Si estos esfuerzos son suficientes, la roca puede fracturarse. Una fractura constituye entonces una discontinuidad, a veces muy fina, que puede crear un nuevo espacio en el interior de la roca.

Esta fractura es necesariamente posterior a la roca a la que afecta: la roca tenía que existir ya para poder fracturarse.

◊ Los fluidos pueden circular por las fracturas

Una fractura puede constituir una vía preferente para la circulación de fluidos.

Estos fluidos pueden contener elementos minerales disueltos. Cuando cambian las condiciones fisicoquímicas, algunos de estos elementos pueden precipitar, es decir, formar minerales sólidos en la fractura.

De este modo, la fractura puede quedar progresivamente rellena parcial o totalmente por cristales.

Se forma entonces una vena mineral.

La calcita, por ejemplo, es un mineral que puede formar este tipo de relleno en algunas rocas carbonatadas. Sin embargo, la naturaleza exacta de una vena no siempre puede determinarse únicamente por su aspecto.

fig.3 - El principio de relaciones de corte

◊ ¿Qué corta a qué?

A menudo es posible reconstruir el orden de dos acontecimientos sin conocer su edad.

El principio es sencillo:

una estructura que corta a otra es más reciente que la estructura que corta.

Este es el principio de relaciones de corte.

Por ejemplo, si una fractura atraviesa una estructura ya presente en una roca, esa estructura existía necesariamente antes de que se abriera la fractura.

Este razonamiento permite establecer una cronología relativa: no se pretende dar una edad en millones de años, sino simplemente determinar qué ocurrió antes y qué ocurrió después.

Así se puede reconstruir progresivamente una sucesión de acontecimientos:

formación de la roca → episodio de fracturación → circulación de fluidos → relleno mineral de la fractura

♦ El análisis de los fósiles

◊ observar antes de identificar

Un fósil visible en una piedra no muestra necesariamente el organismo tal como era cuando estaba vivo.

Una concha u otro resto posee una forma tridimensional. Cuando la piedra se corta y después se pule, la superficie obtenida atraviesa el fósil según un plano determinado. Según la posición y la orientación de este corte, un mismo tipo de organismo puede aparecer con formas bastante diferentes.

Por ello, la identificación debe comenzar con la observación de algunos caracteres sencillos:

• la forma general: redonda, alargada, curva, enrollada...;
• la presencia de una concha y su grosor;
• una posible simetría;
• la presencia de enrollamiento;
• la organización interna;
• la posible presencia de pequeñas estructuras repetidas.

No se trata necesariamente de determinar una especie concreta. Estos caracteres permiten sobre todo comparar el fósil con algunos grandes grupos morfológicos y proponer una identificación verosímil.

◊ Algunos grandes grupos que reconocer

• Los gasterópodos suelen poseer una concha formada por un tubo que se enrolla alrededor de un eje. En corte, este enrollamiento puede verse claramente o aparecer solo parcialmente según la orientación del plano de corte.
• Los bivalvos poseen una concha formada por dos valvas. En una piedra cortada puede observarse solo una parte: una valva curva y más o menos gruesa, dos contornos opuestos o una forma más alargada según la orientación del corte.
• Los briozoos son organismos coloniales formados por un gran número de pequeñas unidades yuxtapuestas. En corte pueden presentar una estructura finamente repetitiva, con numerosas pequeñas cavidades redondeadas, ovaladas o alargadas, a veces organizadas en red.
• Los pólipos coralinos corresponden a organismos que construyen un esqueleto calcáreo. En corte, algunos pueden presentar una forma redondeada u ovalada con estructuras internas dispuestas radialmente. Las formas coloniales también pueden mostrar varias estructuras semejantes yuxtapuestas.

Estos caracteres constituyen indicios y no una clave de identificación absoluta. La orientación del corte, el estado de conservación o el carácter incompleto del fósil pueden modificar mucho su aspecto. Por tanto, hay que buscar varios caracteres concordantes; cuando sean insuficientes, una identificación «indeterminada» sigue siendo perfectamente aceptable.

fig.4 - Cuatro grandes grupos de fósiles y su aspecto en corte

♦ Conclusión

Una roca puede conservar, por tanto, las huellas de varios acontecimientos sucesivos y distintos tipos de indicios.

Los fósiles dan testimonio de organismos presentes al comienzo de esta historia. Otras estructuras pueden resultar de acontecimientos ocurridos cuando la roca ya estaba consolidada.

Observando sus formas y, sobre todo, las relaciones entre las distintas estructuras, es posible ir más allá de la simple descripción de la piedra para reconstruir una parte de su historia geológica.

El principio de relaciones de corte proporciona para ello una herramienta especialmente sencilla: observar qué corta a qué permite determinar qué es más antiguo y qué es más reciente.

La observación morfológica de los fósiles permite, por su parte, proponer su pertenencia a algunos grandes grupos, manteniendo una distinción esencial entre lo que se observa y lo que sigue siendo una hipótesis de identificación.

Tu misión

Tu misión consiste en observar las diferentes estructuras conservadas en una roca para determinar sus relaciones y reconstruir el orden de los acontecimientos geológicos que la transformaron progresivamente.

También observarás varios fósiles para describir sus principales características y proponer, a partir de su morfología, el grupo al que podrían pertenecer.

Las preguntas te guiarán en la observación de estos distintos indicios y en su interpretación.

fig.5 - Localización de las zonas de observación A, B y C

Q0 - Preparado para tu misión :

Haz una foto individual de ti (el rostro es opcional), o de tu objeto distintivo de geocacher, o de tu apodo escrito en tu mano o en un papel, delante del altar de la iglesia donde vas a realizar tu misión.

Q1 — Observar la piedra :

Observa la piedra negra indicada en la fig.5.

Describe su aspecto general: color, textura visible y principales clases de elementos o estructuras claras que puedes distinguir.

Sin intentar todavía identificarlos, señala especialmente las diferencias de forma entre estos elementos claros.

Q2 — ¿Qué corta a qué? :

Observa ahora la zona A de la fig.5.

Puedes distinguir una forma redondeada y una estructura clara más fina y alargada.

¿Qué relación geométrica observas entre ambas: cuál parece atravesar a la otra?

Utilizando el principio de relaciones de corte presentado en la explicación y en la fig.3, indica cuál de estas dos estructuras es la más antigua y cuál la más reciente. Justifica tu respuesta.

Q3 — Reconstruir una cronología :

A partir de la observación anterior, ordena los siguientes acontecimientos según el orden en que pudieron producirse:

formación de la roca – presencia del organismo – fracturación de la roca – relleno de la fractura por minerales.

Explica brevemente qué te permite establecer este orden.

Q4 — ¿Cómo se formó la estructura clara? :

Las estructuras claras, finas y alargadas visibles en esta piedra pueden corresponder a fracturas rellenadas posteriormente por minerales.

Ayudándote de la descripción del EarthCache, explica cómo una fractura abierta en una roca ya consolidada puede convertirse progresivamente en una vena mineral.

¿Puedes determinar con certeza, únicamente a partir de su aspecto, la naturaleza del mineral claro que rellena esta vena? Justifica tu respuesta.

Q5 — Tres fósiles para comparar :

Observa ahora los fósiles A, B y C indicados en la fig.5.

Para cada uno:

• describe los principales caracteres que observas: forma general, contorno, posible enrollamiento, concha o estructuras internas;
• compáralos con los cuatro grandes grupos presentados en la fig.4: gasterópodos, bivalvos, briozoos y pólipos coralinos;
• propón para cada uno el grupo que te parezca más verosímil, justificando tu elección mediante al menos un carácter observable.

Si los caracteres de un fósil no te parecen suficientes para elegir un grupo, puedes responder «indeterminado», siempre que expliques qué hace incierta la identificación.