🐚 DK06 🐚 – BGD – 2 dissolutions pour une pierre EarthCache

Introduction

Sur la place de l'Abbé Bonpain se dresse le monument aux morts de Rosendaël. Mais regardez les pierres, pas seulement les sculptures : elles racontent deux dissolutions du calcaire, séparées par des millions d'années.

La première est ancienne et profonde : un bloc de calcaire beige, dur, près de l'escalier, est traversé de fines lignes sombres dentelées comme des sutures. Ce sont des stylolithes, la trace d'une roche qui s'est dissoute en profondeur, sous de fortes contraintes. La seconde est actuelle et superficielle : à quelques pas, une autre pierre, plus tendre, se creuse aujourd'hui de petites alvéoles sous la pluie et les embruns salés du littoral. Deux pierres voisines, deux dissolutions que tout oppose.

🎯 L'objectif de cette EarthCache est de comprendre et opposer ces deux dissolutions : lire un stylolithe pour remonter à la contrainte et à la roche disparue, puis le confronter à la dissolution météorique qui sculpte la pierre sous vos yeux.

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.

Précautions d'usage

⚠️ Sécurité : place urbaine ; restez attentif à la circulation aux abords. Emmarchement et dalles glissants par temps humide ou gel.

⚠️ Règlement : il s'agit d'un lieu de mémoire. Ne montez pas sur le monument, ne touchez pas les sculptures ni la stèle, ne déplacez pas les gerbes et fleurs. Observation strictement visuelle : il est interdit de gratter, prélever ou marquer la pierre.

⚠️ Équipement : aucun matériel spécial. Une loupe (×10) et un petit réglet ou une pièce de monnaie (étalon pour la Question 1) sont utiles. Lumière rasante (matin / fin d'après-midi) idéale pour révéler le relief des stylolithes.

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 — Sur le bloc de calcaire beige qui borde l'escalier sur la droite, repérez les fines lignes sombres dentelées, qui s'emboîtent comme une suture ou une lame de scie. Combien de ces lignes principales, nettes et sub-parallèles, comptez-vous sur la grande face verticale du bloc ? Mesurez la hauteur des « dents » (l'amplitude, du creux au sommet du pic) de la suture la plus marquée : donnez une valeur approximative en millimètres.

Question 2 — Servez-vous des stylolithes comme repère pour retrouver comment le tailleur a posé ce bloc.

(a) Observez la direction générale des sutures (le plan moyen des lignes dentelées) sur la face du bloc : est-elle plutôt horizontale ou redressée ?

(b) Observez les pics qui s'emboîtent de part et d'autre : pointent-ils plutôt verticalement ou horizontalement ? Comme ils sont parallèles à la contrainte qui a comprimé la roche, qu'en déduisez-vous sur la direction de cette contrainte ?

(c) En admettant qu'il s'agit de stylolithes d'enfouissement (le cas le plus fréquent, formés parallèlement au litage de dépôt, sous le poids des terrains), concluez : le bloc a-t-il été posé « en lit » (litage resté horizontal, position naturelle) ou « en délit » (litage redressé) ? Justifiez toute la chaîne.

Question 3 — Reprenez l'amplitude mesurée en Question 1. La hauteur d'une dent correspond à la distance dont la roche a reculé, par dissolution, autour des colonnes insolubles restées en place. Quelle épaisseur de calcaire estimez-vous donc dissoute le long de cette seule suture ? Cette valeur représente-t-elle la totalité de la roche disparue à cet endroit, ou seulement une partie ? Justifiez.

Question 4 — (réflexion personnelle, sans réponse unique attendue) Rendez-vous à la pierre, plus tendre, du socle, creusée de petites cavités arrondies (alvéoles). Ce creusement procède-t-il du même mécanisme que les stylolithes ? Opposez les deux dissolutions du monument : l'une profonde, ancienne et sous pression ; l'autre superficielle, actuelle, liée à la pluie et aux sels du littoral. Et selon vous, pourquoi est-ce justement la dissolution actuelle de surface qui rend lisibles, en creux et en relief, des stylolithes vieux de millions d'années ?

Présentation du site

Le monument aux morts de Rosendaël, œuvre du statuaire malouin Maurice Ringot (architecte Gontier), fut inauguré au lendemain de la Première Guerre mondiale en mémoire des Rosendaëliens tombés au combat ; il honore aussi les victimes des conflits ultérieurs (1939-1945, Indochine, Algérie). C'est un ensemble complexe associant sculptures, bronze et plusieurs pierres différentes : un calcaire fin et dur pour certains blocs, un calcaire plus tendre pour les parties sculptées et le socle, une stèle sombre polie pour les commémorations récentes.

Et c'est là que la géologie entre en scène : Dunkerque repose sur un sous-sol quaternaire (dunes et polders) qui ne fournit aucune pierre de taille. Toutes les pierres du monument ont donc été importées par voie maritime ou fluviale. Le bloc qui nous intéresse est un calcaire marin fin, dur, beige — et qui porte, gravée dans sa masse, l'histoire de son enfouissement.

Géologie

La pression-dissolution, ou comment une pierre se dissout sous son propre poids.

Un calcaire qui s'enfonce dans un bassin sédimentaire est progressivement écrasé par les terrains qui s'accumulent au-dessus. Là où deux grains de calcite se touchent, la contrainte est maximale : la solubilité de la calcite y augmente. Le carbonate se dissout au point de contact, les ions migrent dans le mince film d'eau intergranulaire, puis reprécipitent ailleurs ou sont évacués. Ce phénomène s'appelle la pression-dissolution. Il agit à froid, lentement, en profondeur, sous de fortes contraintes.

Naissance d'un stylolithe.

La dissolution n'est pas uniforme : les zones les plus solubles reculent plus vite que les autres. La surface se déforme alors en colonnes et pics qui s'interpénètrent, donnant ce profil en dents de scie si caractéristique. Tout ce qui ne se dissout pas — argiles, oxydes de fer, matière organique, quartz — reste sur place et se concentre le long de la surface : c'est le liseré sombre que l'on voit.

La hauteur des dents : une mesure de la roche disparue.

Pourquoi certaines sutures sont-elles à peine marquées et d'autres profondément découpées ? La réponse tient aux colonnes « cheville ». Certains éléments insolubles (grains d'argile ou de quartz, débris résistants) ne se dissolvent pas : ils restent en place et marquent la position d'origine de la roche. Tout autour, la calcite se dissout et la surface recule.

La hauteur d'une dent correspond donc à la distance dont la roche encaissante a reculé par rapport à la colonne protégée — une surface de perte de matière, en somme. En cumulant l'ensemble des stylolithes étagés d'un même banc, la pression-dissolution peut retirer une fraction notable, parfois importante, de l'épaisseur initiale d'une série (Tucker & Wright, 1990).

La taille des dents renseigne donc sur la quantité de roche dissoute. Pour la durée, le lien est plus prudent : la quantité dissoute est le produit d'une vitesse par un temps. Une dent haute traduit une dissolution importante — un épisode prolongé et/ou intense (forte charge, abondance d'argile, circulation de fluides, température élevée) — mais l'amplitude ne sépare pas le temps des autres facteurs. La hauteur des dents dit combien de roche a disparu ; elle ne dit que de façon indirecte combien de temps cela a pris, et ne se traduit jamais en âge absolu.

Le stylolithe enregistre la direction de la contrainte.

Point clé : les pics d'un stylolithe sont parallèles à la contrainte principale maximale qui comprimait la roche. On distingue ainsi deux familles :

• les stylolithes d'enfouissement : la contrainte vient du poids des terrains → elle est verticale ; les surfaces sont sub-horizontales (parallèles au litage) et les pics verticaux ;
• les stylolithes tectoniques : la contrainte vient d'une compression horizontale → surfaces redressées, pics horizontaux. Observer l'orientation des pics d'une suture, c'est donc remonter à la direction de la contrainte — et au régime (charge des terrains ou compression tectonique) qui régnait alors.

« En lit » ou « en délit ».

Comme les stylolithes d'enfouissement se forment parallèlement au litage de dépôt, leur orientation dans un bloc trahit la façon dont le tailleur a posé la pierre. Un bloc posé « en lit » conserve son litage horizontal (position naturelle, la plus durable face aux intempéries) ; posé « en délit », son litage est redressé.

Confronter l'orientation des stylolithes à la géométrie du bloc permet de retrouver la position d'origine de la roche dans la carrière.

La seconde dissolution : météorique et actuelle.

Une autre pierre du monument, plus tendre et plus poreuse, subit aujourd'hui une dissolution d'un tout autre type, en surface cette fois. L'eau de pluie, légèrement acide, dissout lentement le calcaire ; sur le littoral dunkerquois, des sels (embruns marins, sels de déverglaçage, sulfates issus de la pollution) pénètrent la pierre et cristallisent dans ses pores, contribuant à désagréger les grains. D'où le creusement préférentiel des zones les plus fragiles → les alvéoles du socle. Une altération supergène, superficielle, en cours.

Quand les deux dissolutions se rencontrent.

Sur la même pierre cohabitent donc deux signatures de dissolution. Le stylolithe est souligné par un joint argilo-ferrugineux (argiles + oxydes), tandis que la roche de part et d'autre est une matrice carbonatée pure. Ces deux matériaux ne réagissent pas de la même manière à l'altération actuelle de surface — c'est cette différence de comportement, à observer sur place, qui explique la lisibilité d'une structure pourtant vieille de millions d'années.

Phénomènes principaux

• Phénomène majeur : stylolithes (pression-dissolution profonde) — dissolution ancienne, sous forte contrainte, dont la hauteur des dents mesure la roche disparue.
• Phénomène contrasté : alvéolisation / dissolution météorique et saline d'une seconde pierre — dissolution actuelle, superficielle.
• Fil conducteur : deux pierres voisines, deux dissolutions opposées par l'échelle, la profondeur et l'époque — et la seconde rend la première lisible.

Références

1. BRGM (0003N). Notice explicative de la carte géologique de Dunkerque à 1/50 000. Orléans : BRGM. — documente le substrat quaternaire local (dunes, polders), qui ne fournit aucune pierre de taille : les pierres du monument sont donc importées. http://ficheinfoterre.brgm.fr/Notices/0003N.pdf
2. Foucault A., Raoult J.-F., Cecca F., Platevoet B. (2014). Dictionnaire de Géologie. Dunod. (entrées « pression-dissolution », « stylolithe »)
3. Tucker M.E. & Wright V.P. (1990). Carbonate Sedimentology. Blackwell. (diagenèse d'enfouissement, pression-dissolution, perte d'épaisseur)
4. Park W.C. & Schot E.H. (1968). Stylolites: their nature and origin. Journal of Sedimentary Petrology, 38.

Introduction

On Place de l'Abbé Bonpain stands the Rosendaël war memorial. But look at the stones, not only the sculptures: they record two dissolutions of limestone, separated by millions of years.

The first is old and deep: a hard, beige limestone block beside the steps is crossed by thin, dark, jagged lines that interlock like sutures. These are stylolites, the trace of a rock that dissolved at depth, under strong stress. The second is recent and superficial: a few steps away, another, softer stone is today being hollowed into small pits by rain and by the salty sea air of the coast. Two neighbouring stones, two dissolutions that are opposites in every way.

🎯 The goal of this EarthCache is to understand and contrast these two dissolutions: to read a stylolite in order to trace back the stress and the rock that vanished, then to compare it with the meteoric dissolution shaping the stone before your eyes.

A reminder about EarthCaches: there is no container to find and no logbook to sign. You simply go to the site, answer the questions, and send me your answers.

Safety and usage notes

⚠️ Safety: urban square; mind the surrounding traffic. Steps and slabs are slippery in wet or frosty weather.

⚠️ Rules: this is a place of remembrance. Do not climb on the memorial, do not touch the sculptures or the stele, and do not move the wreaths or flowers. Observation is strictly visual: scratching, sampling or marking the stone is forbidden.

⚠️ Equipment: no special gear. A hand lens (×10) and a small ruler or a coin (a scale for Question 1) are useful. Low, grazing light (morning / late afternoon) best reveals the relief of the stylolites.

To validate the EarthCache

To validate this EarthCache, you must answer the questions below correctly and add to your log a photo of yourself, your GPS or your username at the cache waypoint. This photo allows the "found" to be validated in case of a wrong answer. Please do not show the answers in your photo. Send your answers via my profile or via the geocaching.com message centre; do not post them in your log. Logs recorded without answers will be deleted.

You may log the cache as "found" without waiting for my confirmation; I will contact you if there is a problem.

Feel free to read the description to help you answer the questions.

Question 1 — On the beige limestone block beside the steps on the right, find the thin, dark, jagged lines that interlock like a suture or a saw blade. How many of these main, sharp, sub-parallel lines do you count on the large vertical face of the block? Measure the height of the "teeth" (the amplitude, from the trough to the tip of a peak) of the most pronounced suture: give an approximate value in millimetres.

Question 2 — Use the stylolites as a marker to work out how the mason set this block.

(a) Look at the overall direction of the sutures (the mean plane of the jagged lines) on the block's face: is it rather horizontal or steeply tilted?

(b) Look at the interlocking peaks on either side: do they point mainly vertically or horizontally? Since they are parallel to the stress that compressed the rock, what do you deduce about the direction of that stress?

(c) Assuming these are burial stylolites (the commonest case, formed parallel to the depositional bedding, under the weight of the overburden), conclude: was the block set "on its bed" (bedding still horizontal, natural position) or "edge-bedded" (bedding upturned)? Justify the whole chain.

Question 3 — Take the amplitude you measured in Question 1. The height of a tooth corresponds to the distance the rock has retreated, by dissolution, around the insoluble columns that stayed in place. What thickness of limestone do you therefore estimate has been dissolved along this single suture? Does this value represent the whole of the rock lost at this spot, or only a part of it? Justify your answer.

Question 4 — (personal reflection, no single expected answer) Go to the softer stone of the base, hollowed with small rounded cavities (pits). Does this hollowing arise from the same mechanism as the stylolites? Contrast the two dissolutions of the memorial: one deep, ancient and under pressure; the other superficial, ongoing, linked to rain and to the coastal salts. And in your view, why is it precisely the present-day surface dissolution that makes stylolites millions of years old readable, in hollow and in relief?

About the site

The Rosendaël war memorial, a work by the Malo-les-Bains sculptor Maurice Ringot (architect Gontier), was inaugurated just after the First World War in memory of the people of Rosendaël who fell in combat; it also honours the victims of later conflicts (1939–1945, Indochina, Algeria). It is a complex ensemble combining sculptures, bronze and several different stones: a fine, hard limestone for some blocks, a softer limestone for the carved parts and the base, and a dark polished stele for the more recent commemorations.

And this is where geology comes in: Dunkirk sits on a Quaternary subsoil (dunes and polders) that yields no building stone. All the stones of the memorial were therefore imported by sea or waterway. The block of interest here is a fine, hard, beige marine limestone — one that carries, written into its mass, the story of its burial.

Geology

Pressure solution, or how a stone dissolves under its own weight.

A limestone sinking into a sedimentary basin is gradually crushed by the layers piling up above it. Where two calcite grains touch, the stress is greatest: the solubility of calcite rises there.

The carbonate dissolves at the point of contact, the ions migrate through the thin intergranular fluid film, then reprecipitate elsewhere or are carried away. This process is called pressure solution. It works cold, slowly, at depth, under strong stress.

The birth of a stylolite.

Dissolution is not uniform: the most soluble zones retreat faster than the others. The surface then deforms into interpenetrating columns and peaks, producing that characteristic saw-tooth profile. Everything that does not dissolve — clays, iron oxides, organic matter, fine quartz — stays in place and concentrates along the surface: this is the dark seam you see.

The height of the teeth: a measure of the vanished rock.

Why are some sutures barely marked while others are deeply cut? The answer lies in the "pinning" columns. Certain insoluble elements (clay or quartz grains, resistant debris) do not dissolve: they stay put and mark the original position of the rock. All around them the calcite dissolves and the surface retreats. The height of a tooth therefore corresponds to the distance the surrounding rock has retreated relative to the protected column — a surface of material loss, in effect. Adding up all the stacked stylolites of a single bed, pressure solution can remove a notable, sometimes large fraction of the original thickness of a sequence (Tucker & Wright, 1990).

The size of the teeth thus tells us about the amount of rock dissolved. For duration, the link is more cautious: the amount dissolved is the product of a rate and a time. A tall tooth reflects substantial dissolution — a prolonged and/or intense episode (high load, abundant clay, fluid circulation, elevated temperature) — but the amplitude does not separate time from the other factors. The height of the teeth tells us how much rock has gone; it tells us only indirectly how long that took, and never translates into an absolute age.

The stylolite records the direction of stress.

The key point: the peaks of a stylolite are parallel to the maximum principal stress that compressed the rock. Two families are thus distinguished:

• burial stylolites: the stress comes from the weight of the overburden → it is vertical; the surfaces are sub-horizontal (parallel to bedding) and the peaks vertical;
• tectonic stylolites: the stress comes from a horizontal compression → upturned surfaces, horizontal peaks. Observing the orientation of a suture's peaks therefore means tracing back the direction of the stress — and the regime (overburden load or tectonic compression) that prevailed at the time.

"On the bed" or "edge-bedded".

Since burial stylolites form parallel to the depositional bedding, their orientation within a block betrays how the mason set the stone. A block laid "on its bed" keeps its bedding horizontal (the natural position, the most durable against weathering); laid "edge-bedded", its bedding is upturned. Comparing the orientation of the stylolites with the geometry of the block makes it possible to recover the original position of the rock in the quarry.

The second dissolution: meteoric and present-day.

Another stone of the memorial, softer and more porous, is today undergoing dissolution of a quite different kind, at the surface this time. Slightly acidic rainwater slowly dissolves the limestone; on the Dunkirk coast, salts (sea spray, de-icing salts, pollution sulfates) penetrate the stone and crystallise in its pores, helping to break up the grains. Hence the preferential hollowing of the weakest zones → the pits of the base. A supergene alteration, superficial and ongoing.

When the two dissolutions meet.

On the same stone, then, two dissolution signatures coexist. The stylolite is underlined by a clay-and-iron seam (clays + oxides), whereas the rock on either side is a pure carbonate matrix. These two materials do not react in the same way to present-day surface weathering — and it is this difference in behaviour, to be observed on site, that explains the readability of a structure that is nonetheless millions of years old (see Question 4).

Main phenomena

• Major phenomenon: stylolites (deep pressure solution) — an ancient dissolution under strong stress, whose tooth height measures the vanished rock.
• Contrasting phenomenon: alveolar weathering / meteoric and saline dissolution of a second stone — a present-day, superficial dissolution.
• Common thread: two neighbouring stones, two dissolutions opposed in scale, depth and epoch — and the second makes the first readable.