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Histoire géologique et tectonique de la région

• Les photos prises de satellites ou la carte géologique de la France permettent d’un seul coup d’œil de voir 2 grands types de structures dans notre région :

— d’une part, des structures plissées de direction E-W (comme l’accident de Roquemaure, la Montagne de Lure, les Alpilles, le Luberon, la Ste Victoire, la Nerthe, la Ste Baume…) souvent accompagnées de failles ou de chevauchements de même direction,
— d’autre part, une série de dépressions allongées de direction SW-NE correspondant à des bassins oligocènes (en rose sur la carte, le bassin d’Alès étant le plus marquant) et des reliefs de même direction. Ils sont liés à un système de failles SW-NE, comme la faille des Cévennes et la faille de Nîmes.

• La faille des Cévennes (N 35°) sépare sur une centaine de km les terrains anciens du sud-est du Massif Central du domaine essentiellement mésozoïque des « Garrigues ».
Ce domaine des Garrigues constitue une partie du domaine plissé pyrénéo-provençal. Les formations d’âge crétacé à éocène y sont ondulées selon des plis d’axe E-W . Les assises de l’éocène inférieur sont parfois affectées d’un fort pendage ; la phase majeure du plissement peut être datée du Bartonien. C’est dans la partie nord du domaine que les plis sont le plus marqués, souvent déversés vers le N, et les failles E-W (comme celle de Roquemaure) apparaissent essentiellement localisées sur les flancs N des plis. Leur jeu principal est contemporain de la phase majeure, vers 40 Ma environ. Cette phase compressive de direction sensiblement S à N est liée à la compression pyrénéenne. Au cours de cette phase la faille des Cévennes a eu un jeu décrochant sénestre.

• La faille de Nîmes (N 55°), quant à elle, sépare le domaine stable des Garrigues du domaine des « Costières » caractérisé par l’existence de profonds fossés plus ou moins masqués par les dépôts ultérieurs. Les forages profonds de la SNPLM ont en effet mis en évidence un paléofossé très important à l’emplacement de la partie centrale des Costières, sous laquelle la série Oligocène-Aquitanien atteint localement 4000 mètres de puissance (la base de l’Oligocène se trouve presque à 5000 mètres !). Le jeu normal de la faille a dû se faire essentiellement durant cette période. Elle a aussi joué en décrochement. Elle se continue au niveau du fossé de Pujaut à l’ouest d’Avignon et se prolonge à l’est du Rhône vers Courthezon, les « dentelles » de Montmirail (diapir de Lafare-Suzette) et la montagne de Bluye.

• On est donc en présence de 2 phases tectoniques radicalement différentes :

— une première phase compressive liée à l’orogenèse pyrénéenne, de direction S à N, vers 40 Ma (Bartonien). Cette phase est responsable des plis et failles qui affectent aussi bien le domaine languedocien des garrigues (occidental) que le domaine provençal (oriental). Au cours de cette période le jeu des failles SW-NE (préexistantes) est essentiellement décrochant,
— une seconde phase distensive d’âge oligocène et de direction sensiblement NW-SE (perpendiculaire à l’axe des fossés oligocènes) débute vers 30 Ma (Stampien) ; elle est liée au rifting continental préalable au mouvement du bloc corso-sarde (à l’Est duquel une subduction active provoque l’ouverture d’un bassin de type arrière-arc). Elle s'est poursuivie jusqu’au début du miocène en prenant une configuration un peu différente liée à la rotation du bloc corso-sarde (mouvement qui s’arrêtera vers 18 Ma). Au cours de cette phase certaines anciennes failles décrochantes de direction cévenole ont été réactivées, avec un jeu normal cette fois (d’où le bassin d’Alès de direction parallèle à la faille des Cévennes , N 35°). Dans le domaine provençal ( oriental ) elle se traduit par l’ouverture de petits bassins, dont le plus important est le bassin oligocène de Marseille.

• La transgression de la mer miocène, qui débute à l’Aquitanien (sur la Côte bleue – site de Sainte Croix), se généralise au Burdigalien – sites de Villeneuve les Avignon, de Caumont sur Durance, de La Déboulière et de Cucuron – et s’étend encore au cours de l’Helvétien. Elle résulte de l’océanisation du bassin liguro-provençal consécutive à la migration du bloc corso-sarde.

• Dans le domaine provençal (oriental) succède à cette phase distensive, après une période de calme relatif, une troisième phase, compressive, liée cette fois à la compression alpine, de direction sensiblement N-S, responsable de plis et chevauchements de direction E-W affectant notamment les formations miocènes burdigaliennes et helvétiennes. Ces mouvements post-helvétiens sont nettement visibles en Vaucluse au nord du Ventoux et au sud du Luberon (Roque-Rousse, La Déboulière, Cucuron), mais aussi dans le synclinal d’Apt et dans les Alpilles.

• Tectonique profonde : Les recherches pétrolières au sud de Nîmes ont mis en évidence par forages les structures profondes qui accidentent le substratum de la zone comprise entre les Garrigues et le Rhône (ou le golfe du Lion). Ces structures sont limitées par une série de failles normales affectant le substratum ante-miocène, leur direction générale est SW-NE. La plus occidentale est la faille de Nîmes qui sépare la zone des Costières du domaine des Garrigues, relativement stable depuis l’Eocène. C’est un très grand accident dont on suit la trace depuis l’extrémité orientale des Pyrénées jusqu’au massif de Gigondas. Son rejet vertical peut atteindre localement près de 5000 mètres. Les forages profonds au niveau du fossé de Pierrefeu montrent qu’elle s’horizontalise en profondeur au niveau du Trias salifère qui constitue une couche-savon jouant le rôle de décollement. Elle joue le rôle de faille de détachement. Les autres failles reconnues (elles sont souvent masquées par des sédiments récents) sont à peu près parallèles à la faille de Nîmes, à l’exception de celle de Bellegarde qui est de direction WNW-ESE.

• L’ensemble de ces failles détermine :
A - au Nord de la faille de Bellegarde, de l’Ouest vers l’Est :

— le fossé de Pujaut, qui se poursuit au Sud Ouest par celui des Costières. La bordure NW du graben (faille de Nîmes), au niveau de Rochefort-du-Gard, est affaissée en petits gradins. Des forages implantés au centre ont traversé plus de 400 m de Pliocène, et l’un d’eux a atteint le substratum calcaire crétacé, surmonté d’Oligocène, à 536 m de profondeur.
— un horst qui fait émerger le substratum calcaire dans les collines des Angles / Villeneuve-les-Avignon, la Montagnette et les collines de Beaucaire, il se poursuit en profondeur jusqu’à Bellegarde ;
— un autre fossé, dit de Tarascon, entre la Montagnette et la terminaison occidentale des Alpilles. [Au nord de la Durance, dans le Comtat, on trouve plusieurs structures parallèles en horsts et fossés]

B - au Sud de la faille de Bellegarde on n’a plus qu’un seul fossé, mais compliqué de gradins intermédiaires. C’est la zone de subsidence maximale : le forage de Pierrefeu, à 3 km au Sud Est de Vauvert, a rencontré 575 m de Pliocène, 1 165 m de Miocène (Aquitanien) et 2 980 m d’Oligocène avant de toucher le substratum calcaire crétacé à 4 920 m de profondeur.
Vers le Sud Est, au delà du fossé des Costières, on entre dans la zone de subsidence plio-quaternaire de la Camargue (delta du Rhône).
A la faveur de la faille de Nîmes le Trias salifère rencontré à 5 200 m de profondeur au forage des Angles, avec une puissance supérieure à 400 m) remonte en diapirs : diapir de Courthezon et diapir de Lafare-Suzette, ce dernier ayant perforé et rebroussé à la verticale les terrains sus-jacents (Dentelles de Montmirail).

Documents scientifiques complémentaires :

• Dérive du bloc corso-sarde.