L’Histoire géologique de la Basse-Normandie …
un long voyage dans le temps de 2 milliards d’années !
par Lionel Dupret - Université de Caen

La Basse- Normandie se situe à la frontière de deux grandes entités géologiques de la France : le Massif armoricain à l’Ouest, pays de collines et de bocage au relief accidenté, et le Bassin de Paris à l’Est, au paysage de plaines et de plateaux. Le sous-sol du Massif armoricain est constitué de terrains anciens (précambriens et paléozoïques) d’architecture plissée ; celui du Bassin de Paris comporte des terrains plus jeunes (mésozoïques et cénozoïques) de structure monoclinale ou tabulaire. Les 500 km de côtes permettent l’observation d’affleurements de bonne qualité (falaises des Vaches noires, du Bessin, de la Hague, caps de Flamanville, Carteret, Granville,…).

L’histoire géologique de la Basse-Normandie se déroule sur une durée de 2 milliards d’années, avec surrection et érosion successives de trois chaînes de montagnes : deux d’entre elles (chaines icartienne et cadomienne) se sont formées pendant l’ère  précambrienne, la dernière (chaîne varisque) à la fin de l’ère primaire. Les terrains sub-horizontaux des ères secondaire, tertiaire et quaternaire tirent leur origine des variations du niveau des mers (eustatisme) et des mouvements verticaux de la surface continentale (épirogenèse). 

 

1- L’histoire précambrienne (Icartien et Briovérien

En Normandie, les témoins les plus anciens de l’ère précambrienne appartiennent au cycle Icartien et sont représentés par des roches métamorphiques (gneiss et migmatites) visibles dans la Hague et les îles anglo-normandes (pointe d’Icart à Guernesey). Des orthogneiss granitiques ont été datés à 2100 millions d’années (méthode U/Pb sur zircon), ce qui rapporte les terrains icartiens au Protérozoïque inférieur. Un épisode métamorphique majeur affecte ces terrains ultérieurement vers 600 millions d’années.

L’histoire géologique du Briovérien (de Briovera, ancien nom celte de St-Lô) se déroule entre 650 et 542 millions d’années et appartient au Protérozoïque terminal. A cette époque, la plaque tectonique armoricaine se situait dans la zone tropicale de l’hémisphère sud, en frontière nord du grand continent Proto-Gondwana. La fermeture d’un océan en subduction provoqua la mise en place d’un arc insulaire et d’un bassin arrière-arc.

L’histoire du Briovérien se scinde en deux grands cycles séparés par la mise en place d’une cordillère (arc constantien) :
- le Briovérien inférieur débute par l’épanchement de paléovolcanites de type arc insulaire (Monsurvent) ou de laves sous-marines  (la Terrette). Ceux-ci sont recouverts par des sédiments fins (schistes de St-Lô, de Saint-Pair) qui referment les plus anciennes formes de vie (algues bleues). Un plutonisme dioritique (diorite de Contances) datée à 584 millions d’années se met en place.
- le Briovérien supérieur est constitué d’une épaisse série de schistes, grès et conglomérat organisés en séquences de dépôt de type turbidite (flysch de la Laize).
Vers 540 millions d’années, une phase de serrage provoque la surrection de la chaîne cadomienne (de Cadomus = Caen). Des plis se forment et des granites se mettent en place (massifs de Vire, Avranches, Athis, Chausey, la Hague …). Cette phase de plissement est responsable de la discordance angulaire majeure (discordance cadomienne) entre les terrains précambriens et ceux plus récents qui les recouvrent.

2- L’histoire  paléozoïque (542-251 millions d’années)


Sur la vieille chaîne cadomienne érodée se sont déposées, en milieu continental puis marin, plusieurs milliers de mètres (3500 à 5000 m) de séries sédimentaires schisteuses, carbonatées et surtout gréseuses avec leur cortège de fossiles (stromatolithes, coraux, trilobites, brachiopodes, graptolites, …).

Au Cambrien (542-458 millions d’années), la plaque armoricaine se situe au sud de la zone tropicale de l’hémisphère sud. Des conglomérats fluviatiles (Clécy) précèdent le retour de la mer dans laquelle se déposent des schistes et des calcaires (Carteret, le Rozel, Laize-la-Ville,…). Ceuc-ci renferment des récifs alguaires (stromatolithes), la première faune à squelettes (spongiaires, trilobites) et de nombreuses traces fossiles.

A l’Ordovicien (458-443 millions d’années), un grand océan (océan Rhéic) s’ouvre au nord de la plaque armoricaine qui a atteint les 60° de latitude sud. Des grès quartziques blancs (Grès armoricain) se déposent sous l’action des tempêtes (Falaise, Mortain, Cherbourg,…), suivis de schistes à trilobites (Schistes à Neseuretus) renfermant un minerai de fer (May/Orne, Soumont, Potigny, …), puis de grès quartzeux (Grès de May). La série ordovicienne s’achève par un épisode glacio-marin (Tillite de Feuguerolles) qui atteste de la position très proche du pôle sud de l’époque.

Le Silurien (443-416 millions d’années) est constitué de schistes noirs et d’ampélites renfermant des graptolites (Feuguerolles/Orne).

Au Dévonien (415-369 millions d’années), la plaque armoricaine a largement entamé sa remontée dans la zone tropicale de l’hémisphère sud, comme en témoigne les calcaires récifaux ( Baubigny) qui s’intercalent dans des schistes et grès.

Au Carbonifère (369-299 millions d’années), la plaque armoricaine est dans la zone équatoriale et bénéficie d’un climat chaud et humide propice au développement des forêts houillères. Au carbonifère inférieur, des grès et des calcaires (Montmartin/mer) se déposent puis, vers 340-300 millions d’années, à la suite d’une collision continentale entre l’Armorica et la Baltica, tous les terrains seront plissées et faillées lors de l’érection d’une nouvelle chaîne de montagnes : la chaîne varisque . La surrection de cette chaîne s’accompagne d’une activité magmatique représentée notamment par l’injection de granites (Flamanville, Barfleur et Alençon). Au carbonifère supérieur, de petits bassins houillers se formeront (Le Molay-Littry) dans lesquels s’accumuleront les débris végétaux à l’origine des charbons.

Le Permien (299-251 millions d’années) correspond à une période d’émersion continentale caractérisée par le dépôt d’argiles sableuses rouges marquant le début de l’arasement de la chaîne varisque.

 

3- L’histoire mésozoïque (251-65 millions d’années) 


A la fin du Paléozoïque, tous les continents étaient rassemblés en un super-continent appelé la Pangée. C’est la fragmentation de cette Pangée, avec ouverture d’aires océaniques (Atlantique, Tethys), qui va orienter l’évolution géodynamique du mésozoïque. Le domaine armoricain se situe à présent dans l’hémisphère nord, dans la zone tropicale durant l’ère secondaire (ère des reptiles), puis vers les moyennes latitudes jusqu’à la position qu’il occupe aujourd’hui.

Pendant le Trias (251-199 millions d’années), des conglomérats, des sables et des argiles rouges (Noron-la-Poterie, Airel, Carentan, la Pernelle), d’origine fluviatile, marquent la fin d’une longue période d’évolution continentale sous climat aride qui conduisit à l’érosion de la chaîne varisque.

Au début du Jurassique (199-145 millions d’années), les bordures du Massif armoricain (aire continentale émergée où vivaient les dinosaures) sont progressivement envahies par la mer qui abandonne des sédiments carbonatés et argilo-calcaires (lias à Gryphées de Fresville). Puis, au Jurassique moyen, une mer peu profonde et chaude permet l’installation d’une plate-forme carbonatée où se déposent, entre autres, les calcaires oolithiques du Bajocien (Ste-Honorine) riches en fossiles d’invertébrés marins (Ammonites, Nautiles, Brachiopodes,…). Au Jurassique supérieur, l’approfondissement du milieu se marque par le dépôt de vases plus ou moins calcaires à l’origine des marnes oxfordiennes des Vaches Noires (Villers-sur-mer) célèbres pour leur contenu paléontologique (ammonites, oursins, bivalves,…). A la fin du Jurassique, la mer se retire du domaine normand.

Le Crétacé (145-65 millions d’années) commence par une longue période d’émersion et d’altération continentale. Au Crétacé supérieur, la mer revient en transgression. C’est au fond de cette mer que se sont accumulés les restes de coquilles carbonatées microscopiques (globigérines, coccolites) à l’origine de la craie à silex qui constitue aujourd’hui le substrat géologique du Pays d’Auge et de la Haute Normandie.

 

4- L’histoire tertiaire (65-2,58 millions d’années) 


En Basse-Normandie, il reste peu de témoins des transgressions marines qui ont rempli des petits bassins où se sont déposés des calcaires, des faluns et des sables (Bayeux). Cette période correspond principalement à une phase d’érosion et d’altération continentale, sous climat tropical, à l’origine des argiles à silex.

 

5- Le pléistocène (quaternaire ; de 2,58 millions d’années à l’actuel) 


Il y a 2,5 millions d’années, la Basse-Normandie a connu un premier grand refroidissement climatique qui amorça une importante régression marine qui assécha la mer de la Manche. Le Pléistocène se caractérise par des alternances de périodes froides (glaciaires) et plus tempérées (interglaciaires). Pendant les phases froides, des coulées boueuses à blocaux (heads) et des limons éoliens (loess) se déposent dans un environnement climatique périglaciaire. La variation du niveau  de la mer, couplée au relèvement lent des plateaux à provoqué un étagement des terrasses alluviales et des plages fossiles (anse du Brick).

 

Conclusion : La Basse-Normandie possède un très riche patrimoine géologique : toutes les grandes périodes géologiques sont présentes ; des témoins de trois chaînes de montagnes anciennes sont préservés ; les principaux types de roches y sont représentés dont les plus vieilles de France.

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