Lithostratigraphie générale

Les unités de base

Les gneiss

A sa base, le Saint Barthélémy est majoritairement constitué de séries gneissiques pouvant atteindre le faciès des granulites (tous les MNP n’atteignent pas ce degré de métamorphisme). Ces séries cristallines ont été mises en évidence par Zwart (1954) qu’il nomme « vieux paragneiss ». Ces roches affleurent sur le versant sud du massif (Fig. I-14) sur 3-4 km de largeur. Cette unité est marquée par le cycle varisque, et le protolithe est daté par chronologie relative (e.g. Zwart, 1954) entre le Précambrien et le Cambrien pour les unités les plus hautes dans la série lithostratigraphique (Fig. I 15). On peut différentier cette unité en fonction du degré de métamorphisme atteint. Saint Blanquat (1989) distingue la base des gneiss comme appartenant au faciès des granulites. Celles-ci présentent une texture foliée et sont essentiellement composées de quartz, de plagioclase, de feldspath potassique, de biotite, de grenat, de cordiérite et en moindre quantité de sillimanite et d’hypersthène. L’hétérogénéité de ces roches est générée par l’alternance de niveaux riches en biotite et hypersthène et des niveaux quartzofeldspathiques (le grenat est présent dans les deux niveaux). Les niveaux les moins foliés peuvent contenir des hypersthènes et des grenats pluri-centimétriques.
En remontant la série, les gneiss sont de moins en moins métamorphiques. Ces gneiss qualifiés d’intermédiaires par Saint Blanquat (1989) présentent une structure oeillée (yeux allant du mm au cm). La partie supérieure de l’unité des gneiss est la moins métamorphisée. Ces gneiss dits supérieurs (Fig. I-14) sont marqués par l’apparition de la muscovite (primaire). C’est dans le haut de la série des gneissqu’est observée la structure mylonitique majeure du massif : la BMM interprétée comme une zone de cisaillement tardi-varisque (voir chapitre II).

Les amphibolites

Des roches basiques s’intercalent dans toute l’unité gneissique (Fig. I-15). Elles prennent la forme de lentilles (1 à 2 mètres maximum) et sont composées de biotite, de plagioclase, d’hornblende, de grenat, de diopside, et d’un peu de quartz (Saint Blanquat, 1989). Les contacts entre les gneiss et les amphibolites ortho-dérivées sont francs, alors que les transitions gneiss – amphibolites para-dérivées sont plus complexes.

Les marbres

Appelés aussi cipolins (Zwart, 1954), ces marbres sont présents dans toute l’unité de gneiss (Fig. I 15) avec la même structuration lenticulaire. Ils sont principalement constitués de calcite ou de dolomie et en moindre mesure de diopside, grossulaire, forstérite, spinelle, titanite, biotite, plagioclase et hornblende (Saint Blanquat, 1989). Ils sont de plus en plus déformés vers le haut de l’unité et sont parfois entièrement mylonitisés.

L’unité migmatitique

Située au-dessus des gneiss, cette unité est composée essentiellement de migmatites et de corps magmatiques (leucogranites, pegmatites, granodiorites). Cet ensemble a une épaisseur apparente maximale d’environ 2 km. La migmatisation des roches a probablement eu lieu lors de l’orogenèse varisque (Zwart, 1954). L’âge des protolithes de cette unité a été estimé au Précambrien voire au Cambro-Ordovicien (Zwart, 1954). Les migmatites sont présentes « au coeur » du massif (Fig. I-14). Les principaux sommets du massif la classification opérée par Zwart (1954) et Saint Blanquat (1989) axée autour de la différence entre roches migmatitiques et granitiques et non celle de Guchereau (1975) et Arnoux et Majza (1986).

Les migmatites

Elles forment un ensemble très hétérogène (diatexite et métatexite) présentant des superpositions de bancs restitiques riches en biotite, sillimanite et muscovite, et de (2) bancs leucocrates à quartz et feldspath issus de la fusion partielle datée de l’événement hercynien (Delaperriere et al., 1994).
Les épaisseurs de ces deux niveaux varient du centimètre au décimètre et leur géométrie est très variable (plis). Le contact avec les micaschistes est souvent progressif (Fig. I-14) et dans certains cas plus franc (voir structure F1).

Les granodiorites

Ces corps prennent la forme de sills dans les migmatites et ne dépassent pas la trentaine de mètres d’épaisseur (Saint Blanquat, 1989). Ils peuvent « abriter » en leur sein des enclaves de granites, quartzites, amphibolites ou carbonates, déformés et métamorphisés (Saint Blanquat, 1989). Les granodiorites sont composées de quartz, plagioclase, orthose, biotite, muscovite, sillimanite, d’un peu de grenat, d’hornblende et de cordiérite (Saint Blanquat, 1989).

Les granites

Des corps importants de granites affleurent dans tout l’ensemble migmatitique. Ils sont composés de quartz, plagioclase, orthose, biotite, muscovite et en moindre quantité de grenat, de sillimanite, d’andalousite et de cordiérite. Sur les cartes lithologiques présentées dans cette étude, ils sont regroupés sous l’appellation « granitoïdes » (regroupés avec les leucogranites).

Les leucogranites

Comme les autres granitoïdes du massif, ils sont présents dans tout l’ensemble des migmatites. Ils forment des corps soit décamétriques continus (Zwart, 1954 ; Passchier, 1982 ; Saint Blanquat, 1989), soit des niveaux en amandes plus fin (Guchereau, 1975) comme à Trimouns. Plus clair que les autres granites, ils contiennent essentiellement du quartz, du plagioclase de l’orthose et de la muscovite, et plus rarement de la tourmaline, du grenat et de la sillimanite (Saint Blanquat, 1989). Sur les cartes lithologiques présentées dans cette étude, ils sont regroupés sous l’appellation « granitoïdes » avec les granites.

Les roches basiques

Ces roches sont localisées (1) à l’étang du diable sous forme de gabbro (pouvant passer progressivement à des diorites) (Lacroix, 1890 ; Raguin, 1938 ; Zwart, 1954 ; Saint Blanquat, 1989), et (2) entre le col de Cadène et le pic du Han sous forme de corps boudinés à coeur péridotitique et aux bordsamphibolitiques puis granodioritiques (Zwart, 1954 ; Saint Blanquat, 1989).

Les pegmatites

Ces corps magmatiques sont présents dans certaines migmatites supérieures, dans les minéralisations de talc et de chlorite, et également dans la couverture paléozoïque inférieure (Cambro-Ordovicien et Silurien). Elles sont absentes du Paléozoïque supérieur. Les pegmatites contiennent du quartz, du plagioclase, de la biotite, de la muscovite, de la tourmaline et d’autres minéraux accessoires. Les pegmatites du Saint Barthelemy n’ont pour l’instant pas fait l’objet de datations absolues. On peut néanmoins relier leur mise en place à la migmatisation varisque.

La couverture métasédimentaire

On différencie cette couverture du socle « cristallin » (l’ensemble des gneiss) car elle constitue une zone moins métamorphisée et avec des protolithes surtout d’origine sédimentaire (carbonates et pélites). Ces roches vont du Cambrien au Carbonifère et ont donc subi les deux derniers orogènes. La description des séries de la couverture affectées par les épisodes métasomatiques liés aux minéralisations est plus détaillées dans la partie I.D.1.c.

Le Cambro-Ordovicien

Essentiellement constitué de niveaux pélitiques métamorphisés durant l’orogenèse varisque, le Cambro- Ordovicien comprend les séries micaschisteuses qui ne sont peu métamorphisées et d’origine sédimentaires. Déjà évoqués dans l’ensemble migmatitique, les micaschistes sont de moins en moins métamorphisés plus on remonte dans la série (en s’éloignant du contact avec les migmatites). On observe aussi plus localement et en intercalation avec les micaschistes des roches contenant des minéraux de silicates calciques appelés gneiss à silicates calciques (GSC). Ces roches sont présentes à Trimouns, La Porteille, sur le versant nord du massif sur la route menant à la station des monts d’Olmes. Quelques corps lenticulaires carbonatés, sont également présents dans la série cambro-ordovicienne. Le protolithe de ces roches devait être issu de petits corps calcaires ordoviciens au milieu des niveaux pélitiques.

Le Silurien

Il est constitué essentiellement par la formation caractéristique des schistes « carburés » (très riches enmatière organique) d’une puissance apparente très variable car tectonisée et de nature très incompétente.On considère néanmoins que l’ensemble silurien fait une centaine de mètres d’épaisseur (Mangin, 1967).
Ce niveau contient aussi de nombreux bancs carbonatés aussi peu épais (de l’ordre de la 50 mètres maximum) plus ou moins dolomitiques. La présence de ces roches carbonatées dans le Silurien n’est pas continue à l’échelle du massif. Les roches dolomitiques ont été attribuées à l’Ordovicien par de nombreux auteurs (voir plus loin dans le chapitre).

Le Dévonien

Le Dévonien est marqué par l’alternance de niveaux détritiques et carbonatés. Le Dévonien inférieur est plutôt constitué de calcschistes riches en argiles et minéraux carbonatés suivi progressivement du Dévonien moyen marqué par des calcaires bleu sombre légèrement recristallisés. La partie supérieure du Dévonien est séparée des deux précédents ensembles par un contact tectonique. Sa base présente des calcaires (bleu clair) défini par Mangin (1967) comme calcaires à microrythmes. Le haut de la série contient les calcaires dits « griottes ». L’ensemble dévonien a été estimé à une puissance de l’ordre de 400 mètres (Mangin, 1967).

Le Carbonifère

Non présent sur l’ensemble du massif, le Carbonifère débute par le niveau des lydiennes à nodules phosphatés (de quelques mètres) mais se présente le plus souvent par les schistes noirs du Viséen et par quelques intercalations gréseuses. L’épaisseur du Carbonifère est difficilement estimable car il est assez tectonisé, néanmoins on estime que ces niveaux font 150 mètres de puissance au minimum (Mangin,1967).

La bordure post-varisque

Marquée au nord par le Bassin de Nalzen, à l’est par le pays de Sault et au sud par la ZIM, la bordure du massif est constituée du Permo-Trias, du Jurassique et du Crétacé.
Bien que l’on n’ait pas une datation absolue sur le Permien, on considère qu’il entre dans cet ensemble post-hercynien dans la mesure où il est associé au Trias et donc à priori peu impacté par la fin du cycle varisque. Cette période contient surtout les niveaux « lie de vin » typique du Permo-Trias et n’est présent que sur le côté nord de la bordure (Nalzen). Dans la continuité de ces dépôts on peut observer des calcaires et des dolomies Jurassiques, puis vers le nord, des brèches albo-cénomaniennes (Tomasi, 1966). A l’est du massif, ce sont surtout des brèches mésozoïques qui constituent cette bordure. Dans le sud, elles sont suivies de flyschs crétacés supérieurs qui butent sur la FNP (Fig. I-14). e. « Minéralisations »
Le Saint Barthélémy a souvent été décrit comme parcouru par un accident minéralisé dit « talqueux ».
En réalité, la minéralisation est hétérogène (talc et chlorite) et discontinue. Les corps minéralisés pouvant être qualifiés de gisement étant à Trimouns, du Pradas et la Porteille. Trimouns est le seul gisement exploité, le Pradas (extension nord de Trimouns) n’a pas encore été exploité mais entre dans la zone du permis d’exploitation de Trimouns. Le corps minéralisé de La Porteille est la seule autre minéralisation du massif à avoir eu la qualification de gisement ; actuellement, ce site n’est plus exploité.
Les études sur les minéralisations en talc-chlorite du massif ont plus souvent eu pour sujet Trimouns à quelques exceptions (Viguier, 1987), les travaux sur Trimouns ayant toujours été extrapolés aux autres gisements « frères » du massif. La minéralisation a longtemps été considérée comme associée au cycle varisque, mais depuis les travaux de Schärer et al., (1999), il a été montré qu’une partie de la minéralisation est albienne avec quelques épisodes antérieurs au Jurassique (Boutin et al., 2016).