Les ondulations de la stratification

Généralement, les couches de craie ont une stratification subhorizontale primitive. A l’échelle de la dizaine ou de la centaine de kilométrique, la paléo-topographie sous-marine est rarement plane, des monts et des creux témoignent de la subsidence différentielle des blocs crustaux sur lesquels ils s’appuient. Cependant, dans certaines régions du Bec-de-Caux, entre Saint-Jouin et Yport par exemple,  il est fréquent que des ondulations de courte longueur d’onde et des discordances viennent se placer à certains niveaux stratigraphiques. Les cordons de silex et les hard-grounds soulignent parfaitement ces structures.  Etretat constitue un véritable laboratoire pour leur étude. La terminologie adoptée pour décrire les ondulations varie selon les auteurs :

• « bancs carbonatés » pour Juignet & Kennedy (1974),
• géométries pour Lasseur (2007),
• « Complexe d’Etretat » pour Mortimore (2010).

Ici, nous les désignons par « monticules et cuvettes« , termes qui ne préjugent ni de l’origine génétique, ni d’une forme trop précise, ni d’une localisation géographique.

Diverses interprétations ont été proposées, mais une interprétation unique ne correspond vraisemblablement pas, selon nous, à tous les cas. Trois pistes sont avancées :
1) Les ondulations représentent des structures d’accrétion. C’est le monticule qui joue le rôle principal. Il est une forme de croissance différentielle par rapport aux fonds adjacents. Les organismes (Bryozoaires, Algues, Eponges) sont impliqués dans le piégeage du sédiment. Le monticule s’apparente alors aux biohermes ou aux mud-mounds, avec une accrétion « dans le vent » sous l’effet de courants de contour (Esmerode & Surlyk, 2009).
2) Les ondulations représentent des structures d’ablation (Quine & Bosence, 1991; Mortimore, 2010). C’est la cuvette qui joue le rôle principal. Il faut alors voir dans cette forme en creux un chenal creusé dans des dépôts préexistants. Les courants (courants de contour, courants de dérive littorale, courants de marée) jouent un rôle d’érosion et de déplacement des particules crayeuses. La cuvette est dans ce cas une structure longitudinale (axe parallèle aux courants).
3) Les ondulations sont structures mixtes d’accrétion et d’ablation. Elles sont une réponse essentiellement mécanique du fond à l’action continue de courants (courants de contour, courants d’upwelling). Monticules et cuvettes s’apparentent alors aux dunes et mégarides hydrauliques, comme il peut en exister dans l’estuaire du Saint-Laurent (Bolduc & Duchesne, 2009) ou dans la Manche orientale actuelle (Héquette & Rufin-Soler, 2007). Dans ce cas, ces structures sont transversales (axe perpendiculaire aux courants). Cette dernière hypothèse est celle que nous privilégions dans un grand nombre de cas. Elle ressort d’observations de leur géométrie en 3D sur le platier faites sur photos aériennes ou depuis le haut de la falaise (monticules et cuvettes du Coniacien inférieur et moyen). Le platier de Bénouville est un des meilleurs exemples. Les formes en creux n’y apparaissent pas linéaires ou méandriformes comme le seraient des chenaux. Monticules et cuvettes sont des structures en 3D, allongées mais elliptiques avec une terminaison axiale.

Dans chaque hypothèse, la fixité de ces structures au cours des temps (elles ne sont généralement affectées que d’une simple dérive) est surprenante. La « durée de vie » de la forme est de l’ordre de 100 000 à un million d’années. Des mécanismes stabilisateurs (fixation biologique par exemple) pourraient contribuer à leur tenue.

Chaque étage de la craie haut-normande renferme des structures en monticules et cuvettes :

• les surfaces Octeville et Saint-Jouin (Juignet) du Cénomanien inférieur sont clairement érosives.
• le Turonien supérieur au SW d’Etretat est parcouru d’ondulations spectaculaires.
• le Coniacien inférieur, entre Etretat et Fécamp, est très riche en hard-grounds mutuellement obliques.
• la fin du Coniacien est entaillé par le HG Veulettes qui conditionne le remplissage ultérieur.
• le Santonien supérieur est également entaillé par le Barrois’ Sponge Bed.
• Seul le Campanien, très peu représenté en Haute-Normandie, semble exempt d’ondulations sédimentaires.

Conséquences stratigraphiques

Certains intervalles stratigraphiques voient se développer une stratification en monticules et cuvettes. Ils alternent avec des intervalles à stratification plane.

Dans le cas simple où les ondulations sont en phase, on constate que le taux de sédimentation est variable selon la position sur un monticule (A) ou sur une cuvette (B). Sur le monticule, la sédimentation est plus forte initialement et se réduit lorsque le monticule est édifié. Inversement, c’est tardivement que la sédimentation s’amplifie dans la cuvette.
Une première conséquence évidente est que les niveaux stratigraphiques les plus anciens sont mieux exprimés ou mieux conservés à la base d’un monticule, alors que les niveaux stratigraphiques les plus récents le seront au sommet d’une cuvette. La recherche d’une coupe stratigraphique synthétique prendra en compte les informations où la sédimentation est optimale.
Une seconde conséquence porte sur la lithologie différente des craies au niveau d’un monticule ou d’une cuvette. Les travaux de Quine & Bosence (1991) ont détaillé les microfaciès rencontrés dans les différentes positions. Les points hauts sont les plus sensibles aux courants et les hard-grounds s’y développent préférentiellement.
Une troisième conséquence est l’existence de pentes sur le fond marin parfois supérieures à 30 degrés. Cela représente une instabilité potentielle dans le sédiment crayeux qui possède un angle de cisaillement faible. Des sollicitations mécaniques (séisme, houle forte) peuvent déclencher des glissements sous-marins se traduisant en falaise par des niveaux de slumping (couches contournées à rabotage basal, failles listriques en cuillère ..).

Formes rapportées aux mud-mounds

Les seules formes que nous rapportons hypothétiquement aux mud-mounds sont les buttes qui se développent sur la surface quasi plane du Chalk Rock entre la valleuse d’Antifer et la Porte d’Aval à Etretat. Elles se développent dans les craies à gros silex et ont une croissance presque symétrique. Ces structures sont les premières chronologiquement sur le Chalk Rock local et n’offrent pas d’activité érosive. On peut par exemple les comparer aux mud-mounds sinémuriens du Haut-Atlas marocain (Chafiki et al., 2004). Attention, les hardgrounds du Coniacien inférieur peuvent aussi atteindre le Chalk Rock, mais ils sont postérieurs aux buttes à silex attribuées au Turonien supérieur.

Formes de remplissage de cuvette et de déplacement de monticule

A partir d’une forme initiale, quelle que soit son origine, la sédimentation va s’opérer préférentiellement dans la cuvette avec un déplacement latéral du dépôt-centre, généralement vers le SW
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Une relation avec la tectonique ?

Une hypothèse sur le développement remarquable des monticules et cuvettes dans le Bloc de Caux est avancée par Mortimore (2010). Partant du fait que ces géométries apparaissent à la base du Turonien supérieur (au-dessus des marnes Glynde), il lie leur développement à la surrection de faible amplitude d’un anticlinal de croissance et à la formation sur son dos sous-marin de chenaux (chenaux de marée apparaissant du fait de la réduction de la tranche d’eau, peut-être, mais cette relation n’est pas discutée). Cette hypothèse est étayée par un profil sismique off-shore (Quine et Bosence, 1991). Cette explication nous semble cependant critiquable car si le Turonien supérieur est bien condensé, le Coniacien inférieur se rapproche de la normale et le Coniacien moyen est dilaté (Grainval).

Une relation avec l’eustatisme ?

L’évolution temporelle des monticules et cuvettes montre une relation privilégiée avec celle du niveau marin. Le creusement des cuvettes est lié à des faciès sédimentaires de plus fort hydrodynamisme et d’abaissement du niveau marin. Inversement, le remplissage des cuvettes correspond à un hydrodynamisme plus faible et une élévation du niveau marin. La relation avec l’évolution séquentielle est clairement analysée par Lasseur (2008), progradation générale au sommet des monticules, rétrogradation au coeur de la cuvette.
La mer de la craie du Bassin Anglo-Parisien est globalement une gouttière NW-SE bordée au S par le Massif Armoricain et le Massif Central et au N par des bombements (Massif Irlandais, haut-fond Londres-Brabant, Massif Rhénan). Des échanges de masses d’eau importants ont dût être favorisés à certaines époques entre le proto-Atlantique boréal et l’océan téthysien en empruntant cette artère. Les ondulations du fond sous-marin en seraient la conséquence et elles seraient plus marquées dans les zones moins profondes.