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Préambule

• Le massif du Jaizkibel, situé sur le littoral du pays basque espagnol entre Hendaye et San Sebastian, abrite sur ses plages une formation géologique unique au monde : il s'agit de boules de grès de la taille d'un boulet de canon, qui évoquent les vestiges d'une gigantesque bataille navale antique, si l'on considère la multitude des boules jonchant le littoral.

• Ces formations pour le moins singulières ont longtemps intrigué, et aujourd'hui encore leur origine est controversée.

• Toutefois une origine paléontologique est assez volontiers admise: ainsi, la cimentation des grès sous la forme de boules est attribuée à une espèce de ver marin, vivant dans les sables d'une paléo plage à l'Eocène, et dont les boules matérialisent l'habitacle, plus précisément la zone des déjections.

• Plusieurs indices sont en faveur de cette hypothèse : d'une part la présence de tubes rectilignes aux parois bien délimitées et pénétrant dans chacune des boules, d'autre part la présence de pistes sur le sol de la paléo plage fossile, disposées en étoile et connectées aux tubes ; ensuite la plus forte concentration de débris de coquilles animales dans les boules que dans les terrains encaissants, et enfin la similitude de ces formations avec d'autres, fossiles ou actuelles, générées par des animaux de type « vers ».

• Au demeurant des interrogations subsistent, du fait de l'absence de fossiles « directs ». En outre, le caractère unique de la formation a été un obstacle pour l'entreprise d'un travail de thèse, le thème étant trop spécifique.

• La fabrication de lames minces et leur interprétation est sensée permettre de déterminer la composition minéralogique des paramoudras et de leurs terrains encaissants, et plus précisément :

• la nature et la taille des grains,

• la nature du ciment lorsqu'il existe,

• la présence et la nature des débris de fossiles,

• la nature et la texture des tubes.

• Les différences entre les boules et leur encaissant.

• Ce document expose en premier lieu à partir de quels échantillons ont été réalisées les investigations.

• Est ensuite proposée une analyse pétrologique à partir des lames minces, et d'autres investigations complémentaires faites au MEB¹ ou en DRX².

• Est enfin proposée une interprétation géodynamique simplifiée du mode de formation des paramoudras; cette interprétation se base sur la thèse paléontologique décrite plus haut, avec laquelle elle est conforme en tous points.

• Elle ne préjuge pas d’autres analyses plus poussées, à mener à partir des mêmes outils, ou d'autres.

 Contributions

L’instigation de ce travail émane d'une discussion entre Michel MOLIA, Thierry JUTEAU(*) et moi-même. Il s'agissait d'offrir à Michel MOLIA quelques outils d'investigation, telles des lames minces, pour mieux comprendre la genèse des paramoudras.

Les échantillons ont été récoltés par Michel MOLIA.

Les lames minces ont été confectionnées par moi-même.

Les investigations au MEB, avec clichés en LP/LPA, ont été réalisées par Olivier GRAUBY(**) ; celles en DRX par moi-même.

L'interprétation des résultats a bénéficié des conseils de Jean-Jacques COCHEME(**).

(*) Professeur honoraire à l’Université de Brest.

(**) Maitre de Conférences à l'Université d'Aix-Marseille.

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Matériau de l'étude

Trois séries d'échantillons ont été fournies par Michel MOLIA.

 Série 1 : Se rapporte à un paramoudra noté P19 (photos page suivante)

• Echantillon 1 : bloc de roche encaissante du P19. Ce bloc a une texture assez tendre, presque friable.

• Echantillon 3 : bloc de roche correspondant à l'enveloppe du P19. Ce bloc a également une texture assez peu résistante.

• Echantillon 4 : éclat de roche contenant le cordon du P19. L'éclat est de taille très réduite, insuffisante pour y tailler une lame mince par des procédés simples.

• Echantillon 5 : corps du paramoudra P19, contenant le tube. Ce bloc a permis de fabriquer 3 séries de lames minces :

• dans le corps du paramoudra : lames référencées JZK-Par

• dans la partie contenant le tube, perpendiculairement à son axe : lames référencées JZK-Par2 et JZK-Par3

 Série 2 : Se rapporte à un paramoudra noté P2 ( photos page suivante)

• Echantillon 2 : bloc issu du bord du paramoudra. La bordure présente une texture pseudo-stratifiée, qui peut être également interprétée soit comme du litage soit comme une figure érosive. Ce bloc est compact et résistant.

 Série 3 : Se rapporte à un paramoudra noté P22

• Echantillon 6 : petit paramoudra entier de forme sphérique et de diamètre 8 cm. L'extrémité du tube est visible. Cependant une tentative de lame mince contenant le tube en section longitudinale s'est soldée par un échec, la paroi du tube s'étant disloquée au sciage.

• Echantillon 7 : petit bloc de l’enveloppe du P22, connexe au corps sphérique du P22. A noter que les deux échantillons 6 et 7 vont permettre de comparer très directement la texture d'un paramoudra et de son enveloppe, à partir de la taille des grains et nature du ciment.

 Les lames minces fabriquées sont répertoriées dans le tableau qui suit.

Série1 - (P19) Echantillon 5 après sciage. Remarquer le tube, côté gauche.

Série1 - (P19) Echantillon 3. Le point rouge indique la polarité.

Série2 - (P2) Echantillon 2. Le point rouge indique la polarité (face sup).

Tableau de synthèse des investigations

Synthèse des observations au microscope polarisant(*)

 Les observations détaillées figurent en annexe.

 (*) complétées par les observations au MEB et en DRX

1. Corps des paramoudras

• Tous les corps de paramoudras présentent une structure analogue, les nuances ne concernent que la granulométrie qui peut être variable.

• La roche est un grès, à grains siliceux moyennement calibrés entièrement cimentés par un ciment calcaire (calcite)

• Les grains de silice sont non jointifs, donc la cimentation a eu lieu avant diagénèse.

• Les grains sont majoritairement monocristallins, avec une faible proportion (entre 10 et 20%) de poly cristallins, dont une majorité d’origine métamorphique, ainsi que quelques cherts.

• On trouve de nombreux petits débris de coquilles de nature calcaire. Ces fossiles ont été décrits par d'autres études.

• Les quelques minéraux annexes, en très faible proportion, sont : feldspath K, biotite, muscovite, et des cristaux verts pouvant être de la tourmaline ou de la glauconie.

• La variabilité de granulométrie (taille des grains) entre les différents paramoundras peut se résumer ainsi :

• P19 : 100 à 1000 µ, à majorité de grains fins.

• P2 : 50 à 250 µ, moyenne autour de 100 µ

• P22 : idem P19

Nota : ces valeurs sont cohérentes avec celles fournies par Nogales, Aranburu et Molia: 100 à 700 µ.

La pseudo stratification sur la face du P2 (échantillon 2) n’est pas observée dans les lames minces, donc il s'agit plutôt d'une figure érosive récente.

• La DRX ne confirme que le quartz, ce qui signifie que la proportion des autres minéraux est faible ; cela pose toutefois un problème pour la calcite composant le ciment, dont la proportion est notable.

• Les observations au MEB confirment celles faites à partir des lames minces. L'analyse chimique associée révèle, en plus du silicium et du calcium contenus respectivement dans les grains de silice et dans le ciment calcaire, la présence significative et concomitante d'aluminium et de potassium, qui peut tout à fait confirmer la glauconie, déjà remarquée en microscopie.

2. Tube des paramoundras

• Le remplissage du tube est identique en tous points à l'extérieur, aussi bien la taille et la répartition des grains que la nature du ciment et des minéraux annexes.

• La paroi du tube en revanche se différencie par la couleur du ciment, d'un gris analogue à celle des débris de coquilles tout en ayant une granulométrie extrêmement fine.

• Il est à noter que la préservation de la section du tube a nécessité une induration préalable au surfaçage du talon et au collage sur le verre, ce qui indique une grande fragilité du tube probablement liée à sa porosité, alors que le corps du paramoudra ne présente lui pas de porosité.

• L'examen au MEB confirme l’existence d'une porosité, et montre que c'est le seul élément qui différencie le tube du corps de paramoudra.

3. Roches encaissantes et enveloppes

• Dans la suite, on désigne par encaissant à la fois l'enveloppe des boules et les terrains plus éloignés déjà appelés « encaissant », car l'observation des lames minces ne montre aucune différence significative.

• En lame mince, on trouve un grès non cimenté.

• La porosité de ces échantillons est importante.

• Nota : cette porosité exige un mode opératoire particulier de fabrication des lames : il faut remplir les vides de colle avant surfaçage des talons et collage sur le verre, afin que les talons ne se remplissent pas d'abrasifs lors de leur surfaçage ultérieur ; cette opération s'appelle « induration ». Son autre fonction est de consolider les échantillons friables.

• Les grains sont assez jointifs dans certaines zones, un peu moins dans d'autres, là ou la porosité résiduelle est plus importante.

• Toutefois la variation de compaction, y compris par rapport à celle du paramoudra associé, n'a pas été étudiée quantitativement.

• La granulométrie du grès de l'encaissant est en tous points identique à celle du paramoudra associé.

• Les roches encaissantes contiennent très peu de débris de coquilles.

4. Cordon

• Désigne la partie prolongeant le tube vers l'extérieur,à travers l'encaissant

• Cette partie est plus ou moins bien préservée, du fait qu’elle n'est pas cimentée ni protégée par le corps du paramoudra.

• Seule une analyse en DRX a été faite, compte tenu de la texture fragile.

• Les résultats sont analogues aux autres analyses : seul le quartz est identifié.

Interprétation géodynamique

• Les paramoudras, se présentant sous forme de boules pseudo sphériques de tailles variables, se sont formés à partir de sables siliceux dont l'origine détritique est attestée par la forme des grains et par leur relative calibration.

• Ces sables ont été cimentés par un ciment calcaire qui emplit totalement l'espace disponible ; cela confirme la cimentation dans un paléo environnement de sub-surface, avant la diagénèse.

• La présence d'un tube pénétratif dans chaque boule, ainsi que de nombreux débris de coquilles calcaires, indique que la cimentation et les débris pourraient être effectivement liés au travail d’un animal de type « ver » dont le tube serait l'habitacle et la boule cimentée la zone de diffusion des déjections ; cette zone irait croissant, de manière concentrique à partir de l'extrémité du tube, au fur et à mesure de la vie du ver, par un mécanisme de diffusion aqueuse dans un milieu perméable plus ou moins saturé en eau de mer.

• L'absence de cimentation dans les roches encaissantes, alors que la granulométrie des grains de quartz reste identique, conforte cette hypothèse.

• Le remplissage des tubes avec un matériau identique au corps de paramoudra, conforte également l'hypothèse de l'habitacle d'un animal de type ver.

• La mise à l'affleurement des boules, dans un encaissant qui se dégage progressivement par érosion, s'interprète parfaitement comme le résultat d'un processus érosif différentiel : les boules cimentées résistent nettement mieux que les grès non cimentés encaissants à l'action des agents érosifs météoriques: vagues, embruns, vents, périodes de tempêtes, cela dans leur nouveau contexte de bord de mer.

• L'absence de débris de fossiles dans les terrains encaissants pourrait être due à un phénomène de dissolution par des fluides lors de la diagénèse, par analogie à l'interprétation donnée dans le cas des grès de Fontainebleau, et comme le suggère également le rapport d'étude de Nogales, Aranburu et Molia.

• On peut ainsi proposer la chronologie suivante :

1. A l'Eocène, dépôt de sables détritiques correspondant au contexte régional d'érosion de la chaine pyrénéenne dont l'orogénèse est récente.

2. Ces sables forment une paléo plage où vivent des animaux de type « ver », dont les terriers ont une forme de tube, et leurs déjections organico-calcaires emplissent une zone pseudo sphérique en extrémité de terrier, à la faveur de la perméabilité et de la saturation du milieu.

3. Lors de la phase de diagénèse résultant de l'enfouissement progressif des sables (subsidence probable du bassin), les zones de déjections se consolident en grès à ciment calcaire, sans porosité résiduelle, alors que les terrains encaissants se consolident en grès non cimentés, plus ou moins bien compactés mais présentant une porosité résiduelle importante.

4. Lors de l'exhumation récente du massif du Jaizkibel, sa partie en contact avec la surface de l'océan est soumise à une intense action météorique qui provoque une érosion globale de la formation gréseuse ; l'érosion détruit en premier les grès poreux de l'encaissant, et déchausse progressivement les boules bien cimentées, générant ainsi les paramoudras.

 Points non abordés ou non approfondis :

• Le mode de vie des « vers », leur type.

• Le mode exact de diffusion des déjections en bout de tube, qui conduit aux formes pseudo sphériques observées.

• La relation entre la taille des tubes et celle des boules.

• La nature exacte des déjections, mise à part la fraction calcaire et les débris de coquilles qui est observée, et notamment la fraction organique dont on ne retrouve pas de vestiges.

• Les éventuels phénomènes de dissolution recristallisation dans les grès encaissants, lors des processus diagénétiques et de circulations de fluides (silice authigénique), probablement responsables de la dissolution des carbonates.

• La typologie des fossiles observés.

• L’origine des variations de granulométrie d’une boule à l';autre.

• La quantification de la dispersion du calibrage des grains de chaque boule, et les possibles raisons de cette dispersion : quelle est la part de l'apport éolien par rapport à l'apport fluvial.

• Des recherches plus détaillées sur les cordons, et leur connexion précise avec les pistes en étoiles observées sur les surfaces de plages reliques.

• NB : Liste non exhaustive.

Annexe 1  Lames minces - Paramoudra P19

 Corps du paramoudra : Echantillon 5, lames réf. JZK-Par

• Grès composé de grains de silice à calibrage moyen, compris entre 100 et 1000µ, avec majorité de petits grains.

• Grains non jointifs, les contacts sont uniquement ponctuels.

• Espace disponible entre grains entièrement empli par des cristaux de calcite, que l'on désigne par le terme « ciment calcaire ».

• La majorité des grains de quartz sont monocristallins ; il y a en outre des grains polycristallins dans une fraction estimée à moins de 10%, dont majorité de grains d'origine métamorphique, et une minorité de grains de cherts (assemblage de microcristaux de taille inférieure ou égale au micron)