Géologie et paléontologie des dépôts ferrugineux du Toarcien et de l'Aalénien aux environs de Lyon PDF
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L. RULLEAU S. ELMI avec la collaboration de B. THÉVENARD GÉOLOGIE ET PALÉONTOLOGIE DES DÉPÔTS FERRUGINEUX DU TOARCIEN ET DE L'AALÉNIEN AUX ENVIRONS DE LYON n° 1 5 4 - 2 0 01 DOCUMENTS des LABORATOIRES de GÉOLOGIE LYON U.F.R. DES SCIENCES DE LA TERRE UNIVERSITÉ CLAUDE BERNARD - LYON 1 Rédacteurs : Sophie Passot et Serge Elmi Éditeur et Imprimeur : U.F.R. des Sciences de la Terre, Université Claude-Bernard Lyon 1 27-43, bd du 11 novembre 1918, F-69622 Villeurbanne cedex http://dlgl.univ-lyonl.fr/ Dépôt légal : 4* trimestre 2001 ISBN : 2-85454-111-1 ISSN : 0750-6635 2 GEOLOGIE ET PALEONTOLOGIE DES DÉPÔTS FERRUGINEUX DU TOARCIEN ET DE L'AALÉNIEN AUX ENVIRONS DE LYON par Louis RULLEAU & Serge ELMI, avec la collaboration de Bruno THÉVENARD Docum. Lab. Géol. Lyon, n° 154,2001,153 p., 24 fig., 31 pl. 3 L. Rulleau, S. Elmi, B. Thévenard État actuel de l'entrée d'une ancienne galerie aux Allinges, à Saint-Quentin-Fallavier. Les bancs calcaires au toit de la galerie sont d'âge bajocien. Adresse des auteurs : - L. Rulleau et S. Elmi, Université Claude-Bernard Lyon 1, U.F.R. des Sciences de la Terre, 27-43, bd du 11 novembre 1918, F-69622 Villeurbanne cedex. - B. Thévenard, 50, rue Roger Salengro, 69700 Givors. 4 Docum. Lab. Géol. Lyon, 2001, n° 154 TABLE DES MATIÈRES Résumé 7 Abstract 8 Introduction 9 1 - Situation géographique et géologique 11 A - Les gisements de l'Isère 12 B - Les gisements de l'Ain 12 C - Les gisements du Rhône 12 2 - L'exploitation des mines de fer au XIXe siècle 13 A - Le département de l'Isère (secteur central) 13 B - Le département du Rhône (secteur occidental) 15 C - Le département de l'Ain (secteur oriental) 15 3 - Historique de l'étude des gisements ferrugineux 16 4 - Stratigraphie 20 A - Département de l'Isère (secteur central) 20 1 - Région de Saint-Quentin-Fallavier - La Verpillière 20 a - Coupe de La Roche (commune de La Verpillière) 20 b - Coupe de La Fuly (commune de Saint-Quentin-Fallavier) 22 c - Coupe de La Fessy (commune de Saint-Quentin-Fallavier) 23 d - Coupe synthétique de Saint-Quentin-Fallavier 24 2 - Région de Frontonas, Panossas et Saint-Marcel-Bel-Accueil 25 a - Coupe de Corbeyssieu (commune de Frontonas) 25 b - Coupe d'Antouillet (commune de Panossas) 28 3 - Hières-sur-Amby 28 B - Département de l'Ain (Bas Bugey ; secteur oriental) 29 1 - Coupe de Villebois 29 2 - Coupe de Soudon 30 3 - Coupe des Balmettes (commune de Torcieu) 31 4 - Coupe du Bévieur (route de Vieillard à Chaux, près de Jujurieux) 32 C - Département du Rhône (Mont d'Or lyonnais et Beaujolais méridional ; secteur occidental) 33 1 - Mont d'Or lyonnais 33 2 - Beaujolais méridional 35 D - Corrélations régionales 37 5 - Biostratigraphie du Toarcien et de l'Aalénien 38 A - Toarcien 38 1 - Zone à Tenuicostatum 38 2 - Zone à Serpentinum 38 3 - Zone à Bifrons 40 3.1 - Sous-zone à Sublevisoni 40 3.2 - Sous-zone à Bifrons 40 4 - Zone à Variabilis 41 5 - Zone à Thouarsense 41 6 - Zone à Dispansum 41 7 - Zone à Pseudoradiosa 41 5 L. Rulleau, S. Elmi, B. Thévenard 8 - Zone à Aalensis 42 B - Aalénien 43 9 - Zone à Opalinum 43 10 - Zone à Murchisonae 43 10.1 - Sous-zone à Haugi 43 10.2 - Sous-zone à Murchisonae 44 11 - Zone à Bradfordensis 44 12 - Zone à Concavum 44 C - Bajocien 45 6 - Remarques paléontologiques 46 7 - Synthèse dynamique, sédimentaire et paléobiogéographique 61 A - La dynamique sédimentaire dans les différents secteurs 61 1 - Le secteur central (Saint-Quentin-Fallavier et ouest de l'Ile Crémieu) 61 2 - Le secteur occidental (Lyonnais et Beaujolais) 63 3 - Le secteur oriental (Bugey méridional) 63 B - Caractères du promontoire lyonnais 63 C - Les principaux événements sédimentaires 64 D - Paléogéographie et paléobiogéographie 64 Conclusion 65 Remerciements 66 Références bibliographiques 67 Liste des figures 73 Annexes 75 - Nouveaux taxons (par L. Rulleau et S. Elmi) 76 - Index des taxons cités dans l'ouvrage et figurés dans les planches 80 - Liste actualisée des Ammonoidae toarciens et aaléniens de la région lyonnaise figurés eu XIX* siècle et au début du XX* 86 - Coordonnées des gisements cités 90 Planches photographiques 91 Docum. Lab. Géol. Lyon, 2001, n° 154 RÉSUMÉ Les gisements toarciens et aaléniens de la région lyonnaise, plus particulièrement ceux de La Verpillière, sont célèbres dans le monde des paléontologues, amateurs aussi bien que spécialistes. De nombreux types et figurés d'ammonoïdes en proviennent, suite au travail fondateur de Dumortier ( 1874), prolongé par des études qui se sont succédées depuis plus d'un siècle. Cette référence typolo gique souffre cependant de l'incertitude du repérage stratigraphique en raison de l'extrême condensation des niveaux fossilifères qui sont souvent minéralisés en fer. En outre, la majeure partie des anciennes collections provient de récoltes imprécises réalisées par les mineurs. La première partie du présent travail constitue un historique des exploitations minières et des recherches qui se sont succédées depuis plus de 150 ans, car elles ont fourni l'essentiel du matériel des anciennes collections. Une synthèse des données plus récentes, établies depuis 40 ans et dispersées dans divers articles et dans des ouvrages inédits, est présentée en répartissant les gisements en trois grands secteurs : l'Ain (Bugey), l'Isère (île Crémieu et dépendances), le Rhône (Mont d'Or lyonnais et Beaujolais). Ces régions s'inscrivent près de la frontière méridionale de la "plate-forme orientale" de la France mais chacune subit une évolution dynamique relativement indépendante, ce qui indique le jeu d'un découplage tectonique régional, interférant avec les contrôles globaux. Ainsi, la zone résistante Pilât - Vienne - Chamagnieu, de direction varisque WSW-ENE se poursuit vers l'ENE par un haut-fond Chamagnieu (Antouillet) - Hières-sur-Amby pendant le Toarcien. Le Lyonnais, le Beaujolais et le Bugey sont alors plus subsidents et plus pro fonds. La situation se modifie au cours de l'Aalénien : la bordure lyonnaise s'inscrit alors dans une plate-forme carbonatée de haute énergie qui prograde vers l'Est où s'étend une plate-forme plus profonde et affamée dont le caractère condensé et lacuneux de la sédimentation est accentué par des montées épisodiques de l'hydrodynamisme. La situation se modifie à nouveau au début du Bajocien avec la rétrogradation très lente des faciès calcaréo-siliceux (bassin, plate-forme distale) depuis l'axe, alors ennoyé, d'Antouillet - Saint-Quentin (Vienne - Chamagnieu) en direction de la plate-forme lyonnaise, à l'ouest. Un inventaire biostratigraphique détaillé des faunes d'ammonoïdes est ensuite établi, grâce au repérage des récoltes récentes au sein même des bancs. Il tient compte des mises au point récentes et des progrès dans la connaissance des successions fauniques. Le doute quant à la provenance de nombreuses espèces a ainsi pu être levé. Cet inventaire est accompagné par une étude systématique critique, en particulier pour les Hammatocerataceae. De nouvelles espèces sont proposées : Hildoceras ameuri, Pleydellia (Cottes- woldia) fuselieri, Pseudammatoceras clocheri, Abbasites (Ambersites) lelievrei ainsi que les genres Crestaites et Cagliceras. Les conclusions d'ordre paléobiogéographique soulignent les similitudes des phénomènes biosédimentaires entre la région étu diée et la bordure sud-téthysienne, ce qui a influencé la répartition paléobiogéographique de nombreux taxons d'ammonoïdes. Une liste révisée des ammonites figurées par Dumortier (1874), Riche (1904), Roman (1913), Roman et Boyer (1923) et Elmi (1963) est donnée en annexes. Mots-clés : région lyonnaise, La Verpillière, mines de fer, Toarcien, Aalénien, stratigraphie, paléontologie. L. Rulleau, S. Elmi, B. Thévenard ABSTRACT The toarcian and aalenian localities and mines of the Lyon région, especially those called "La Verpillière", are famous in the palaeontologists'world, either specialists or amateurs. They have provided several types and figured spécimens, which have been figured in the Dumortiers's fondamental work of 1874 and in diverse studies published since more than a century. Thèse références were, however, obscured by the lack of acurate stratigraphie informations. It is largely due to the condensation of the fossiliferous beds which are often ironores and to the collecting by miners or in mine tips. The first part of this volume is an history of the mines and of the investigations which have succeeded siflee more than 150 years. A synthesis of the results obtained in the last 40 years and available only in dispersed and often unpublished documents is presented. The localities are divided into three main sectors : the Ain (Bugey), the Isère (île Crémieu and dependancies), the Rhône (Mont d'Or lyonnais and the Beaujolais) departments. Thèse areas were situated near the southem part of the France "eastem platform". They sustained relatively différent dynamic évolutions. It was due to a régional tectonic decoupling which interacted with the global controls. The main feature was the existence of a structural uplift of variscan direction (WSW-ENE) which was inherited from the Pilât variscan high. It ranged from Vienne (WSW) to Chamagnieu and to Hières-sur-Amby (ENE). During the toarcian times, the areas situated at theNorth ofthis axis (Lyonnais, Beaujolais, Bugey) were more subsidingand deep. The situation havechanged during the Aalenian. The Lyonnais border of the Massif central became part of a high energy carbonate platform prograding to the East occupated by deeper platform where the sédimentation was condensed and submitted to episodic increases of the energy. The situation changes, one time more, at the beginning of the Bajocian. The basinal or distal faciès (marly and silty limestones) were developed to the South-East (île Crémieu) on the slope of the previous Vienne - Chamagnieu axis. Thèse distal faciès retrograded slowly to the West and the Lyonnais platform. A biostratigraphic inventory is established for the ammonites. It takes in account the spotting of the fossils inside the fossiliferous beds and of the récent acquisaitions conceming the faunal succession. The level of several species has been more acurately established. This inventory is completed by a critical systemetic présentation, especially for the Hammatoceratacea. Some new species are defined : Hildoceras ameuri, Pleydellia (Cotteswoldià) fuselieri, Pseudammatoceras clocheri, Abbasites (Ambersites) lelievrei and the new gênera Crestaites and Cagliceras are proposed. The palaeobiogeographic conclusions underline the similarities of the biosedimentary events between the studied area and the south-tethyan border. Thèse events and stresses have conditioned the palaeobiogeographic distribution of several ammonoids taxa. A revised list of the ammonites figured by Dumortier (1974), Riche (1904), Roman (1913), Roman et Boyer (1923) and Elmi (1963) is given in annex. Key words : Lyon area, La Verpillière, iron mines, Toarcian, Aalenian, stratigraphy, paleontology. Docum. Lab. Géol. Lyon, 2001, n° 154 INTRODUCTION Cette étude se veut la révision et le complément de ÉTAGES ZONES SOUS-ZONES l'article de de Riaz, Riche et Roman publié en 1913 : "Les N N EE Subsectum minerais de fer, l'Aalénien et le Bajocien de la région lyon CICI F. F. Discites OO NN naise". Citons ces auteurs : "De tout temps, les minerais ''AJ II Walkeri de fer ont attiré l'attention des paléontologistes de la ré B gion lyonnaise par l'abondance et la belle conservation des UP. UP. Concavum Formosum SS Concavum céphalopodes qu'ils renferment... Partout où affleure la Gigantea série jurassique, on les voit apparaître et se localiser à la BBrraaddffoorrddeennssiiss partie supérieure du Lias, sous la forme d'un minerai N N N Bradfordensis E EE oolithique rouge très caractéristique... Aux environs im Iz OYOY Murchisonae médiats de Lyon, ils forment une ceinture continue dans le AI •LUi MM MMuurrcchhiissoonnaaee Haugi A Mont d'Or où ils ont été l'objet de quelques exploitations. Bifidatum Plus au nord, on les voit occuper la même position strati- LL Opalinum Comptum graphique, avec le même faciès de marnes calcaires rouges z Opalinum oolithiques, dans le Beaujolais, le Maçonnais et le Brionnais. Lugdunensis Un autre groupe d'affleurements plus importants se mon AAaalleennssiiss Mactra tre dans le prolongement méridional du massif du Jura : il Pseudoradiosa PPsseeuuddoorraaddiioossaa s'étend du Bas-Bugey (département de l'Ain) jusqu'à Saint- r Levesquei u Quentin-Fallavier (Isère)". : LU Gruneri Bien rares sont les musées français ou étrangers, com PÉ PÉ ce DDiissppaannssuumm Insigne UU portant un département des Sciences de la Terre, qui ne SS Fallaciosum Fascigerum possèdent pas quelques ammonites provenant de cette der N N TThhoouuaarrsseennssee EE Thouarsense ndeiè Lrea lVoecrapliitléli,è rlee "p. lCuist osnosu evnecnot réet idqeu Retiéaezs ( 1"9L0ia7s) s: u"pLé'ériteaugre IIRC RC RC Bingmani AAA OOO Vitiosa toarcien de la région lyonnaise a eu son heure de célébrité TTT il y a un demi-siècle. À cette époque, on exploitait avec N N Variabilis lllustris EE YY Variabilis activité les mines de fer de Saint-Quentin (La Verpillière) OO et on y recueillait de magnifiques fossiles, des ammonites BBiiffrroonnss Bifrons surtout, qui ont enrichi tous les musées de l'Europe". Ci Sublevisoni tation confirmée par cette autre de Jourdan, dans le compte- oc Falciferum rendu de la session extraordinaire de la Société géologi EL EL SSeerrppeennttiinnuumm Elegantulum RIRI que de France, tenue à Lyon en 1859 (p. 1 095) : "Les ÉÉ Semicelatum FF TTeennuuiiccddssttaattuumm mines de La Verpillière ont fourni à la Société un grand z Paltus nombre de beaux fossiles ferrugineux dans un état parfait N de conservation", et plus loin : "La Société s'est éloignée HIE EN Hawskerense à regret d'un gisement aussi exceptionnel." (Les membres AC RI SSppiinnaattuumm de la S.G.F. purent heureusement compléter leurs récoltes SB MÉ en visitant l'usine de traitement du minerai située à Pont- IEN DO Apyrenum l'Évêque, près de Vienne !). PL À bien examiner les collections réunies à cette épo Fig. 1 - Divisions biostratigraphiques des étages étudiés. que et plus près de nous par les géologues ayant fouillé les haldes de ces anciennes exploitations, on s'aperçoit que la plupart des ammonites recueillies proviennent, soit du mi-
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