Géologie de la Côte d'Azur
Histoire géologique de la Provence.
L’histoire géologique de la Provence commence au Protérozoïque, les rares témoignages qui restent de cette époque sont les gneiss de Bormes-les-Mimosas (- 640 Ma).
L’histoire se précise au Paléozoïque.
Au cours de cette ère, au Carbonifère (-360 à – 295 Ma), le mouvement des continents provoque la surrection d'une grande chaîne de montagnes, la chaîne hercynienne appelée aussi varisque, qui s'étendait de l'Europe centrale à l'Afrique de l'Ouest et à l'Amérique du Nord. Le Massif armoricain, le Massif central, les Vosges, les Ardennes et la chaîne Pyrénéo provençale sont d'origine hercynienne.
La Provence, la Corse, la Sardaigne, faisaient partie à l’époque de la chaîne Pyrénéo provençale, massif montagneux positionné dans la partie sud de la chaîne hercynienne
Carte géologique de la Provence
La Provence cristalline
De la Provence hercynienne, seuls affleurent aujourd’hui les massifs des Maures, de Tanneron et de l’Esterel. Ils forment la Provence cristalline avec son socle ancien composé de roches métamorphiques et granitiques.
Le socle hercynien ancien est présent dans toute la région provençale, invisible, mais il est enfoui sous d’épaisses couches de sédiments déposés pendant l’ère secondaire et tertiaire, sous la Provence calcaire.
Au Paléozoïque, la chaîne hercynienne s’élève, l’érosion est intense. A la fin du Permien, la chaîne Pyrénéo provençale comme l’ensemble des massifs hercyniens, est arasée par l’érosion intense. Elle prend l’aspect d’une vaste pénéplaine.
Les matériaux détritiques de l’érosion : sables et graviers s’accumulent dans les zones basses, dans les creux des reliefs, et principalement au pied nord de la chaîne Pyrénéo provençale, sur des épaisseurs de 2000 m et plus. Le climat est selon les périodes soit très chaud et sec, soit chaud et humide. Les matériaux se consolident en grès, couleur lie-de-vin. Ils vont formés la dépression permienne. La dépression permienne entoure le massif des Maures d’Hyères à Saint-raphaël.
Au Permien, une importante activité volcanique vers – 275 Ma déverse de grandes quantités de laves des rhyolites, roches volcaniques connues sous le nom de « porphyres rouges », qui vont donner naissance au massif de l’Esterel.
Le Massif de l’Estérel fait partie des merveilleuses curiosités touristiques à découvrir dans la région.
Le Massif de l'Esterel constitué de porphyres rouges.
La Provence calcaire et alpine
Au dessus du socle hercynien et de son manteau détritique permien, la Provence calcaire est caractérisée par sa couverture sédimentaire secondaire et tertiaire. Les roches calcaires formant la plupart des massifs de Provence proviennent de sédiments marins déposés par la mer qui recouvrait toute la région.
La Provence calcaire s’étend de la vallée du Rhône à l’ouest jusqu’au massif des Maures et du Tanneron à l’est, et de la mer Méditerranée au sud à la Durance et au Verdon au nord.
Ère secondaire ou Mésozoïque (- 245 Ma à - 65 Ma)
Pendant l’ère secondaire, le socle hercynien sur lequel repose la Provence actuelle, aplani par l’érosion, est recouvert par une mer profonde. D’importantes couches de sédiments marins calcaires se déposent au cours des trois périodes géologiques qui constituent cette ère (Trias, Jurassique, Crétacé).
- Au Trias (- 245 Ma à 205 Ma) se déposent des grès, des calcaires dolomitiques, des marnes. A la fin du Trias, après un retrait de la mer, dans les zones lagunaires se déposent des évaporites, des argiles et des gypses.
- Au Jurassique (- 205 Ma à - 135 Ma) et au Crétacé inférieur (- 135 Ma à - 96 Ma), la mer revient et on assiste selon les endroits et les époques à des dépôt de plus ou moins grande épaisseur de marnes, de calcaires dolomitiques, urgoniens, ou de calcaires récifaux dans les gorges du Verdon.
Les phases tectoniques
La Provence va connaître de nombreuses phases tectoniques, provoquées par la formation des Pyrénées et des Alpes. La couverture sédimentaire va se décoller du socle, glisser et se plisser.
- A l’Albien (- 108 Ma à 96 Ma), au passage Crétacé inférieur - Crétacé supérieur, la Provence émerge sous la forme d’une terre basse, ce mouvement est appelé le « le bombement durancien ». Une forte érosion se met en place. La mer revient.
- A la fin du Crétacé (- 65 Ma), la mer se retire à nouveau à la suite d’une surrection d’ensemble de la région et d’un mouvement de basculement du sud vers le nord.
- Le coulissage de la plaque ibérique par rapport à l’Europe provoque la surrection des Pyrénées, c’est la phase pyrénéo provençale. Les couvertures sédimentaires se décollent de leur socle Une importante phase de plissement met en place les reliefs de la Sainte Baume, Sainte Victoire, Etoile, Nerthe.
Montagne de la Sainte-Victoire - Aix-en-Provence
Tous ces chaînons de Provence sont d’axe est-ouest perpendiculaires à la poussée venant du sud.
Ère Tertiaire ou Cénozoïque (- 65 Ma à -1.8 Ma)
- A l’Eocène (-53 Ma à - 34 Ma), la Provence émerge.
- A l’Oligocène (- 34 Ma à - 23.5 Ma), les reliefs sont détruits par l’érosion. Les dépôts sédimentaires vont être continentaux, détritiques.
- La plaque Afrique change de cap et les contraintes de compression se transforment en contraintes de distension:
le couloir rhodanien s’affaisse de la Provence à la Bresse - La Corse et la Sardaigne se séparent de la Provence et du Languedoc pour aller prendre leur position actuelle.
- Au sud, la chaîne pyrénéo provençale s’effondre sous la mer, le golfe du Lion s’ouvre.
- De nombreux fossés d’effondrement se forment où s’installent des lacs. Dans lesquels vont se déposer des sédiments qui formeront des roches calcaires : marnes, calcaires à plaquette du Lubéron. L’abbaye cistercienne de Sénanque est construite dans l’un de ses effondrements.
Abbaye de Sénanque dans le Lubéron, près de Gordes située au fond de son bassin d'effondrement
Les Alpes commencent leur surrection.
Au Miocène (- 23.5 Ma à - 5.3 Ma) , les plaques Afrique et Eurasie convergent, c’est la phase alpine. Elle est à l’origine de la formation des massifs du Luberon, des Alpilles, de l’Arc de Castellane
Massif des Alpilles
- La mer revient dans la partie ouest de la Provence et le bassin du Rhône. De 5.8 à 5.3 Ma , suite à des mouvements tectoniques, la Méditerranée se ferme au niveau de Gibraltar, ce qui provoque une forte évaporation de la mer, les fleuves creusent alors des canyons de 300 m dans la vallée de la Durance. Cette période est appelée crise messinienne. Puis le passage de Gibraltar s’ouvre à nouveau et la mer revient.
- Au Pliocène (- 5.3 Ma à - 1.8 Ma) se forme le bassin de Valensole qui se comble des alluvions charriées par la Durance depuis les Alpes. Sous l’effet des derniers mouvements alpins, la région se soulève, comme le plateau du Verdon dans lequel la rivière s’encaisse creusant les gorges du Verdon. La Provence bascule vers le sud. La mer se retrouve au sud dans sa position actuelle de mer Méditerranée.
Ère Quaternaire ( - 1.8 Ma à - 10 000 ans)
Au cours des deux derniers millions d’années la tectonique alpine est réduite. Les Alpes, les Pyrénées, les Vosges et le Massif Central se couvrent de glaciers pendant les différentes périodes glaciaires.
En Provence, le climat très froid provoque une érosion importante qui façonne les paysages. La Durance et le Rhône charrient de grandes quantités de matériaux: galets, graviers, sables arrachés aux reliefs qui forment les alluvions du lit des fleuves
En résumé:
L’histoire de la Provence commence au primaire avec la surrectione de la partie sud de la chaîne hercynienne, l’activité volcanique dans l'Esterel et l’érosion qui se manifeste durant cette période.
Au secondaire, les transgressions marines déposent d’importantes couches de sédiments marins calcaires. Ces terrains vont se soulever, glisser, se plisser lors de la formation des Pyrénées et des Alpes et former les chaînons alpins de Provence (Luberon, Alpilles, Arc de Castellane, reliefs de la Sainte Baume, Sainte Victoire, Etoile, Nerthe…).
Parallèlement on assistera à l’effondrement du bassin rhodanien et méditerranéen , à la formation du Golfe du Lion, à la séparation de la Corse et de la Sardaigne, au positionnement de la Péninsule Ibérique et à la mise en place d la mer Méditerranée.
Les vignobles de Provence
Vignoble de Bandol
Les massifs calcaires de la Provence culminent a plus de 1000 m d’altitude à quelques kilomètres seulement de la mer. Leur sol est généralement peu épais. Les terrains sont propices à la culture de la vigne.
La vigne se répartit sur cinq zones principales:
- le Massif des Maures, avec son socle cristallin composé de micaschistes, de gneiss et de granites. Le vignoble est situé en bordure de mer et au creux du massif entre Hyères à Fréjus, sur un sol brun de schistes, de grès et de colluvions.
- la dépression permienne, une vallée étroite creusée par l'érosion dans les massifs calcaires et autour du Massif des Maures, selon un arc qui va de Toulon à Saint-Raphaël. Le vignoble repose sur un sous sol constitué de grès rouges du Permien, recouvert de sols argilo-sableux de couleur lie- de vin et de colluvoions qui se sont détachés des reliefs cristallins et calcaires qui entourent la dépression.
- le plateau triasique et les collines calcaires du jurassique offre un paysage de collines et de vallons calcaires au nord de la dépression permienne. Les vignes reposent sur un sol calcaire d'argiles rouges et de colluvions.
- le bassin du Beausset de formation calcaire blanc du crétacé s'étend sur plusieurs communes voisines de Bandol dans un cirque ouvert sur la mer.
- le Haut-Bassin-de-l'Arc entre la montagne Sainte-Victoire et les coteaux de la Sainte-Beaume. Le vignoble repose sur un paysage de coteaux au pied au pied de la montagne Sainte-Victoire. Le sol brun repose sur des grès et d'argiles du crétacé, sur des colluvions et alluvions provenant des massifs calcaires environnants.
Les vignobles de Bellet et de Pierrevert excentrés sont implantés sur des sols qui datent du Pliocène.
BRGM
Le BRGM Provence-Alpes-Côte-d’Azur est implanté à Marseille. Les actions de la direction régionale sont essentiellement consacrées aux grands enjeux de la région que sont les risques naturels (géologiques et littoraux), les ressources en eau souterraine, la qualité des milieux (eaux souterraines et sols), ainsi que la gestion des ressources dans un contexte de changement climatique et de pression démographique et foncière. Elles sont réalisées par une équipe pluridisciplinaire d’une dizaine de personnes, étroitement appuyée par les spécialistes présents au centre scientifique et technique à Orléans ou dans les autres régions.
La Méditerranée, les Alpes : la plus grande étendue d’espaces naturels des régions françaises
La région se caractérise par son littoral méditerranéen où se concentre l'essentiel de la population et un arrière-pays de collines puis du massif Alpin moins densément peuplé. Elle se classe troisième au niveau national par sa population (4,5 millions d'habitants). Sa densité de population, 144 habitants/km2, est un peu supérieure à la moyenne nationale.
Ce vaste territoire est divers, de par sa géologie et de par son histoire, avec plusieurs grands ensembles : la Provence qui est caractérisée par la plaine du Rhône, le littoral de la Camargue et celui des falaises calcaires de la zone marseillaise, et une grande zone de plaines et de collines qui s’étendent jusqu’au pied des Préalpes, les Alpes du sud et la côte d’Azur à l’est. Le littoral est très particulier avec une très forte urbanisation, tout en abritant le premier Parc Naturel National urbain côtier et marin (Parc des Calanques à Marseille). La grande diversité des côtes rocheuses, sableuses, ou artificialisées, nécessite une gestion du trait de côte à la hauteur des enjeux majeurs pour la préservation des personnes et des biens et le maintien de l’attractivité touristique.
Avec une part de 75% d’espaces naturels, la région Provence-Alpes-Côte d’Azur possède la plus grande étendue d’espaces naturels des régions françaises.
Sur le plan économique, la Côte d'Azur, partie du littoral s'étendant entre Toulon et la frontière italienne, est l'une des régions de France les plus fréquentées par les touristes français et étrangers. En 2017, le secteur touristique représente près de 10% des emplois de la région. L’activité industrielle, de pétrochimie notamment, se développe essentiellement autour de l’étang de Berre.
Le terreau de la recherche est très riche et diversifié en Provence-Alpes-Côte d’Azur, notamment sur les risques (naturels et anthropiques) et les géosciences. Le tropisme historique de Marseille et de Nice vers le sud et les autres rives, ouvre les coopérations de recherche avec des partenaires européens voire d’autres pays du pourtour méditerranéen.
French Riviera Geology
Under Sophia
Sophia Antipolis was an industrial site long before the present technopole was dreamed of - possibily for more than two thousand years! A look at the geological map of the region and you will see marked the many abandoned clay mines that once pitted the area. A very refractory clay was dug here and taken to Biot or Vallauris and the finished product exported to the old, and later, the new world. One of the larger mines is now the site of the open air theater but usually the mines were much smaller than this. The clay filled hollows in an earlier limestone formation and was laid down in irregular layers and colors - white, green and ochre yellow. After cleaning it throws well on the potters wheel. This same clay was used to make the large Jarres that made Biot so famous.
Geology
To better understand the origins of this clay and the whole underlying structure of the Beyond region one needs a good understanding of it's geology.
Africa has given this part of Europe some nasty jolts in the distant past; so much so that, standing on the Esterels and looking north, you are looking at the ancient sea! The massively thick strata of limestone deposited on the old sea floor has been lifted up (with pressure from Africa) into the mountains we see today. Tanneron, the Esterel and the Massif des Maures are indeed, even talking in geological terms, very old lands. They are also, for the same reason, acid; never having had the calcium (chalk) as an undersea deposit, which means a different 'flora' grows there from that found on limestone (hardened chalk). There are some flowers and trees that like one or the other and some not too much of either (neutral soils) and some that will grow anywhere.
The geology of a region also has a profound effect on the economy as we can see from the Sophia clay deposit. The following table should give a clearer idea of all this.
Simplified Geological Table
| Era | Period - Epoch | Event |
|---|---|---|
| Paleozoic | Pre-Cambrian | Tanneron |
| Paleozoic | Cambrian | - |
| Paleozoic | Ordovicin | - |
| Paleozoic | Silurian | - |
| Paleozoic | Devonian | - |
| Paleozoic | Carboniferous | Lac St Cassien |
| Paleozoic | Permian | Esterel volcano |
| Mesozoic | Triassic | - |
| Mesozoic | Jurassic | Sophia clay |
| Mesozoic | Cretaceous - Lower | - |
| Mesozoic | Cretaceous - Upper | - (just) |
| Cenozoic | Tertiary - Paleocene | - |
| Cenozoic | Tertiary - Eocene | Biot sand |
| Cenozoic | Tertiary - Oligocene | - |
| Cenozoic | Tertiary - Miocene | Alps, Biot volcano |
| Cenozoic | Tertiary - Pliocene | - |
| Cenozoic | Quaternary - Pleistocene | early man recent |
| Cenozoic | Quaternary - Holocene | early man recent |
The two volcanos marked on the table are very far apart in time and nature. The Esterels were formed from the lava flow of a very early time (Palaeozoic era) that cooled to form a very enduring granite-like rock with small crystals - Rhyolite. You can find it used as a paving-stone in the older streets of Bagnols-en-Forêt. It also makes a most imposing landscape.
The Biot volcano is more 'recent' (Miocene) and is much more 'alkaline', ie., much less silica (quartz) and much more iron and other metal minerals. The low hill that is left is made up mostly of consolidated volcanic ash, but it must have been quite explosive to judge from the amount of volcanic 'bombs' imbedded in it. This consolidated volcanic ash was, until very recently, quarried and used to build some of best bread or pizza ovens in existence. Luckily, for those who appreciate good bread, some are still being used for baking in the old way - with wood!
The pre-Alps
Although the Alps are relatively young there has already been considerable erosion. Nearly all the deposits of the Cretacous era have all but vanished! Vestiges can still be found in the Caussols and St. Vallier area, with a few typically Cretaceous fossils and flints. The underlying Jurassic limestone is very resistant to erosion in the Alpes Maritimes. After the departure of the sea the limestone lay for a long time in shallow seas or lakes where the calcium crystals were infiltrated by magnesium. When this process is complete (half magnesium, half calcuim) the rock is then called 'Dolomite' - from the Dolomites in Italy. In the Alpes Maritimes the process is often incomplete and it is then called 'Dolomitic Limestone'. These rocks, when freshly broken, have a reddish-ochre color, due to the presence of magnesium. Going to the east of our region in the Alpilles around Les Baux the limestone has not undergone this process and remains white. The deep red scars one can see in this landscape are due to the extraction of Aluminium ore called 'Bauxite' after Les Baux where it was first discovered! The color is due to heavy iron staining of the ore and, now that purer deposits have been found in the world, the original Baux deposits are no longer mined or are in the process of closure.
Lac St. Cassien and around
Driving round the lake towards the Autoroute and looking left after the bridge one can see the gray to black rocks by the roadside. These are the 'schists' of the 'Carboniferous Period'. A time of rich vegetation during which much of the world's coal deposits where formed. Under the severe pressures this region has undergone during it's geological history the coal deposits, never very thick, have been transformed to anthracite (hard coal). These deposits have been mined in the past - more especially at Boson, a little further down the autoroute towards Fréjus - but the quality was poor and the seams thin. The gray schists and shales are a kind of hardened clay and result from the earth on which the ancient forests grew. The dark color comes from the mixed-in 'Carbon'. In many coal-mines this clay is still soft and, as it will stand high temperatures, is used to make fire-bricks.
Driving over the autoroute and then turning left and under it, along a track, one can see large blocks of white stone that look, at first, like massive quartz, but, if you scratch it, you find that it is very soft! This is Flourite. Continuing along the rough road you will end up in front of one of the once largest mines in Europe of this mineral. Converted to flourine it is used in drinking water, toothpaste and in steel production.
St. Paul-en-Forêt
Just ouside St. Paul-en-Fôret, towards Bagnols-en-Forêt, is a granite ridge, it's highest point being near the road, at right angles to it, plunging down at both ends. Granite is usually composed of (essentially) quartz, felspar and black and/or white mica, but in the case of the St. Paul granite, as it's called, the mica is replaced by tourmaline. Instead of the thin flakes of mica one can clearly see the tourmaline in the form of little black sticks. Here and there, where there have been a concentration of minerals on the ridge slopes, you can find larger crystals often attached to massive quartz. Finer, deep-green tourmaline is used in jewelry, but that of St. Paul is all opaque and black!
Continuing the road to Barjol one goes through a landscape of 'metamorphic' rocks which were formed in the surroundings by the heat and pressure from the granite intrusion. These rocks are called 'gneisses' (with felspar) or schists (no felspar, but bands of black mica). Gniesses are formed by pressure and heat, schists with pressure only. Schists will often easily split into layers like a kind of deformed slate. In some parts of France it is even used for roofing.
Broken Dam. Along the autoroute, about halfway to Fréjus, you can see on the right the remains of a dam, the Barrage de Maupasset. One night of heavy rain, on 2 Dec 1959, this dam gave way, causing death, injury and much damage on it's path to the sea. The rupture of the Barrage de Maupasset was basically caused by a non appreciation of this aptitude of schist, on which the dam rested, to give way along it's cleavage surfaces. The responsibilities have still not been officially determined.
Rock recognition
This scale is based on the fact that some rocks are much harder than others and can be identified in this way. For those who might wish to start to know minerals and rocks, with a pen-knife and a lump of granite you can already make a start. If it scratches everything it is not granite! The knife will not scratch the quartz, but will mark felspar and easily pick off flakes of mica. One has to be careful to see that it is the rock being scratched and not the knife. Use the point only. A lump of quartz will scratch about anything you are likely to find - except carburundum and diamonds! There are many interesting minerals to find and the job gets even more complicated the nearer you get to the Esterels. Their is even a unique rock to be searched for between Bouloris and Dromont, near St. Raphael - the beautiful dark blue 'Esterillite'.
| Hardness | Rock | Note |
|---|---|---|
| 1 | Talc | Marks paper |
| 2 | Gypsum | Fingernail (just) |
| 3 | Calcite | Crystallized calcium |
| 4 | Flourspare | Copper coin |
| 5 | Apatite | |
| 6 | Felspar | Knife |
| 7 | Quartz | |
| 8 | Topaz | |
| 9 | Corundum | Carborundum is 9+ |
| 10 | Scratch anything | - |