Orbey Trois-Epis Kaysersberg - Sur le terrain
Voir article de synthèse pour plus d'informations : Les migmatites
Arrêt n°1 : Migmatite des Trois-Epis, une fusion faible
Figure 1: Repère de l'arrêt de stationnement
Figure 2 : Affleurement de migmatite
La roche est claire ; elle ressemble à un granite clair, avec un réseau de lamelles de biotite, orienté de manière identique ; les plans sombres micacés matérialisent des écoulements chauds, la remontée du matériau, en voie de migmatisation.
Le protolithe des migmatites des Trois Epis serait donc des orthogneiss felsiques (granite clair) identiques à ceux des gneiss variés de Sainte- Marie aux - Mines ou des granulites du col des Bagenelles.
La fusion partielle de ces gneiss qui reste modérée intervient par baisse de la pression lors de leur remontée (de 45 à 12 km de profondeur,) depuis la racine de la chaîne, liée à la subduction de la marge continentale du Saxo-Thuringien sous le bloc continental Moldanubien et par un apport de chaleur dû à la mise en place des granites très uranifères des Crêtes, dans les gneiss de Sainte Marie et de leur couverture à 340 Ma.
Figure 3 : Migmatite des Trois-Epis, roche globalement claire
Figure 4 : Migmatite des Trois-Epis, lamelles de biotites orientées
Arrêt n°2 : Migmatite de Kaysersberg : les enclaves de grauwackes
L’affleurement altéré et fracturé montre de nombreux plans de failles et des filons de taille décimétrique qui traversent l’affleurement.
Figure 5 : Vue d'ensemble de l'affleurement au bord de la D11
Les roches de l’affleurement sont hétérogènes ; on y distingue plusieurs ensembles:
- la roche encaissante (matrice) à aspect de granite ou gneiss, dans laquelle la biotite entoure d’autres constituants ; la biotite peut aussi être en longues trainées. Les cristaux y sont bien visibles. On aperçoit aussi des zones sombres composées de biotite.
Figure 6 : Roche encaissante à aspect de granite
Sur des blocs de roche d’un affleurement situé en arrière, on identifie par endroit des très beaux cristaux de microcline de la taille du cm.
Figure 7 : Cristaux de microcline de taille centimétrique dans un bloc de granite
- des enclaves diverses, d’origine sédimentaire en forme d’ovoïdes, de tailles variables, pouvant aller jusqu’à des tailles métriques; ces enclaves peuvent être :
- en couches parallèles avec un grain de taille variable et présentant un faciès bréchique
- litée en feuillets minces, se délitant
- de couleur verdâtre, contenant des pyroxènes, s’altérant en prenant la couleur rouille.
Figure 8 : Enclave de couleur verdâtre, présentant un faciès bréchique sur son pourtour
Figure 9 : enclave litée
Les enclaves correspondent à des grauwackes fortement métamorphiques du Culm d’âge Dévonien supérieur à Carbonifère inférieur que l’on peut observer dans le massif de Soultzbach et plus au Sud, à des grauwackes très peu métamorphiques, dans la région du Markstein, dans la ligne des klippes.
Les migmatites de Kaysersberg sont donc le résultat de la fusion de *grauwackes.
Une partie du matériel d’origine a peu fondu ou sont des résidus de la fusion (restites) : ce sont les amas sombres riches en biotite en lits ou en enclaves ovoïdes et les corps calciques et silicatés à pyroxène.
Figure 10 : Restite sombre, riche en biotite
La fusion, plus importante que celle des migmatites des Trois Épis, conduit à la formation de diatexites, comme le montre la structure de la roche encaissante où toute trace de foliation synmigmatique a disparu, est réalisée lors de la remontée de la racine de la chaîne de montagnes (gneiss de Sainte Marie) dans des niveaux de grauwackes sédimentaires plus superficiels entre 330 et 325 Ma.
Les grauwackes largement fondus constituant les migmatites de Kaysersberg, « emballent » le môle d’orthogneiss en voie de fusion des Trois Epis qui constitue alors un panneau plus résistant.
D’autres arrêts le long de la D11 (Arrêt n°2bis), après Labaroche vers Orbey, 600m environ en dessous de l'arrêt précédent, montrent encore des enclaves de grauwackes.
Figure 11 : Enclave de grauwackes
Grauwackes : on désigne par grauwackes l’ensemble des dépôts volcano-sédimentaires de la couverture dévono-dinantienne des Vosges ; ce sont des grès particuliers constitués de grains à granulométrie variable, allant des argilites (grains de la matrice, < 4micromètres) à des brèches (grains > 2 mm) reconnaissables (fragments lithiques de roches volcaniques et/ou métamorphiques) mélangés à des minéraux seuls (quartz, feldspath et micas).
Arrêt n°3 : Méga-enclave dans les migmatites de Kaysersberg avec des traces de déformation, les plis ptygmatiques
L’affleurement présente une méga - enclave dans les migmatites de Kaysersberg.
À gauche de l’affleurement, on identifie les mobilisats issus de la fusion partielle à structure cloisonnée.
L’enclave de grauwacke a une taille exceptionnelle ; elle est entièrement en voie de migmatisation. Ses strates sont redressées à la verticale. Ses parois sont parcourues de veines blanches, contenant du quartz et des feldspaths. Ces veines forment des plis ptygmatiques (en forme de boyaux).
Figure 12 : Affleurement
Figure 13 : Couches redressées
La présence de plis et d’une foliation à fort pendage témoigne d’une déformation visqueuse importante au moment de la fusion partielle sous contrainte.
Le produit de la fusion des matériaux felsiques les plus fusibles forme des lits clairs (ou leucosome) qui subissent une ségrégation des matériaux les plus réfractaires sombres (ou mélanosome).
Figure 14 : Mobilisat clair et restite sombre
Figure 15 : Plis clairs ptygmatiques
Arrêt n°4 : Belles enclaves de grauwackes déformées dans les migmatites de Kaysersberg
La chapelle est construite sur l’affleurement de migmatites.
Figure 16 : Vue générale de l'affleurement
L’affleurement permet de voir facilement des enclaves sombres, probablement des résidus de la fusion commençante des grauwackes du Culm, de formes ovoïdes plus ou moins aplaties et de tailles très variées dispersées dans une trame granitique à structure cloisonnée, quartz et biotite occupant les interstices entre les feldspaths.
Certaines enclaves, dites calco-silicatées, verdâtres, se caractérisent par une zonation concentrique que l’on connaît dans des ovoïdes à ciment calcaire du Culm ayant subit un métamorphisme thermique avec des transferts d’éléments (réactions métasomatiques), le cœur étant formé d’un noyau à pyroxène (altéré) et à quartz. Les formes de ces enclaves témoignent de la déformation visqueuse du matériel initial, au moment de la fusion.
Figure 17 : Roche encaissante
Figure 18 : Enclave et roche encaissante
Figure 19 : Enclaves aplaties
Figure 20 : Coeur d'une enclave sphérique