Géologie d'Andorre

La principauté étant intégralement située au sein des Pyrénées, la géologie de l'Andorre est indissociable de celle de cette chaîne de montagne. Les Pyrénées sont une chaîne de collision intra-continentale appartenant à la ceinture alpine formée à la suite de la collision entre le bloc ibérique et l'Eurasie (orogenèse alpine). Celle-ci est subdivisée en plusieurs zones tectoniques, délimitées entre elles par des failles. La principauté d'Andorre se trouve au sein de la zone axiale des Pyrénées, abritant les sommets les plus élevés et où les déformations ont été les plus importantes.

L'histoire géologique de cette zone axiale et donc du territoire andorran est polyphasée et expose, à travers les différentes roches et structures rencontrées, les conséquences de deux cycles orogéniques majeurs du Phanérozoïque : le cycle varisque (ou hercynien) et le cycle alpin. Alors que l'orogénèse varisque entraîne le plissement et le métamorphisme des séries sédimentaires préexistantes, l'épisode orogénique alpin à l'origine de la chaîne actuelle provoque quant à lui (au cours de l'Éocène et au début de l'Oligocène) l'exhumation et la surrection du matériel varisque.

Organisation structurale et types de roches

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Schématiquement, la zone axiale pyrénéenne comporte trois grands ensembles tectoniques qui sont tous présents sur le territoire andorran[1],[2] :

Les deux cartes géologiques ci-dessus reprennent sensiblement le même code couleur, l'une à échelle de l'Andorre et l'autre à l'échelle de la zone axiale des Pyrénées. En jaune apparaissent les dômes anticlinaux cambro-ordoviciens (à prédominance schisteuse en Andorre). Les plis synclinaux siluro-dévoniens (à prédominance calcaire en Andorre) sont en bleu. Enfin, les intrusions gneissiques Ordoviciennes et plutoniques granitoïdes carbonifères sont en rouge sur la carte de l'Andorre (et respectivement en orange et en rouge sur la carte des Pyrénées).

Roches métasédimentaires du Paléozoïque

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Roches calcaires du synclinal de Tor-Casamanya au niveau du port de Cabús
Affleurement calcaire du Dévonien sur le massif du Casamanya
Crêtes schisteuses du massif du Coma Pedrosa
Le fond du cirque de Tristaina formé de micaschiste à haut degré de métamorphisme

Nature des roches

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Au cours du Paléozoïque, en lieu et place des Pyrénées actuelles se trouve un bassin de sédimentation épicontinental[3] au niveau duquel vont se déposer successivement diverses strates de roches sédimentaires du Cambrien au Dévonien. Les roches Cambro-Ordoviciennes sont de nature variée selon les strates et l'on retrouve en épaisseur variable de l'ardoise, du calcaire et de la quartzite[4],[5]. Les roches du Dévonien sont quant à elles principalement de nature calcaire (mais la stratigraphie inclut également de l'ardoise)[4],[5] tandis que les roches datées du Silurien correspondent à des ardoises[4].

Lors de la phase tardive de l'orogénèse varisque, ces roches vont subir un métamorphisme de basse pression et de haute température plus ou moins marqué pour devenir des roches métasédimentaires[1],[6]. Il existe un gradient croissant de métamorphisme du sud vers le nord du pays (le métamorphisme étant maximal au contact du massif orthogneissique de l'Aston)[7] comme en témoigne la répartition des minéraux marqueurs du degré de métamorphisme tels que l'andalousite et la sillimanite. On assiste ainsi le plus souvent à une transformation schisteuse des roches cambro-ordoviciennes avec présence de micaschiste dans les zones de métamorphisme maximal[7].

Structuration en plis

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Des déformations tardi-hercyniennes (d'âge Stéphanien) génèrent une succession de plis anticlinaux et synclinaux orientés grossièrement selon un axe est-ouest[8],[7]. Cette alternance de plis conditionne l'affleurement des différentes strates palézoïques métasédimentaires et structure le paysage géologique andorran.

De manière schématique, les plis synclinaux laissent affleurer les roches du Dévonien dans leur portion centrale et du Silurien dans leur périphérie[8],[4],[5]. Il existe grossièrement dans ces zones une prédominance calcaire du substrat rocheux[7]. Les dômes anticlinaux font quant à eux font apparaître les roches les plus anciennes datées du Cambrien et de l’Ordovicien[8],[5]. Au niveau des zones anticlinales, il existe une prédominance schisteuse du substrat rocheux[7]. Il est à noter qu'aucune roche antérieure au Cambrien n'affleure sur le territoire andorran.

On retrouve ainsi du nord au sud du pays[8],[4],[7] :

Orthogneiss

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En Andorre, les orthogneiss ne sont retrouvés que dans le nord et le nord-est du pays, sur les franges du dôme d'Aston-Hospitalet[9]. Le protolithe de ces orthogneiss était un laccolite de granite dont la formation a été datée par méthode U-Pb à environ 470 Ma[10],[9],[11]. Cette date concorde avec celle obtenue dans d'autres massifs gneissiques (comme la Montagne Noire ou encore le massif du Canigou) et traduit donc survenue d'un important évènement magmatique pendant l'Ordovicien[10],[9] que l'on suppose correspondre à un rifting aux marges des paléocontinents Baltica et Gondwana dans le cadre de l'orogenèse calédonienne[10]. Lors de l'orogénèse varisque, ce lacolitte a subi un métamorphisme résultant en une transformation du granite en orthogneiss[12].

Deux formations différentes sont décrites, d'une part des gneiss à plagioclase (affleurant au port de Siguer et au pic de Font Blanca) et d'autre part les gneiss œillés de Mil-Menut qui affleurent au fond de la vallée d'Incles (estanys de Juclà, pic d'Escobes)[13].

  • Le pic d'Escobes constitué de gneiss
    Le pic d'Escobes constitué de gneiss
  • Le port de Siguer et le pic de Font Blanca
    Le port de Siguer et le pic de Font Blanca

Intrusions plutoniques carbonifères

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Les plutons granitoïdes de la fin du Carbonifère sont principalement retrouvés au sud-est du pays au sein du batholite de Mont-Louis-Andorre, une vaste structure dont la granodiorite est le constituant essentiel et qui couvre une surface de plus de 600 km2 (en s'étendant jusqu'en Espagne)[14],[7].

Une datation par l'uranium-plomb réalisée dans les skarns adjacents au batholite, estime que sa formation s'est produite il y a 305 Ma[15],[16]. Cette datation est concordante avec celle des autres plutons granitoïdes des Pyrénées (comme le massif de Cauterets et le massif de la Maladeta)[16],[6]. Les caractéristiques géochimiques des roches constituant ces différents massifs sont également très similaires (signature géochimique métalumineuse et calco-alcaline riche en potassium).

L'ensemble oriente vers une origine commune au travers d'un phénomène magmatique étendu à l'ensemble de la chaîne pyrénéenne. Une hypothèse avancée est une rupture de slab ou une délamination du manteau lithosphérique lors de la phase tardive de l'orogénèse varisque[6]. Le pic d'activité magmatique se serait déroulé il y a 300 à 310 Ma à la fin du Carbonifère (âge Pennsylvanien)[16],[6]. La mise en place du batholite Mont-Louis-Andorre s'est accompagnée d'une couronne de métamorphisme de contact au niveau des roches méta-sédimentaires paléozoïques déjà en place au voisinage[6].

Outre le batholite de Mont-Louis-Andorre, d'autres plus petites intrusions granitoïdes (granodiorite) de même nature sont présentes en Andorre, notamment à proximité de Santa Coloma[17],[18],[7].

Parmi les ensembles granitiques de l'Andorre, on signalera notamment le cirque des Pessons à l'est du pays (plus grand cirque glaciaire d'Andorre) et la vallée du Madriu au sud-est du pays, classée au patrimoine mondial de l'UNESCO.

  • Blocs de granite au premier plan (estany de la Bova) et crête sud de la vallée du Madriu formée de sommets granitiques à l'arrière-plan.
    Blocs de granite au premier plan (estany de la Bova) et crête sud de la vallée du Madriu formée de sommets granitiques à l'arrière-plan.
  • Le cirque granitique des Pessons
    Le cirque granitique des Pessons

Fossiles

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Comme nous l'avons dit, au cours du Paléozoïque, un bassin de sédimentation marin épicontinental se trouvait en lieu et place des Pyrénées, aux marges du paléo-continent Gondwana (océan Rhéique). Les fossiles qui nous sont parvenus sont donc des témoins de la paléofaune de cette époque et sont ceux d'animaux marins (mollusques). Les fossiles andorrans ont été globalement assez peu étudiés mais une centaine de gisements fossilifères est connue dans la principauté[19].

Les fossiles les plus anciens sont des traces de bioturbation (ichnofossiles) au sein des dépôts cambro-ordoviciens[19],[20]. Les strates de l'Ordovicien supérieur arborent des fragments de brachiopodes, de crinoïdes et de bryozoaires[19]. Dans les couches sédimentaires du Silurien, on retrouve des fossiles de graptolites. Ce sont les calcaires du Silurien qui abritent la plus grande diversité de fossiles avec des coraux, des crinoïdes, des brachiopodes et des céphalopodes[19]. Enfin, le Dévonien a laissé des fossiles de crinoïdes et d'orthocères[19].

Glaciations quaternaires

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Article détaillé : Glaciers des Pyrénées.
Les lacs glaciaires de l'Angonella dans le cirque éponyme.
Le pic pyramidal de Serrère.

Comme le reste de la chaîne pyrénéenne, le territoire andorran a subi l’empreinte des glaciations quaternaires. Lors de la phase d’extension glaciaire maximale, une langue glaciaire descendait de la vallée de la Valira del Nord et confluait à La Massana avec un second glacier issu du massif du Coma Pedrosa[21]. Ce glacier rejoignait ensuite une autre langue glaciaire issue de la vallée de la Valira d’Orient à hauteur d’Andorre-la-Vieille[21]. L’ensemble se prolongeait ensuite le long de la vallée de la Gran Valira jusqu’en Espagne comme en témoigne la présence d’une moraine fronto-latérale aux portes de La Seu d'Urgell[22].

Lors des phases successives de retrait et de stabilisation, les grands glaciers ont laissé de multiples dépôts glaciaires et fluvio-glaciaires. On pourra citer comme exemple les dépôts glacio-lacustres de la cuvette de La Massana[7],[23].

De manière plus visible, les glaciations quaternaires ont profondément modelé le relief andorran. Les hauts massifs sont parsemés de multiples cirques glaciaires aux intersections desquels se trouvent des pics pyramidaux (comme le pic de Tristagne et le pic de Serrère)[7]. Le cirque des Pessons, le cirque d’Arcalís ou encore le cirque de l’Angonella constituent de bons exemples de ces cirques glaciaires[7]. Des phénomènes de surcreusement glaciaire au sein de ces derniers ont donné naissance à des lacs (estanys de Tristaina, estanys de l'Angonella ...)[7]. La quasi-totalité des lacs de l’Andorre sont ainsi d’origine glaciaire[7].

Outre les dépôts glaciaires et fluvio-glaciaires déjà mentionnés, les grandes vallées du pays portent toutes les empreintes de l’emprise glaciaire quaternaire dans leur morphologie. Il s’agit en effet d’auges glaciaires, aux pentes assez abruptes (forme typique en « U »), flanquées d’épaulements et de vallées suspendues[7]. La vallée de Ransol tout comme celle de la Vall del Riu constituent des exemples de vallées suspendues raccordées à celle de la Valira d’Orient[7]. Le Pla de Besalí (versant sud du pic éponyme surplombant le village d’El Serrat est un épaulement bien dessiné[7]. Enfin, la dynamique glaciaire génère les habituels verrous, ombilics et gorges (comme à la Grella ou à Meritxell) du profil longitudinal de ces vallées[7].

Références

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  1. ↑ a et b (en) J. E. Mezger, « Comparison of the western Aston-Hospitalet and the Bossòst domes: Evidence for polymetamorphism and its implications for the Variscan tectonic evolution of the Axial Zone of the Pyrenees », Journal of the Virtual Explorer, vol. 19,‎ (ISSN 1441-8142, DOI 10.3809/jvirtex.2005.00122, lire en ligne, consulté le )
  2. ↑ Baptiste Lemirre, Origine et développement de la thermicité dans les Pyrénées varisques : Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et des Planètes Solides, (lire en ligne), p. 30
  3. ↑ Bernard Laumonier, « Les Pyrénées centrales et orientales au début du Paléozoïque (Cambrien s.l .) : évolution paléogéographique et géodynamique », Geodinamica Acta, vol. 11, no 1,‎ , p. 1–11 (ISSN 0985-3111 et 1778-3593, DOI 10.1080/09853111.1998.11105307, lire en ligne, consulté le )
  4. ↑ a b c d et e (en) Pilar Clariana et Joaquin García-sansegundo, « Variscan structure in the eastern part of the Pallaresa massif, Axial Zone of the Pyrenees (NW Andorra). Tectonic implications », Bulletin de la Société Géologique de France, vol. 180, no 6,‎ , p. 501–511 (ISSN 1777-5817 et 0037-9409, DOI 10.2113/gssgfbull.180.6.501, lire en ligne, consulté le )
  5. ↑ a b c et d (es) Aina Margalef, Pilar Clariana, Joaquín García-Sansegundo et Josep Maria Casas « Estructura de los materiales prevariscos de la Zona Axial pirenaica en la transversal de Andorra » () (lire en ligne, consulté le )
    —XXIX Reunión de la Comisión de Tectónica de la Sociedad Geológica de España
  6. ↑ a b c d et e Baptiste Lemirre, Origine et développement de la thermicité dans les Pyrénées varisques : Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et des Planètes Solides, (lire en ligne)
  7. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p et q Jean Becat, L’Andorre, mutations d’une économie montagnarde. Thèse 1993, édition 2019 : Livre 1 : Originalité et banalité de l’Andorre, Université Paul Valéry Montpellier III, (lire en ligne), p. 73-75
  8. ↑ a b c et d B. Laumonier, « Les Pyrénées alpines sud-orientales (France, Espagne) – essai de synthèse », Revue de Géologie pyrénéenne (consulté le )
  9. ↑ a b et c (es) Aina Margalef, Pilar Clariana, Joaquín García-Sansegundo et Josep Maria Casas « Estructura de los materiales prevariscos de la Zona Axial pirenaica en la transversal de Andorra » () (lire en ligne, consulté le )
    —XXIX Reunión de la Comisión de Tectónica de la Sociedad Geológica de España
  10. ↑ a b et c (en) Yoann Denele, Pierre Barbey, Etienne Deloule et Ewan Pelleter, « Middle Ordovician U-Pb age of the Aston and Hospitalet orthogneissic laccoliths: their role in the Variscan evolution of the Pyrenees », Bulletin de la Société Géologique de France, vol. 180, no 3,‎ , p. 209–216 (ISSN 1777-5817 et 0037-9409, DOI 10.2113/gssgfbull.180.3.209, lire en ligne, consulté le )
  11. ↑ Bureau de recherches géologiques et minières, « Carte géologique numérique à 1/250 000 de la région Midi- Pyrénées. Notice technique », sur Portail interministériel cartographique - Occitanie (portail Picto-Occitanie), (consulté le )
  12. ↑ Baptiste Lemirre, Origine et développement de la thermicité dans les Pyrénées varisques : Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et des Planètes Solides, (lire en ligne), p. 23
  13. ↑ M. Besson, « Notice explicative de la carte géologique de Fontargente (feuille 1093 des cartes géologiques de la France à 1/50000) », Bureau de recherches géologiques et minières, (consulté le )
  14. ↑ Gerard Gleizes, Anne Nedelec, Jean-Luc Bouchez et Albert Autran, « Magnetic susceptibility of the Mont-Louis Andorra ilmenite-type granite (Pyrenees) - A new tool for the petrographic characterization and regional mapping of zoned granite plutons », Journal of Geophysical Research, vol. 98,‎ , p. 4317–4331 (DOI 10.1029/92JB01590, lire en ligne, consulté le )
  15. ↑ (en) Olivier Maurel, Jean-Patrick Respaut, Patrick Monié et Nicolas Arnaud, « U-Pb emplacement and 40Ar/39Ar cooling ages of the eastern Mont-Louis granite massif (Eastern Pyrenees, France) », Comptes Rendus Geoscience, vol. 336, no 12,‎ , p. 1091–1098 (DOI 10.1016/j.crte.2004.04.005, lire en ligne, consulté le )
  16. ↑ a b et c Bernard Laumonier, Pierre Barbey, Yoann Denèle, Philippe Olivier et Jean-Louis Paquette, « Réconcilier les données stratigraphiques, radiométriques, plutoniques, volcaniques et structurales au Pennsylvanien supérieur (Stéphanien – Autunien p.p.) dans l'Est des Pyrénées hercyniennes (France, Espagne) », Revue de Géologie pyrénéenne,‎ (lire en ligne, consulté le )
  17. ↑ (es) Aina Margalef et Pilar Josep Maria « Corte geológico compensado del sur de Andorra: aportaciones a la estructura varisca del Pirineo central » () (lire en ligne, consulté le )
    —IX Congreso Geológico de España
  18. ↑ (en) J. Palau, A. Soler, J. Solé, M.R Espínola et J. Delgado, « Dating of gold-bearing skarns and intragranitic mineralizations in the Central Pyrenees. A new Approach to thematic mapping »
  19. ↑ a b c d et e (pt) Gonçalo Silvério et Aina Margalef Porcar « Redescobrindo os fósseis de Andorra » (20-22 novembre 2020) (consulté le ) Modèle:Livro de Actas - Abstracts
    —X Congresso de Jovens Investigadores em Geociências
  20. ↑ (en) Julivert M. and Durán H. (1990). « Paleozoic stratigraphy of the Central and Northern part of the Catalonian Coastal Ranges (NE Spain) »,Acta Geologica Hispanica. 25(1-2):3-12
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  22. ↑ Valenti Turu i Michels, Geoffrey S. Boulton, Xavier Ros I Visus et Jose Luís Peña‑Monné, « Structure des grands bassins glaciaires dans le nord de la péninsule ibérique : comparaison entre les vallées d'Andorre (Pyrénées orientales), du Gallego (Pyrénées centrales) et du Trueba (Chaîne cantabrique) », Quaternaire, no vol. 18/4,‎ , p. 309–325 (ISSN 1142-2904 et 1965-0795, DOI 10.4000/quaternaire.1167, lire en ligne, consulté le )
  23. ↑ (ca) Valentí Turu et Jaume Bordonau, « El glacialisme de les valls de la Valira del Nord (Principat d'Andorra): Síntesi d'afloraments », Annals 1995 del Centre de Barcelona de l'Institut d'Estudis Andorran,‎ , p. 41-104
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