Altérites à silex de l’ouest du bassin de Paris

Les altérites ou formations résiduelles à silex ou résidus à silex (RS) sont le produit de l’altération météorique des craies à silex du Crétacé supérieur. On les retrouve dans le Bassin Parisien en Normandie, Hauts-de-France (Oise), Centre-Val de Loire, Grand-Est (territoire champenois) et Bourgogne-Franche-Comté.

Deux thèses de doctorat ont été réalisées sur ces formations résiduelles dans l’ouest du bassin de Paris. Ces deux travaux caractérisent les RS selon deux typologies différentes, puis s’appuient sur ces typologies pour estimer la potentielle utilisation des RS comme granulats et pour dresser un bilan de l’altération de la craie (B. Laignel, 1997), reconstituer leur évolution au Cénozoïque et réaliser une cartographie de l’épaisseur des RS et de la composante verticale de déformation finie de la paléosurface continentale paléogène (F. Quesnel, 1997).

Les altérites à silex de l’ouest du bassin de Paris : travaux de B. Laignel et F. Quesnel

Position des RS parmi les formations superficielles sur substrat crayeux

Quesnel F., 1997

Caractéristiques géologiques et hydrogéologiques des formations résiduelles à silex

Caractéristiques géologiques et géométriques des RS

Les Argiles à silex sont issues de l’altération de la craie à silex du Crétacé supérieur par l’action des eaux météoriques. Les formations crayeuses sont relativement peu perméables, mais admettent cependant des circulations d’eau dans leurs réseaux de fissures, joints stratigraphiques et par le biais des bétoires (structures de l’exokarst comme les gouffres et dolines). Les actions physique et chimique de l’infiltration de l’eau ont mené à une décalcification des unités crayeuses supérieures, laissant place à un manteau d’altération composé de silex provenant de la craie à silex crétacée, dans une matrice argileuse à limono-argileuse. La position des RS sur le substrat crayeux est donnée Figure 1, et replacée par rapport aux autres formations superficielles ( lœss , alluvions, etc.).

Sur les bordures du Bassin Parisien, les RS se rencontrent à l’ affleurement ou sous couverture superficielle (limons des plateaux, alluvions, …). De par leur nature de produit d’altération, les RS sont souvent autochtones, néanmoins elles peuvent parfois être remaniées sur les versants par un phénomène de solifluxion. Elles peuvent alors être désignées par l’appellation « Biefs à silex ». S’étant développées du Tertiaire inférieur (Paléocène-Eocène) au Quaternaire, les RS sont représentées par différents faciès variables en composition, épaisseur et extension.

Grâce à l’analyse critique et la compilation de données de sondage, géologiques, géomorphologiques et géophysiques, associée à des observations de terrain complémentaires, la cartographie de l’épaisseur de ces altérites , ainsi que d’autres formations superficielles comme les limons des plateaux ont pu être réalisées. Dans l’Ouest du Bassin Parisien, les épaisseurs des RS sont comprises entre 0 et 30 mètres (voir Figure 2). Des fichiers de forme pour logiciels SIG (Shapefile, L93) ont été produits à partir de ces travaux.

Caractéristiques hydrogéologiques des RS

Bien qu’à forte composante argileuse, les formations résiduelles à silex ne peuvent être considérées comme formations imperméables. En effet, s’il y a bien ruissellement des eaux de pluie dans un premier temps, ce ruissellement se perd après 1 ou 2 km au plus dans des bétoires. De plus, on observe souvent un retrait des argiles autour des silex en été, et l’eau peut s’infiltrer dans les profils de RS le long de ces vides. Dans les secteurs où la nappe de la craie sous-jacente est peu profonde, les RS ne constituent donc pas forcément une protection efficace de la ressource en eau. L’efficacité de la protection de la nappe crayeuse dépend majoritairement de l’épaisseur du manteau d’argiles à silex, et de sa composition (teneur en argile de la matrice, quantité de silex, éventuelles contaminations sableuses tertiaires).

Les altérites à silex étant souvent surmontées de limons lœssiques pouvant atteindre des épaisseurs de 10 mètres, elles forment parfois un mur imperméable sous ces limons. Des nappes perchées peuvent alors apparaître localement au sein des lœss . L’hétérogénéité des RS mène donc à une triple alimentation de la nappe de la craie : alimentation directe par les bétoires, alimentation après stockage temporaire dans les limons des plateaux via les bétoires, et alimentation plus régionalisée selon la perméabilité des RS.

Typologies des formations résiduelles à silex

Caractérisation lithologique et genèse des RS

Les travaux de doctorat de B. Laignel se sont attachés à élaborer une caractérisation des altérites à silex de l’ouest du bassin de Paris selon une méthode précise qui peut être décrite comme suit :

Analyse granulométrique permettant de distinguer les deux phases des RS que sont la matrice et les silex ;
Caractérisation de la matrice : étude de la minéralogie de la fraction argileuse par diffraction de rayons X, et analyse chimique des matrices par différents dosages ;
Caractérisation des silex : observations macroscopiques, minéralogie, mesure de porosité et de densité, et caractérisation géotechnique.

Cette méthodologie a permis de classer les formations résiduelles à silex en deux grands ensembles qui sont les RS de plateau et les RS de versant. Pour chaque ensemble, une typologie régionale a pu être établie.

Les formations résiduelles à silex de plateau sont regroupées en six faciès géographiques numérotés ci-dessous et représentés sur la Figure 3 (Quesnel F., 1997, Laignel, 1997, Laignel et al., 2002) :

1 : RS sous les alluvions des hautes terrasses de la Seine et de l’Eure ;
2 : RS de la partie orientale de l’ouest du Bassin Parisien (Talou, est du Pays de Caux et nord-est du Vexin normand)
3 : RS du Pays de Caux (excepté l’est), du Roumois, de la région d’Evreux et de la bordure sud-ouest du Vexin normand ;
4 : RS du Drouais ;
5 : RS de l’Eure (excepté le Roumois et l’est) et de la bordure est du Calvados ;
6 : RS du Perche et de l’Eure-et-Loir.