N° 8  -  2002

DONNÉES NOUVELLES
SUR L'ENVIRONNEMENT GÉOLOGIQUE
DES SOURCES THERMOMINÉRALES
DE BERTHEMONT-LES-BAINS
(MASSIF DE L'ARGENTERA-MERCANTOUR,
ALPES-MARITIMES)

Jacqueline ROMAIN
Laboratoire de Géologie Dynamique et Appliquée,
Université de Nice

I - GÉNÉRALITÉS

1. Cadre géographique et géologique (fig. 1)
Les sources de Berthemont les Bains se situent dans la partie méridionale du massif de l'Argentera-Mercantour, à l'Est de la vallée de la Vésubie entre les villages de Saint Martin Vésubie et Roquebillière. Elles sourdent dans la zone de confluence de trois vallons commandés par des failles : le vallon de Lancioures d'orientation N160°E, le vallon de Louchio, W-E, et le vallon de Férisson présentant un parcours en baïonnette, d'orientation générale N45°E. Du point de vue géologique, la zone d'émergence des sources est située dans le socle métamorphique du domaine oriental du massif cristallophyllien de l'Argentera. Ce socle est affecté par des phénomènes de mylonitisation très importants.

2. État actuel des connaissances
De récents travaux ont défini la zone d'émergence comme se situant à l'intersection d'un décrochement dextre NNW - SSE commandant le vallon de Lancioures, et de la zone broyée verticale W-E du vallon de Louchio délimitant un synclinal pincé de Carbonifère. " L'âge de ces eaux (au moins 30 ans) et leurs caractéristiques hydrogéothermales semblent montrer que ces structures peuvent être considérées comme des fractures vivantes " (5, 8) en relation avec les phénomènes néotectoniques connus dans la région : séismes, surrection du Mercantour... Ces sources, dont seule la source Saint jean Baptiste est actuellement utilisée par la station thermale, sont hypothermales et faiblement minéralisées.
En photographie par satellite, les directions observées ne se retrouvent pas toutes sur le terrain. Les sources de Berthemont se situeraient à la jonction entre un linéament important N80°E, un décrochement dextre N105°E et une faille N170°E en aval des sources, soit parallèle à la Vésubie dans ce secteur.
Sur le terrain, des études de fracturation ont mis en évidence les directions N105°E, N80°E et N170°E dont seule la N80°E serait exprimée dans le vallon de Louchio. Des études de terrain antérieures (10) ont décrit des failles N105°E (fig. 1, fig. 2) dans le secteur de Louchio. Le vallon de Lancioures orienté N160°E, non remarqué par satellite, semble relayer au N la direction N170°E vue par satellite. Les études de terrain ont signalé la présence d'écailles au contact du socle et du tégument permocarbonifère (fig. 3). Dans un cadre plus général, en se référant à des travaux récents, les sources de Berthemont appartiendraient à un vaste ensemble de sources aux caractéristiques communes dans les Pyrénées (plus de 200 sources en une trentaine de points d'émergence), en Corse et dans les Alpes (massif du Mercantour).
Elles présentent des caractéristiques communes :
- une faible minéralisation,
- un pH élevé (pour Berthemont de 8,8 à 9,3),
- le cation majeur est le sodium alors qu'aucun anion ne prédomine.

II - ENVIRONNEMENT TECTONIQUE

1. La tectonique tangentielle
Le massif du Mercantour, réputé autochtone, est cependant affecté par une tectonique tangentielle bien développée entre Saint Martin Vésubie et Roquebillière. Contrairement à la couverture sédimentaire, le socle ne présente pas de niveau de discontinuité bien défini, si bien que son comportement mécanique est différent sous l'effet des contraintes tectoniques. Le socle présente de nombreuses petites écailles dont la cartographie est très difficilement envisageable compte tenu des conditions d'affleurement (reliefs très raides présentant des barres dans la forêt et la végétation dense et épineuse des fonds de vallon).

1.1. les contacts socle - couverture
Le contact entre le socle et le Permien du vallon de Figuières est une écaille dont le pendage est variable (fig. 3) en raison des phénomènes de rétrodéversement qui ont affecté le massif. Ces phénomènes ont été mis en évidence précédemment par la microtectonique. Par ailleurs, la coupe sous la cime de Montjoya (fig. 4) levée sur le terrain et en galerie (par J. Vernet en 1963) met en évidence la présence de terrains houillers en galerie ne correspondant pas à l'affleurement. Ce phénomène peut s'expliquer par une déformation post permienne des synclinaux houillers, formant une écaille de socle par-dessus les séries carbonifères.

1.2. les plans striés subhorizontaux
De nombreux plans striés subhorizontaux ou à faible pendage au N s'expriment dans le socle, le Carbonifère du vallon de Louchio et le Permien grésoconglomératique de la série du Bego, à l'E de Berthemont. Ils sont accompagnés de mylonites ; les stries (fig. 2) ont une orientation NNW-SSE ; elles indiquent toujours un déplacement du compartiment supérieur vers le S (flèches de la fig. 2).

1.3. les mylonites subhorizontales
Des mylonites subhorizontales sont largement représentées dans le secteur étudié. Déjà signalées un peu plus au N, dans le secteur de la Palu, ces structures deviennent très abondantes dans la région de Berthemont. Ces mylonites, orientées généralement W-E, n'ont plus de cohésion et se présentent en creux sous une corniche de roche plus saine.

1.4. interprétation
Toutes ces structures sont le résultat de contraintes d'orientation subméridienne dirigées vers le S. Cette tectonique est post permienne (elle affecte les terrains de cet âge) et antérieure aux derniers rejeux des accidents coulissants. A défaut d'éléments plus précis, on la suppose d'âge alpin. Par son style et par sa chronologie relative, elle pourrait être synchrone des phases ayant entraîné le décollement de la couverture avec ses plissements et ses écaillages.

2. Les accidents subverticaux

2.1. les failles N 80° E
La zone d'écrasement du vallon de Louchio a affecté les terrains d'âge carbonifère avant le dépôt du Permien ; cette zone a rejoué par la suite, comme en témoignent les nombreuses microstructures affectant tous les terrains sauf le Quaternaire.

2.2. les failles N 160° E
Ces failles sont souvent accompagnées d'une zone mylonitique large dans l'ensemble du massif. Elles sont représentées ici par la faille du vallon de Lancioures et ses répliques. Ces directions probablement anciennes ont été réactivées lors des phases alpines. Ayant rejoué en coulissage dextre, ces failles sont moins nombreuses que les décrochements dextres N145°E auxquels elles sont souvent associés.

2.3. les failles N 145° E
Des directions parallèles à l'allongement du massif sont très bien représentées dans tout le Mercantour. Ce sont des décrochements dextres. Elles structurent le cirque de Férisson, et c'est la direction de la faille de la Vésubie à l'W de Berthemont. De nombreux plans de fracturation ont été mesurés en particulier dans le secteur du vallon de Lancioures.

2.4. les failles N 45° E
Présentant un parcours irrégulier en raison de l'anisotropie du socle due à la foliation qui ne favorise pas le cisaillement NE-SW, ces failles sont des décrochements senestres. Le vallon de Férisson est commandé par l'une d'elles. D'autres accidents parallèles sont visibles au S-E (fig. 1, fig. 2).

2.5. les failles subméridiennes
Recoupant toutes les structures, ces failles ont été considérées comme récentes et liées à la surrection du massif.

2.6. interprétation
- Le décrochement N45°E senestre du vallon de Férisson résulte de l'action d'une contrainte exercée selon une direction N-S.
- les directions N20°E à N30°E, striées selon un sens senestre, pourraient représenter les directions synthétiques senestres R,
- les directions N130°E à N150°E pourraient être les directions antithétiques dextres R',
- les directions N60°E à N70°E seraient les directions senestres P, symétriques de R,
- les directions N170°E à N180°E appartiendraient au système, elles pourraient en être les directions d'extension,
- la direction N160°E représente une direction dextre de Riedel R par rapport aux directions N145°E,
- la direction N80°E ancienne (ayant pu jour un rôle dans la montée du magma basaltique permien) est réactivée lors des contraintes alpines.

La chronologie relative est la suivante :
- les accidents N80°E et probablement N160°E sont anciens,
- des contraintes orientées du N vers le S sont responsables d'un écaillage intense du socle avec un raccourcissement global non appréciable avec certitude mais vraisemblablement pas très important,
- l'accentuation des contraintes est responsable des coulissages NW-SE dextres et NE-SW senestres, ces dernières sont largement représentées dans le S-E de la France (fig. 5),
- la surrection du massif entraîne la formation de fractures d'orientation subméridienne pouvant reprendre des fractures précédemment formées, - un système de contraintes actuelles a été mis en évidence par l'étude de la microsismicité entre le ler mai 1977 et le 31 mars 1982 dans le S-E de la France. Ces études montrent que le système de directions conjuguées (130°E à N150°E et N30°E à N50°E) est actuellement actif. Il est très voisin de nos directions anciennes réactivées N160°E et N45°E.

III - LES SOURCES ET LES MINÉRALISATIONS ASSOCIÉES

1. Les sources thermominérales
Quatre groupes de sources hypothermales et faiblement minéralisées sont connus à Berthemont. Trois d'entre eux se situent à l'W de l'accident N160°E du vallon de Lancioures, le quatrième est à l'intersection des vallons de Férisson et de Louchio.

1.1. La source Saint-Jean-Baptiste
C'est actuellement la seule source utilisée par la station thermale. Au-dessus du captage, une sortie d'eau se fait sur une fracture W -E faiblement pentée au N. Les fractures subméridiennes sont largement représentées. La source dépose du gypse.

1.2. La source Saint Julien
Située à 1.000 mètres d'altitude, à la base du vallon de Louchio, la source principale est captée (ancien bain romain). La source du vallon, non captée, sort en rive droite du vallon de Louchio à la faveur de l'intersection entre une direction N45°E, parallèle au décrochement du vallon de Férisson, et une faille N160°E, à moins d'un mètre en aval d'une écaille de socle jalonnée par une mylonite.
Dans la source aménagée, de nombreuses venues d'eau se font le long d'une écaille W -E bien caractérisée, pouvant tourner localement selon une direction NE-SW. Cette écaille est vraisemblablement soit la même soit très voisine de celle de la source Saint Jean. Les directions sécantes à l'écaille au niveau des griffons sont N-S, NW-SE et NE-SW. Cette dernière, dans le prolongement du vallon de Férisson, est bien représentée. Les sources déposent du gypse.

1.3. La source Saint-Michel
Cette source, située à 1.180 mètres d'altitude sur le flanc droit du vallon de Lancioures, sort des éboulis où elle est captée (fontaine). A une dizaine de mètres au-dessus jaillit une source thermominérale à la faveur d'une petite écaille W -E.

1.3. La source du Campas
Située à 1.140 mètres d'altitude au fond du vallon de Lancioures, cette source est cachée par un ouvrage bétonné (puits). On peut observer, à une dizaine de mètres en aval de la source, une mylonite à faible pendage, d'orientation variable, plongeant directement sous la source. Cette mylonite est située au point de convergence de deux failles N140°E et N160°E, vraisemblablement en relation avec l'émergence. Les sources thermominérales jaillissent le long d'écailles de socle à la faveur d'accidents coulissants N160°E et N45°E. Ces sources sont liées à la tectonique actuelle. On sait que les directions des accidents coulissants sont actuellement actives. On peut évidemment envisager que l'absence des sources thermominérales à l'E de l'accident N160°E est liée à des phénomènes de compression actuelle défavorables aux circulations d'eaux.

2. Les sources froides
La source située en aval de la galerie EDF de Férisson présente un intérêt particulier : de faible débit, elle jaillit à la faveur d'une écaille bien représentée dans le vallon. Au griffon, cette écaille est orientée N65°E et tourne à N20°E, elle est recoupée par une fracture subverticale N115°E.

3. Les zones minéralisées en relation avec d'anciennes sources

3.1. le gisement EdF
Le secteur est caractérisé par la présence d'une écaille très importante, jalonnée par une forte épaisseur de mylonite et recoupée en amont par le décrochement senestre N45°E du vallon de Férisson. La minéralisation de gypse est faiblement développée. Aucune roche située à proximité ne contient suffisamment de sulfures pour justifier la présence du gypse par lessivage sur place.

3.2. le gisement du vallon
Contrairement au précédent, ce gisement situé à 1.300 mètres d'altitude est spectaculaire ; la roche est une migmatite recoupée par un filon de lamprophyre. Le nombre de "griffons " est très important (40 à 50). Les directions subhorizontales sont très largement représentées et jalonnées par d'importantes mylonites. Les coulures minéralisées sortent à la faveur des contacts écaillés ou des directions verticales qui les recoupent. Étant donné le relatif bon état de conservation des fragiles cristaux de gypse, il est possible de penser que ces sources ont fonctionné encore récemment. Cependant la présence de mousses complètement desséchées et pulvérulentes éloigne la possibilité d'un débit intermittent. Ces sources ont pu lessiver le filon de lamprophyre voisin et y trouver les éléments nécessaires à la formation du gypse. Elles ont cessé de fonctionner soit pour des raisons hydrogéologiques soit pour des raisons tectoniques (le secteur est sismiquement actif : trois séismes y ont été enregistrés entre 1977 et 1982).

4. Le problème de la calcite
Dans des zones aisément repérables par la présence d'une flore calcicole, se développent des filonnets de calcite pouvant atteindre la dizaine de centimètres d'épaisseur dans les roches du socle. Ces filonnets sont abondants dans les affleurements récemment dégagés (talus de route, talus naturels instables). Ce phénomène peut s'expliquer par la faible cohésion de la calcite microcristallisée, multipliant la surface de contact avec les eaux agressives de montagne. Les directions préférentielles dans lesquelles se trouve la calcite sont N20°E à N60°E. La calcite peut trouver son origine dans :
- les schistes carbonifères contenant des nids de pistachite du cirque de Férisson,
- le Permien gréso conglomératique,
- les minéraux des roches basiques (éclogites et filons basiques),
- les minéraux des migmatites et des anatexites pour une très faible part (les plagioclases sont le plus souvent de l'oligoclase).
Dans la plupart des cas, les roches pouvant donner de la calcite par lessivage sont trop peu abondantes ou trop lointaines pour expliquer la quantité de calcite exprimée. On imagine donc des circulations d'eau pouvant être relativement longues.

IV - CONCLUSIONS

L'environnement tectonique des sources de Berthemont est caractérisé par une tectonique tangentielle de socle, des accidents conjugués NE-SW senestres et NW-SE dextres ayant un rôle actif actuellement et des failles subméridiennes. Du point de vue hydrogéologique, les sources thermominérales sortent à la faveur de l'intersection d'écailles de socle avec des accidents majeurs du massif (N160°E et N45°E) dans une zone vraisemblablement décomprimée tectoniquement. Des sources non minérales et d'anciens griffons sortent également à la faveur de ce type de structures.

V - BIBLIOGRAPHIE

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