Géologie régionale – Western Cape

Le 28 février 2008, par Jeff,

D’après les statistiques des visites, pas mal de gens arrivent sur ce site en cherchant des informations sur la géologie des paysages qu’ils ont traversé, en touristes, quelques jours ou semaines avant lors d’un voyage au Cap. Prenons les devants : voilà une note sur la géologie régionale de Cape Town et alentours. Comment comprendre ce que vous voyez en vous baladant…

Contexte général : Géologie Sud-Africaine

Cratons, ceintures plissées et bassins

La géologie d’Afrique du Sud est décrite avec plus de détails dans d’autres articles de ce site. Pour résumer, on a affaire à un « noyau » très ancien, le craton du Kaapvaal, qui s’est formé entre 3.5 et 2.7 Ga [1] [2] et qui occupe la moitié Nord du pays (ex-Transvaal, en gros).

Sur ce vieux bloc sont venu de coller des fragments de continents successifs, formant autour du bloc ancien des « guirlandes » de plus en plus jeunes en allant vers la périphérie (« ceintures mobiles », en jargon géologique) : Sud du Limpopo à 2.5 Ga, le système Limpopo—Kheis vers 2.0 Ga, le système Namaqua-Natal vers 1.2 Ga, puis les orogénèses « panafricaines » à 0.8—0.6 Ga (800-600 Ma, la fin du Précambrien), enfin la « Cape Fold Belt » vers 250—300 Ma (fin du Primaire, c’est donc l’équivalent de l’Hercynien en Europe).

D’autre part, des bassins sédimentaires associés à tout ces épisodes (ou plus précisément, à l’érosion et la destruction des chaînes de montagnes formées lors de ces collages) recouvrent plus ou moins complètement les roches plus anciennes. Pour n’en citer que quelques-uns : bassin du Witswatersrand (3.0 -2.7 Ga), qui contient l’or de Johannesburg ; bassin du Transvaal (2.5—2.1 Ga), qui forme les falaises de la région de Blyde River ; bassin du Waterberg—Soutpansberg (2.0—1.8 Ga), les grès rouges du Nord et du Nord-Ouest ; et surtout, le grand bassin du Karoo (300—100 Ma), qui recouvre la moitié du pays, et qui se termine par les trapps basaltiques du Drakensberg du Natal et du Lesotho (120 Ma, Jurassique).

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Schéma structural d’Afrique Australe
Montrant les "ceintures" orogéniques successives autour du noyau du craton du Kaapvaal.

La chaîne panafricaine

La chaîne panafricaine est un grand système orogénique, que l’on trouve dans toute l’Afrique et au-delà [3]. Elle correspond au collage d’une mosaïque de blocs jadis indépendants en un « super-continent », le Gondwana. En Afrique Australe, le Panafricain est très bien représenté en Namibie (Damara orogen), à Madagascar, etc. En Afrique du Sud, il n’en subsiste que de petits fragments dans le Sud-Ouest du pays, qu’on appelle « Saldanian orogeny ».

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Les ceintures Panafricaines
Cet ensemble orogénique soude entre eux les différents fragments du Gondwana. http://www.min.uni-kiel.de/Petrologie/schenk/projekte/kamerun/bilder/gondwana.jpg

La « Cape Fold Belt »

Après l’orogénèse panafricaine, une période plus calme permet le développement d’une marge passive, avec une sédimentation détritique associée : ce sont les sédiments dévoniens à carbonifère du « Cape Supergroup », qui sont ensuite plissés lors d’une orogénèse vers 280—230 Ma, qui appartient au même épisode que la collision Gondwana—Laurasia donnant naissance à la chaîne hercynienne de l’Europe et Amérique du Nord. La Cape Fold Belt correspond aux montagnes de la côte sud et Ouest du pays, du Cedarberg à Port-Elizabeth.

Les composants géologiques du South-Western Cape

Le socle panafricain

Dans le Sud-Ouest du pays, le socle panafricain apparaît sous la forme de lambeaux isolés, affleurant entre les massifs nettement plus visibles des sédiments du Cape Supergroup qui forment les reliefs. Le Panafricain correspond aux plaines et fonds de vallées et se trouve :

- Dans la plaine au Nord et à l’Ouest de Cape Town (Swartland) (où il est souvent recouvert de sables tertiaires, voir plus bas), jusqu’au-delà de Piketberg et Cape Columbine, au Nord ;
- Dans la vallée de la Breede, de Tulbagh à Worcester, Robertson et Swellendam ;
- Dans le « Klein Karoo », au Nord de Oudtshoorn ;
- Dans l’Ouest de la Garden Route (Mossel Bay à Knysna) (« Kaaimans inlier »)
- Dans le Sud de l’Overberg, entre Hermanus et Cape Agulhas (petits fragments épars)

Le Panafricain se compose, lui-même, de deux éléments :

Le « Malmesbury group »

Il est composé de sédiments (grès et argiles) et de laves, l’ensemble plissé et métamorphisé en faciès schiste vert. Ce sont des dépôts de la fin du Précambrien, plus vieux que 550 Ma, peut-être aussi anciens que 800 ou 1000 Ma. De façon générale, le Malmesbury Supergroup affleure très mal ; vous l’observerez par exemple sur les rochers côtiers dans Cape Town même (dans le bassin aux phoques de l’aquarium du Waterfront par exemple…), à Signal Hill, à Gordon’s Bay de l’autre coté de False Bay, à Tygerberg, dans quelques talus routiers du coté de Malmesbury.

A l’affleurement, il s’agit de roches en général sombres, finement lités, à grain fin, d’allure argileuse ou schisteuse.

Les plutons granitiques de la Cape Granite Suite

Ils sont intrusifs dans le Malmesbury group entre 550 et 520 Ma. Les différents types de granites sont décrits dans cet article ; la plupart des touristes rencontreront surtout le (très joli) pluton de la Péninsule, que l’on voit par exemple à Boulder’s Beach (Simon’s Town), le long de Chapman’s Peak Drive, ou sur les pentes Sud de Lion’s Head ; plus rarement, le pluton de Stellenbosch (il affleure dans les pelouses de Spier) ; éventuellement ceux de Paarl (qui forme les grands dômes granitiques que l’on voit par exemple du Taal Monument), de Vredenburg (visible à Paternoster) ou de Cape Columbine.

Les divers plutons affleurent plus ou moins bien – très bien sur la côte, moins bien à l’intérieur. De façon générale, la plupart des collines arrondies que vous verrez (Stellenbosch, Paarl, Malmesbury, etc.) sont soutenues par du granite.

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Dômes granitiques, Paarl

Les sédiments du Cape Supergroup

Ces roches, très résistantes, sont celles qui forment toutes les montagnes de la région. Vous ne pouvez donc pas les manquer… Il s’agit pour l’essentiel de grès et d’argiles, formés entre l’Ordovicien (500 Ma) et la Carbonifère (330 Ma).

Trois unités sont reconnaissables :

- Le « Table Moutain Group » (Ordovicien—Dévonien inf.) se compose de grès massifs, avec de rares intercalations d’argiles. Il forme les reliefs les plus spectaculaires de la région : Table Mountain, Hottentots-Holland mountains à l’Est de Stellenbosch et autour de Franshoek, côte Est de False Bay jusqu’à Hermanus, Cedarberg… Ce sont des dépôts fluviaux, on y observe facilement des stratifications entrecroisées, des granoclassements, des figures de chenaux…
- Le « Bokkeveld group » (Dévonien) se compose d’alternances plus fines de grès et d’argiles ; il ne forme pas des falaises aussi évidentes que le Table Mountain Group, et correspond à des environnements plus profonds. On le trouve dans des régions à la topographie moins rude : collines de l’Overberg, bassin de Ceres, etc.
- Le « Witteberg group » (Dévonien sup. à Carbonifère) n’affleure que sur les franges du Karoo (Lainsburg et Tanqua) et se compose surtout d’argiles.

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Le bassin de Ceres
Sous-tendu par le groupe du Bokkeveld

Les dépôts tertiaires et quaternaires

Toutes les plaines –et en particulier, celles formées par le Groupe de Malmesbury—sont recouvertes plus ou moins complètement de sédiments récents. Ce sont des dépôts côtiers ou éoliens (dunes), principalement des sables mais aussi quelques niveaux de carbonates blancs, plus consolidés, qui forment des petits bassins isolés ou des placages de quelques dizaines de mètres sur le socle plus ancien. Dans la région, on sépare géographiquement :

- Le groupe du Sandveld, présent sur la côte Ouest de Elands Bay, à la région de Cape Columbine, à Cape Town et False Bay (dunes et falaises de Wolfgat, le long de la côte de False Bay ; Cape Flats) ;
- Le groupe de Bredasdorp, qui occupe la pointe de l’Overberg de Hermanus (le fond de Walker Bay), à Arniston (les falaises et rochers de la côte), De Hoop et Mossel Bay ;
- Le groupe d’Algoa, de Plettenberg Bay à Port Elizabeth.

De nombreux fossiles (mammifères) sont présents dans ces dépôts (ils sont présentés dans le « West Coast Fossil Park », près de Langebaan).

Paysages, morphologies et sites

On peut prendre le problème dans l’autre sens, et maintenant décrire la géologie de quelques régions, susceptibles d’être visitées par des touristes.

La Péninsule du Cap

Géologie locale

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Carte géologique de la Péninsule du Cap
Les formations panafricaines (granite et Malbesbury Supergroup) sont recouvert des sédiments plus récents du Cape Supergroup, Table mountain Group et les sables tertiaires
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Vue vers Table mountain et Lion’s Head
Vue prise en mer, en direction de Table Mountain (sous les nuages), qui domine la ville de Cape Town ; et interprétation géologique. (photo P. Moyen).

La géologie de la Péninsule est relativement simple. La totalité des reliefs de l’intérieur (Table Mountain et la chaîne de montagne qui « pique » vers le Sud jusqu’à Cape Point) est formée de grès du Table Mountain Group. Ils forment un plateau, dont l’altitude s’abaisse progressivement de Table Mountain (1070 m) à Cape Point (autour de 100 m). Des failles NW-SE découpent des blocs à l’intérieur desquels le pendage reste plat ou à peu près.

En dessous des grès, une étroite bande côtière laisse apparaître le socle panafricain : Groupe de Malmesbury au Nord ; Pluton de la Péninsule au Sud. Le contact entre les deux passe à Sea Point et sur les pentes de Lion’s Head. La discordance entre le Panafricain et le Table Mountain Group s’observe très bien le long de Chapman’s Peak Drive – la route est plus ou moins construite dans la discordance elle-même.

Les dépôts cénozoïques sont rares dans la Péninsule ; ils forment les dunes et la plaine de Nordhoek, la plaîne de Hout Bay, et le « corridor » reliant Nordhoek à Hout Bay, le long d’une des failles évoquées plus haut. Plus à l’Est, les Cape Flats (où se situe l’aéroport) et le fond de False Bay sont recouverts des sédiments Cénozoïques.

Sites

A Sea Point, on peut observer le contact (intrusif) du pluton de la Péninsule dans le Groupe de Malmesbury ; cette localité a été étudiée par Darwin lors de son voyage autour du monde, et c’est un des premiers endroits où la nature plutonique (c’est-à-dire formée par un magma, intrusif, et pas par sédimentation) des granites a été démontrée de façon crédible. Une plaque, posée par le Council for Geosciences, donne quelques explications (pas totalement convaincantes à mon avis).

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Contact de Sea Point
Contact entre le graite de la Péninsule (gauche) et les sédiments du SGp de Malmesbury (droite).

Le contact entre le granite et le Groupe de Malmesbury s’observe aussi à Deer Park (également visité par Darwin), dans le haut de Cape Town. L’endroit n’est pas très touristique et pas extrêmement facile à trouver…

Le long de Chapman’s Peak Drive, on suit la discordance basale du Table Mountain group. Il est malheureusement difficile et dangereux de s’arrêter pour l’observer. La discordance se voit aussi dans le paysage sur les pentes qui dominent Simon’s Town ; dans Table Mountain ; à Lion’s Head. On peut aussi la voir sur la côte Atlantique de Cape Point – au-delà de « Cape of Good Hope ». Attention, plages accessibles à marée basse seulement, et par beau temps.

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Chapman’s Peak drive
Discordance des sédiments du TMG sur le granite de la Péninsule. Photos C.Huiban.

Le granite de la Péninsule est très facile à observer, sur les plages de Simon’s Town (Boulders beach), Llanduno, Camp’s Bay ou Clifton. Le groupe de Malmesbury, plus discret, se voit ici et là au Waterfront (bassin des phoques de l’aquarium, par exemple…)

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Le site de Boulder’s beach, Simonstown
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Lion’s Head
Le granite de la Péninsule affleure sur les pentes, sous le sommet formé de grès du Table Mountain Group. Le Malmesbury group est de l’autre coté, et ne se voit pas depuis Camp’s Bay.

Sur la R310, de Muizenberg en direction de Stellenbosch, vous traverserez, le long de False Bay, les dépôts cénozoïques du Groupe du Sandveld. Dans les dunes de Swartklip/Wolfgat Nature reserve, il est très facile de trouver des petits gastéropodes fossiles.

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Falaises de Swartklip
Sédiments éoliens cénozoïques, au fond de False Bay

Swartland et Boland

Géologie locale

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Carte géologique simplifiée de la région de Cape Town
Scheepers, 1995.

La région à l’Est et au Nord de Cape Town, de Stellenbosch à Cape Columbine et au Cedarberg, présente les différentes unités décrites plus haut.

Les montagnes sont formées de grès du Table Mountain group, de ce coté assez vigoureusement plissés. Vous observerez par exemple de jolis plis dans le paysage dans la vallée de l’Olifants au Sud de Citrusdal ; ou dans les montagnes côtières sur la R44 sur la côte Est de False Bay (Hangklip). Les grès forment la « barrière » de montagnes vers l’Est, que franchissent les divers – et superbes—cols (Piekenierskloof, Bain’s Kloof, Du Toit’s Kloof, Franshoek Pass, sir Lowery’s Pass…). On en trouve aussi quelques petits « témoins » isolés dans la plaîne, comme l’Heldeberg au dessus de Somerset West, Simonsberg au Nord de Stellenbosch, Kasteelberg à Riebeek Kasteel, le massif au NW de Piketberg, etc.

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Le Swartland
Plaines formées par le Grp de Malmesbury, dominé par les montagnes formées du TMG.
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Région d’Algeria
TMG dans le Cedarberg

Au-delà des montagnes, vers l’Est, on rentre dans le Karoo, via les groupe du Bokkeveld et du Witteberg, qui n’ont pas les grès massifs du groupe de Table Mountain et présentent une topographie moins heurtée, avec des petites falaises séparées par des segments de collines en pente plus douce.

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Sur la N1, entre Laingsburg et Matjiesfontein
Sédiments du groupe de Wittenberg
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Col de Pakhuis
Rte de Calvinia à Clanwilliam. Tanqua-Karoo, groupe de Wittenberg.

Les granites de la Cape Granite Suite forment des collines douces, arrondies, comme les grands dômes de Paarl, les collines proches de Malmesbury ou encore celles qui entourent Darling et Saldanha. Les différents granites n’affleurement que médiocrement à l’intérieur (quelques blocs dispersés autour de Stellenbosch, à Spier par exemple), mais très bien sur la côte Ouest, en particulier dans toute la péninsule de Saldanha à Paternoster.

Le groupe de Malmesbury représente le reste, les plaines sans affleurement. En réalité, il est recouvert presque partout de sédiments cénozoïques, et on ne le voit presque pas.

Sites

Près de Langebaan, le West Coast Fossil Park présente les fossiles en particulier de mammifère des dépôts cénozoïques.

Les grès du Table Mountain group sont visibles – de loin—quasiment partout. Arriver à monter jusqu’aux falaises est un autre problème !

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Heldeberg vu depuis les alentours de Stellenbosch
Les grès du TMG forment la montagne, au loin...

Les plus beaux affleurements de la région sont ceux de la côte Ouest. Ce sont divers granites (et roches associées) de la Cape Granite Suite. A Yzerfontein, il y a un petit pointement de gabbros/diorites litées ; dans le West Coast National Park, à Postberg ; et le long de la route de Darling à Yzerfontein, on observe des rhyolites et des roches similaires (faciès volcaniques ou sub-volcaniques, équivalents aux granites). A Saldanha, on peut voir de jolis blocs de granite (type S) ; autour de Vredenburg, et sur la côte à Paternoster, c’est un granite de type I qui affleure très joliment. Cape Columbine est un affleurement de granite alcalin (type A) rose de toute beauté, recoupé de grandes bandes de mylonites associées à une importante faille, la « Colenso Fault ». Dès que l’on rentre à l’intérieur des terres, même de quelques dizaines de mètres, le granite est recouvert par les sédiments cénozoïques, sables lités ou calcaires blancs. On peut voir la discordance par exemple dans les ilots face à Yzerfontein, ou sur la côte de Cape Columbine.

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Paternoster
Affleurements du pluton de Vredenburg. (Photo A. Burger).
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Cape Columbine
Panorama de la côte près de Cape Columbine (Tietiesbaai).
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Pluton de Cape Columbine
Pluton de type A, ici recoupé de bandes mylonitiques (ce qui n’est pas une caractéristiques propres aux type A, c’est juste le cas localement)

Dans le coin Est de False Bay, à Gordon’s Bay, le groupe de Malmesbury affleure sur la plage. La vallée de Franshoek est composée de sédiments du groupe de Malmesbury, que l’on devine affleurant, faillés, dans les pentes qui dominent la ville à droite de la route du col. Bien entendu, les montagnes autour sont des grès du groupe de Table Mountain. Le Groupe de Malmesbury affleure aussi à Tygerberg (dans la colline proprement dite), et on le trouve de façon sporadique entre Tygerberg, Stellenbosch et Franshoek, dans des petites collines ou rides ça et là.

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Affleurement de "Malmesbury supergroup"
A Gordon’s bay, plus à l’Est

L’Overberg et les montagnes vers l’Est

Géologie locale

L’Overberg est, du point de vue du touriste, traversé par la N2 et la R62, en allant de Cape Town en direction de la Garden Route. La région est limitée au Nord par une série de montagnes allongées Est-Ouest, qui correspondent aux anticlinaux de la Cape Fold Belt, principalement construits ici par les grès et argiles du groupe du Bokkeveld. Les vallées sont les synclinaux.

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L’Overberg près de Swellendam
La plaine au premier plan correspond aux sédiments du TMG, ici tabulaires et recouverts de dépôts récents. Les montagnes au fond sont les mêmes, plissés.

Plus au Sud, la plaine côtière, au Sud de la N2, se compose de couches du groupe du Bokkeveld, à structure essentiellement tabulaire (mais avec de nombreuses failles). Elles sont, surtout près de la côte, recouvertes de sédiments cénozoïques, et affleurent assez mal.

Près de la côte, de Hermanus à Mossel Bay, on trouve des sédiments côtiers soit anciens (formant des niveaux de grès et de calcaires assez tendres, de couleur claire, souvent avec des figures de stratification entrecroisée éoliennes), qui peuvent faire de petites falaises ; soit récents, formant les dunes et cordons littoraux. Occasionnellement, les grès du Cape Supergroup refont leur apparition, par exemple à la base de falaises côtières (sous la couverture cénozoïque), ou dans des collines qui émergent (Sud de Bredasdorp, Potberg dans la réserve de De Hoop…).

Sites

Toutes les routes de col au travers de la Cape Fold Belt permettent de voir les grès plissés, avec des couches verticalisées (par exemple route de Robertson à Montagu) ou plissées (par exemple col du Swartberg, au Nord de Oudtshoorn).

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Col du Swartberg
Sédiments plissés du TMG
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Col du Swartberg
Sédiments plissés du TMG

A Hermanus, ce sont encore les grès du Table Mountain Group qui forment les falaises du port. Mais tout le fond de Walker’s Bay et la plaine en direction de Stanford et Gaansbaai sont, bien sûr, remplis de sables récents.

A Arniston, les falaises sont composées de grès cénozoïques. Près de la grotte par exemple [4], vous verrez très nettement les grès cénozoïques et leurs stratifications entrecroisées. Au dessus des falaises, bien sûr, vous observerez les dunes actuelles.

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Falaises à Arniston
Sédiments cénozoïques
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Arniston
Vue vers le cordon dunaire autour du village
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Falaises à Arniston
Sédiments éoliens, groupe de Brédasdorp

Vous ferez les mêmes observations tout au long de la côte, par exemple à De Hoop (la chaîne de montagne qui sépare de l’intérieur, Potberg, est formé de grès du Cape Supergroup ; le camp principal et les falaises au bord du lagon sont des sédiments tertiaires, ainsi bien sûr que les falaises et les dunes de la côte), ou à Witsand.

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Dunes à De Hoop

Post-Scriptum :

Une carte géologique, au format Google Earth (kml) est jointe à cet article. Les détails techniques, c’est ici .

Notes :

[1] Ga = milliard d’années ; Ma = million d’années. 1 Ga = 1000 Ma

[2] Ne croyez pas les bêtises que vous lisez dans les guides touristiques : les plus vieilles roches du pays, dans la région de Barberton – en fait plus au Sud, à la frontière du Swaziland près du poste frontière de Oshoek—ont 3.55 Ga, et ne sont pas les plus vieilles du monde (Acasta, Canada, 4.0 Ga). Ce ne sont même pas les plus vieux sédiments, qui sont au Groenland (Isua, 3.8 Ga)

[3] Système « Brasiliano » en Amérique du Sud, « Cadomien » en France…

[4] Au Sud du village, garez votre véhicule près de la plage, puis marchez le long de la piste dans la réserve naturelle, le long de la grande dune ; descendez dans la seconde crique, un panneau flèche « cave/grot ». Arrivés sur la plage, mettez les pieds dans l’eau et longez le pied de la falaise sur une cinquantaine de mètres jusqu’à la première grotte ; une ouverture au fond vous donne accès à la seconde. Accès à marée basse seulement.

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Documents joints à l'article

Carte Géol. région de Cape Town
Keyhole Markup Language | 2.9 Mo | document publié le 8 juillet 2009
 

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Dernière mise à jour le :
8 juillet 2009
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