Les minéraux lourds des alluvions quaternaires du bassin de la Moselle : nouvelles données

Abstract

De nouvelles études de minéraux lourds permettent de mieux connaître l'origine des alluvions quaternaires du bassin de la Moselle (NE France) et les modalités de leur dépôt. Les prélèvements ont été effectués dans cinq secteurs distincts : le versant lorrain des Vosges cristallines (vallée de la Cleurie), le piedmont occidental des Vosges gréseuses (bassins de la Meurthe et de la Sarre), les vallées de la Sarre supérieure et inférieure, ainsi que la vallée de la basse Moselle. Dans le bassin supérieur de la Moselle, les sables prélevés dans les dépôts glaciaires de la moraine composite du Pré J'Es-père (vallée de la Cleurie) sont composés majoritairement de tourmaline et de zircon, provenant d'altérites du socle des Vosges moyennes remaniées par la glace lors d'une phase d'englaciation. Deux échantillons de till de fond et de till d'ablation possèdent un spectre minéralogique plus diversifié. Les cônes de piedmont des Vosges du Nord et de la vallée de la Sarre supérieure ne comportent que des éléments issus de l'altération des grès vosgiens sensu lato : minéraux stables (zircon, rutile, anatase) et résistants (tourmaline), avec une forte proportion de minéraux opaques cassés et altérés. Les alluvions des terrasses de la Sarre inférieure et de la Moselle allemande ont des cortèges beaucoup plus diversifiés, les alluvions ayant été alimentées par les grès et conglomérats du Buntsandstein, le socle dévonien du Massif schisteux, le Permien sédimentaire et volcanique du Bassin de Sarre-Nahe, et également par le socle vosgien pour la vallée de la Moselle. On peut distinguer trois types de spectres minéralogiques : (1) les cortèges des alluvions des plus hautes terrasses sont surtout composés de tourmaline, de zircon et d'oxydes de titane, avec un pourcentage notable de minéraux altérables (amphibole verte, grenat et staurolite à Diefflen, amphibole et épidote à Oberheide) ; (2) ceux des moyennes et basses terrasses de la Sarre inférieure et ceux des moyennes terrasses de la Moselle antérieures à la capture sont plus diversifiés, renfermant notamment du pyroxène et parfois de l'amphibole, ainsi que quelques minéraux du socle vosgien pour les terrasses de la Moselle ; (3) ceux des plus basses terrasses de la Moselle, postérieures à la capture, sont encore enrichies par des apports significatifs provenant du socle vosgien (amphibole [ou hornblende] « vosgienne » et grenat), des formations paléo-zoïques des bassins de la Sarre et de la basse Moselle et peut-être des éruptions de l'Eifel (pyroxènes et amphiboles basaltiques). Mots-clés : minéraux lourds, alluvionnement quaternaire, cônes de piedmont, Moselle, Meurthe, Sarre, Vosges. ABSTRACT THE HEAVY MINERALS OF QUATERNARY FLUVIAL DEPOSITS IN THE MOSELLE BASIN: NEW DATA New studies of heavy minerals of quaternary alluvial deposits in the Moselle basin (NE France) provide a better understanding of their origin and deposition. The sampling took place in five distinct areas: the Lorraine slope of the crystalline Vosges (Cleurie valley), the western piedmont of the sandstone Vosges, the valleys of the Upper and Lower Sarre, as well as the Lower Moselle valley. Upstream of the Moselle basin, the sands sampled in drifts of the composite moraine of Pré J'Espère (Cleurie valley) are mainly composed of tourmaline and zircon. These minerals come from alterites of the crystalline bedrock of the Middle Vosges and were reworked by ice at the time of a phase of englaciation. Two samples respectively of subglacial till and ablation till give a more diversified mineralogical spectrum. The samples from the piedmont cones of Northern Vosges and Upper Sarre valley comprise only minerals resulting from the weathering of the Trias sandstones sensu lato: stable (zircon, rutile, anatase) and resistant (tourmaline) minerals, with a strong proportion of broken and deteriorated opaque minerals. The alluvial deposits of the terraces of the Lower Sarre and German Moselle contain much more diversified mineral species: the deposits were fed by Buntsandstein sandstone and conglomerate, Devonian rocks of the Rhenish Massif, sedimentary and volcanic Permian beds of the Sarre-Nahe Basin, and in the Moselle valley by the Vosgian bedrock. In these terraces, three types of mineralogical spectra are observed: (1) the deposits of the highest terraces contain essentially tourmaline, zircon and titanium oxides, with a significant percentage of alterable minerals (green amphibole, garnet and staurolite at Diefflen, amphibole and epidote at Oberheide); (2) the deposits of the middle and lower terraces of the Lower Sarre and those of the middle terraces of the Moselle prior to the capture, are more diversified and contain particularly pyroxene and sometimes amphibole, as well as some minerals of the Vosgian bedrock; (3) the deposits of the lowest terraces of the Moselle subsequent to the capture, have a composition even more enriched with additional species like "Vosgian" amphibole (or hornblende) and garnet coming from the Vosgian bedrock and like pyroxene and basaltic amphi-bole coming from the Paleozoic formations of the Sarre and the Moselle basins et perhaps from the eruptions of the Eifel.