Le Bassin parisien est le plus vaste des bassins sédimentaires français. En effet, il recouvre le tiers Nord de la France sur une superficie d’environ 110 000 km².

Ce bassin est limité à l’Ouest par le Massif armoricain, au Sud par le Massif Central, à l’Est par les Vosges et au Nord-Est par les Ardennes. De plus, il est ouvert au Nord-Est en direction des bassins de Londres et de Belgique (fig. 1).

Le cadre géologique du Bassin parisien

Le Bassin parisien et son contexte géologique

Le Bassin parisien se caractérise par une vaste dépression recouverte dans le passé par des mers épicontinentales peu profondes ainsi que des lacs. Ce bassin trouve son origine dans la fracturation, le basculement et l’affaissement du substratum de la région.

S’ensuit au fil du temps le dépôt de sables et d’argiles issus de l’érosion des reliefs avoisinants. Aussi, des calcaires d’origine biologique se sont accumulés en couches successives et ont comblés le bassin, et ce, conjointement à sa subsidence.

Les sédiments déposés et transformés en roches sédimentaires forment une succession de couches géologiques. D’ailleurs, la structure géologique du Bassin parisien peut être comparée à un empilement d’« assiettes creuses ». En effet, les couches les plus récentes correspondant à l’ère Tertiaire se retrouvent au centre du bassin alors que les plus anciennes de l’ère Secondaire se localisent en périphérie (fig. 2).

Par ailleurs, au sein des terrains sédimentaires évoqués ci-avant se trouvent l’essentiel des ressources en eau de la région parisienne (fig. 3).

Le Bassin parisien et son contexte structural

Le Bassin parisien a subi de nombreuses phases de distensions et de compressions au cours du Mésozoïque et du Cénozoïque. Celles-ci font suite à l’ouverture et la fermeture de l’océan Téthys ainsi qu’à l’ouverture de l’océan Atlantique. Aussi, s’ajoute à ces évènements une phase de subsidence très active au Mésozoïque. Cette dernière s’atténue au Tertiaire.

La lithostratigraphie du Bassin parisien permet de mettre en évidence neuf cycles sédimentaires transgressifs-régressifs (fig. 4) :

• Le cycle Scythien-Ladinien au Trias inférieur et moyen.
• Le cycle Carnien-Toarcien au Trias supérieur et Jurassique inférieur.
• Le cycle Aalénien-Bathonien inférieur au Jurassique moyen.
• Le cycle Bathonien inférieur-Oxfordien au Jurassique moyen et supérieur.
• Le cycle Kimméridgien-Berrasien inférieur au Jurassique supérieur.
• Le cycle Berriasien-inférieur-Barrémien supérieur au Crétacé inférieur.
• Le cycle barrémien inférieur-Albien inférieur au Crétacé inférieur.
• Le cycle Albien inférieur-Cénomanien au Crétacé inférieur et début du Crétacé supérieur.
• Le cycle post-Cénomanien au Crétacé supérieur.

La structure du bassin au Carbonifère et Permien

La structure du Bassin parisien au toit du Paléozoïque figure distinctement sur la carte des isobathes (fig. 5). Il est remarqué, hormis la subsidence de la Brie à l’Est du bassin, deux accidents majeurs affectant le socle. Il s’agit de la faille de Bray et de Vittel, et de la succession de failles de Fécamp-Lillebone, Seine, Rambouillet et Etampes dont le rejet à regard oriental atteint à certains endroits 500 mètres au Sud. Puis, un troisième accident affecte le Bassin parisien : il s’agit de la faille de Metz.

Une phase de compression, appelée phase asturienne, a engendré une fracturation de l’Europe à la fin du Carbonifère selon des failles décrochantes orientées Nord-Est Sud-Ouest et Nord-Ouest Sud-Est.

Au cours du Permien se déroule l’effondrement de la chaîne hercynienne initié au Carbonifère supérieur. Ceci est une période majeure dans la mise en place du Bassin parisien. En effet, dès le Permien moyen, un régime extensif se met en place. Celui-ci fait rejouer les failles décrochantes en failles normales : les bassins parisien et aquitain se forment.

La structure du Bassin parisien au Trias

L’initiation du bassin et la poursuite de son extension Est-Ouest débute au Trias. La figure 6 met en lumière deux zones :

• Le bloc Ardennais au Nord et le bloc Armoricain à l’ouest.
• La partie méridionale du bassin parisien présente des failles orientées Nord-Sud. Les décrochements sont les plus important dans cette zone : le rejet de la faille de Sennely atteignant 500 mètres est un exemple.

Au Trias supérieur, une transition vers une extension orientée Nord-Sud est constatée.

Le Jurassique et la structure du Bassin parisien

Au Lias ou Jurassique inférieur, la subsidence du bassin s’intensifie et le domaine marin devient vaste et franc. C’est alors que le Bassin parisien atteint sa profondeur maximale. Aussi, l’extension continue est orientée Est-Ouest à Nord-Ouest Sud-Est.

Au Dogger ou Jurassique moyen, l’ouverture de l’océan Atlantique provoque la rupture de la Pangée en trois grands continents. L’océanisation téthysienne se poursuit et est associée à la subsidence thermique des marges. De plus, les dépôts sont contrôlés par la succession de séquences de transgression-régression, conjointes au jeu normal de la faille Seine-Sennely.

Puis, au Jurassique supérieur ou Malm, ce domaine devient continental après son émergence à la fin du Jurassique. Le Malm, comme le Dogger, restent marqués par une extension Est-Ouest.

Le Crétacé et la structure du Bassin parisien

Au Crétacé, le Bassin parisien connait la fin de son extension. Se met alors en place une compression Est-Ouest à Nord-Est Sud-Ouest induite par l’ouverture du Golfe de Gascogne. Cette phase de compression engendre une érosion croissante du Jurassique supérieur (Portlandien) en direction du Nord-Est, et provoque l’absence du Crétacé inférieur. La fermeture vers l’Est sera accentuée par un basculement des horizons anté-crétacés. Le passage du Crétacé inférieur au Crétacé supérieur est caractérisé par une augmentation du niveau marin relatif.

L’Abdo-Aptien du Bassin parisien montre une structure concentrique tout comme les autres couches de ce bassin. Aussi, deux grandes zones d’accidents sont remarquées (fig. 7) : le long de la vallée de la Seine est visible un chenal bordé par des failles et flexures ; en périphérie de la vallée de la Seine se distingue une zone de plis orientés Nord-Ouest Sud-Est.

La série sédimentaire du Bassin parisien est affectée par une tectonique cassante. Pour preuve, des failles tardi-hercynienne de direction Nord-Ouest Sud-Est et Nord-Est Sud-Ouest ainsi que des failles orientées N20 et N60 sont remarquées. Ces failles sont liées au complexe décrochant du seuil de Bourgogne. Aussi, les structures plissées, en lien avec les failles, sont peu visibles.

Les accidents tardi-hercyniens jouent un rôle important sur l’évolution de la disposition structurale et sur son organisation au cours de la compression du Bassin parisien lors de la fin du Crétacé supérieur ainsi qu’au Tertiaire.

La structure du bassin parisien au Tertiaire

Au Tertiaire a lieu le passage d’un domaine épicontinental à un domaine continental présent dans la partie centrale ainsi qu’au Sud du Bassin parisien. Ce domaine continental se caractérise par des dépôts généralement lacustres. De plus, durant cette période, le régime compressif se poursuit selon l’axe Nord-Sud, et est lié à l’orogenèse alpine. Cette phase de compression est suivie par un soulèvement et une érosion conséquente. Des failles héritées du socle hercynien rejouent, des structures anticlinales reflètent le contexte compressif observé à cette période (fig. 8).

Une structure compressive est reconnue dans le bassin parisien. Orientée N10 à N25, elle serait datée entre l’Éocène et l’Oligocène. Cette phase compressive se remarque sur la bordure Est et Sud du bassin par un jeu structural en décrochement avec des cisaillements senestres orientés N45 à N50 et dextres orientés N170. Aussi, l’absence de faille majeure inverse est constatée. Des études montrent que l’extension Oligocène serait également enregistrée dans la couverture sédimentaire parisienne. Cette phase extensive est à l’origine du fossé Rhénan et du bassin de la Limagne.

L’ensemble structural du Bassin parisien a évolué et présente des figures de compression depuis la fin du Crétacé supérieur jusqu’à l’actuel.

De plus, la structure de ce bassin montre l’influence majeure de trois directions tectoniques prédominantes au cours du Mésozoïque et du Tertiaire. Ces directions sont les suivantes : Nord-Ouest Sud-Est dans la zone Nord-Ouest, Nord-Nord-Ouest à Nord-Sud dans la zone Sud et Nord-Est Sud-Ouest dans la zone Est et Nord-Est du bassin.

Aujourd’hui, la déformation résulte de l’intervention de deux directions de compression Nord-Sud et d’une direction d’extension probablement liée à cette compression.

L’histoire géologique du Bassin parisien

Le massif hercynien s’est formé il y a 300 millions d’années. Il se compose de roches éruptives et plutoniques ainsi que de roches métamorphiques. Cette chaîne de montagne s’érode progressivement. Ses vestiges sont alors les massifs anciens en bordure du Bassin parisien : le Massif armoricain, le Massif Central et les Ardennes (fig. 9).

Le Bassin parisien repose sur un socle cristallin d’âge hercynien.

Le Bassin parisien au Secondaire

Le remplissage du Bassin parisien débute au Trias, il y a 245 millions d’années environ. Ce remplissage s’effectue en couches empilées de façon relativement régulière. Aussi, le Bassin parisien est submergé par les eaux à l’Est, sous un climat chaud et humide.

Durant le secondaire, des périodes de transgressions et de régressions marines se succèdent, chacune étant d’amplitude différente (fig. 10) :

• Il y 200 millions d’années, à la fin du Trias, une première régression a lieu : la mer quitte le Bassin parisien (fig. 10A).
• Il y a 180 millions d’années, la transgression marine est à son maximum.
• Par la suite, la mer régresse à nouveau et revient à la fin du Jurassique (fig. 10B).
• Au Crétacé, une importante régression marine se produit. Celle-ci cause l’érosion du Bassin parisien. La régression est suivie par une forte transgression marine il y a 90 millions d’années. Le Bassin parisien est totalement immergé (fig. 10C).
• La fin du Crétacé se caractérise par une régression marine.

Le Bassin parisien au Tertiaire

Au cours de l’ère Tertiaire, les périodes de transgressions et de régressions marines persistent et s’arrêtent à la fin de l’Éocène, il y a 35 millions d’années (fig. 11). C’est à ce moment que le Bassin parisien s’érode à nouveau. C’est au début du Miocène que ce bassin commence à ressembler à ce que nous connaissons aujourd’hui. Le Bassin parisien est émergé, un seul lac subsiste dans la région de la Beauce actuelle.

La fin du Tertiaire se caractérise par un climat froid. C’est au Quaternaire que les périodes glaciaires et interglaciaires s’alternent : les niveaux marins baissent.

La sédimentation du Bassin parisien

Durant le Mésozoïque, la subsidence du Bassin parisien a permis aux sédiments de s’accumuler dans ce dernier : au maximum, 3000 m de sédiments ont été déposés. De plus, ceux-ci sont issus de l’érosion et de l’altération des reliefs bordants le bassin.

La série sédimentaire retrouvée au sein du Bassin parisien est composée de roches d’origine marine, lacustre, lagunaire ainsi que fluviatile. La sédimentation est variée. En effet, elle est détritique, marneuse et argileuse, évaporitique ou encore gréseuse à argileuse.

Bibliographie et sitographie

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Robert J.. Bassin Parisien. In Universalis éducation [en ligne]. Encyclopaedia Universalis [consulté le 14 août 2021]. Disponibilité et accès sur : http://www.universalis-edu.com/encyclopedie/bassin-parisien/