Le Cénozoïque manquant
Bien que le Pays de Caux n'ait gardé que des traces modestes de dépôts cénozoïques, il semble logique de penser que des formations cénozoïques ont bel et bien existé mais qu'elles ont été érodées après l'émersion fini-oligocène. Ces formations sont préservées au centre du Bassin de Paris et font l'objet du tableau suivant (illustrations toutes extraites de POMEROL, 1996).
5 grands cycles sédimentaires se succèdent (Thanétien, Yprésien, Lutétien, Bartonien et Stampien). Une communication de ces mers s'établissait vers l'Ouest avec la Manche et l'Atlantique : le Pays de Caux devait donc être un passage obligé.
Le Dano-Montien
La mer envahit le Bassin Parisien en formant un golfe qui ne semble pas en communication avec la Mer du Nord. Le Bassin Parisien s'ouvre sur l'Atlantique par la Manche occidentale. Les dépôts marins sont des calcarénites à Algues, Polypiers et Echinides, de type récifal. Lorsque la mer se retire, il se dépose localement des marnes continentales.
Le Thanétien
La mer revient en formant un large golfe. Divers faciès se rencontrent : un tuffeau gréso-glauconieux et phosphaté, des argiles sableuses et glauconieuses à galets verdis. Au Thanétien supérieur, la mer progresse encore vers le Sud et dépose des sables glauconieux (Sables de Bracheux).
Le dôme du Pays de Bray n'existe pas encore à cette époque. Vers la Champagne se déposent des sables lagunaires ou fluviatiles et par endroits des conglomérats.
A la fin du Thanétien, la mer se retire et les sables subissent localement une grésification. Des lacs s'installent et il s'y dépose des calcaires et des marnes d'eau douce (les calcaires de Varengeville près de Dieppe appartiennent à ce type).
Le Sparnacien
premier épisode de l'Yprésien
La mer revient à l'Yprésien et dépose des faciès franchement marins en Belgique et dans le Nord de la France. Ceci jusqu'à l'axe de l'Artois qui s'érige en anticlinal. Au Sud s'établit un système de lagunes. Il s'y dépose des argiles plastiques souvent bariolées. Elle contiennent au Nord des lignites.
Ensuite s'instaure un épisode plus marin avec des sables (Sables de Sinceny) et des argiles.
Le Cuisien
Second épisode de l'Yprésien
L'axe de l'Artois s'efface ou est submergé. Un large golfe se dessine. Les argiles continuent à se déposer dans le Nord de la France et en Belgique. Vers le Sud se déposent les Sables de Cuise marins. En se retirant, la mer dépose des argiles. Au cours de l'épisode continental qui s'ensuit, la partie supérieure des sables de Cuise subit une grésification.
Le Lutétien inférieur
La transgression débute par une formation détritique grossière à petits galets de silex (glauconie grossière). Elle se poursuit par un calcaire sableux (Pierre à liards).
Le Lutétien moyen-supérieur
La sédimentation calcaire s'installe sous la forme d'un calcaire à Milioles déposé dans des eaux chaudes et peu profondes. L'axe anticlinal de l'Artois joue à nouveau un rôle de barrière séparant le Bassin belge au Nord et un golfe étroit au Sud en relation avec la Manche et l'Atlantique. Le cycle s'achève au Lutétien supérieur par une régression et des dépôts lagunaires (caillasses, marnes, dolomies, gypses)
L'Auversien
La mer revient sur les lagunes asséchées et dépose des sables (Sables d'Auvers et Sables de Beauchamp). Puis elle régresse temporairement. Les sables sont remaniés par le vent ou évoluent en surface (formation d'un podzol tropical).
Le Marinésien et le Ludien
La mer revient timidement et des faciès lagunaires (marins ou lacustres) s'installent représentés par des calcaires, des marnes, des argiles magnésiennes ou des sables.
La transgression s'amplifie au début du Ludien avec le dépôt de marnes à Pholadomya mais elle est très brève.
Seule subsiste alors au coeur du Bassin de Paris une lagune isolée et subsidente où se déposent des gypses, des marnes et des calcaires lacustres.
Le Stampien
C'est le dernier retour de la mer dans le Bassin de Paris. Elle dépose d'abord des argiles vertes à Cyrènes, des caillasses, des calcaires et des marnes à huîtres. Elle déborde ensuite très largement vers l'Est et le Sud en déposant des sables (Sables de Fontainebleau). Elle abandonne définitivement le Bassin de Paris à la fin du Stampien en laissant subsister des lacs où se déposent des calcaires et des argiles pouvant se transformer en meulières.

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