Le Conglomérat principal (fig.2 et 3) est le niveau repère du Buntsandstein moyen dans la série stratigraphique régionale (étage Olénékien du Trias inférieur). Également appelé Poudingue de Sainte-Odile, il affleure dans tout le Nord-Est de la France. Il correspond à un épisode de dépôts sédimentaires détritiques continentaux, d'origine fluviatile. C'est une roche imperméable, le plus souvent recouverte de pins sylvestres lorsqu'il affleure.

Fig.2 : Affleurement de Conglomérat Principal de la route d'Archettes

Sa puissance ne dépasse pas 20 mètres. Il est donc pratiquement exposé en totalité au niveau des falaises de la Route d'Archettes. Le Conglomérat principal est recouvert par les Grès des "Couches intermédiaires" du Buntsandstein supérieur (fig.3). Les niveaux bien cimentés donc plus résistants à l'altération mécanique (gélifraction) sont remarquables par les avancées ou entablements qu'ils forment sur la falaise.

Fig.3 : Place du Conglomérat Principal dans la série stratigraphique
(données chiffrées = âges en millions d'années - © BRGM).

Le Conglomérat principal recouvre le Grès vosgien (fig.3) et constitue le toit du Buntsandstein moyen. 

Fig.4 : Niveau sableux (énergie basse) recoupé "à l'emporte-pièces" par un niveau de haute énergie, formant une petite discordance sédimentaire

Le faciès dominant est un poudingue grossier (fig.6) bien cimenté et imperméable, très riche en galets pluricentimétriques de natures et de tailles variées. La matrice du poudingue est un grès rose à ciment silico-ferrugineux. Cependant, d'importantes variations de faciès sont observables sur les fronts de taille (fig. 4 et 5) : elles traduisent l'importance des changements d'énergie du milieu.

Fig.5 : Variations de l'énergie dans le milieu (échelle = réglette de 5 cm). Remarquer les galets orientés par le courant au sommet du banc sableux-gréseux structuré en litages obliques.

L'énergie du milieu de dépôt devait ainsi beaucoup varier, donnant naissance à une succession de séquences granodécroissantes mises en place dans des chenaux fluviatiles, à l'issue d'épisodes de crue : à des lentilles de galets charriés font suite des faciès sableux à litages obliques arqués, d'épaisseur pluri-décimétrique (mégarides - fig.5), correspondant à des dépôts en eaux relativement plus calmes, à mesure que la force du courant et la tranche d'eau diminuaient, parfois même jusqu'à l'émersion (comblement du chenal marqué par des dépôts de flaques argileux mais rarement conservés). Les niveaux grossiers (poudingues) de haute énergie recoupent souvent à l'horizontale (comme un emporte-pièces) les stratifications obliques des niveaux sableux sous-jacents, faisant ainsi disparaître le sommet de la séquence précédente, à l'origine de petites discordances sédimentaires (fig.4 et 5).

Fig.6 : Le Conglomérat principal est un poudingue grossier très bien cimenté, à matrice gréseuse.

Les galets sont composés de quartz filonien, de quartz laiteux, de quartzites lie de vin, de phtanites et de lydiennes noires et sont très usés (fig.6). Toutes les roches constituant la charge ou la matrice de ce poudingue sont des roches siliceuses très dures ayant subi un long transport, marquant le caractère détritique torrentiel de type "oued" de cette sédimentation.

Certains galets de lydiennes (radiolarites) ont pû être datés par la présence de Graptolites et sont rapportés au Silurien et à l'Ordovicien ; leur origine probable est armoricaine et donc lointaine.

L'étude morphoscopique des grains des sables révèle qu'ils sont majoritairement très usés et arrondis / émoussés-luisants traduisant un transport aquatique conséquent en durée et en distance (consulter l'annexe scientifique "Sédimentation continentale au Permien et au Trias").

Les litages obliques observés dans les lentilles gréseuses et le "tuilage" de certains galets (voir ci-après) sont dus à l'action d'un courant unidirectionnel. L'orientation de ces structures sédimentaires permet ainsi de retrouver la direction et le sens des paléocourants qui se dirigeaient globalement vers l'Est et l'Allemagne (fig.7).

Fig.7 : Palécourants dans le Buntsandstein des Vosges méridionales (d'après M. Durand, 1978)

Quelques galets éolisés ou ventifacts (façonnés par le vent) peuvent être retrouvés dans le poudingue du Conglomérat principal, ainsi que, dans les grès, des grains de quartz dépolis (ronds mats), en raison d'un transport par le vent, attestant de l'occurrence de regs voisins et d'un climat aride de type tropical sec. Dans la région de Raon-l'Étape, situé à une quarantaine de km au NE d'Épinal, des reliques de dunes éoliennes ont été conservées et confirment les conditions continentales et désertiques de l'époque.

Ces observations permettent de reconstituer le paléoenvironnement dans lequel ces sédiments se sont déposés (fig.8) : en milieu continental (intracratonique stable), sous un climat semi-désertique, à l'emplacement des Vosges méridionales, un réseau fluviatile en tresses se dirigeait vers un bassin sédimentaire (la Mer Germanique) situé à l'Est, alimenté par des épisodes de crues,  apportant des particules détritiques (galets et sables majoritairement siliceux) issus de l'érosion des reliefs rélictuels de l'orogène varsique (ou hercynien), localisés en amont et vers l'Ouest (Massif armoricain, Massif central).

Fig.8 : Paléogéographie du NO de l'Europe à l'Olénékien (d'ap. S. Bourquin et al., 2006)

Sylvie Bourquin et Marc Durand (1)(2)(3), éminents spécialistes français de la sédimentation continentale au Permien et au Trias, apportent une explication à cette sédimentation détritique sur le continent des "Nouveaux Grès Rouges" et une description du "Grand Fleuve Triasique". Une hypothèse est avancée pour expliquer le passage du Grès vosgien au Conglomérat principal : durant une longue période de stabilité tectonique, depuis les zones nourricières, le matériel détritique fin (sable, argiles ...) aurait été séparé du stock de "tout-venant" et emporté lors des épisodes de crues ordinaires et fréquentes, alors que le stock de matériel grossier résiduel aurait été progressivement et plus lentement déplacé lors d'épisodes occasionnels d'énergie beaucoup plus forte.

Les passées gréseuses qui zèbrent la masse conglomératique (fig.9) permettent plus facilement l'observation des traces des chenaux successifs laissées par les divagations passées du fleuve (tresses). L'ordre des chenaux peut être retrouvé ainsi que l'orientation des paléocourants.

Fig.9 : Passées gréseuses dans le Conglomérat Principal
(annotations au survol de l'image)

Cela est plus difficile pour les passées franchement conglomératiques ; on observe cependant des galets alignés et parfois "tuilés" (fig.10). Il est possible de mesurer les orientations à la boussole et de les reporter sur un cannevas de Schmidt Wulff afin de retrouver l'orientation globalement SO-NE des principaux chenaux en tresses de ce grand fleuve se dirigeant vers la Mer Germanique.

Fig.10 : Galets orientés dans le Conglomérat Principal
(annotations au survol de l'image)

Rendez-vous à la fiche Haut Barr pour une description détaillée des techniques d'étude de ces paléocourants, ainsi qu'aux fiches Humbépaire, Abreschviller, Graufthal et Epinal pour d'autres affleurements locaux remarquables et aisément accessibles des mêmes faciès.

Pour approfondir l'analyse sédimentologique et paléogéographique, lire:

(3) Sylvie Bourquin et Marc Durand (2007) - International field workshop on ”The Triassic of Eastern France”,
october 2-7, 2006. Editions de Geosciences-Rennes, 80 pages.