Notice de la Feuille Géologique de Bourg-Lastic

Résumé

Ce document synthétise la notice explicative de la carte géologique de Bourg-Lastic au 1/50 000, qui couvre les parties nord et ouest du massif volcanique du Mont-Dore et une portion significative de son socle métamorphique. La géologie de la région est structurée par deux accidents tectoniques majeurs : le Sillon Houiller d'orientation nord-sud (N20°E) et la grande faille de Tauves-Saint-Sauves d'orientation nord-est (N60°E). Le socle, qui couvre la moitié ouest de la feuille, présente une histoire polyphasée complexe, marquée par un métamorphisme initial de type barrovien, une tectonique de chevauchement, et un métamorphisme tardif de basse pression. Il est composé principalement de micaschistes, gneiss, migmatites et granites.

Le volcanisme est le phénomène dominant de la moitié est. Le massif du Mont-Dore, un strato-volcan actif de 4,7 à 0,2 millions d'années (Ma), a été édifié en trois grands cycles. Son activité a conduit à la formation d'une fosse d'effondrement (caldeira de la Haute-Dordogne) et à la mise en place de deux séries magmatiques distinctes : une série sous-saturée (menant aux phonolites) et une série saturée à sursaturée (menant aux rhyolites). En plus du Mont-Dore, trois autres provinces volcaniques plus anciennes et sous-saturées sont identifiées, associées au Sillon Houiller, au linéament de Saint-Sauves et à l'extrémité sud de la chaîne des Puys.

Les ressources du sous-sol sont notables. Sur le plan hydrogéologique, la région est le siège d'un thermalisme majeur, avec les stations du Mont-Dore et de La Bourboule, dont les eaux sont issues de réservoirs profonds chauffés par une anomalie géothermique. Les gîtes minéraux comprennent d'importants filons de fluorine (mine du Beix, exploitée jusqu'en 1977) et le bassin houiller de Messeix (anthracite), ainsi que divers indices de sulfures. Les formations sédimentaires incluent des bassins carbonifères (Stéphanien), permiens et oligocènes, souvent liés aux grandes structures tectoniques.

1. Contexte géologique général

La carte géologique de Bourg-Lastic présente une interface entre le socle ancien du Massif Central et le massif volcanique du Mont-Dore. Le territoire est divisé en unités distinctes par deux accidents tectoniques majeurs qui le traversent intégralement :

• Le Sillon Houiller : une large cassure d'orientation N20°E, constituant la principale direction linéamentaire.
• La fracture de Tauves - Saint-Sauves-d'Auvergne : d'orientation N60°E, son importance est comparable à celle du Sillon Houiller. Ce faisceau de failles s'étend de Bort-les-Orgues au sud jusqu'à Vichy au nord.

Cette structuration délimite des domaines géologiques distincts d'ouest en est :

1. À l'ouest du Sillon Houiller : une région de socle apparent constituée de migmatites gneissiques.
2. À l'est du Sillon Houiller : le socle est composé de micaschistes à biotite, couvrant la partie nord et médiane de la feuille.
3. À l'est de la faille de Saint-Sauves : le socle granitique est masqué par un important et épais recouvrement volcanique provenant du massif du Mont-Dore.

Au sud-sud-est, la fosse volcano-tectonique du Mont-Dore se caractérise par un important remplissage volcano-sédimentaire, pénétré de nappes de ponces et de coulées de lave.

2. Description des terrains

2.1. Socle métamorphique et granitique

Le socle affleure sur toute la moitié ouest de la carte.

2.1.1. Terrains Métamorphiques

Micaschistes :

• À l'Est du Sillon Houiller : trois types sont identifiés :
  • Micaschistes alumineux : dominés par les phyllites (biotite et muscovite). Ils contiennent des minéraux index comme les grenats, la staurotide, la sillimanite et l'andalousite. La taille des grenats peut exceptionnellement atteindre 1,5 à 2 cm.
  • Micaschistes intermédiaires : roches où les phyllites sont bien représentées mais sans concentrations privilégiées. La sillimanite est largement présente, contrairement à la staurotide et au grenat.
  • Micaschistes quartzeux : constituent le fond régional au nord de la Dordogne. Les minéraux index y sont rares.
• À l'Ouest du Sillon Houiller (Micaschistes indifférenciés) : faciès moins distincts, alternant entre des niveaux riches en phyllites (lépidoblastique) et des niveaux plus quartzeux (granoblastique).

Composition minéralogique moyenne des micaschistes de l'Est

Orthogneiss : situés dans la partie sud-ouest de la carte, ils apparaissent en deux faciès principaux : un faciès oeillé (grands feldspaths roses) et un faciès à grain fin. D'origine granitique, ils montrent une composition minéralogique constante et un caractère alcalin marqué. Ils forment deux massifs principaux : Saint-Sauves et Tauves.

Gneiss et migmatites :

• Gneiss à grains fins : situés à l'ouest du Sillon Houiller, ils font la transition avec les micaschistes.
• Gneiss à gros grains : riches en feldspath, ils forment une large bande de Chez Verdier à La Brugière.
• Migmatites : apparaissent dans le quart nord-ouest de la feuille. On distingue des migmatites gneissiques à foliation définie et des migmatites leptyniques à foliation mal définie, tendant vers un aspect granitoïde.

2.1.2. Granites et systèmes filoniens

Granites à l'ouest de la faille de Saint-Sauves :

• Granite mylonitique lié au Sillon Houiller : une lame de largeur variable (de quelques dizaines de mètres à 1 km) qui borde le Sillon Houiller à l'ouest. C'est un granite à biotite, à gros grains.
• Granite de Gelles : n'affleure que sous la forme d'une étroite languette.

Substratum granitique du massif du Mont-Dore : Le socle sous le volcanisme est de nature granitique. Trois types ont été distingués :

• Granite à deux micas de La Bourboule : à gros grains, affleure abondamment.
• Granite à deux micas orienté de Chambon : largement orienté.
• Granite à biotite de Pontvieux : à grains moyens.

Systèmes filoniens : incluent des granophyres, microgranites, pegmatites, lamprophyres et de nombreux filons de quartz.

2.2. Roches volcaniques et volcano-Sédimentaires

Les roches du massif du Mont-Dore sont classées selon leur indice de différenciation (DI).

• Laves basaltiques (DI < 50) :
  • Ankaramites et Ankaratrites : variétés basaltiques enrichies en phénocristaux de pyroxène et d'olivine.
  • Basaltes : tous de la classe des basaltes alcalins à olivine. Trois catégories sont identifiées : basaltes à phénocristaux d'olivine, pyroxène et plagioclase (type Charlannes) ; basaltes à phénocristaux de pyroxène, amphibole et plagioclase (type Pessy) ; et basaltes demi-deuil à structure doléritique.
  • Hawaïtes : plus évoluées et enrichies en plagioclases. Majoritairement aphyriques.
• Laves intermédiaires (DI 50-70) - Mugéarites :
  • Série sous-saturée (Ordanchites) : nommées d'après la Banne d'Ordanche. Caractérisées par la présence d'haüyne.
  • Série saturée (Doréites) : nommées d'après la cascade de la Dore. Possèdent des phénocristaux de pyroxène, amphibole et plagioclase, avec ou sans olivine. Celles de la 3ème phase contiennent de la sanidine.
• Laves différenciées (DI 70-90) - Benmoréites :
  • Série sous-saturée (Phonolites mésocrates) : ressemblent aux ordanchites qu'elles accompagnent.
  • Série saturée (Sancyites) : roches caractéristiques du sud du Mont-Dore, regroupées localement sous le nom de trachy-andésites.
• Laves très différenciées (DI > 90) - Trachytes (sensu lato) :
  • Phonolites : sous-saturées. peuvent être miaskitiques (cristallisation classique) ou agpaïtiques (pyroxènes sodiques tardifs).
  • Trachytes neutres : parfaitement neutres en silice, très rares.
  • Rhyolites : sursaturées. incluent les comendites (avec quartz modal) et les rhyolites sensu stricto (type pyroméride).

Téphrostratigraphie : la stratigraphie du massif est principalement basée sur la succession des tephra. Une corrélation est établie entre les dépôts internes à la caldeira et ceux des régions externes. Les formations incluent des nappes de ponces inférieures et supérieures, et des niveaux volcano-sédimentaires.

2.3. Formations Sédimentaires

• Carbonifère (Viséen) : tufs anthracifères métamorphisés en cornéennes.
• Carbonifère (Stéphanien) : terrains houillers au sud de la Clidane, formant une bande continue. La stratigraphie comprend deux séries :
• Série de Messeix : contient 9 niveaux exploitables en 5 couches (Saint-Pierre, Saint-Philippe, Saint-Barbe, Intermédiaire, Amélie), principalement de l'anthracite.
• Série de Singles : faisceau productif à charbon gras.
• Permien (Saxonien) : bassin subsident de Saint-Sauves, allongé sur 8 km. Les dépôts comprennent un conglomérat de base, des grès grossiers et des pélites. Le bassin a montré un potentiel uranifère.
• Oligocène : formations argilo-sableuses associées aux grandes structures tectoniques (Sillon Houiller, faille de Saint-Sauves) où elles se sont déposées dans de petites aires subsidentes.

2.4. Formations Superficielles

Elles constituent un manteau quasi continu, hérité de la sédimentation glaciaire quaternaire et des effets périglaciaires.

• Formations glaciaires : l'englacement récent du Mont-Dore a laissé d'abondantes marques (dépôts morainiques, formations limno-glaciaires, dépôts fluvio-glaciaires). La glace a stationné à plusieurs reprises, notamment dans le bassin de Saint-Sauves, formant le lac de la Grange-Neuve.
• Autres formations : incluent des cônes de déjection, des tourbières (plateau de Guéry), des éboulis de versants et de rares glissements en masse (ravin des Egravats).

3. Phénomènes Géologiques

3.1. Tectonique et Métamorphisme du Socle

L'histoire tectono-métamorphique du socle est polyphasée :

1. Sédimentation primaire : dépôts argileux et pélitiques à l'est du Sillon Houiller actuel, et dépôts plus gréseux de type flyschoïde à l'ouest.
2. Métamorphisme barrovien (Phase I) : création d'une première foliation avec apparition de staurotide, almandin et sillimanite.
3. Plissement isoclinal (Phase II) : création d'une seconde foliation (Foliation II) dans un climat métamorphique identique.
4. Chevauchement et cisaillement : un chevauchement profond des formations à sillimanite sur les formations à staurotide a eu lieu, suivi du coulissage des compartiments le long du Sillon Houiller.
5. Plissements ouverts : établissement de structures orientées Nord-Sud.
6. Métamorphisme de basse pression : caractérisé par l'apparition de chlorite en rosettes et d'andalousite.
7. Tectonique cassante tardive : apparition de failles (N 60-80, N 110-120) qui décalent les structures précédentes.

Synthèse des plissements (à l'Est du Sillon Houiller). la succession des phases de plissement a été établie comme suit : N 45 (isoclinal) → N 90-100 → N 140 → N 160-170

3.2. Volcanisme

Quatre provinces volcanologiques sont présentes sur la feuille :

1. Volcanisme du Sillon Houiller : âgé de 25 à 8 Ma, il a produit un magma fortement sous-saturé (basanites, ankaramites) avec de nombreux nodules de péridotite.
2. Volcanisme du linéament de Saint-Sauves : similaire à celui du Sillon Houiller, il est également sous-saturé et plus ancien que le volcanisme du Mont-Dore (ex: coulée de Ribeyres-Le Leyrit, 11,1 Ma).
3. Volcanisme de la petite chaîne des Puys : Seule l'extrémité sud apparaît. Laves anciennes (basanites, ankaramites) du Miocène (14 à 5 Ma).
4. Volcanisme du Mont-Dore : le plus important et le plus récent (4,7 à 0,2 Ma). C'est le deuxième strato-volcan de France. Son édification s'est déroulée en trois cycles successifs d'environ 1,5 Ma chacun.
   • Cycle inférieur (4,7 à 3 Ma) : formation d'un premier édifice de type hawaïen, avec une série différenciée allant des basaltes aux trachytes et comendites.
   • Cycle moyen (3 à 1,5 Ma) : débute par une émission pyroclastique massive (11 km³) qui provoque l'effondrement de la caldeira de la Haute-Dordogne. Par la suite, deux séries magmatiques se développent : une sous-saturée et une saturée.
   • Cycle supérieur (1,5 à 0,2 Ma) : s'installe sur la bordure est de la fosse. Il est caractérisé par les laves nommées localement "doréites" et "sancyites" (série saturée à sursaturée).

4. Ressources du sous-sol et exploitations

4.1. Hydrogéologie

Hydrographie : Le réseau hydrographique est dense et fortement contrôlé par la fracturation du socle. L'écoulement des eaux du massif du Mont-Dore est radial, mais s'organise à partir du périmètre de la fosse d'effondrement plutôt qu'autour d'un point central. La ligne de partage des eaux sépare les deux grands bassins de la Dordogne (vers l'ouest) et de l'Allier (vers l'est). Le débit moyen de la Dordogne à Saint-Sauves est de 3,5 m³/s.

Sources Minérales et Thermalisme : Le thermalisme est lié au rejeu de systèmes de fractures complexes (N 20 et N 170). Les émergences sont concentrées dans la vallée de la Dordogne.

• Au Mont-Dore : dix sources exploitées, avec des températures de 38 à 44°C.
• À La Bourboule : quatre sources utilisées, dont les sources Choussy et Perrière (température moyenne 54°C) et Fenestre (19,2°C).
• Forage Croizat : implanté entre les deux stations, il a atteint une eau à 40,5°C à 218 m de profondeur.

Des études par géothermomètres estiment des températures d'équilibre en profondeur de 140 ± 10°C pour les sources de La Bourboule et Croizat. Une anomalie géophysique (sismique, gravimétrique, magnétotellurique) à environ 2400 m de profondeur sous la zone Croizat-Champblanc est interprétée comme une zone fracturée au toit d'un filon annulaire, contenant des fluides hydrothermaux.

4.2. Gîtes Minéraux

Deux principaux types de ressources sont exploités.

Filons minéralisés :

1. Fluorine (et Barytine) : de nombreux filons existent près du Sillon Houiller. Le filon du Beix, orienté N 110°, a été largement exploité de 1920 à 1977. Il présente une fluorine de très grande pureté (98,75 % CaF2). Le filon de Montelbrut, parallèle, a aussi été exploré.
2. Autres indices :
   • Galène de Joursac : filon de quartz avec galène et pyrite, exploité aux 18e-19e siècles.
   • Stibine de La Couveyre : caisse filonienne de 3 m de puissance avec stibine, pyrite, mispickel.
   • Berthiérite des Borderies : filon de 0,5 m avec ce sulfo-antimoniure de fer.

Charbon : le bassin de Messeix, situé le long du Sillon Houiller, est le seul gisement encore en exploitation au moment de la rédaction de la notice. Il a fourni de l'anthracite avec 8% de matières volatiles.