Les formations volcaniques du Massif du Mont-Dore (Besson, 1978)

Résumé

Cette thèse, présentée par Jean-Claude Besson en 1978, réalise une étude géologique approfondie du versant oriental du massif du Mont-Dore, sur la feuille Veyre-Monton (n° 5-6) au 1/25 000. L'étude apporte des données nouvelles et clarifie la chronologie des formations ponceuses et des dépôts de coulées boueuses (lahars). Trois épisodes pyroclastiques ponceux principaux sont identifiés : un épisode trachytique "ancien" (Pliocène) près de Farges, un épisode rhyolitique plio-villafranchien rattaché à la "nappe de ponces supérieure" du Mont-Dore, et un épisode trachytique récent (Pléistocène moyen). L'analyse pétrologique distingue les produits acides (ponces trachytiques) des produits palingénétiques (ponces rhyolitiques).

L'étude met en évidence au moins deux générations de lahars : une génération plio-villafranchienne et une génération villafranchienne moyen. Ces dépôts permettent de retracer les étapes clés de l'évolution du réseau hydrographique des Couzes depuis le Villafranchien. Le volcanisme basaltique, présent du Miocène au Quaternaire, est analysé en détail, avec une attention particulière portée aux structures de type diatrème (Saut de la Pucelle, Farges) et maar (Beaune-le-Froid). Enfin, les laves intermédiaires et les formations récentes du massif du Mont-Dore sont décrites, complétant le tableau de l'histoire volcanique complexe de cette région du Massif Central français.

Introduction

Le document est une thèse de Doctorat de Spécialité en Pétrographie, soutenue par Jean-Claude Besson le 20 janvier 1978 à l'Université de Clermont II. L'objectif principal est l'étude géologique des formations volcaniques situées sur le versant oriental du massif du Mont-Dore, dans le Massif Central. La zone d'étude est localisée à environ 30 km au sud-ouest de Clermont-Ferrand et constitue une zone de transition entre le massif volcanique du Mont-Dore et la plaine de la Limagne.

1. Contexte géographique et géologique

La région étudiée présente une morphologie contrastée :

• Partie Ouest : Zone de hauts plateaux (1100-1200 m) correspondant à la retombée orientale du massif volcanique.
• Partie Est : Zone de morphologie plus complexe, conditionnée par un socle cristallin fracturé (tectonique N-S) et recouverte par un volcanisme effusif.

Le substratum est un socle extrêmement morcelé par une tectonique cassante N-S, qui a créé une succession de horsts granitiques et de fossés d'effondrements.

Le substratum antévolcanique

L'étude du substratum, bien que non principale, distingue deux ensembles majeurs.

A. Le socle cristallin

Il est composé de plusieurs faciès métamorphiques et granitiques :

• Anatexites à cordiérite : Roches massives à grain moyen, de teinte grisâtre, sensibles à l'altération.
• Leptynites : Formations d'extension réduite, de teinte claire verdâtre, parfois à schistosité de fracture marquée.
• Quartzites : Roches massives, très fines et tenaces, de teinte verte à gris verdâtre assez foncé.
• Mylonites : Roches de couleur verdâtre, d'aspect comparable à des cornéennes, avec des traces de fracturation intense.
• Granites : Deux ensembles sont distingués :
  • Granite du Chambon : Granite à grain moyen, à tendance mésocrate, affleurant aux environs de Chambon-sur-Lac.
  • Granite de Saint-Nectaire - Olloix : Granite à grain moyen, relativement clair, affecté par une tectonique cassante d'âge oligocène.

B. Les formations sédimentaires

Les formations sédimentaires sont d'âge oligocène (Sannoisien) et localisées dans deux bassins principaux :

• Bassin de Murol : À l'Ouest, s'étendant sur 3 km sur 4 vers le Nord.
• Bassin de Saillant : À l'Est, de dimensions plus réduites (3 x 2 km). Ces dépôts sont de nature essentiellement détritique (sables et argiles).

3. Analyse des formations volcaniques

L'étude se concentre sur plusieurs types de formations volcaniques, dont la chronologie est précisée. L'ordre de présentation ne suit pas l'ordre chronologique des événements.

A. Les pyroclastites ponceuses (Chapitre II)

Deux grands ensembles de tufs ponceux sont distingués, présentant des caractères d'écoulement pyroclastique.

1. Les ponces rhyolitiques (Type Sailles)

• Description : Ces formations présentent une grande extension. L'affleurement-type se situe dans la carrière de Sailles. Il s'agit d'une "coulée de ponces", un tuf à matrice vitreuse abondante. Les ponces sont très fraîches, de forme allongée (L/l = 2 à 3) et à structure fibreuse.
• Minéralogie : Le cortège minéralogique comprend principalement des feldspaths, du quartz, de la biotite, des hornblendes, des pyroxènes, et des minéraux accessoires comme le sphène, le zircon et l'apatite. Le quartz bipyramidé est un minéral capital pour l'identification de ces "nappes de ponces".
• Origine et mise en place : L'hypothèse retenue est celle d'une mise en place sous forme d'un mélange fluidifié gaz-solide s'écoulant à la manière d'un pseudo-fluide (hypothèse de la Vallée des Dix Mille Fumées, Alaska). L'origine du magma est considérée comme palingénétique, issue d'une fusion partielle du socle granito-gneissique sous-jacent.
• Âge : Grâce à l'étude des inclusions vitreuses, la coulée de ponces de Sailles est rattachée à la "nappe de ponces supérieure", dont l'âge est de 3,32 M.A. (Pliocène - Villafranchien).

2. Les ponces trachytiques (Type Neschers)

• Description : Présentes dans la partie méridionale de la région. L'affleurement de référence est la carrière du Cheix. La formation se présente comme un tuf chaotique blanchâtre, non soudé, à matrice cendreuse dominante. Les ponces sont disséminées, de forme subsphérique et de couleur blanche.
• Minéralogie : La paragenèse inclut feldspaths (oligoclase et sanidine), clinopyroxène, biotite, magnétite et sphène.
• Origine et Mise en place : Le dynamisme est de type katmaïen (coulées pyroclastiques de cendres et ponces). L'origine de cette coulée est à rechercher dans la région du Puy de Sancy.
• Âge : Une mesure K/Ar sur des feldspaths de la carrière de Neschers a donné un âge de 0,83 ± 0,04 M.A. Une datation sur la coulée de ponces de la carrière du Cheix donne un âge de 0,80 M.A. (Pléistocène moyen).

3. Tableau comparatif des ponces

B. Les dépôts de coulées boueuses (Lahars) (Chapitre III)

Ces formations bréchiques périvolcaniques ont une très grande extension. Un lahar (ou mud-flow) est un remaniement de matériel volcanique préexistant par l'eau, formant une masse boueuse s'écoulant par gravité.

• Deux générations de lahars :
  1. Lahars "Anciens" (type Sailles - Perrier) : Cette génération est caractérisée par la présence constante et abondante de ponces fibreuses rhyolitiques. Son âge est Villafranchien inférieur (entre 2,5 et 3 M.A.).
  2. Lahar de type Fontenilles : Ce lahar est dépourvu de ponces fibreuses et apparaît relativement monogénique. Il est postérieur aux ponces fibreuses. Son âge est estimé entre 1 et 1,3 M.A.
• Évolution du réseau hydrographique des Couzes : L'étude des lahars a permis de reconstituer les principales étapes de l'évolution du bassin des Couzes depuis le Villafranchien.
  • 3 M.A. : Mise en place des lahars anciens.
  • 1,2 M.A. : Mise en place du lahar de Fontenilles, qui modifie le tracé de la Couze.
  • 0,5 M.A. (?) : Situation proche de l'actuelle après la mise en place de la coulée basaltique du Montchal.

C. Les basaltes (Chapitre IV)

Le volcanisme basaltique est très étendu et se répartit en trois périodes : le cycle miocène, le cycle plio-villafranchien et les manifestations récentes (Chaîne des Puys).

• Formations bréchiques basaltiques :
  • Brèches scoriacées "stromboliennes" : Témoins de points de sortie anciens, fossilisés.
  • Brèches de diatrèmes : Structures liées à une activité explosive intense.
  • La Dent du Marais (ou Saut de la Pucelle) : Falaise de 90 m de haut sur la rive gauche du Lac Chambon. L'âge des tufs est estimé à 3,3 M.A.
  • Les tufs basaltiques de Farges : Ensemble de brèches et tufs formant une structure subcirculaire de 800 m de diamètre. L'âge est estimé à environ 4 M.A.
  • Brèches de Maar :
  • Le Maar de Beaune-le-Froid : Structure oblitérée, d'environ 1 km de diamètre.
  • Dépôts de maar de Boissières : Petite carrière située sur le bord de la D.145.
• Épanchements basaltiques :
  • Basaltes Miocènes : Points de sortie fortement inversés et déchaussés par l'érosion (ex: Puy de Roussat, 5,90 M.A.). Le Puy de Bessoles (coulée sommitale à 8,3 M.A.) est une référence stratigraphique importante.
  • Basaltes Pliocènes : Génération postérieure aux épanchements miocènes et antérieure au lahar de type Perrier.
  • Basaltes Plio-Quaternaires ("Basalte des Plateaux") : Épisode postérieur à l'émission des ponces rhyolitiques. Une première phase a suivi l'expulsion des ponces (~2,40 M.A.), et une seconde phase, plus récente, a été mise en évidence dans la partie méridionale (~0,9 à 0,6 M.A.).
  • Basaltes Holocènes : Épisode le plus récent, appartenant au cycle de la Chaîne des Puys. Il est représenté par les coulées du Monténard, du Montchal et du Tartaret (âge de 6900 ± 500 ans B.P. pour le Tartaret).

D. Roches intermédiaires et différenciées (Chapitre V)

• Les Trachyandésites :
  • Sancyites : Roches claires, porphyriques, riches en feldspaths alcalins.
  • Doréites : Roches à augite et amphibole ou à augite et olivine.
  • Ces roches affleurent principalement dans la partie occidentale de la région. Leur âge est plio-villafranchien.
• Les Rhyolites :
  • Dôme de Montmie et Dôme de Voissières : Deux intrusions de faible dimension. Les roches sont très claires, friables, et leur composition chimique est très similaire. Leur âge est daté à 3,80 M.A., ce qui impliquerait l'existence de sancyites pliocènes plus anciennes.

E. Les cinérites du Lac Chambon et formations associées (Chapitre VI)

Il s'agit d'un ensemble de tufs cendreux et ponceux affleurant sur la rive septentrionale du lac.

• Datation : L'âge de ces formations est controversé. A. Brun (1971), par étude palynologique, leur attribue un âge Tiglien (de l'ordre de 1,6 à 1,9 M.A.). L'âge des ponces supérieures (3,3 M.A.) rend cette datation incompatible.
• Origine : L'étude propose que le volcanisme acide (essentiellement sancyitique) proche du col de la Croix Morand est à l'origine de ces dépôts cinèritiques.

4. Conclusions générales de l'étude

La thèse de J-C. Besson établit une chronologie détaillée de l'activité volcanique du versant oriental du Mont-Dore :

1. Épisode basaltique initial : Coulées et culots inversés (Miocène supérieur).
2. Phase basaltique pliocène : Antérieure à la "nappe de ponces" (datée à 3,80 M.A.).
3. Émission rhyolitique plio-villafranchienne : Formation de la "nappe de ponces supérieure".
4. Première génération de lahars : Coulées boueuses de type Perrier (Villafranchien inférieur).
5. Nouvelle phase basaltique : Subdivisée en deux épisodes, un post-ponces et un plus récent (0,9 et 0,6 M.A.).
6. Coulée de ponces trachytiques : Épisode récent (~0,8 M.A.), mise en place dans une paléovallée.
7. Dernières manifestations volcaniques : Appartenant au cycle de la Chaîne des Puys (Stromboliens holocènes).

L'étude pétrographique a permis de démontrer l'existence probable d'une origine palingénétique pour les ponces rhyolitiques. Les conclusions de la thèse clarifient de manière significative la stratigraphie et l'histoire volcanique complexe de cette région, notamment par la distinction et la datation des différentes formations ponceuses et des lahars, et leur impact sur l'évolution du paysage.

5. Informations sur la thèse