Guy Pegere - Cadre Geologique de Brioude 43 - Massiac 15

Avant d’évoquer les caractères géologiques propres à la région de Brioude, il serait à mon sens indispensable de rappeler brièvement la composante structurale du socle du Massif Central Français. Le vieux plateau central se compose structurellement d’un fragment de la chaîne hercynienne sur 300 Km de large d’Est en Ouest et de 400 km du Nord au Sud. Il s’agit d’une pénéplaine qui fut nivelée avant le Trias, mais ultérieurement déformée et remodelée. Ses altitudes varient de 400 mètres dans le Limousin, jusqu’à 1 400 mètres dans le Lyonnais et 1 700 mètres pour les sommets de la Lozère.

Très schématiquement, l’ossature du Massif Central, prise dans son ensemble, est formée d’un noyau ancien, profondément métamorphique, vraisemblablement constituée de terrains du précambrien. De même que ce vieux môle englobe une partie de l’Auvergne et du Limousin, on l’appelle zone Lémovico-Arverne, ou noyau Arverno-Vosgien, du fait que l’on retrouve l’équivalent dans les Vosges.

De ses périodes orogéniques, ont résulté le Massif Central, avec différentes séries cristallophylliennes. Elles sont essentiellement issues d’un dépôt volcano-sédimentaire précambrien, son métamorphisme constitua la formation des reliefs. Les principales phases de cet ensemble ou de cette granitisation auraient pris place aux alentours de 600 millions d’années (la phase cadomienne ou assyntienne terminant l’anti-cambrien) ou de 400 à 300 millions d’années (phase hercynienne). Au regard de certaines formations granitiques à travers les continents, les granites d’Auvergne sont très jeunes dans l’histoire de la Terre, ceux de Madagascar se sont refroidis depuis un milliard d’années.

Ce vieux massif hercynien Lémovico-Arverne, est marqué suite à de forts mouvements tectoniques avec différentes subsidences : carbonifères et tertiaires. Elles auront des altitudes, des superficies et des profondeurs inégales et seront pincées entre des failles qui s’orienteront principalement N/S. Ces dépressions sont essentiellement remplies d’une sédimentation marnocalcaire d’âge Sannoisien et Stampien (30 M/A environ), déposé en milieu laguno-lacustre. Le faciès de ces dépôts s’ajuste à l’oligocène.

Les subsidences carbonifères sont en relation avec les structures imposées par la tectonique antéstéphanienne. Dans ses dislocations structurales, les constitutions houillères se sont accumulées sous la couverture de terrains plus récents. Les dépôts houillers sont d’âge Stéphanien, l’étage le plus récent du carbonifère est composé essentiellement d’éléments détritiques à conglomérats grossiers, alternés de couches charbonneuses d’origine végétale. Les bassins houillers se localisent dans les régions centrales du Massif Central, à l’intérieur des fosses oligocènes, flanqués d’édifices volcaniques qui donnent à ce territoire de l’hexagone l’un de ses traits géologiques des plus originaux.

Preuve de Métamorphisme dû à la tectonique des plaques :

Parmi les gneiss banals à biotite et sillimanite de l’histoire structurale de la région de Brioude, on observe dans sa genèse : des gneiss granulitiques acides à disthène, des amphibolites, des roches ultrabasiques, qui forment un socle structural dans un métamorphisme thermodynamique plurifacial, témoin d’une transformation à des hautes pressions et à des hautes températures.

L’origine de ce métamorphisme du type catazonal, et éventuellement ultrazonal, est due à une collision entre deux plaques tectoniques continentales, qui ont pincé une plaque océanique préexistante. Ceci explique que l’on peut trouver au même endroit des granulites acides d’origine sédimentaire, issues de plaques continentales situées sous des roches basiques provenant de la plaque océanique.

Un enfouissement général, nommé métamorphisme prograde à pour structuration des sédiments continentaux et des roches basiques du plancher océanique uni à la subduction. Une remontée assez conséquente, appelée rétromorphose ou rétromorphisme, se fera dans un métamorphisme du type catazonal et éventuellement ultrazonal, dit de haute pression et à haute température.

Ce type de métamorphisme dû à la tectonique tangentielle des plaques flottantes sur l’asthénosphère, effectuera des nappes de charriages qui engendreront des chevauchements de très grandes ampleurs. Cela aura pour conséquence un cisaillement suivi de linéation d’étirement et de pendages, ainsi que le broyage des roches. La montée en température et la pression formeront des minéraux, qui constitueront des roches plus ou moins transformées, avec dans leurs enveloppes divers aspects : amphibolitique pour les roches ultrabasiques et leptynitique pour les granulites acides. Toutes ces roches proviennent du métamorphisme rétrograde, c'est-àdire de la remontée du manteau, précisément de la partie inférieure de la croûte terrestre. Cette tectonique métamorphique régionale complexe et plissée de type synclinorium, sera ainsi déterminée par F.H. Forestier (1963), il la dénommera : régionalement les synclinoriums de Massiac et de Desges-Senouire-Doulon.

En somme, le socle du District à Antimoine Brioude-Massiac, dépend d’une vaste série de roches métamorphiques aux faciès anatexiques. C’est-à-dire d’une fusion partielle des roches à haute température d’environ 650° et à basse ou moyenne pression, dans des profondeurs qui se situent entre 15 et 25 kilomètres, concept métamorphique plus ou moins recouvert par des coulées basaltiques pliocènes et recoupé d’intrusions plutoniques.

Enfin, les gneiss et migmatiques dérivent d’une série volcano-sédimentaire d’époque antéhercynienne (Acadienne) d’environ 420 millions d’années, son métamorphisme topochimique général date de la fin du silurien. Ces roches métamorphiques se distinguent en partie par un faciès d’orthogneiss litée claire d’origine magmatique (daté de 450-500 MA), ainsi que, par des paragneiss d’origine sédimentaire à biotite et sillimanite au faciès sombre et très phylliteuse, intercalée d’amphibolite à hornblende verte ou brune. Les leyptinites datent de 448 millions d’années, et les gabbros coronitiques proviennent quant à eux de la couche océanique. Ces séries d’évènements métamorphiques complexes, ont été fortement plissées et structurées au cours de l’orogenèse hercynienne. Elles seront sous l’influence de contraintes tectoniques régionales souples et répétées, pourvu de foliations sans déplacement marqué. Les granites et microgranites intrusifs se sont mis en place au début du carbonifère et seront rajeunis par des phénomènes tardimigmatiques.

Orientation bibliographique :

François-Hubert Forestier (1963) Métamorphisme Hercynien et Antéhercynien dans le Bassin du haut Allier (Massif Central Français).

Le ZIRCON - N° 29 (2000) et N° 32 (2003) du Groupe Géologique de Haute-Loire.

Glossaire :

Anatexique : processus par lequel des roches du métamorphisme régional, soumises en profondeur à des températures (au-delà de 650°c) subissent une fusion partielle donnant des migmatites.

Asthénosphère : zone située à l'intérieur de la Terre, dans le manteau supérieur, à la base de la lithosphère, entre 100 et 200 km de profondeur. (Elle est caractérisée par une faible résistance mécanique et une faible vitesse sismique, résultant d'une fusion partielle des roches.).

Catazonal : zone profonde de la croûte terrestre, où se développe un métamorphisme de haute température (500à 700°C) et de forte lithostatique.

Chaine hercynienne : ou varisque.

Embréchites : gneiss oeillés à foliation nette, à lits granoblastiques de quartz et feldspath.

Gabbro : roche magmatique plutonique.

Granulite : roche métamorphique de haute température et haute pression. Roches claires à texture orientée, constituées principalement de quartz et feldspaths (orthose et plagioclase), avec de petites quantités de pyroxène (hypersthène) et de grenat.

Leptynite : roche gneissique de teinte claire à foliation peu marquée pauvre en micas.

Lithostatique : relatif à la pression s'exerçant sur une plaque de la lithosphère.

Orogenèse hercynienne : l'océan du Massif-Central se ferme par subduction vers le Nord dès la fin du Silurien. De cette subduction il a résulté des conditions de métamorphisme HP- BT.

Orthogneiss : gneiss d'origine magmatique, les plus anciennes roches terrestres sont des orthogneiss, à la différence des paragneiss, roche métamorphique d'origine sédimentaire.

Paragneiss : roches métamorphiques d'origine sédimentaire, au contraire des orthogneiss d'origine magmatique.

Prograde : transformation métamorphique résultant d'une augmentation de la température ou de la pression, pour lesquelles la roche métamorphique initiale s’était équilibrée (ex : passage d’un schiste verte à une amphibolite).

Rétromorphose : transformation par métamorphisme d’une roche métamorphique en une roche métamorphique de faciès minéral de degré plus faible que le faciès initial (ex : une amphibolite formée lors d’une première phase métamorphique sera rétromorphosée en schiste vert au cours d’une seconde phase d’intensité plus faible).

Subduction : processus par lequel une plaque tectonique océanique s'incurve et plonge sous une autre plaque lithosphérique adjacente continentale, avant de s'enfoncer dans le manteau.

Synclinorium : grand pli de strates en synclinal (Un synclinal est un pli d'une couche géologique de forme concave, c'est-à-dire en forme de cuvette. Le contraire est un anticlinal, pli convexe, en forme de dôme), formé par un enchaînement de plis (c'est à dire un creux).

Ultrazonal : zone du métamorphisme général très fort.

Ultrabasiques : roche pauvre en silice.