L’itinéraire de la sortie a été préparé par Bernard Darras et François Fuentes et la géologie par Geneviève Barbier.
Les Boutières dans le Velay oriental
ROCHES DE LA REGION DES BOUTIERES : basalte sur les plateaux , roches granitiques du socle (racines de la chaîne Hercynienne ) , phonolites et trachytes, formations de pente (éboulis) , scories de volcans stromboliens, maars .
HISTOIRE GEOLOGIQUE DU VELAY ORIENTAL
-Le granite du Velay (en rose sur la carte) qui constitue les roches du socle, s’est formé il y a 297 Ma ( au Carbonifère terminal) à la fin de la chaîne Hercynienne.
-La décompression due à l’effondrement gravitaire de la chaîne a permis la fusion partielle des roches métamorphiques de la croûte continentale pour former ce granite du Velay.
-Toutes les roches du Massif Hercynien ont été aplanies totalement à la fin de l’ère primaire (250 Ma).
-Les failles existantes hercyniennes ont été réactivées par la suite en compression lors de la formation des Pyrénées il y a 40 Ma.
-Puis à l’Oligocène, il y a 30 Ma, c’est le contraire : il y a une phase d’extension avec la formation de grands bassins du nord au sud de la France dont ceux situés dans le Massif – Central : les Limagnes, le bassin du Puy, celui de l’Emblaves et celui des Boutières.
-Ces fossés ouverts à l’Oligocène il y a 30 Ma, sont dus à l’étirement de la croûte en arrière du front de subduction de l’Europe sous l’Apulie et donc liés à l’histoire des Alpes.
-Les Boutières se situent à l’emplacement d’un fossé d’effondrement qui peut être considéré comme le prolongement de celui du Puy en Velay.
-Ce fossé des Boutières, contrairement à celui du Puy ou de l’Emblaves n’est plus recouvert de sédiments lacustres (anciens lacs qui recouvraient ces bassins) …
-Au Miocène supérieur il y a 12 Ma, les bordures est et sud-est du Massif Central se sont soulevées (bombement thermique dû à un flux dans le manteau terrestre ce qui a déclenché du volcanisme jusque vers 6 à 7 Ma dans la région du Velay.
-Dans un premier temps, vers 8,5 Ma, il y a eu des émissions de basaltes fluides (hawaïtes) qui ont tout recouvert cette région : on retrouve ces basaltes dans le plateau basaltique du Velay oriental..
-Noter qu’au nord du Velay oriental le volcanisme est plus ancien (13,5 à 11 Ma ).
-Les volcans se sont alignés le long de tout un réseau d’anciennes failles hercyniennes réactivées au cours des temps et lors aussi du soulèvement du Massif Central au Miocène supérieur (en relation avec les Alpes).
– Le soulèvement du Massif Central depuis 12 Ma est d’origine thermique,et non pas tectonique ..
-Dans la région du Mézenc (qui n’existait pas encore en tant que volcan), le soulèvement dû à ce bombement thermique a rehaussé le socle de 300m …
-Le volcanisme à dynamisme péléen de phonolites a eu lieu ensuite vers 8 à 6 Ma (avec la formation de tous les dômes et sucs dont le Mézenc (daté entre 8,6 à 7,6 Ma ), le Mont Gerbier de Jonc, les roches de Borée, le Gouleyou, le suc de Touron) ..etc..
-Les dômes sont des extrusions (Mt Mezenc)
-Les aiguilles ou sucs, des protusions (Gerbier de Jonc, roches de Borée, Gouleyou )
Pourquoi la région des Boutières a-t-elle perdu sa couverture basaltique initiale ?
-De très nombreuses rivières ont pris naissance au pied du Mézenc dressé sur le socle déjà surélevé auparavant : ces rivières se sont dirigées soit vers la Loire, soit vers le Rhône car nous sommes sur la ligne de partage des eaux …
-Durant la crise messinienne (de 5,8 à 5,3 Ma ) qui a vu la Méditerranée s’assécher , ces rivières pour retrouver leur niveau d’équilibre se sont enfoncées dans les reliefs avec un régime torrentiel puis les glaciers du quaternaire dont on retrouve des moraines , ont continué à éroder fortement la zone des Boutières , ont sapé la couverture basaltique (qui demeure toujours en place sur le plateau , ont décapé les sédiments lacustres plus anciens datant de l’Oligocène (30 Ma) déposés dans le fossé, si bien que les roches granitiques du socle ont été mises à nu.
-Au sein de ces granites se dressent de nos jours dans les Boutières, les volcans de phonolites nommés sucs qui se sont mis en place il y a 8 à 6 Ma…
-Ces sucs sont aussi attaqués par l’érosion avec des éboulis à leurs pieds.
-Alors que les basaltes des plateaux sont des laves fluides (hawaïtes), les phonolites sont des laves qui ont subi une différenciation fractionnée dans la chambre magmatique.
– Elles se sont acidifiées, sont devenues visqueuses et épaisses et se sont figées en surface pour donner des sucs ou des dômes (cf plus loin explications de la cristallisation fractionnée dans la chambre magmatique).
ENCART SUR LES VOLCANS A DYNAMISME PELEEN A L’ORIGINE DES DOMES ET DES SUCS DANS LE VELAY.
-Selon la viscosité des magmas plus ou moins chauds, la forme du dôme varie (dôme = extrusion).
* le dôme-coulée s’épanche un peu sur une pente si la lave est un peu plus fluide (Lizieux, Meygal, Mézenc).
* le dôme s’aplatit légèrement, le sommet est affaissé.
* si la viscosité est grande, le dôme est à pentes raides ou forme un dôme composite.
* si la viscosité est extrême, il y a formation de dômes d’extrusion étroits et hauts appelés « protusions » (ce sont les sucs).
-On note que plus de la moitié de ces formations ne sont associées à aucune formation pyroclastique.
-Aucun dépôt cendro-ponceux sur une grande surface et d’une épaisseur importante n’existe dans la région des sucs.
-En effet hormis au “Mont Chabrières” on n’a pas traces de ces dépôts cendro-ponceux nommés téphras : s’agit-il d’une absence originelle ou ces dépôts ont-ils disparu ?
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LA CRISTALLISATION FRACTIONNEE.
-Les laves sont visqueuses, car le magma évolue au cours de son ascension : c’est ce que l’on nomme : « la cristallisation fractionnée ».
-L’évolution de la lave, due à la cristallisation fractionnée est observable dans le volcanisme de type péléen de la Haute Ardèche et de la haute Loire …
-Si le magma remonte directement du manteau, les laves sont des basaltes mais si le magma stagne dans la chambre magmatique, il se différencie.
-Au fond de la chambre, lorsque le magma refroidit, les premières cristallisations se produisent.
– Les cristaux ferro-magnésiens basiques les plus lourds (olivine, pyroxènes, amphiboles, magnétites) commencent à cristalliser et se déposent au fond de la chambre et les plus légers sont entraînés vers la surface par les gaz : ce sont des minéraux blancs riches en silice.
-Le produit de fusion partielle va s’acidifier de plus en plus et par conséquent donner des laves de plus en plus visqueuses et siliceuses mais aussi plus pâles.
-Noter que la silice des phonolites se trouve dans les feldspaths : il n’y a pas de quartz dans cette roche.
-Le magma en remontant récupère aussi l’alcalin de la croûte continentale.
-Ce processus explique la formation des sucs et des dômes faits de phonolites :quand le magma est moins riche en alcalin, les laves sont des trachytes (il y en a dans les Boutières).
-La forte viscosité de la phonolite et la disposition uniforme de ses minéraux détermine sa structure feuilletée et facilite ainsi la formation en dalle : phonolite= roche qui sonne.
-« En effet, lors de sa remontée dans la cheminée, les tablettes de feldspaths qui la composent majoritairement s’orientent dans le même sens, lui donnant une structure fluidale à l’origine de son débit en lauzes. »
-Ces lauzes sont largement utilisées dans les habitations pour les toitures. (lauzes) .
Le strato-volcan des Boutières situé à l’est du Mezenc : il s’étend sur 1 ou 2 kms
-Un strato-volcan est le produit d’éruptions successives contrairement aux volcans monogéniques qui n’ont qu’une éruption (qui peut durer toutefois longtemps) : c’est le cas des jeunes volcans d’Ardèche monogéniques (Jaujac, Thueyts etc.. ) et de ceux de la chaîne des Puys par exemple.
-Les strato-volcans connus sont le Cantal, les Monts- Dore-Sancy, le Vésuve, l’Etna, le St Hélens etc…
-Dans un strato-volcan, il y a une zone d’émission principale et des bouches adventives.
-Il peut y avoir du volcanisme de types tout à fait différents suivant les laves et la présence ou non d’eau : volcan effusif hawaïen avec des laves très fluides, strombolien avec coulées de basaltes et émissions de scories , hydro-magmatisme (maars et surtseyen) , explosif de type péléen avec laves visqueuses et nuées ardentes …
-Les géologues expliquent ces strato-volcans par l’existence d’un réservoir superficiel de grand volume alimenté par un réservoir profond.
-A l’emplacement du strato-volcan des Boutières il y a un grand vide : c’est le cirque des Boutières …
Activité sursteyenne dans le strato-volcan des Boutières.
-Les volcans Surtseyens (de l’île Surtsey en Islande : explosions qui ont été filmées en 1963 avec des gerbes bien particulières en “crêtes de coq”) ont des activités explosives donnant des laves pulvérisées qui se sont soudées en tufs volcaniques…Ces tufs très particuliers traduisent la présence d’un lac ou de zones marécageuses.
-Il y a tout autour du cirque des Boutières de la « palagonite » qui devait former un anneau de 60 à 80 m d’épaisseur.
-Il y a donc eu dans ce strato-volcan , une activité phréato-magmatique avec la présence d’ une tranche d’eau importante : (lac ou marécage).
La palagonite (contexte de volcanisme Surtseyen)
processus:
-Lors de l’explosion, le contact entre le magma et l’eau provoque la vaporisation de l’eau et la fragmentation de la lave qui se refroidit brutalement et forme alors un verre volcanique.
-On obtient un tuf dont le constituant principal est ce verre volcanique qui par hydratation en quelques années se transforme en palagonite qui est un mélange d’argiles, de zéolites riches en fer, donc de couleur jaune.
-On est en présence alors d’une roche à facies de brèche qui contient des fragments de verre volcanique, des morceaux de basalte mais aussi des morceaux de l’encaissant, le tout enrobés dans une matrice de palagonite.
-pour résumer :
-Les volcans à dynamisme Surtseyen ont des cratères larges et des anneaux de tufs et les explosions ont une forme caractéristique de gerbes en crête de coq.
-Cet ancien strato-volcan des Boutières a été traversé par des coulées de basalte dans sa partie basse : ce basalte est prismé.
-Une activité strombolienne a eu lieu après le volcanisme surtseyen puisque il y a des scories rouges au-dessus de la palagonite ..
-Il y a d’autres formes de phréato-magmatisme dans les Boutières avec les maars (exemple du maar de Borée-Echamp et d’un anneau de tuf- ring très lité).
Formation des maars ..
-Il s’agit aussi de phréato-magmatisme mais avec des quantités d’eau moindres que lorsqu’il s’agit de magmatisme Surtseyen ..
-Les maars caractérisent des régions envahies par de nombreuses sources et nappes phréatiques.
-La lave qui remonte dans la cheminée va rencontrer cette eau souterraine ( du basalte ou des laves différenciées comme du trachyte : maar du lac Pavin par ex).
– Si la rencontre de la lave et de l’eau se passe à une grande profondeur, il y aura juste une petite vaporisation de l’eau au contact du basalte très chaud mais à faible profondeur, la rencontre entre le basalte à 1200° C et l’eau provoque de violentes explosions.
processus de formation des maars :
– Lorsque la lave rencontre l’eau, celle-ci commence par refroidir le magma en formant un véritable bouchon dans la cheminée : l’éruption est alors momentanément stoppée.
-Mais au contact de cette eau, la lave très chaude va produire de la vapeur d’eau qui se rajoute au gaz contenu dans la lave.
-Se produit alors une forte compression derrière le bouchon de lave qui s’est durcie, et ce bouchon va finir par sauter brutalement en projetant au dehors , de façon très violente des fragments de lave basaltique et des matériaux arrachés aux parois de la cheminée .
-Tout le matériel qui tombe dans le trou est éjecté et il n’y a pas de cône ou de dôme…Souvent ces maars sont remplis par des lacs ou des zones marécageuses..
-On trouve des parois raides litées bien reconnaissables dans un anneau (tuf- ring) , des bombes avec des morceaux de socle etc ..
-Dans les paysages, les maars forment des reliefs plats souvent marécageux (lacs , tourbières ) : ex du maar de Borée ( cf document suivant préparé par Bernard Darras qui va décrire le maar de Borée Echamp ) ..
Geneviève Barbier : juillet 2022
Photos : Denis Polosse