etude geoprospective d`un site de stockage - Infoterre

COMMUNAUTÉ EUROPÉENNE DE L'ÉNERGIE ATOMIQUE
COMMISSION DES COMMUNAUTÉS EUROPÉNNES
Direction Générale de la Science, de la Recherche et du Développement
Contrat n"" 222.81.7 WAS-F. (RS)
ETUDE GEOPROSPECTIVE D'UN SITE DE STOCKAGE
L'ACTIVITÉ VOLCANIQUE
par
A. GADALIA et J. VARET
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
Département géothermie
45060 Orléans Cedex
Tél.: (38) 63.80.01
B.P. 6009 -
Mission stocl<ages
B.P. 6009 - 45060 Orléans Cedex
Tél.: (38) 63.80.01
Rapport du B.R.G.M.
83 SGN 010 STO
Réalisation : Département des Arts Graphiques
Décembre
1
982
AVERTISSEMENT
Lz pnzsznt documznt a ztz zZabonz dans lz cadnz dzs tnavaux
nzaZLszs pan lz Banzau dz Rzchen.ch.zs Gzologlquzs et Mlnlznzs, sun Za
"mzthodoZoglz dzs ztudzs gzopnospzctlv zs d'un sltz dz stockage". Czttz
ztudz a ztz z^iizctuzz duna.nt Zzs annzzs 19S1 zt 19iî, sous contnat à
inals pantagzs, avzc Za Communauté. Eunopzznnz dz Z'Enznglz Atomlquz,
dans Zz cxidnz dz son pnognammz dz nzchznchz zt dz dzvzZoppzmznt sun
Za gzstton et Zz stockagz dzs dzchets nadloactl{,s {action Indlnzctz) contnat n' 222-S1-7-WAS-r{RS) .
Z' ztudz a consiste zn Z'anaZysz tant
dzs dlf^^énznts {¡acteuns :
La pnzmlznz phasz dz
qualltatlvz
quz
quantitatlvz
- climats,
- mzcanlsmzs d'altznatlon
et d'znoslon,
- mouvemznts vzntlcaux.,
- zibets dzs szlsmzs,
- zvolutlon
dz Za {¡nactunatlon,
- activité. voZcanlquz,
- dlaplnlsmz,
- ztc...
Chaque thzmz
iatt Z* objet d'un {¡asclcuZz pantiojullzn.
La deuxlzmz phasz dzs tnavaux concznnz Za quantification
des Liaisons zyitnz lzs {¡acteuns et Izun modélisation, a{,ln
boutln à Z' zZabonatlon dz scénanlos ntaZistZÁ.
Zatlvz
Lz pné.sznt nappont
nésultats dz V étudz.
zst donc lz comptz-nzndu d'unz pantlz
nz-
d'a-
dej>
RÉSUMÉ
La première phase de l'étude prospective de l'évolution
de
sites de stockage consiste â analyser les différents facteurs qui peuvent
intervenir
sur le devenir du stockage et notanment les phénomènes
volcaniques. Les risques des manifestations
volcaniques sur le territoire
français sont évalués. Les hypothèses gêodynamiques explicatives
du
volcanisme conduisent â considérer que seules les zones de la chaîne
des Puys, du Vivarais et du Mont-Dore peuvent être l'objet
d'activité
volcanique pendant la période considérée.
Cette étude a été réalisée sous contrat à frais partagé
avec la Communauté Européenne de l'Energie Atomique dans le cadre
de son programme de recherche et de développement sur la gestion et
le stockage des déchets radioactifs.
SOMMAIRE
INTRODUCTION
I -
1
GENERALITES
NIQUE
-
NOTIONS DE BASE SUR LE RISQUE ET
L'ACTIVITE
1
1.2 - Les divers types de volcanisme
2
1.3 - Méthodologie
2
II -
LE VOLCANISME NEOGENE EN FRANCE
-
LES PROVINCES VOLCANIQUES RECENTES
A
-
Le Mont-Dore
a)
b)
c)
d)
e)
B
C
-
-
D
-
Géoehronologie
Pétrologie
Tectonique
Hydrothermalisme
Conclusions sur le Mont-Dore
La Chaîne des Puys
2
3
3
3
7
7
7
7
11
11
11
12
a)
b)
c)
d)
Géoehronologie
Tectonique
Conclusions sur la Chaîne des Puys
12
12
15
15
Le
Vivarais
15
Géochronologie
15
16
16
16
16
a)
b)
c)
d)
e)
IV
1
1.1 - Le ri sque vol cam" que
a) Utilisation
des données géochronologiques
b) Données pétrologiques
c) Données structurales
III
VOLCA
Pétrologie
Pétrologie
Tectonique
Hydrothermalisme
Conclusions sur le Vivarais
- Autres zones
CONCLUSIONS
16
19
LISTE
DES FIGURES
Pages
Figure
1
- Répartition
dentale et
du volcanisme
moyenne
extra-alpin
en Europe
occi¬
4
2a- Provinces volcaniques et âges du volcanisme dans le
Massif Central....
5
Figure
2b- Ages du volcanisme alcalin
6
Figure
3
Figure
dans
le Massif Central
- Répartition des coulées basaltiques
d ' âge pré-Cal dera
Figure
4
- Répartition des ponces rhyolitiques
Figure
5
- Répartition des rhyolites
ses post-caldera
du Mont-Dore
8
8
et des pyroclastites
9
Figure
6
- Coulées basaltiques
Figure
7
- Répartition des phonolites d'âge post-caldera
Figure
8
- Activité
basaltique
diver¬
post-caldera
récente localisée
9
au
massif du
Sancy
Figure
9
10
- Carte de localisation
des volcans de la Chaîne des
Puys
13
Figure
10
- Phase d'activité
Figure
11
- Disposition des appareils volcaniques
de la Chaîne des Puys
Figure 12 - Structure de la croûte et
volcaniques
Figure
13
10
14
du
du manteau sous
Vivarais
17
les zones
- Zones de risque volcanique du Massif Central français
sur les 200 000 ans à venir
18
20
l/OLCAWISME
Etudz "Géopnospzctlve"
pan
A. GAVALJA i J. VARET
INTROVUCTION
Le territoire
de la France a été, dans le passé géologique et
jusque récemment, le théâtre d'importantes manifestations volcaniques. Le
plus grand volcan de l'Europe néogène, aujourd'hui éteint, reste le
Cantal et l'activité
volcanique se poursuivait il y a quelques milliers
d'années encore dans la Chaîne des Puys. Il paraît donc légitime de
s'interroger
sur le comportement â moyen terme du substratum volcanique
français.
- GENERALITES
:
NOTIONS VE BASE SUR LE RISQUE ET
L'ACTIVITE
[/OLCANJQUE
1.7. - Le nlsquz voZcanlquz
On
peut le définir
comme
facteur,
à la
fois
de la fréquence
des
éruptions et de l'importance des dégâts socio-économiques provoqués.
La volcanologie permet aujourd'hui de cerner le rythme d'un
volcan et d'avoir une idée de l'intensité
de ses éruptions. Les données
de base sont fournies par l'étude de l'histoire
du volcan : son passé
étant la clef de son avenir. Cependant, il faut souligner que la "prévi¬
sion" volcanologique ne travaille
que sur une relativement petite échelle
de temps. Ainsi, selon une nomenclature couramment utilisée
(Crandell et
Mullineaux,
1976), un volcan est considéré comme très actif quand il a un
rythme annuel à centenaire, moyennement actif avec un rythme centenaire à
millénaire
; relativement
inactif
lorsque le rythme est plurimillénaire.
Le cadre de la présente "géoprospective" qui est de 200 000 ans
déborde quelque peu des limites habituelles.
Il nous a donc paru néces¬
saire non seulement de prendre en considération des volcans â rythme plus
lent mais, plus largement, de tenter d'approcher une éventuelle migration
dans l'espace du volcanisme (voir Westercamp et Varet, 197 ).
- 2 -
1.2. -
LeJí
dlveAS typzs dz voZcanl&mz
Les provinces volcaniques françaises se caractérisent
par une
grande diversité
de dynamisme éruptif.
Celui-ci est fonction de l'explosivité du magma qui dépend de la teneur en gaz et de la viscosité de
celui-ci.
La teneur en gaz, dont l'essentiel
provient de l'eau météorique,
est le premier facteur contrôlant le comportement éruptif du magma. Cette
influence peut se situer soit au voisinage de la surface (phréato-magmatisme) soit en profondeur (chambre magmatique).
La viscosité
est fortement
et donc, par l'existence
influencée
par le chimisme du
d'une chambre magmatique
comme
magma
lieu de différen¬
ciation.
A
la lumière de ces facteurs, on peut distinguer deux catégories
: le premier est abondant dans le volcanisme français
et domine
récente ; le second caractérise surtout le mio-^pliocène.
de dynamisme
l'activité
Les phénomènes volcaniques effusifs
produisant des coulées dé
laves plus ou moins visqueuses (voire des dômes) à partir de fissures
ou d'un édifice central,
il importe pour des volcans de ce type de cir¬
conscrire les zones de faiblesse où s'ouvriront
les fissures-mères en se
basant sur la disposition
des bouches éruptives et leur déplacement au cours
du temps. A partir
de là, ce sont les caractéristiques
topographiques lo¬
cales qui conditionnent
la distribution
des coulées.
Le volcanisme
sives l'une de l'autre
.
.
.
La zonation
délimiter
à
peut prendre différentes
formes non exclu¬
éruption plinienne
(avec chute de cendre et lapilli)
coulée de ponce (généralement très étendue)
nuées ardentes (manifestation
la plus violente)
éruption phréato-magmatique (type "maar" dans le Massif Central).
.
consiste
explosif
:
des risques de nuées ardentes ou d'éruption
ponceuse
les régions susceptibles d'être recouvertes par la
brèche grossière
et les retombées du nuage volcanique associées et affec¬
de souffle. Ces zones de risque sont définies par l'éten¬
due du phénomène du même type ayant eu lieu dans le passé récent du volcan.
tées par l'effet
1.3. - lÁéthodoZoglz
a - Utilisation
des données géochronologiques
La connaissance de l'histoire
du volcan, voire de la province
volcanique, est ici particulièrement
importante. Nous disposons -sur les
zones volcaniques françaises- d'un nombre appréciable de datations ab¬
solues : K/Ar pour les roches émises il y a plus d'un M.A. , C^** pour
celles plus récentes que 100 000 ans B.P.
Il
subsiste une certaine lacune technologique entre 1 M.A. et
B.P. où les incertitudes sont plus grandes. Une connaissance
têphrostratigraphique
précise s'avère alors nécessaire.
100 000 ans
- 3 b - Données pétrologiques
tection
vision
La mise en évidence de la différenciation
magmatique et la dé¬
de réservoirs intracrustaux
est un aspect iioportant pour la pré¬
du dynamisme éruptif.
c - Données structurales
L'évolution structurale de la zone volcanique considérée apporte
enfin d'utiles informations sur la localisation
des bouches éruptives.
II -
LE l/OLCANISME WEOGENE
EW
FRANCE
Le volcanisme récent de la France comprend deux ensembles
1) :
d'importance très inégale (Maury et Varet, 1981) (fig.
- des produits calco-alcalins
sont dissémines dans la chaîne
alpine soit sous forme remaniée (grès de Taveyanaz, du Champsaur , . . . ) ,
soit formant des appareils isolés (Biot, Villeneuve Loubet...).
Ils re¬
montent tous de 35 â 20 MA et n'entrent donc pas dans nos préoccupations
présentes
;
- une
regroupées pour
s'est étalée de
schématiquement
vingtaine
de provinces
volcaniques
alcalines
(péri-alpines)
la plupart dans le Massif Central. L'activité
de celles-ci
l'Eocène au Quaternaire récent. Elles peuvent se répartir
en trois catégories volcaniques (fig.
2) :
.
le volcanisme central avec les strato-volcans
du Cantal
(de 11,2 à 2,9 M.A.) et du Mont-Dore (de 7,5 â 0,2 M.A.)
.
le volcanisme fissurai et de plateau avec les Coirons
(de 8 à 6 M.A.), le Velay (de 11,4 à 6,5 M.A.), le Cézallier
(de 7,8 à 3,1 M. A.), l'Aubrac (de 2,4 à 1,7 M. A.), la chaîne
de la Sioule (de 5 à 0,8 M.A.), Deves (de 3,5 à 0,5 M.A.) et
la chaînes des Puys (de - 35 000 â 3 400 ans)
.
le volcanisme ponctuel avec la Lorraine, l'Alsace, les
Vosges (de 61 â 44 M.Â.), la Provence et la région de
Montpellier (de 31 â 4 M.A.). le Charollais (de 65 à 35 M.A.)
le Forez (de 50 â 12 M.A.), Menât (Paléocêne), la Limagne
(de 25 â 10 M.A.), le Sillon Houiller
(de 8 â 4 M.A.), les
Causses (de 14 â 4 M.A.), l'Escandorgue-Lodevbis-Bas Languedoc
(de 5 â 0,7 M.A.) et le Vivarais (de 35 000 â 1 1 000 ans).
L'ensemble des caractères chronologiques, structuraux et gêochimiques
du volcanisme du Massif Central est interprété
comme le résultat
de la
remontëe progressive d'un diapir mantellique au sein d'une croûte affec¬
tée par la fracturation
peri-alpine
oligo-miocène (Maury et Varet, 1981).
Aucune des provinces volcaniques françaises considérées n'est aujourd'hui
en activité,
puisque la définition du volcanisme actif repose sur le ca¬
ractère historique de l'activité.
Cependant, troi-s provinces étaient
encore actives il y a moins de 200 000 ans : le Mont-Dore, la chaîne
des Puys et le Vivarais. Ce sont elles que nous allons étudier plus
particuliërement
.
- 4 -
FIGURE 1 : «fcMTfttootfu» l Œ O w m «vrrMlptn »n Europ* occktem^« « moywnw tcTaprtstaC i m T«to«liqu* trmnwttorwIadB fEurop* au 1/2JBO0J0OO),
•tanff Ovmral tnnçak :1 .-EKandorgi* - 2 :AIÉ>TK - 3:V«i« v -4:C»ntal - £:Mom-Dort € : Ch.tr* o n P * i y * . - M M M Rhénan* : 7 :E»tl - 8 : W w « d « Swb>np»lrpt • fi:W*mriMtd •
10 : VogetmxTï • il :«ata*ntûhl - 12 : « ^ W J - 33 :Be*wwfctM*w Ate. — *to»lf Bohèrrwtn:
14 : DoupoMfc+*orv - 15 :CMkMtradohori - «6 : RfeionGMitntodf B o M m e .
-
Flg.
5 -
2 a — Provinces volcanique-, el age* du njlcanisme «lan*. le Ma^if cemra!.
-
6 -
Figuró de ID
run*'
3 O H « m LA
is rtma •
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Fig.
2 b — Apes du volcanisme alcalin d a m le Massif ceñirá!.
source des à eh, utilise; : ] Bellon H el al.. 1974 : 2 Vincent P ei a!.. 19T" -.
? brousse R . . 1974 . 4 Brousse R ei at.. I9ft^ . C a m u s G . ei fl/.. 19^? : 5. Bcllon H .
1976 : 6 Belion H c! al.. 1971 : C a m u s G . ei ai. IVd« : Baubron J . C . . c o m m pers.. I97S :
7. Belion H . ci o/. 19"2 : Baubron J.C.. c o m m per;,.. I9> . h B m u s ^ e R . . 1974 9 CanUpre! J.W t> Thonai A . . 1^76 : 10 Bcllon H . ci ai.. 197: ; Baubron J . C . ei Demanpc J..
1977 ; M Camaprel J . M ei Prevoi M . . !9"l : 12. CanuprrI J . M ei Mcrpoil J.. 1970 .
13. Benyerfc.ei al.. 1974 ; 14. Bandei Y . ci ai. 1974 : Brousse R.. »974 : I?. Baubron J . C .
c o m m per*.. 197* ; 16. Gilloi P\ ei al.. 1972 ; Cilio! P . Y . . 1974 ; Baubron J.C ei ai,
1978/? : 17. Kdcfon« J.P. ei ai. 1972 : Gillnt P . Y . . 1974 ; 18. Frechen J. t\ Lipnoli H . J . .
ßellon H . . 1976.
-
III
-
7
-
LES PROVINCES VOLCANIQUES RECENTES
- Lz Mont-Vonz
A
Avec le Cantal, le volcanisme du Mont-Dore est le seul dans le
Massif Central â avoir évolué en strato-volcan
â caldeira.
Il a été par¬
ticulièrement
étudié par le B.R.G.M. dans le cadre d'une étude géother¬
mique (B.R.G.M. - rapport 79 SGN 823 GTH).
a - Géochronologie
L'activité
volcanique du Mont-Dore est encadrée dans l'espace
et dans le temps par celles du Cézallier
(au sud et au début) et de la
Chaîne des Puys (à l'est et â la fin). Elle se décompose en plusieurs
étapes définies
(fig.
3 à
8)
par rapport à l'effondrement
de
la caldeira
centrale
:
- avant l'effondrement : de 20 â 12 M.A. , des formations volcaniques
(essentiellement
basaltiques) et situées sur le versant oriental
;
elles sont liées è celles de la Limagne
de 6 â 3 M.A., des émissions basaltiques
au
nord du Massif et au sud vers le Cézallier
; également les premières
laves différenciées
(phonolite et comendite) dans la partie centrale.
- l'effondrement
de
la caldeira
s'est
volume important de ponce rhyolitique
et est du massif
- aprës
ciées
accompagné de l'émission
(2.5 M.A.)
â
d'un
la périphérie
nord
' effondrement , les éruptions ponceuses ont repris parfois asso¬
rhyolitiques
terminaux surtout cantonnés à l'inté¬
rieur de la caldeira (2,5 à 2,2 M.A.).
Entre 2,8 et 1,6 M.A. une importante activité
volcanique basaltique
et -sur la fin- phonolitique,
se manifeste essentiellement
sur la
bordure nord du Massif.
1
à des dômes
- l'activité
récente (1 â 0,2 M.A.) est très bien localisée
et correspond
â l'édification
du volcan Sancy. Celui-ci
est constitué par une forte
épaisseur de cendres et lapilli
recouverts par des coulées et traversés
de nombreuses intrusions
de directions
variées.
Le Mont-Dore a donc connu deux phases paroxysmal es d'activité
la première -et la plus importante- entre 2,8 et 1,6 M.A. avec l'émission
de nombreuses coulées basaltiques, la seconde avec l'édification
du
strato-volcan
du Sancy au cours des dernières centaines de milliers
:
d ' années .
b - Pétrologie
La différenciation
des laves s'opère dès la fin des premiers
épisodes volcaniques. L'effondrement de la caldeira et les émissions de
ponces qui la précédent, l'accompagnent ou lui succèdent, vient confirmer
la présence sous le volcan, d'une chambre magmatique. Celle-ci continue â
fonctionner dans les derniers épisodes produisant des termes différenciés
(sancyites,. . .). Sa profondeur estimée est de l'ordre de 10 kilomètres.
Fig. 3 -
3.6
REPARTITION DES COULEES- BASU.TIOUE5
DU MONT-DORE D'AGE FRE-CMJDEHA (> 3.C MA)
4 - Répartition des ponces rhyolitiques (2,5 3 2,2 MA,
estime)
i age K/Jtr
t
Fig. 5 -
REPARTITION DES RHYOLITES ET DES rYRQCLAFl TTES DIVFPSKS
POST-CALDERA ( < 2, 2 HA)
Celles-ci sont essentiellement cantonnée* A 1'int''ri*"ir Hila
Limite de 1« fosse.
O:
\
f
Contours caldera
rtfflporant **t
ion BupposCe des coulées recouvertes r M r 1 e volt-en!sme plus recent.
Pointcment rhyolitJqun
Ponces et cendres rhyolltiques.
Fig.
6
: COUt-ERS HASAtTlÇttfeS PO5T-CAU)ERA tNTHE 2,ß II 1,6 HA.
Fig.
7~ PErARTTTTON CES FHCNOLÏTEP n'AGE POST-CALDERA (rnvirn- 1." KP : .
Tes
phont.lites
e r J / J J «vit
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r-••••,•
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'tf
affleurent aussi bien dans le socle granltiotte a l'cxttrirur ti- *á le:-qv'ê travers l'épais remplissage de celle-ci, tnrr nombre, fivm--oiifi rJ'(.^ important au If qu'au S, semble plutôt lié au non - recouvrrm^nf p-ir (r.= i'rS^^ñn:
volcaniques ultérieurs.
1?
f
Ctontours de la fosse
* W rhonnlit" rt ,i-?-
I.EGENPE:
Viq.8
-
ACTIVITE tiREALTIÇUE RRCEMTE LOCALISEE AU MASSIF DU SANCY.
"; cmtrrs imlsêlfs B F BltUPnt autour du Tuy dp Sancy pt sur dçp crètea
p.irt pf d'wutrp rt* la vaille dp In Dor dog ne .
• •
-
11
-
c - Tectonique
Le strato-volcan du Mont-Dore s'est édifié à la faveur du croi¬
sement de différentes
familles
de fractures,
anciennes et récentes,
affectant le socle cristallin.
L'ossature structurale a été déterminée
par le système N-S de horst et graben oligocènes de Limagne. La tecto¬
nique pleistocene reprend ces structures qui, sous l'effet
de ces nou¬
velles
contraintes,
rejouent également suivant les décrochements hercy¬
60°, N 110") où se produisent les grandes émissions volcaniques
(Sancy,...).
Les édifices tardifs
du massif jalonnent le rebord occiden¬
tal du horst. Cependant, tous les groupes de fractures ont rejoué â
chaque épisode volcanique. L'activité
volcanique semble se maintenir
actuellement dans tout le bâti péri-alpin
en distension suivant la di¬
rection N 20". La circulation de fluides hydrothermaux indistinctement le
long des directions
oligocènes, hercyniennes ou pleistocenes est signi¬
ficative
de cette activité.
niens
(N
La caldeira centrale se cale sur ces différentes
directions de
fractures et l'activité
la plus récente se concentre sur le bord sud-est
c'est, sans aucun doute, la zone de reprise d'activité
le plus probable
dans le Massif du Mont-Dore, si l'on en juge par les données géophysiques.
d - Hydrothermalisme
De nombreuses études ont été effectuées
sur les sources thermo¬
minérales de cette région en relation
avec le thermalisme pris avec la
recherche géothermique. Ces dernières ont permis de conclure à l'exis¬
tence de températures profondes de l'ordre de 150''C sous la vallée de la
Dordogne dans la caldera du Mont-Dore. Des indices existent en outre
(flux de CO^, système sulfaté acide, nappes chlorurées) pour témoigner de
l'existence
d'un champ géothermique acide.
e - Conclusions
sur
le Mont-Dore
Malgré le calme éruptif (à l'exception
des émissions de la
Chaîne des Puys, indépendante) et tectonique qui entoure cette région
depuis près de 200 000 ans, on ne peut considérer cette zone comme dé¬
finitivement
éteinte
- du caractère
au regard :
récent du dernier
paroxysme éruptif
(200 000 ans)
- de la proximité d'un volcanisme beaucoup plus récent pouvant réactiver
le réservoir
- du volume des laves émises et sous-jacent celui de la chambre magma¬
tique de la durée relativement restreinte d'activité du volcan pro¬
prement dit (6 M.A.) par rapport à d'autres appareils de taille
si¬
milaire
(plus de 8 M.A. pour le Cantal)
- de la permanence d'une activité hydrothermale liée au volcanisme
- d'une activité
sismique sporadique
- de la présence, â l'aplomb du Massif, d'anomalies géophysiques carac¬
téristiques d'une chambre magmatique.
Les données dont nous disposons et le niveau atteint par la
volcanologie aujourd'hui ne nous permettent pas d'aller au-delà de ces
remarques assez générales. On ne peut mettre en évidence ici une quel¬
conque migration d'activité
volcanique ou tectonique dans l'espace ou
dans le temps. Tout au plus, le caractère central de l'édifice
volcanique
peut-il nous laisser supposer que si son activité
se poursuit,
elle sera
localisée aux abords de la zone déjà volcanisée et notamment près de la
caldeira (qui reste à circonscrire
précisément) .
- 12 B
- La ChaZnz dzs Puys
La Chaîne des Puys représente l'ensemble volcanique le plus ré¬
cent du Massif Central. Si l'existence de produits différenciés suggère
l'existence d'une chambre magmatique, â la différence du Mont-Dore, elle
n'est pas de grande dimension et aucune caldeira n'a été mise en évidence.
La Chaîne des Puys s'étend sur 60 kilomètres du horst cristal¬
de la Sioule au nord (gour de Tazenat) aux entablements basaltiques
du Cézallier au sud (La Godivelle) . Elle est limitée â l'ouest par la
vallée de la Sioule-Fosse d'Olby et â l'est par le fossé de Limagne.
L'essentiel
des 80 events est situé sur une bande de 30 kilomètres nordsud (Beaunit-Âydat) et 3 â 5 kilomètres est-ouest (Fig. 9).
lin
a - Géochronologie
Au stade actuel de nos connaissances, les éruptions de la
Chaîne des Puys sont repérées dans la proportion d'une sur sept. Comptetenu de ces limites analytiques, il semble se dégager trois périodes
principales dans l'activité
de cette série volcanique (fig.
- une première phase basique de coulées et projections
autour de 35 000 ans) avec un paroxysme autour de - une phase acide avec croissance
autour de - 7 000 ans ;
de dômes trachytiques
(ayant débuté
9
500 ans ;
et nuées ardentes
- une seconde phase basique où semblent dominer les pyroclastes (scories,
dépôts de maar,...) dont l'activité
s'est poursuivie au moins jusqu'à
-3 400 ans.
Il
migration
n'est malheureusement pas possible d'établir
une quelconque
dans l'espace. Si la datation la plus ancienne est la plus sep¬
tentrionale
et la mesure la plus récente aussi la plus méridionale,
les
autres données ne justifient
nullement une polarité
N-S dans le temps.
Par contre, certaines zones (les alignements la Nugère-Les Gouttes et
Petit Saroni-Puy de Dôme) semblent avoir connu une activité
particuliè¬
rement suivie (4 000 ans au moins). Cela peut suggérer l'existence de
zones de faiblesse préférentielle
ayant donné lieu à des réservoirs mag¬
matiques secondaires intracrustaux (à vérifier).
On note que l'intervalle
de temps séparant entre elles les trois dernières phases (1 420 ans et
1
860 ans) n'est pas considérablement plus grand que celui qui nous
sépare de la dernière (2 030 ans), surtout si l'on tient compte de l'é¬
ruption possible â 900 ans (fig. 10). Dans ces conditions, la Chaîne des
Puys peut être considérée comme moyennement active.
b - Pétrologie
La Chaîne des Puys forme une série de différenciation
cohérente
et complète, traduisant des phénomènes de fractionnement magmatique pro¬
fond. La profondeur estimée du (ou des) rêservoir(s) mag;matique(s) serait
de 3 à 9 kilomètres. Notons que si le paroxysme acide a eu lieu il y a
7 000 ans, relayé par une activité
basique (de vidange de réservoir ?),
une des dernières éruptions datées (3 500 ans) traduit la persistance de
la production de trachytes (et d'un d3mamisme explosif).
Fig-
9:
Carte de localisation des
volcans de la Chaîne des
Puys.
La partie correspondant à la
carte volcanologique de la
Chaîne des Puys (Camus et
al.,
1975) a été délimité
par le cadre intérieur.
1 - Cones stromboliens
basaltiques.
2 - Maars basaltiques.
3 - Complexes trachyandésitiques à tuft-ring
h - Domes et protrusions
trachytiques.
5 -Maars trachytiques.
l
*
*
JMontcineyre
O
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•
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1
S
3
4
5
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Fig.
10
PHASES
»
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-
d'activité
Ages
BC
1975
14
BP
DE LA CHAINE DES PUYS
Climatique
Chaîne des Puys
Phase
l-900(?)Cltnnent
1000
Subatiantique
>
0
JOOO
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2000
X
3000
Subboréal
-2000
4000
-3000
5000
-4000
6000
Atlantique
-3450 Mentcincyrc
r3890 Maxtrc
'
-5750 Montcineytt
-6000 P. Lt Vatbt
: Vlll
L6600 .
~6700
-5000
7000
-6000
8000
Vil
.
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VI
p7650
St Saturnin
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-6290 dômites
-6530 Mohaneni
Boréal
-7000
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9000
Préboréal
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10000
-9000
11000
-10000
12000
-9360
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Dryas III
- 10600
- 11000
14000
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15000
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-11000
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-12600
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13000
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55000
-63000
65000
-73000
75000
-3000
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-93000
95000
-103000
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Wurm
Eémien
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113000
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1
'
1
-
15
-
c - Tectonique
Le chapelet des volcans de la Chaîne des Puys suit assez rigoureu¬
sement les fractures occidentales du fossé de Limagne. Formé à l'Oligocène
selon une direction N-S dominante, ce graben recoupe les directions hercy¬
niennes qui elles-mêmes produisent une structure en échelon des failles
N-S. Tous ces accidents ont rejoué lors de la tectonique plio-pleistocène.
Il est donc probable que le maintien jusqu'à une période récente, et sans
doute encore aujourd'hui, d'un régime en extension ait permis, à la croisée
de fractures profondes, l'individualisation
d'un réservoir magmatique.
Le volcanisme de la Chaîne des Puys n'a pas coimu d'effondrement
probablement à cause du caractère fissurai simple et de la
dispersion des points d'émission (et de la structure allongée N-S du ré¬
servoir magmatique?). Deux types de structures volcano-tectoniques plus
complexes peuvent être envisagés :
de caldeira,
- dans les zones ayant eu une grosse production
Petit Saroni-Puy de Dôme)
-
(la Nugère-les
Gouttes,
à l'ouest de la ligne frontière du horst des Dômes et en particulier
entre le Puy de Dôme et le Puy de Junas où le socle est déjà effondré
en fosse allongée (0,15 x 5 x 2 km)
d - Conclusions
sur la Chaîne àes Puys
Cette zone est sans doute celle du Massif Central qui a le
plus de raisons d'être considérée du point de vue volcanique ; de nom¬
breux arguments y concourent
:
- la persistance de l'activité
volcanique au cours des treize derniers
milliers
d'années,
- le caractère très récent, voire sub-historique
des dernières éruptions,
- le fait que cette activité
soit potentiellement
de type explosif
et
que lui soit associé un phénomène d'effondrement volcano-tectonique,
- le fait qu'elle se situe dans un contexte géophysique globalement
favorable.
En l'absence de données plus complètes de datations,
il est
difficile
de circonscrire
des zones de risque. Aussi, l'ensemble de la
chaîne doit-elle
être considérée comme potentiellement
active.
C
- Lz Vlvanals
Dispersés entre le Devés et le Coirón, ces appareils volcaniques
doivent leur originalité
à un âge très récent, à uñ chimisme peu évolué
et
constant.
a - Géochronologie
L'activité
des volcans du Vivarais est contemporaine de celle
de la chaîne des Puys. Elle se divise en deux phases majeures : la première
vers 35 000 ans et la seconde vers - 11 800 ans. Aucune migration n'y est
décelable pas plus qu'une évolution volcanologique ou pétrologique.
-
16
-
b - Pétrologie
Ces volcans présentent
presque toujours une alternance de
(coulée très fluide de vallée) et de phases plus ex¬
plosives (émission de cendres et scories). Cela peut aller jusqu'à la
formation d'une caldeira comme à la Vestide du Pal. Les laves produites
sont toutes très sous-saturées et contieiment de nombreuses enclaves de
péridotites.
Il s'agirait
donc d'un magma issu du manteau profond (jus¬
qu'à 300 km) ayant effectué assez rapidement son ascension vers la sur¬
face. De petites chambres magmatiques intracrustales
ne sont toutefois
phases effusives
pas à exclure.
c - Tectonique
La réactivation
des accidents hercyniens (failles
des Cevennes,
directions NW-SE et EW) au Pleistocene est probablement responsable de la
percée de ce volcanisme. Néanmoins, si localement, la Faille décrochante
de Cevennes a pu induire des effondrements de bassins, ici,
ce n'est pas
le cas. Il est à noter que dans ces marges SE du Massif Central, le
manteau anormal a disparu et le Moho replonge. Cela ote au volcanisme
récent un support géodynamique et place une limite entre le volcanisme
assez jeune du Velay et surtout du Deves et ce volcanisme plus récent du
Vivarais.
d - Hydrothermalisme
fondes.
teindre
Les émergences semblent surtout liées â des fracturations
pro¬
Les études géochimiques proposent des températures pouvant at¬
160''C mais dans un contexte granitique.
e - Conclusions
sur le
Vivarais
Les conditions de pérennité du volcanisme sont moins nombreuses
ici que dans les deux régions précédentes. Cependant, la jeunesse des
émissions volcaniques et leur rythme connu (24 000 entre les deux der¬
nières phases et seulement 11 000 depuis la dernière) permet de consi¬
dérer cette zone comme faiblement active. Cette activité
peut de plus
reprendre sous une forme explosive comme elle s'est manifestée dans le
passé.
V
Autnzs zonzs
Les autres zones volcaniques de l'hexagone sont d'un âge trop
important -dans l'état actuel des connaissances de ces unités- pour être
susceptibles d'être considérées comme présentant un risque volcanique à
retenir dans le cadre de cette étude.
Cependant, on doit considérer que la remontée du manteau anor¬
mal sous l'ensemble de la zone affectée par le volcanisme néogène dans le
centre du massif constitue un risque potentiel d'activité
magmatique en
cas de rupture distensive de la croûte.
Plus particuliërement
centrale
sensible à ce type de risques, la partie
12) se trouve au sud de la Limagne.
de la zone anomalique (fig.
PIC
CALOEIftA DP LA
DU PAL
SUC D« iAUÍON
DE L'ETOILE
VOLCAN
DU CHAMBÓN
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816
OC
o
1
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2 km
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•
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DE THUEYTS
phase érupllve 4 plus do 35.000 in*
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COUPE O'AtZAC
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pointa d'Amlntont
—
61
VALS.LES. BAINS
•
VOLCAN
0USOUÍLL0L
phase truptfveä 11.770 ini + 270 an»
coupe
DE JAUJAC
rf*
Fig. 11 - Disposition des appareils
volcaniques du Vivarais
-
18 -
U'oprès Ferner el Rueog(l973}
j s o b o m e s d*,fc'.r.r-.:• *iirr, ei oi I Ö B O )
'erronée
Zone c monteou onormai (Pemer ?'• Hueîc 1 9 7 3 :
«i¿.tconcut*
*
Fig. 12 - Structure de la croûte et du manteau sous les zones volcaniques
(isobathes de la. transition croûte-manteau d'après A. Hirn).
-
Elle coïncide avec
19
-
:
- la zone de croisée des axes volcaniques, NS de la Chaîne des Puys et
NW-SE du Vivarais,
- une zone d'anomalie hydrothermale caractérisée par des sources ther¬
males donnant des indications
gêochimiques de températures élevées.
JV
-
CONCLUSIONS
expliquer
Plusieurs hypothèses géodjmamiques ont été proposées pour
la présence et l'évolution
du volcanisme du Massif Central.
L'hypothèse du point triple produit par un "panache" mantel¬
lique ne rend compte ni de la tectonique du Massif Central, ni de la
migration divergente des zones volcaniques (vers le nord, le sud-ouest et
le sud) au cours du temps.
L'hypothèse d'une corrélation avec les phases d'ouverture de la
Méditerranée ne justifie
pas plus cette migration ; elle est, en outre,
difficile
à vérifier
car les épisodes tectoniques sont moins bien définis
dans le temps que les phases éruptives.
Nous pencherons donc davantage ici pour lier le volcanisme du
Massif Central français à la phase d'extension et d'effondrement oligo¬
cène qu'a connu le bâti péri-alpin.
La poursuite de l'orogenèse alpine a
fait rejouer les anciennes fractures,
parfois en en induisant d'autres.
La croisée des différentes
directions de fractures a permis la formation
d'un diapir mantellique, probablement par entrée en fusion partielle
latente du manteau supérieur, ce qui a pour effet de placer cette région
dans une situation
de pré-volcanisme.
Les contraintes
engendrées par
l'orogenèse alpine n'ont pas disparu. Il semble que la principale
ait une
direction
N-S ayant provoqué, dans une période récente, le rejeu en
ouverture de fissures émissives au centre (Mont-Dore), puis vers les
bordures nord (chaîne des Puys) , sud (Languedoc) et est (Vivarais) .
Dans son ensemble, on doit considérer comme relativement
ins¬
table et sujette à un risque volcanique potentiel à l'échelle de temps
considérée (200 000 ans), la zone du Massif Central située â l'est du
Sillon Houiller.
Dans le détail,
les zones volcaniques de la Chaîne des Puys, du
Vivarais et du Mont-Dore doivent être considérées comme de risque volca¬
nique plus ou moins élevé : millénaire
dans la chaîne des Puys, dixmillénaire dans le Vivarais et cent-millénaire dans le Mont-Dore (fig. 13)
La zone sud de la Limagne, bien qu'elle, ne soit pas affectée par un
volcanisme récent connu, doit également être considérée comme active sur
la base de critères
géophysiques,
hydrogéochimiques
et structuraux.
- 20 -
Fig.
1 - Chaîne des Puys
13 - Zones de risque volcanique du Massif Central français
sur les 200.000 ans à venir
1 - Mont-Dore
3 - Vivarais