La chaîne des Puys (France)

Longitude : 2° 75' E
Latitude : 45° 50' N
Altitude :   1464 m (sommet du puy de Dôme)
 

Présentation - Les différents édifices - Coulées de lave - Les dômes - les maars - âge des volcans - chimie des laves


Chaîne des Puys, nord, vue depuis le sommet du Puy de Dôme. photo Dominique Decobecq.


Présentation
C'est le 10 mai 1752, que Jean-Etienne Guettard détermine, pour la première fois, la nature volcanique de la Chaîne des Puys. Ce naturaliste d'Etampes est connu pour sa première carte géologique de la France et sa carte minéralogique d'une partie de l'Europe (proposée le 19 février 1746 à l'Académie Royale des Sciences, l'ancêtre de l'Académie des Sciences ; sur cette dernière carte est placée l'Islande, avec un volcan l'Hekla), c'est en voulant préciser sa carte qu'il découvre la présence de volcans en Auvergne.
 

La chaîne des Puys (dénommée également chaîne des Dômes, nous verrons pourquoi un peu plus loin) est située à quelques kilomètres de la ville de Clermont-Ferrand. C'est un ensemble de plus d'une centaine d'édifices volcaniques bien distincts qui sont alignés selon un axe Nord-Sud. Cet axe d'une quarantaine de kilomètres de longueur est limité au Nord par le gour de Tazenat et au Sud par le puy de Montenard. La largeur de cette chaîne, si l'on ne tient compte que des édifices volcanique, est au  maximum de 7 km ; certaines coulées de lave sont descendues sur une longueur de 10 km.
Ces volcans, si médiatisés pour leur eau limpide, se sont mis en place sur un "horst", c'est-à-dire un relèvement du socle, ici de nature granitique avec aussi du gneiss, par des failles importantes (les failles bordières de Limagne, à l'est, et par les accidents de la vallée de la Sioule, à l'ouest).

Les différents édifices volcaniques de la chaîne des Puys

La chaîne des Puys présente des édifices volcaniques très variés, qui traduisent des dynamismes et des histoires éruptives très différentes. Cependant, on peut classer les volcans de la Chaîne des Puys en trois grandes types d'appareils volcaniques : les cônes de cendres volcaniques, les dômes et les maars. Cet alignement de volcans  est unique en Europe mis à part une chaîne sur 20 à 30 km cônes de scories à l'île de la Palma, aux îles Canaries
Ce sont des volcans monogéniques (produit par une seule éruption, l'opposé des stratovolcans comme le massif du Mont-Dore ou l'Etna constitués par une succession d'éruptions).

Les cônes de scoriesPuys égueulés de la Vache et de Lassolas. Photo Dominique Decobecq

Les cônes de scories sont les édifices volcaniques les plus nombreux de la chaîne des Puys (environ 80 % des "volcans"). Certains sont très connus et sont mêmes des stars, à l'affiche très souvent de nombreux magazines ou publicités, comme le puy Pariou.
 
 
Le volcan du Pariou vu à la verticale. photo Dominique Decobecq
Le cratère du Pariou. Photo Dominique Decobecq.

Ces petits volcans issu le plus souvent d'une seule éruption, mais de plusieurs centaines d'explosions, sont dus à l'amoncellement de cendres, lapilli et de bombes volcaniques. En effet, le magma, qui monte depuis sa zone de formation entre la lithosphère et l'asthénosphère, est une roche fondue riche en gaz dissous. Lorsque le magma arrive, enfin, à la surface de la Terre, les gaz alors contenus dans la lave s'échappent. Il se produit ce que l'on appelle une dépressurisation. La détente des gaz, comme lors de l'ouverture d'une bouteille de champagne s'exprime par la formation de bulles de gaz, qui pulvérisent le magma en lambeaux et fragments de lave. Les empreintes de ces bulles sont d'ailleurs visibles sur la surface de ces fragments de lave, qu'on appelle scorie. Ces fragments s'accumulent en couches autour de la bouche éruptive. Des lambeaux de lave massive sont également expulsés, qu'on appelle "bombes volcaniques". Ces lambeaux, lors de leur éjection, subissent l'action de l'air, et ils prennent des formes aérodynamiques diverses qui témoignent de leur degré de viscosité : bombes en bonbon, en fuseau, en goutte, torsadées, en croissant, en boule, en "bouse de vache",…

La chaîne des Puys présente ainsi de nombreux "ténors" qui présentent dans le détail des différences morphologiques :

Le volcan du Grand Suchet et le puy de Côme. Photo Dominique Decobecq


Certaines anciennes carrières d'exploitation de la "Pouzzolane d'Auvergne", permettent de découvrir les racines d'un volcan. On peut ainsi visiter le puy de Lemptégy, appelé "Le volcan à ciel Ouvert".

Ce cône est exploité depuis une cinquantaine d'années pour la pouzzolane mais aussi depuis une dizaine d'années pour la découverte du volcanisme. En effet, au "Volcan à Ciel Ouvert", en face de "Vulcania", ouvert depuis février 2002, l'on découvre le cœur d'un volcan.
On découvre ainsi la cheminée volcanique : en allant vers le centre du volcan, les parois de la carrière changent brusquement de couleur : de noires elles deviennent rouges. Cette modification est perpendiculaire aux couches de scories ici légèrement inclinées.  Cette coloration s’est donc produite après le dépôt des scories. Ces dernières étaient à l’origine noires et sont devenues ensuite rouges. C’est la chaleur intense du magma qui a “cuit” les scories. C’est d’ailleurs, un bon critère pour savoir si l’on s’approche du cœur du volcan...

Coulées de lave
Plus loin, le sentier au Lemptégy recoupe une lame verticale et peu épaisse de lave massive. En regardant de plus près nous observons  des cristaux blancs de feldspaths, tous allongés, dans même direction. Ce "relief" est un filon de lave, dégagé par l’érosion, et que les géologues appellent dyke. C’est ce type de filon qui alimente, en surface, les coulées de lave. Ces chaos de lave, que les auvergnats appellent les cheires, sont semblables aux coulées émises par l'Etna, en Sicile, ou par le Kilauea à Hawaii et que les volcanologues appellent coulée à blocs, ou coulée aa. Après plusieurs millions d’années elles sont dégagées par l’érosion et l’on peut voir ce que l’on appelle des orgues basaltiques.

Lame mince d'un basalte (hawaiite) de la châine des Puys, observée en lumière polarisée analysée. Photo Dolinique Decobecq
Ces coulées de lave sont nombreuses dans la Chaîne des Puys, elles ont dévalé les pentes en direction de la Limagne, à l'est, et de la vallée de la Sioule, à l'ouest. Elles sont descendues assez loin. Ainsi, la cheire d'Aydat, une coulée de lave qui est issue des puys de la Vache et de Lassolas, a parcouru près de 14 km. Cette coulée a modifié le cours d'une rivière de l'époque, en comblant la vallée de la Veyre elle a crée un barrage naturel aux affluents de cette vallée et des lacs ont été créés comme ceux de la Cassière et d'Aydat.
Ces coulées de lave sont bien visibles dans le paysage car elles ont souvent l'aspect de chaos et leurs bordures, (le front de coulée) comme on peut voir sur l'Etna, forment des talus de plusieurs mètres de hauteur, elles sont ici très souvent recouvertes par des bois.
 
 

Les Dômes
La chaîne des Puys a comme caractéristique remarquable de présenter des dômes de lave. Un dôme est un édifice volcanique de forme arrondie, sans cratère, mais parfois légèrement affaissée au sommet, et entouré d’un talus de blocs. Un dôme résulte de l’extrusion de magma très visqueux qui s'accumule à son point de sortie. L'affluence continue de magma augmente son volume. En quelques années, il peut atteindre plusieurs millions de mètres cubes, une hauteur de 400 à 500 mètres et un diamètre avoisinant le kilomètre,  comme le dôme du mont Unzen au Japon ou comme celui du mont St-Helens aux Etats-Unis avec un volume de plusieurs millions de mètres cubes.
Ces  cumulo-dômes, peuvent être visible sur la chaîne des Puys avec le Grand-Sarcouy, le Clierzou, ou le Petit Suchet.

Le dôme du Sarcouy. Photo Dominique Decobecq

Un dôme actif bouge, grossit et peut se détruire soit par écroulements de ses flancs, qui produisent un talus de blocs et de cendres, soit par de violentes explosions. Les avalanches et nuées ardentes qui en dérivent emportent gaz, blocs, cendres et poussières à 500 degrés et à des vitesses de 150 à 200 kilomètres par heure. C'est ce qui se produit depuis quelques années avec le  dôme de Soufriere Hills à Montserrat, qui alterne croissance et éboulement avec création de nuée ardentes.

Le puy de Dôme. photo Dominique Decobecq.

Le puy de Dôme ressemble d'une certaine manière au dôme et à l'aiguille de la montagne Pelée, à la Martinique, mise en place après l'éruption avec nuée ardente du 8 mai 1902.
Soumises en quelques secondes à une brusque décompression, les nuées ardentes s'accompagnent de panaches de cendres et de poussières qui portés par les vents dominants, retombent à plusieurs centaines de kilomètres de leur point d'émission. Ainsi des cendres et des poussières de nature trachytique et appartenant aux dômes de la Chaîne des Puys on été retrouvés à plus de 300 km à l'est. Cependant, la Montagne Pelée est un vaste strato-volcan qui s'est construit sur plusieurs centaine de milliers d'années et à la suite de nombreuses éruptions.

Le puy Chopine - Puy des Gouttes
Un puy fit beaucoup couler d'encre dans l'histoire de la volcanologie : le puy Chopine. En effet, situé, au nord de la Chaîne des Puys, c'est une aiguille de trachyte enserrée dans le puy des Gouttes, un cône de scories en forme de croissant de 1200 m de long sur 500 m de large ouvert vers le nord. Le puy des Gouttes présente à son sommet un alignement SW-NE de petits cratères qui se chevauchent. Il s'arrête au Nord sur une pente intérieure très importante, créant un thalweg très encaissé qui sépare le puy des Gouttes et le puy Chopine.
Le puy Chopine se présente comme une aiguille de trachyte émergeant du puy des Gouttes. Culminant à 1181 m le puy Chopine est aujourd'hui entièrement boisé, mais une piste partant du Nord monte en spirale jusqu'au sommet permettant une coupe du volcan.
Ainsi sur cette piste nous traversons un éboulis de trachyte à biotite, puis au Sud-Est un filon de basalte, au sud nous trouvons oh  ! surprise du granite, puis à un trachyte en place, de nouveau du basalte et de nouveau un panneau de granite à l'est.
Nous sommes en présence d'un soulèvement d'un morceau de socle dû à la montée de l'aiguille de trachyte. Cet événement s'est produit bien après la mise en place du puy des Gouttes.

 

Les maars

C'est le troisième type d'édifice que l'on peut découvrir sur la Chaîne des Puys. Ils sont cependant rares. Du nord au sud, on distingue le gour de Tazenat, le maar de Beaunit, la narse d'Espinasse et le lac Pavin. Ces volcans sont très particuliers, car se sont des "volcans à l'envers". En effet ce sont des dépressions d'une profondeur plus ou moins grande comblées par un lac profond de 66 m, pour le gour de Tazenat et de 92 m pour le lac Pavin. Ces "trous" se sont formés par un série de violentes explosions qui ont entaillées le sous-sol à l'emporte-pièce. Ces explosions sont le résultat  d'éruptions dites phréatiques. C'est-à-dire lorsqu'une nappe d'eau souterraine, un lac est surchauffée et vaporisée par l'arrivée d'une colonne de magma à près de 1100 °C. Parfois le magma arrive à être en contact direct avec l'eau et l'éruption devient phréatomagmatique.

Le gour de Tazenat. Photo Dominique Decobecq

Ces nuances de dynamismes éruptifs sont bien visibles dans les dépôts accumulés, souvent en forme de croissant, ou anneaux de projections, autour de la bouche explosive. Une section dans un talus d'un croissant de projections de maar, montre de bas en haut : d'abord, beaucoup de blocs arrachés au sous-sol, puis au fur et à mesure que nous montons dans la coupe, des niveaux de plus en plus riches en scories, en cendres et des bombes volcaniques très particulières dites en choux-fleurs, où selon en croûte de pain. Elles sont caractéristiques d'un trempage brutale du magma au contact de l'eau-vapeur.

L'âge de la Chaîne des Puys

La chaîne des Puys est très récente pour un géologue. En effet, par rapport à l'âge de la Terre (4,5 milliards d'années), les éruptions sur la chaîne des Puys se sont essentiellement produites entre 13 500 et 7 000 ans B.P. (Before Present, 1950) Ainsi, la chaîne des Puys est la plus jeune province volcanique de la France métropolitaine. Les dômes de trachytes avec leur mises en place parfois très violentes  ont eu lieu entre 10 000 et 8 000 ans B.P. En fait l'histoire de la Chaîne des Puys  a commencé il y a environ 80 000 ans avec l'émission de coulées de lave qui se sont installées dans des vallées entaillant le socle. Cet épisode a duré jusque vers -30 000 ans avec apparemment une suractivité entre - 40 000 et - 30 000 ans.
Il y aurait eu ensuite un relative repos entre -16 000 et - 8 000 ans, où il y a de nouveau recrudescence de l'activité. Les dernières éruptions remontent à 7 000 ans avec le maar du Pavin.
 

Les laves de la Chaine des Puys
La série volcanique de la Chaîne des Puys est moyennement alcaline, elle se situe entre le domaine alcalin et le domaine subalcalin. Si nous regardons entre Na2O et K2O la série volcanique alcaline est à tendance potassique.

Diagramme K2O/Na2O des laves de la Chaîne des Puys. Dominique Decobecq

Les différents diagrammes mettent en évidence que la série de la Chaîne des Puys est contrôlée par cristallisation fractionnée.

Diagramme DI/SiO2 de la Chaîne des Puys. Dominique Decobecq

Analyses chimiques de la Chaîne des Puys

Analyses chimiques de la chaîne des puys  Hawaiite du puy de la Nugère  CP1  Hawaiite du Puy de Lemptégy (1983) Ca 2,16 m5918  CP2 Hawaiite sur coulée du puy de la Rodde    CP3  CP4  CP5  CP6  CP7  Trachyte du puy Chopine
DI  34,47 36,31   40,04  41,35  40,61  40,96  51,74  56,78  67,01  75,45  90,86  92,96
SiO2  45,51  47,25 48,18  48,5  48,5  49,05  52,2  53,21  57,1  60,2  69,35  69,2
TiO2  2,49  2,25  2,34  3,55 2,16 2,15  1,81 1,49  1,12  0,83  0,39 0,24
Al2O3  15,53  15,85 15,94  13,25 16,56  15,73    16,9  17,6  17,89
 17,9 
15,55  16,7
Fe2O3  2,79  12,08  4,59  1,5  11,86  1,94  9,84  11,75  6,83  4,69  2,38  1,73
FeO  8,6   6,38  11,34   8,15      0,16
MnO  0,18  0,17 0,21  0,3   0,18  0,22  0,2  0,2  0,19  0,22  0,18  0,15
MgO  6,47  6,62  5,62  4,85  5,28  6,00 3,89  2,48  1,94  1,07  0,36  0,12
CaO  10,31  9,86  9,41  9,1  9,21  9,24  7,55  5,89  4,53  3,1  1,25  0,68
Na2O  3,56  3,7  3,84  4,00  3,92  3,7  4,45  5 ,00 5,42  5,58  5,6  5,38
K2O  1,88  1,68 2,02  1,7   1,8  2,02  2,47  2,71  3,4  3,82  4,88  4,94
P2O5  0,7  0,61  0,6  0,5  0,72  0,6  0,73  0,31  0,55  0,31  0,09  0,12
H2O+  0,71    0,54     1,81   0,33    0,51
H2O-  0,18    0,15   0,15 0,11  0,09
Total  98,91      99,82  100,55 100,19  99,24 100,04  100,64 98,97 97,72 100,03  100,02
 DI (Differentiation index : somme des minéraux blancs qui apparaissent lors du calcul de la norme CIPW)
 
  • Hawaiite du puy de la Nugère ( X : 654,09 ; Y 97,18) : analyse Philippe Rocher (1983) mémoire de DEA, université d'Orsay ;
  • Hawaiite du puy de Lemptégy ( X : 645,20; Y : 90,95): analyse Dominique Decobecq (1983), mémoire de DEA, université d'Orsay ;
  • Hawaiite sur coulée du puy de la Rodde : analyse Michel Morisseau (1983), mémoire de DEA, université d'Orsay;
  • Trachyte du puy Chopine (x : 647,00; Y : 92,90) : analyse Pupin, (1976); Significations des caractères morphologiques du zircon commun des roches en pétrologie. Thèse d'Etat, Nice.
  • Cp1 à Cp 7: tirées de la publication " Cristallisation fractionnée d'un magma basaltique alcalin ; la série de la Chaîne des Puys (Massif Central, France)", I pétrologie, par R. Maury, R. Brousse, B. Villemant, J.-L.Joron, H. Jaffrezic et M. Treuil, dans Bulletin minéralogique (1980), N° 103, pp. 250-265.

  • Cp1 : coulée de la cheire d'Aydat (basalte alcalin)
    Cp2 : coulée de la vallée de Tiretaine  (K-hawaiite)
    Cp3 : coulée du puy de Louchadière (K-mugéarite)
    Cp4 : coulée du Pariou (K-mugéarite)
    Cp5 : coulée du puy de la Nugère (l'andésite de Volvic), (K-benmoréite)
    Cp6 : dôme du Clierzou (K-benmoréite)
    Cp7 : dôme du puy de Dôme (Trachyte)

    Pour en savoir Plus :

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    http://rando.auvergne.free.fr

       Le site du Parc Régional des Volcans d’Auvergne avec de nombreux renseignements pratiques :

    http://www.grandevallee.com/parc/parcvolcan/parcvolcanindex.html :
     

     Bibliographie :

    Adresses utiles :