Den Massif Central er med Armorican Massif det største området av den crystallophyllian kjelleren frembrudd i Frankrike . Den geologiske utviklingen begynte på slutten av Neoproterozoic og varte til Holocene . Dens strukturelle organisasjon ble bestemt av den kaledonske orogenien og den hercyniske orogenien . Orogeny Alpine spilte også en rolle i å heve den østlige kanten og sannsynligvis utløse vulkanismen til Cenozoic . Massif Central er geologisk veldig gammel som det fremgår av alderen på zirkoner som tilskrives Archean (3000 millioner år). Strukturen er en bunke med metamorfe lag som skyldes skjæring av den krystallinske kjelleren.
Omrisset til den krystallofylliske basen som ser ut som Massif Central har form av en omvendt trekant. Stor (500 kilometer i nord-sør retning og ca 340 kilometer fra øst til vest), tilhører massivet flere tektonometamorfe soner dannet under den kaledonske orogenien og den hercyniske orogenien. For det meste er det en del av Ligero-Arverne-området, også kalt Ligeria- mikrokontinentet . Med Morvan i nord-øst, berører den Morvano-Vosges-området som slutter seg til det Moldanubiske området lenger øst . Alle disse sonene utgjør den indre sonen til den hercynianske bygningen i Europa og har følgende egenskaper:
Utgravningen begynte vest og nord for Massif Central så tidlig som Frasnian (380 millioner år siden), derimot i sør mye senere under Tournaisian (350 millioner år siden). De Vosges massivet lenger øst ble bare avdekket rundt 330 millioner år siden, på slutten av Viséen .
Mot sør kommer Massif Central inn i området Montagne Noire som sammen med Pyreneene utgjør mikrokontinentet Aquitania . Denne sonen inneholder ikke lenger sterkt metamorfiserte lag, men paleozoiske sedimentære lag som glir mot sør, presset av fremveksten av den neoproterozoiske kjelleren.
Massif Central krysses av flere store tektoniske ulykker som deler den inn i geografiske sektorer.
Den viktigste av disse ulykkene er utvilsomt Coal Sillon , en normal feil med en lengde på 250 kilometer og med en sterk komponent av uhyggelig bevegelse på omtrent 60 til 80 km som har funnet sted i Westphalian . Dette bruddet er preget av tynne og uregelmessige Stephanian-avleiringer. Coal Sillon skiller den ikke-vulkanske vestlige sektoren fra den vulkanske resten. Det blir Toulouse-feilen lenger sør.
Kommer fra nord trenger Limagne- grøften gjennom Massif Central 150 kilometer i retning av Grands Causses . Den tynne sentrale sektoren vest for denne graben bærer store stratovulkaner som Cantal eller Dore-fjellene , men også marer og eksplosjonskratere fra Puys-kjeden lenger nord.
Den østlige sektoren inkluderer Morvan , Charolais , Maconnais , Beaujolais , Monts du Lyonnais , Velay og Cévennes . Den er begrenset mot øst av kollapsgrøften i Bresse og dens fortsettelse i Bas Dauphiné . Gripene ved den sørøstlige grensen er allerede en del av det ligurprovensalske havbassenget . Den østlige sektoren er videre delt inn av Roanne graben og Forez-sletten . Den perm bassenget (strekking med en skjærkomponent) av Blanzy - Le Creusot krysser det i en nordøst retning og således skiller Morvan fra resten.
I nærheten av Figeac og Decazeville kutter en stor pause Massif Central mot ESE og klarer nesten å isolere Rouergue og Montagne Noire.
Generelt danner Massif Central en asymmetrisk plate som er litt tilbøyelig mot nordvest og hevet til de østlige og sørlige grensene av den alpine orogenien og den pyreneiske orogenien. På disse grensene er dråpene veldig viktige, derimot i nordvest drukner massivet veldig forsiktig under det mesozoiske dekket av Aquitaine Basin og Paris Basin . Denne litt forenklede modellen forstyrres ofte av ulykker og vulkanisme, så den høyeste høyden finnes i den sentrale sektoren ( Puy de Sancy med 1 886 meter).
Den krystallofylliske kjelleren i Massif Central (spesielt gneiser og metamorfe skifer ) ble delt av M. Chenevoy (1974) i tre tektonometamorfe domener:
Strukturelt er det det laveste området med en para-autokton karakter. Den omgir noen buler i basen, for eksempel kuppelen til Saint-Mathieu , kuppelen til Sussac eller platået Millevaches . Alle disse strukturene ligger i den vestlige ikke-vulkanske sektoren. Arverne-domenet finner sitt viktigste uttrykk i Auvergne (derav navnet), i vestlige mars , i Morvan, i Lyonnais og i Livradois ( Haut-Allier ).
Krystallinske bergarter har generelt gjennomgått amfibolit facies metamorfisme (middels trykk - høy temperatur, MP / HT), noen ganger til og med dyp metamorfisme ( granulitt facies ). Deres sedimentære protolitter var opprinnelig flysch- senger avsatt i den kontinentale skråningen nord for Gondwana . Denne flysch består av en rytmisk og monoton serie av pelites og grauwackes og kan nå 15 kilometer i tykkelse. I den midterste delen er det ispedd noen få tusen meter bimodale vulkanske bergarter. De er for det meste rhyolitiske bergarter , men det er også tholeitiske basalter og sjelden peridotitter og karbonatlinser. Alderen til denne neoproterozoiske sekvensen ble opprinnelig estimert til å være 650 millioner år gammel, men nylig har disse estimatene falt til 600 - 550 millioner år.
Arverne-serien ble metamorfosert under den akadiske fasen av den kaledonske orogenien for mellom 400 og 350 millioner år siden. Trykket nådde 0,6 - 0,8 GPa tilsvarende en gravdybde på 20 til 25 kilometer, den termiske gradienten var rundt 20 - 25 ° C per kilometer. Metamorfisme forvandlet den sedimentære suksessen til migmatitter ved basen, etterfulgt av (para) gneiser, glimmerlister og øverst av epizonale skifer (serisittskifer og klorittskifer fra de grønne skistfasiene ). Det vulkanogene materialet ble forvandlet til leptynitter og amfibolitter . Inkludert i denne serien er øye gneiser fra ortogneis . Disse orthogneissene er i sin tur avledet fra de gamle porfyroidgranitoidene, krystallisert i kambrium ( Furongian ) for nesten 500 millioner år siden.
De metamorfe steinene til Ruténo-Limousin-ensemblet finnes hovedsakelig i Limousin, Rouergue, Østmarche, Châtaigneraie , Sørlige Margeride og Vestlige Cevennen. Den en gang sedimentære, men nå metamorfiserte serien, begynner som Arverne-serien, men bærer oppover en paleozoisk sekvens , som begynner i Nedre Kambrium med en tykk vulkanogen sedimentering av rhyolitisk sammensetning. Følg deretter sedimenter datert fra Upper Cambrian, Ordovician og Silurian .
I Limousin gjennomgikk hele Ruténo-Limousin bare den kaledonske metamorfismen, men i Rouergue ble denne metamorfismen fortsatt lagt over av den herkyniske metamorfismen som fant sted under lave trykk og høye temperaturer (BP / HT).
Cévennes-beltet inkluderer Cévennes, Montagne Noire, Lacaune-fjellene og Lyonnais. Arvern krystallklippere blir overvunnet av den godt daterte Paleozoic (kambrium og ordovic). I Black Mountain har Paleozoic helt sluppet unna metamorfisme og serien går opp hit så langt som Mississippian . Lenger nord i albigenserne og Cevennene blir paleozoikumet mer og mer påvirket av herkynisk metamorfisme.
Oppsummert deler alle tre domenene basal arverne-serien, i det minste noen deler. De skiller seg ut i paleozoikumet: Arverne-domenet mangler, i Cevenole-beltet er det minst metamorfe og det mest komplette. Arverne-domenet faller strukturelt lavest ned til migmatitter. Cevennesbeltet er mye mer overfladisk, dets neoproterozoikum inneholder bare de høyere skistene, og kjenner i Montagne Noire, en paleozoikum uten metamorfisme.
Ruténo-Limousin-ensemblet har en mellomposisjon.
De epizonale metamorfe enhetene til grønne skist facies er underrepresentert i Massif Central og er begrenset til periferien. Følgende enheter hører til den:
Genis-enheten viser følgende sekvens (fra topp til bunn):
Den Thiviers-Payzac Enheten omfatter rhyodacitic tuffs , grauwackes og siltites . Dens metamorfe grad kan til og med nå amfibolittfasiene.
Mazerolles-skistene er aluminiumglimmer som har kvartsitiske passasjer . Protolittene deres var sannsynligvis kambriske pelitter og siltsteiner.
Brévenne-enheten er et ophiolitisk ark som stammer fra Øvre Devonian. Den består av: pudelavaer , doleritter , gabbroer , ultramafiske bergarter , kirsebær og massive sulfider.
For å etablere den paleogeografiske rekonstruksjonen er det viktig å ha ikke-metamorfe sedimentære arv. Dessverre i Massif Central er disse arvene ganske sjeldne og finnes for det meste i utkanten av massivet. I det indre mangler de på grunn av den viktige erosjonen som reduserte dem. Dette faktum forklarer den store vanskeligheten med å tolke massivens evolusjon i sammenheng.
Likevel er det vitner om den antikarbonholdige fortiden. De er konsentrert i to hovedområder:
Den sørlige skråningen av Montagne Noire har en nesten fullstendig sedimentær rekkefølge som spenner fra nedre kambrium til Mississippian .
Kambrium begynner ved basen med rhyolitter, og deretter følges av Marcory sandsteiner , Archaeocyathus kalkstein , skifer og flere sandsteiner. Ordovicien og silurianen er i det vesentlige schistose, mens Devonian, av middelhavstypen, er helt kalkstein.
I den nordlige skråningen er serien mindre komplett: Øvre Ordovicien, Devonisten, Tournaiseren og Viseaneren er fraværende. Men her kan vi se de kambro-siluriske nivåene gradvis bli metamorfe og integrere seg i glimmer-skistserien til Albigensianen som tilhører Cevennes-beltet.
I Morvan antécarbonifères land er representert ved rev kalkstein ( Givetian og Frasnien ) og skifere Clymenia ( Famennian ) med intercalations spilitic .
Mississippian deponerer utkanten i et band som starter fra Roannais, krysser Beaujolais og ender sørøst for Montluçon . Når et gap i Tournaisien, begynner serien i nedre Viséen med schisto-sandstein nivåer. Middle Visean lykkes med grauwackes, pudding og kalkstein, alle ispedd skifer og sandsteiner. I Upper Visean følger antraciferous tuffs datert mellom 335 og 330 millioner år siden. Dette er pyroklastiske tuffer med en rolitisk eller dacitisk sammensetning som viser omfattende og tykk akkumulering. Disse tuffene ble avsatt i kystmiljøet ved kanten av et grunt hav. De inneholder organiske interkalasjoner ( antrasittnivåer ).
Etter sterke tektoniske bevegelser ledsaget av omfattende granitisering i perioden 325-305 millioner år ( Sudeten og den asturiske fasen under Serpukhovian , Bashkirian og Moscovian ) gjennomgikk Massif Central post-orogen forlengelse under Kasimovian . På grunn av skorpestrekningen kollapset flere grep av begrenset størrelse. Disse gripene ble deretter fylt med lakustrinske sedimenter ( konglomerater , sandsteiner, skifer interkalert med lag av kull ) og lokalt av rhyolitiske vulkanske produkter.
Vi kan for eksempel sitere bassengene Ahun , Alès , Argentat , Blanzy , Brassac , Carmaux , Commentry , Decazeville , Graissessac , Le Creusot , Messeix i Sillon-kullet , Saint-Éloy , Saint-Étienne , Sainte-Foy og Sincey-lès. -Rouvray .
Senere i løpet av den saaliske fasen ble sedimentene i gripene krøllet av den stallende bevegelsen mellom de nående horstene .
Skorpestrekningen fortsatte å påvirke Perm også . Spesielt periferien ble påvirket og det ble dannet flere små sedimentære bassenger som for eksempel bassengene til Aumance , Autun , Blanzy , Brive , Comtal , Espalion , Grésigne , Lodève , Moulins og Saint-Affrique . Disse bassengene var fylt med kontinentale sand-pelittiske sedimenter, avsatt under ørkenforhold med en sterk rødaktig farge.
Nesten hele Massif Central, som ble en peneplain fra Trias-perioden, ble dekket av et epikontinental hav under en stor del av Lias og Jurassic . Den endelige eksponeringen ville ha skjedd på slutten av Jurassic (Jurassic Ocean deponerer en veldig tykk serie kalksteiner i Grands Causses i sør-øst) og hele dekselet ville ha blitt uthulet ved slutten av krittiden .
Ved Trias / Jurassic- grensen (for omtrent 214 millioner år siden) ble nordvest for Massif Central nær Rochechouart truffet av en asteroide . Virkningen skapte et krater med en diameter på 22 kilometer - Astrobleme Rochechouart-Chassenon - og ødela alle spor av liv i en radius på flere hundre kilometer. I dag er kraterets struktur fullstendig erodert, det samme gjenstår: suévites , breccias of impact, perkusjonskegler og lokaliserte overlapp som påvirker basen.
Den kenozoikum så installasjon av vulkanisme i Massif Central, moderne med en svært viktig rifting , dette fenomenet distensjon være i bestemt del av vesteuropeiske rift .
Vulkanisme startet allerede i Paleocene og fortsatte, med noen forstyrrelser, til i dag.
I løpet av sen eocene ble Siderolithic deponert. Dette er veldig jernrike sedimenter som ser ut som lateritter . De indikerer sterk erosjon av Massif Central under subtropiske forhold .
Allerede i mellom- eocenen ( lutecian ) manifesterte en ny periode med distensjon seg og nådde sitt høydepunkt under oligocenen . Strekking av skorpen skapte kollapsgripere, som Ambert , Aurillac , Bresse , Cher , Limagne , Malzieu , Forez , Puy og Roanne grabens . Disse meridianorienterte gripene (grovt sett) var fylt med innsjøsedimenter og noen ganger med vulkanske innblandinger, nuggets . Fyllingstykkelsen kan nå 2500 meter (Limagne).
Mot slutten av Miocene begynte de store stratovulkanene Cantal og Mont Dore sin aktivitet. I den østlige Velay spredte det seg tykke basaltiske utslipp som ble gjennomboret av fonolitiske juice .
Under pliocenen ble massivet igjen reist og forynget. Som et resultat økte graden av erosjon og vulkanisme. Faktisk var vulkanismen på Pliocene på topp og Cantal nådde en høyde på rundt 3000 meter.
Under den siste breingen av isbreer og små iskapper bosatte seg i Cantal og Monts Dore; etter smeltingen forlot de morener og sirkus .
De siste frytomagmatiske eksplosjonene i Puys-serien er geologisk veldig unge, kanskje mellom 3000 og 7000 år gamle.
Mer enn 100 plutoner prikker Massif Central. De plutoniske bergartene dekker nesten halvparten av overflaten av denne massive. De fleste av dem er assosiert med tektoniske bevegelser under hovedogenen og løftingen av området.
Før hovedogenen ble to generasjoner av granitoider dannet:
Senere ble alle disse granitoidene forvandlet til øye gneiser eller sengs gneiser.
Under hovedogenen ble tilstandene til anateksi nådd, og tre familier av migmatitter ble skilt fra verten:
De tonalites , kvarts diorites og diorites av Limousin tonalitic linjen krystallisert 360 millioner år siden. Peraluminøse granitoider av Guéret-typen (med Guéret- granitt ) stivnet for 360 til 350 millioner år siden. Kjølealderen for leukogranitter , granodioritter og monzogranitter er mye yngre - for mellom 325 og 300 millioner år siden.
Cenozoic vulkanisme begynte i Massif Central i Paleocene for 62 millioner år siden. Det varte med noen avbrudd frem til Holocene . Den vestlige delen av massivet ble ikke berørt.
Geochemically alle magmas er alkalisk og tilhører den intratypen . Utvalget av vulkanske bergarter som produseres begynner med pikritter , basanitter og basalter , går gjennom hawaiitt , mugearitt , benmoreitt , trakybasalt , basaltisk trakyandesitt og trakyandesitt til slutt med trachytter , fonolitter og rhyolitter .
Årsaken til denne langvarige vulkanismen er sannsynligvis et hot spot under Massif Central. En annen mulig opprinnelse er begrensningen skapt av Alpine (og Pyreneean) orogeny, som hovedsakelig påvirket den østlige kanten av massivet. Strekk av skorpen fikk mantelen til å smelte på grunn av trykkfall. Kanskje det er en kombinasjon / superposisjon av disse to fenomenene.
Vulkanske aktiviteter fant sted i følgende regioner:
Det kan skilles mellom tre hovedetapper:
Strukturelt er Massif Central en bunke med metamorfe lag som skyldes skjæring i kjelleren under den kontinentale kollisjonen. Disse arkene ble deretter overlappet mot sør på forlandet (Aquitania). I denne stabelen kan vi skille mellom følgende strukturelle enheter (fra topp til bunn):
I følge arbeidet til Faure et al. (2008) Massif Central viser seks store faser av deformasjon :
På slutten av Neoproterozoic var Massif Central (dvs. mikrokontinentet Ligéria ) en del av den nordlige kanten av Gondwana . I samme periode ble en veldig tykk serie flysch med bimodale vulkanske interkalasjoner avsatt på kontinentalsiden. Under nedre ordovicien begynte kontinentale fragmenter å dukke opp fra Gondwana og glide nordover. Noen paleogeografiske tolkninger forener nå alle disse fragmentene i den Hunnic superterrane som inneholder Armorica i vest, Aquitania, Ligéria etc. Bak denne superterranen som drev nordover, åpnet Paleotethys . I motsetning til havet nord - Rheic Ocean og Ocean rhénohercynien - ble stadig redusert og til slutt være subduksjon under Armorica eller Hun superterrane. Denne kollisjon tilsvarer i det sentrale massivet til deformasjonen fase D- 2 . Den kontinentale kollisjonen mellom Gondwana og Laurussia fulgte subduksjonen og frøs Ligéria i sin nåværende posisjon i den indre sonen til Variscan Orogen under Mississippian . Den er representert av deformasjonsfasen D 3 .
En introduksjon til dette emnet er arbeidet til Stampfli et al. (2002).
Massif Central-sentret i hjertet av Variscan-orogenet gjennomgikk en veldig kompleks geologisk utvikling. Fra sin diakroniske oppgraving ble den redusert av erosive krefter. Allerede på slutten av Perm ble den polymetamorfe krystallofylliske basen eksponert, redusert til en penplan. De suprakrustiske sekvensene er derfor underrepresentert i massivet og begrenset til periferien - dette faktum forklarer den store vanskeligheten med å tolke massivet korrekt.
HP / UHP-metamorfismen assosiert med den sene siluriske subduksjonen ble fulgt av polyfasedynamometamorfismen til Devonian / Mississippian. Sistnevnte opprettet kryssstrukturering - varisk x (eller V ). Innstrammingen under den kontinentale kollisjonen er ansvarlig for stablingen av slikkene og utvisningen mot sør. Katazonale enheter gled over på mindre metamorfe enheter som ga inntrykk av omvendt metamorfisme. De to siste deformasjonsfasene utviklet seg under distensive påkjenninger og produserte også kryssstrukturer. Den veldig sterke utvidelsen på slutten av orogenien og sammenbruddet av rammen utløste veldig betydelig granitisering og mineralisering (av typen Au - Sb - W ).
Kryssstruktureringen finnes også romlig. I den vestlige sektoren og den sentrale sektoren dominerer strukturene med nord-vest-sør-øst orientering, men i den østlige sektoren justerer strukturene seg vinkelrett i retning nord-øst-sør-vest.
Den diakrone geodynamiske evolusjonen er veldig markert i Massif Central. De store vognene og oppgravingen vandret romlig og tidsmessig. Dermed begynte overlappene i nord for rundt 385 millioner år siden og nådde sør (Montagne Noire) mellom 325 og 315 millioner år siden.
