L’évolution Plio-Quaternaire du bassin du Puy (Massif Central, France) : rythmes morphosédimentaires et volcanisme

Abstract

Dans le bassin supérieur de la Loire (Velay, Massif Central, France), l’interaction du volcanisme basaltique Plio-Pléistocène du Devès (3 à 0,8 Ma) et de la dynamique fluviale est à l’origine de nombreuses modifications morphosédimentaires entre 3 et 0,8 Ma. Dans le bassin du Puy, elles ont abouti à la mise en place d’une séquence sédimentaire fluvio-lacustre de 150 m d’épaisseur qui représente un enregistrement de référence pour la connaissance du Pléistocène inférieur européen. Aux marqueurs biostratigraphiques fournis initialement par les faunes de mammifères sont venus s’ajouter d’autres jalons (palynologie, paléomagnétisme, datations K‑Ar, minéraux lourds...) précisant la chronologie du dépôt et le contexte de sa formation. La sédimentation apparaît contrôlée par l’édification en deux temps d’un barrage volcanique à l’exutoire aval du bassin. L’âge de la partie inférieure de ce barrage est fourni par des datations K‑Ar qui permettent de fixer vers 2,5 Ma le début de la sédimentation. Cet âge est corroboré par les données chronostratigraphiques fournies par la séquence lacustre de Ceyssac. Les dépôts accumulés au-dessus des alluvions grossières basales anté-barrage témoignent des ambiances lacustres brutalement induites au sein du bassin par ce premier barrage. Malgré la complexité paléogéographique de la zone, les données sédimentologiques et minéralogiques aident à élaborer un schéma évolutif général. Sphène et apatite du Mont‑Dore sont ainsi indicateurs de cette première étape dans l’élaboration du remblaiement. De même, l’apparition d’augites vertes du Mont-Dore à la partie intermédiaire du dépôt coïncide avec un regain de détritisme au sein du bassin, corrélatif du franchissement du premier barrage. Cet épisode est mal calé chronologiquement. La mise en place vers 2 Ma d’un deuxième barrage superposé au premier provoque le retour rapide d’une sédimentation lacustre qui prend fin vers 1 Ma. Les coulées du plateau du Devès recouvrent alors largement le secteur, avant leur réincision par la Loire et la Borne. Forçant la sédimentation dans le bassin du Puy, le volcanisme y a permis l’enregistrement des modifications bioclimatiques, qui s’expriment de manière générale par des dépôts fins durant les phases tempérées et des apports grossiers durant les périodes froides. Ces données, corroborées par la palynologie des séquences de Ceyssac et de La Rochelambert, établissent en particulier un détritisme accru lors de phases sédimentaires qui semblent se rapporter à l’Éburonien de la chronologie nordique. En amont du bassin du Puy se pose la question d’une corrélation de ces phénomènes sédimentaires avec l’évolution de la morphologie de la vallée, qui passe d’un berceau à une gorge.