Ce stage de quatre jours dont le thème traitait une partie du volcanisme du Massif Central s’est fait sous la direction de notre fidèle géologue Jean Marie Dautria. Nous tenons à le remercier pour avoir accepté de nous servir de guide et aussi pour toute la disponibilité dont il fait preuve nous expliquant certains domaines de la géologie qui ne nous semblaient pas évidents. Observer sur le terrain et avoir en même temps des explications scientifiques nous a permis de bien comprendre des phénomènes volcaniques dont certains ont été élucidés grâce aux éruptions de ces dernières décennies comme celle du Mont Saint Helens.

Ce volcanisme est lié à la zone d’extension que constitue cette partie du Massif Central avec le fossé d’effondrement (avec 3000 m d’alluvions oligocène) que constitue la Limagne. Cette extension est due au contre coup de la subduction au niveau des Alpes. Pour la chaîne des Puys on a un volcanisme qui a fonctionné entre - 70 000 et - 6000 ans alors que dans le Cantal, c’est entre - 13 millions et - 2 millions d’années. Souvent il y a eu des éruptions explosives.

Le dynamisme explosif est lié soit au phénomène de phréatomagmatisme, soit à la formation des laves par cristallisation fractionnée dans la chambre magmatique. Si le magma demeure peu de temps, il n’y aura pas d’évolution géochimique du magma ; il y aura chute rapide de la température ce qui bloque l’équilibre d’origine à haute température et les échanges entre minéraux ne peuvent pas se faire d’où une lave basaltique fluide. Par contre si la durée est plus importante il y aura modification de la composition minérale ; la température baisse progressivement et des échanges peuvent se réaliser entre les minéraux avec cristallisation fractionnée, d’où formation de laves de différents types (trachyte, trachy-andésite, trachy-andésite basique) beaucoup plus visqueuses et riches en gaz.

Dans le phréatomagmatisme nous avons une colonne de magma qui atteint une nappe phréatique. Un choc thermique se produit provoquant la formation d’un bouchon vitreux puis celui-ci explose en formant une bulle de vapeur. Celle-ci va engendrer une énorme explosion avec formation d’une nuée cypressoïde montant à une altitude de 4000 à 6000m. L’énergie est considérable et il faut ni trop peu, ni trop d’eau, le rapport eau sur magma devant être entre 0,12 et 1,2. A la base de ce gigantesque panache se forme par décompression des nuées horizontales appelées déferlantes basales. Celles-ci sont constituées principalement de vapeur d’eau mélangée à de fines particules et ne peuvent pas transporter de gros blocs. Elles sont extrêmement dangereuses à cause de leur rapidité. Un large cratère s’ouvre dans le substrat (maar) qui s’agrandit par effondrement des bords et à l’intérieur s’accumulent des débris rocheux qui donneront une brèche. Il est entouré d’un cône de débris surbaissé. Si la nappe phréatique est épuisée une colonne de magma peut la traverser et donner un édifice plus élevé.

Si on prend l’exemple du Puy de Dôme (environ 9800 ans BP), à partir d’une lave de type trachytique, il y a eu formation d’un dôme autour duquel il y avait des explosions latérales qui ont données des brèches. Plus tard il y a eu formation d’une caldeira d’avalanche puis est apparu un autre dôme accompagné de nuées ardentes. Les gaz restent dans la lave et ceux-ci se détendent brutalement au moment de sa sortie. L’érosion lui a donné la forme actuelle. Au pied, on trouve un dépôt de nuée ardente formé de brèches trachytique sans granoclassement. Cette trachyte quartzifère a été exploitée pour faire du verre. Les puys de la Vache et de Lassolas sont deux volcans égueulés (autour de 6000 ans BP) à dynamisme strombolien qui ont fonctionné simultanément. Ils ont émis d’importantes coulées de laves dont une fait 14 km de long. Les édifices volcaniques se sont constitués sous lesquels des chenaux de lave se sont mis en place et ont fini par provoquer un effondrement. Il s’agit d’un basalte très primaire, très proche de celui dû à la fusion partielle du manteau. Dans la carrière on trouve des bombes en bouse de vache et en fuseau. La couleur rouge du basalte est due à une circulation de gaz volcaniques oxydants dans le magma basaltique provoquant une oxydation du fer. Le Puy de Côme (entre 5500 et 6000 ans BP) avec ses deux cônes emboîtés probablement mis en place en une seule phase n’a pas donné de coulée. La carrière de Volvic a été exploitée pour la construction pour la construction d’églises et de cathédrales. Il s’agit d’une trachyandésite à grain très fin. Sa résistance à la chaleur en fait un matériau de choix pour la réalisation de plaques émaillées. On y trouve des dépôts d’hématite, formés par des fumerolles. La carrière de Rochefort en Montagne permet d’observer de fines projections du volcan du Mont Dore. Il y a 2 millions d’années s’est produit une éruption de type katmaïen. Il y a eu vidange très rapide de la chambre magmatique ce qui a produit une mousse ardente à l’origine de cendres ponceuses. Ces cendres soudées à chaud donnent des ignimbrites. Elles ont été utilisées dans des produits de nettoyage. Sous les roches Tuillière et Sanadoire, on a pu voir de la phonolite coup de soleil qui présente des taches plus claires dues à des variations brutales de température. À l’intérieur on aperçoit des cristaux noirs d’aegérine (pyroxène sodique). On a pu observer aussi des orgues phonolitiques. Le lac Pavin est un cratère d’explosion (phréatomagmatisme typique) (120 m de profondeur) très récent (6000 ans BP) qui appartient à la chaîne des Puys. Il est entouré d’un bourrelet de tufs. Près d’Allanche, en bordure de route, on a pu observer une coulée à la base de laquelle l’ancien sol a été cuit (rouge) donnant une porcelanite par oxydation du fer.

Le Puy Mary est un dôme péléen produit par une lave trachyandésitique, entouré de brèches. Les glaciations ont formé un cirque et creusé trois vallées glaciaires (exemple : la vallée de la Jordanne). Au début de la phase cantalienne il y a eu des laves de type rhyolite et trachyte puis par différenciation continue, il y a eu formation d’une lave de type trachyandésite (majorité de l’activité volcanique). Cette lave visqueuse donne des coulées courtes, devant lesquelles se forment des brèches dues au dégazage de la lave (autobréchification de la coulée). Près de Salers, en bordure de route nous avons pu observer des brèches d’avalanches. Les avalanches sont dues à la combinaison de trois éléments, la pente, la pression des gaz et les matériaux de l’édifice qui sont friables. Un séisme ou une reprise de l’activité volcanique déstabilise l’édifice volcanique se qui fait glisser un pan entier du cône provoquant une éruption cataclysmale avec création d’une caldeira d’avalanche et formation d’une avalanche de débris qui peut parcourir de longues distances (18 km au Mont Saint Helens !). Ce phénomène est accentué par l’altération des roches due à la circulation d’eau de pluie d’où formation de grandes quantités d’argiles au cœur de l’édifice (propylitisation). Des blocs sont cassés par les vibrations du transport. Le dépôt est un mélange de blocs de toutes tailles dont des mégablocs (parfois hectométriques). Il ne faut pas les confondre avec les lahars. Pendant l’éruption il y a production d’électricité statique et dégagement d’une grande masse de vapeur d’eau ce qui va provoquer des pluies torrentielles qui tombent sur les débris et provoquent une débâcle boueuse froide avec un matériel hétérométrique, des blocs se trouvant en suspension dans de la boue (argiles et cendres). Une éruption sous un glacier ou les pluies de mousson peuvent également déclencher de tels lahars.