The evolution of the Massif Central rift : spatio-temporal distribution of the volcanism

Résumé : Le rift Ouest-européen correspond à un épisode d'extension lithosphérique qui s'est produit de )'Eocène supérieur jusqu'au Miocène inférieur. La direction d'extension est globalement perpendiculaire au front de la chaîne alpine et s'exprime, d'est en ouest, par la formation du graben de l'Eger, du graben du Rhin et des fossés d'effondrement du Massif central. Le Massif central est la plus importante province magmatique liée à cet épisode de rifting. Le volcanisme de cette province peut être séparé en trois épisodes successifs. 1. Episode de magmatisme pré-rift. Cet épisode correspond à 15 localités répertoriées presque exclusivement dans le nord du Massif central et datées du Paléocène à la fin de !'Eocène. 2. Episode de magmatisme syn-rift. La sédimentation oligocène s'est effectuée à un niveau proche de celui de la mer et pratiquement sans manifestation volcanique. A l'échelle du rift (i.e. de la Bresse à la Limagne), l'extension symétrique de l'Eocène supérieur à l'Oligocène moyen est devenue asymétrique à partir de l'Oligocène supérieur. L'épisode de magmatisme a débuté à ! 'Oligocène supérieur et s'est principalement développé au Miocèneinfërieur, pendant une quinzaine de millions d'années. Il est spatialement lié aux zones d'amincissement crustal maximal (fossé de la Limagne) et est absent de la partie sud du Massif central où les récentes données géophysiques montrent que l'amincissement crustal est négligeable. 3. Episode de magmatisme majeur: Cet épisode a démarré au sud du Massif central près de 15 Ma d'années après la fin de la sédimentation oligocène. C'est l'épisode majeur avec le développement des grandes provinces magmatiques du Cantal, du Velay ou de l'Aubrac. Une reprise plus tardive du volcanisme se produit dans la partie nord du Massif central, près de 6 Ma après la fin de l'épisode précédent dit syn-rift. Dans son ensemble, cet épisode majeur est caractérisé par deux pics d'activité: de 9 à 6,5 Ma uniquement au sud du Massif central, puis de 3,5 à 0,5 Ma tant au nord qu'au sud du Massif central. L'analyse du MNT permet de montrer que le nord du Massif central présente un champ de structures dominé par des failles nord-sud. Il s'agit de failles d'âge varisque réactivées en faille normale pendant l'extension et la création des fossés d'effondrement. L'étude des profils d'équilibre des rivières au passage de certaines failles ainsi que l'âge des coulées de lave actuellement en position de reliefs inversés montrent que le soulèvement dans cette partie nord a débuté il y a environ 3 Ma et se poursuit actuellement. Au sud, le MNT révèle un champ de failles dominant orienté N 135°E, souligné en particulier par des alignements volcaniques tels l'Aubrac, le Velay ou le Dcves. Cette direction majeure a été acquise pendant le soulèvement de la partie sud qui a débuté il y a environ 10 Ma, bien avant le soulèvement plus récent de la partie nord. Ce soulèvement s'est ralenti entre 5,5 Ma et 3-3,5 Ma pour redevenir très actif depuis cette période jusqu'à l'actuel, comme dans la partie nord. L'épisode magmatique pré-rift, extrêmement limité en volume, est attribué à une flexure de la lithosphère européenne au moment des premières compressions alpines pendant le Paléocène. Cette flexure de la lithosphère est encore apparente à l'échelle de la France grâce aux données de géophysique ou de géomorphologie dans le Massif central el le Morvan. L'épisode magmatique syn-rift, restreint au nord du Massif central. est clairement associé aux zones d'amincissement crustal maximal résultant principalement de l'extension asymétrique E-W oligocène supérieur à miocène inférieur. Cet amincissement lithosphérique permet d'expliquer, par décompression du manteau, le faible taux de fusion partielle nécessaire pour rendre compte du volcanisme, localisé au nord. de !'Oligocène supérieur au Miocène inférieur. L'orientation N-S dominante observée sur le MNT est un héritage de cette période d'extension E-W où les failles sub-méridiennes d'âge varisque ont été réactivées. L'épisode magmatique majeur est caractérisé par deux pics d'activité qui sont synchrones des deux périodes de soulèvement maximal: au sud vers 10-5,5 Ma, puis au nord et au sud à partir de 3-3,5 Ma. Au sud. la radiographie de la croûte et de la limite lithosphère-asthénosphère obtenue par sismique classique et tomographie sismique montre que le manteau lithosphérique a subi un très fort amincissement tandis que l'épaisseur de la croûte est quasi-normale. L"anomalie thermique définie sous la lithosphère dans cette partie sud témoigne alors d'une érosion thermique de la base de la lithosphère, responsable du soulèvement isostatique et du premier pic d'activité magmatique. Un second épisode d'érosion thermique à la base de la lithosphère. plus diffus mais réparti du nord au sud, expliquerait la seconde période de soulèvement isostatique ainsi que le second pic d'activité magmatique enregistrés au nord et au sud à partir de 3.5 Ma.
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Bulletin de la Société Géologique de France, Société géologique de France, 2001, 172 (2), pp.201-211. 〈10.2113/172.2.201〉
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Laurent Michon, Olivier Merle. The evolution of the Massif Central rift : spatio-temporal distribution of the volcanism. Bulletin de la Société Géologique de France, Société géologique de France, 2001, 172 (2), pp.201-211. 〈10.2113/172.2.201〉. 〈hal-01391919〉

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