The evolution of the Massif Central rift : spatio-temporal distribution of the volcanism - Université de La Réunion Access content directly
Journal Articles Bulletin de la Société Géologique de France Year : 2001

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

Evolution du rift du Massif central : distribution spatio-temporelle du volcanisme

Abstract

The Massif Central area is the largest magmatic province of the West-European Rift system.The spa­tial-temporal distribution of Tertiary-Quaternary volcanism in the Massif Central, France, shows that three magmatic phases can be defined, each of them characterized by different volumes and different locations. The first event, termed the pre-rift magmatic event, is very scarce and restricted to the north of the Massif Central. It is suggested that this could result from lithospheric bending of the European lithosphere ahead of the incipient Alpine chain during the Pa­leocene. The second event, termed the rift-related magmatic event, is located in the north of the Massif Central only and is spatially connected with zones of high crustal thinning (i.e. the Limagne graben). It immediately follows Oligo­cene graben formation and associated sedimentation, and is represented by more than 200 scattered monogenic edifices. This second event can be attributed to partial melting as a consequence of lithospheric thinning that affected the north of the Massif Central during the rifting event. The lack of volcanism in the south during the same period of time is probably related to the very slight lithospheric thinning during the Oligocene. The third event, termed the major magmatic event, started first in the South in the upper Miocene at about 15 Ma, well after the end of the sedimentation. lt is unrelated to any extensional event. This major magmatic event reached the North of the Massif Central at about 3.5 Ma, following a pause in volcanism of about 6 Ma after the rift-related magmatic event. These two episodes of the ma­jor magmatic event are spatially and temporally associated with the two main periods of uplift, suggesting a common origin of volcanism and uplift processes. The major magmatic event can be attributed to late thermal erosion of the base of the lithosphere above a mantle diapir, as suggested by seismic tomography data. This general magmatic evolution drawn from data at the Massif Central scale may apply to the Eger graben as well, as the three magmatic events described in this study (pre-rift magmatic event, rifting event and post-Miocene volcanic event) are also reported in the literature. This suggests that a single cause should explain the formation of the entire western European rift surroun­ding the Alpine mountain belt.
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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hal-01391919 , version 1 (04-11-2016)

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Cite

Laurent Michon, Olivier Merle. The evolution of the Massif Central rift : spatio-temporal distribution of the volcanism. Bulletin de la Société Géologique de France, 2001, 172 (2), pp.201-211. ⟨10.2113/172.2.201⟩. ⟨hal-01391919⟩
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