Je voudrais voir l'intérieur de cette chaudière, dont j'entends déjà le puissant halètement.. Haroun Tazieff La formation de la Chaîne Un alignement exceptionnel   Pourquoi des volcans en Auvergne ? A l'origine : la rencontre de l'Afrique et de l'Europe... L'Ere tertiaire est marquée en Europe occidentale par des bouleversement tectoniques majeurs. En effet la remontée de la plaque Apulie poussée par la plaque africaine vers le nord en collisionnant la plaque eurasienne, sera à l'origine, au Crétacé puis au Paléocène et à l'Eocène de la fermeture définitive de l'océan Thétys, de l'orogène alpin et de l'ouverture de la Méditerranée occidentale par la rotation du bloc corso-sarde. Cette activité est encore notoire aujourd'hui puisque l'Italie et les Balkans sont affectés par de puissants séismes et que le volcanisme de la péninsule italienne est encore bien actif (Vésuve, Champs Phlégréens, Lardello, etc) ainsi que celui plus au sud, des Iles Eoliennes et de la Sicile (Stromboli, Etna). La poussée alpine impacte à partir de l'Eocène tout l'Ouest Européen créant des distensions de la lithosphère qui font rejouer les anciennes structures hercyniennes. Ainsi se forme sur l'avant pays alpin, les bassins sédimentaires des Limagnes, de la Bresse, le fossé rhénan et l'Eiger. Cette première phase tectonique sera suivie à l'Oligocène du volcanisme. Cette organisation structurale s'apparente à une forme de rifting (extension lithosphérique et volcanisme). Un contexte géodynamique atypique L'ensemble volcanique du Massif central, associé aux structures tectoniques des Limagnes, s'inscrit donc comme un élément majeur de la géodynamique de l'ouest européen, relevant de l'avant-pays alpin. Le volcanisme du Mc est classé typiquement comme volcanisme intraplaque dispersé des continents. Il produit des magmas alcalins à partir d'un manteau lherzolitique et un faible taux de fusion d'environ 5% qui concentre le potassium (K) et le sodium (Na). Ces liquides magmatiques se forment dans des conditions de pression supérieures à 2 GPa, soit à une profondeur de l'ordre de 75 km à 100 km et une température supérieure à 1250°C. Leur signature géochimique, en termes de composition, s'apparente à celle des iles océaniques à l'aplomb de grands panaches mantelliques, ou points chauds. Toutefois la notion de point chaud est généralement plus compliquée à s'imposer dans le cas du volcanisme intraplaque du Massif central, en raison d'un certain nombre de différences, dont la dispersion des provinces éruptives, la multitude des panaches, les faibles volumes de magmas émis, etc. Cette notion a été largement débattue par la communauté scientifique jusqu'au début des années 2000 quand un modèle alternatif, plus probant, d'un début de rifting puis d'une convection mantellique (flux asthénosphérique) a été proposée pour en expliquer la formation (Michon L. et Merle O., 2001). En effet, les remontées de l'Italie à l'origine de la genèse des Alpes bouleversent le socle et le manteau. Cette confrontation crée il y a 35Ma une extension est-ouest de la lithosphère à l'origine des bassins d'effondrement des Limagnes. Dans ce processus les magmas se forment par décompression et remontent alors aux grés des faiblesses de la croûte. Cette phase volcanique se développe il y a 25Ma. La conjugaison de ces phénomènes favorise ainsi les conditions de formation d'un rift continental qui affecte le Massif central, mais aussi l'ensemble des régions périalpines avec le fossé Rhénan et l'Eiger, plus au nord. Plus tard ces conditions changent au profit d'ascensions mantelliques en raison de déséquilibres thermiques dans le manteau crée par l'enfoncement lithosphérique sous la racine des Alpes. Ce phénomène qui impacte plutôt le sud du Massif central et débute il a 13 Ma, érode la lithosphère, crée une surrection notable de la partie sud du massif avec une phase volcanique intense. Le volcanisme Auvergnat en place débute il y a 25MA, avec les manifestations des Limagnes, mais la période la plus intense se situera plus tard par l'édification du Cantal (-13 MA à -3 MA), le Cézallier (-6 Ma à -3 Ma), le Mont Dore-Sancy (-3 Ma à -200 000 ans), plus au sud-est l'ensemble Velay/Devès (-13 Ma à -1 Ma) et l'Aubrac au sud (-7 Ma à -3 Ma) voir la chronologie. Les premiers volcans de la chaîne des Puys surgissent il y a 100 000 ans(voir la chronologie). L’activité n’a pas été continue jusqu’à l’époque actuelle ; elle apparaît plutôt discontinue, rythmée par des phases d’intensité maximale et des périodes de repos. On observe ainsi plusieurs pics majeurs autour de 90 000, 60 000 et 30 000 ans BP, suivis d’une dernière phase d’activité assez marquée entre 10 000 et 8 000 ans BP. D'autre part il faut noter que la durée des éruptions pour chaque édifice monogénique a dû être de l'ordre de quelques mois à quelques années tout au plus.   La chaîne des Puys : un alignement dominant L'axe Nord-Sud de l'alignement se place sur un étage cristallin (un horst) qui domine par un escarpement de l'ordre de 600m, la plaine d'effondrement sédimentaire (graben) de La Limagne de Clermont. A l'ouest, le plateau descend en pente douce sur le fossé de la Sioule. Cette topologie aura un impact important sur la morphologie des coulées de laves. Les remontées magmatiques sont favorisées par un réseau de failles parallèles à la faille bordière de la Limagne. Ce réseau de failles profondes favorise également la création de chambres magmatiques crustales où s'opère les processus de différenciation des magmas.   La Limagne vue du puy de Dôme en direction de Clermont Ferrand De même que la chaîne des Puys, la faille de la Limagne est classée au Patrimoine de l’UNESCO car elle constitue une synthèse unique et lisible de la dynamique tectonique du cénozoïque caractéristique du Massif central et, plus largement, de l'Ouest européen. La chaîne des Puys : un modèle remarquable de l'évolution des magmas On a vu dans la page consacrée au roches magmatiques comment les magmas se formaient par fusion partielle localisée du manteau supérieur (manteau lithosphérique ou manteau asthénosphérique). La croûte continentale est rarement sujette à la fusion, hormis dans des cas précis (fusion d'une racine profonde orogénique, fusion sous l'effet d'un puissant panache). La remontée des liquides peut être directe et rapide sans rencontrer d'écueils. Dans ce cas arrive à la surface un matériel de composition voisine de la zone de fusion qui peut être une péridotite anhydre ou hydratée, du matériel métasomatisé, etc, selon le contexte géodynamique. Les laves émises sont généralement des basanites ou des basaltes à texture microlitique contenant quelques phénocristaux d'olivines et de pyroxènes baignant dans une pâte sombre, matrice de la roche, appelée mésostase. Si le refroidissement est rapide, lors de l'éruption, la cristallisation est bloquée. Les premiers minéraux formés (phénocristaux) sont alors isolés dans une mésostase (microlites + matrice vitreuse). Toutefois, la migration ascendante des fluides peut être ralentie par des discontinuités géologiques, conduisant à leur piégeage dans des poches ou cavités issus de la fracturation existante ou provoquée par les pressions du magma. Dans ces réservoirs appelés aussi chambres magmatiques les liquides vont se refroidir et se transformer. La série des réactions de Bowen nous apprend que cristallisent en premier l'olivine les plagioclases calciques, puis les pyroxènes, l'amphibole, etc. On appelle cette phase la cristallisation fractionnée. Ces minéraux plus denses vont s'accumuler au fond de ces zones de stockage. Le liquide résiduel aura ainsi des caractéristiques différentes du liquide originel. Il continuera sa progression avec ses propres caractéristiques et atteindra la surface (ou s'arrêtera en chemin dans un éventuel réservoir supérieur où s'opérera la même transformation). C'est la différenciation par cristallisation fractionnée. Voir ci-contre et ci-dessous les principes.   Très schématiquement, les ferromagnésiens, tels que l'olivine, le pyroxène et l'amphibole participent à la formation des laves basiques. Le calcium entre dans la formation des plagioclases et les alcalins avec l'aluminium, dans les feldspaths alcalins tout au long du processus de cristallisation. Ces derniers seront prépondérants dans les laves évoluées au détriment des ferromagnésiens. Les ferromagnésiens restant constituent les micas (biotites) présents dans les trachytes et rhyolites. Si la silice est en excès elle cristallise sous forme de quartz. Si elle est consommée précocement ou si la quantité de départ n'est pas suffisante, il ne peut pas se constituer de quartz. A noter que les minéraux stables à haute température peuvent être instables à basse température et remis en solution. C'est le cas de l'olivine avec le quartz qui se transforme en pyroxène, l'amphibole et la biotite en pyroxène ou en olivine. L'enrichissement en silice et la baisse de température qui impacte la teneur en cristaux des liquides des laves acides sont à l'origine de leur plus grande viscosité et par conséquent des dynamismes éruptifs à accumulations laviques (dômes, protrusions) souvent explosifs. Ainsi, un trachyte à 800°C peut présenter une viscosité 10 000 fois plus importante qu'un basalte à 1 200°C. D'autre part le processus de cristallisation fractionnée concentre les volatils eau et gaz, ce qui, combiné à l'augmentation de viscosité contribuera, de manière significative l'explosivité de l'éruption.   Evolution des laves de la chaîne des puys en fonction de leur age de mise en place Comme l'indique ce diagramme, l'évolution à partir des basaltes primaires des laves de la chaîne des Puys a duré moins de 100 ka. Les premiers trachy-basaltes arrivent très tôt en raison d'un réservoir sous crustal où se produit une première différenciation, puis apparaissent les trachy-andésites plus évoluées vers - 40Ma, et enfin les trachytes à partir de -13Ma.   Evolution de la série magmatique de la chaîne des Puys La série magmatique de la Chaîne des Puys évolue dans la lignée des laves alcalines (voir diagramme TAS), des termes basiques (les basaltes) aux termes différenciés (les trachytes). Ainsi, sur une aire limitée et dans un laps de temps réduit (à peine 100 ka), la chaîne des Puys se singularise par la mise en évidence d’un modèle d’évolution des magmas de grand intérêt pour la Volcanologie. La Chaîne vue de l'ouest

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