Sortie pédagogique dans la chaîne des Puys

Cette sortie sur le terrain de deux jours va nous permettre de découvrir une partie de la géologie de l'Auvergne.

Nous nous intéresserons particulièrement aux indices qui montrent une activité interne du globe récente (volcans) ou même actuelle (sources chaudes).

Le mot "puy" (chaîne des puys), vient du latin podium = lieu surélevé. Ce n'est donc pas du tout un mot lié au volcanisme.

D'ailleurs, les montagnes d'Auvergne ont été reconnues comme des volcans seulement en 1752 par le scientifique Jean-Etienne Guettard.

A partir de cette date, les études se sont rapidement développées dans la région, et on peut même dire que pour une grande part, la vulcanologie est née en Auvergne.

Avant la parution de l'ouvrage de Guettard, on pensait que les scories provenaient des anciennes forges des Gaulois (qui étaient des grands chaudronniers).

Programme des 2 jours :

Jour 1 :

- départ de Couzeix à 7h30 (3 h de trajet)

- visite du site des sources hydrothermales de Sainte Marguerite

- pique nique (12h30)

- départ en car pour la maison du parc naturel régional des volcans d'Auvergne

- visite de la maison du parc naturel régional pour 1 groupe, ascension du Puy de la Vache pour le deuxième groupe, puis échange.

- départ en car (18h) pour l'hébergement à la MFR de Vernines

- repas à la MFR de Vernines

- soirée astronomie (M. Audevard) si le temps le permet

- nuit à la MFR de Vernines

Jour 2 :

- petit déjeuner sur place (7h45)

- départ en car à 8h45(pique-nique fourni par la MFR de Vernines) pour le Puy de Dôme

- visite de la carrière au pied du Puy de Dôme

- ascension du Puy de Dôme (45 min si vous marchez bien ...)

- pique-nique

- descente pour rejoindre le car

- petit trajet en car pour aller au Puy des Gouttes

- randonnée (ascension) au Puy des Gouttes

- départ en car (16h) pour Couzeix

- arrivée à Couzeix à 19h

Les volcans d'Auvergne sont une conséquence de la formation des Alpes, pourtant beaucoup plus à l'Est.

Au début de la formation des Alpes, il y a 40 millions d'années, la croûte terrestre du massif central s'étire et se fracture, provoquant une remontée du manteau chaud.

Quand les Alpes se soulèvent il y a 25 millions d'années, le magma monte par de nouvelles fractures et des réservoirs magmatiques se forment.

Cela conduira pendant des millions d'années à la formation de plusieurs massifs volcaniques :

- les volcans de Limagne (25 millions d'années)

- le volcan du Cantal (de 11 à 4 millions d'années)

- les monts du Cézalier (de 8 à 3 millions d'années)

- Le massif du Sancy et du Monts Dore (de 3 millions d'années à 250 000 ans)

- La chaîne des Puys (de 95 000 à 8 500 ans)

La chaîne des Puys est un ensemble d'environ 80 volcans (les plus jeunes d'Auvergne) alignés du Nord au Sud, le long de la grande faille de la Limagne, située quelques kilomètres à l'Est de la chaîne.

La chaîne des Puys s'étend sur 45 km de long et sur 3 à 5 km de large.

Les volcans qui constituent cet ensemble sont de différents types : volcans effusifs, volcans explosifs et maars.

Les éruptions ont débuté dans la chaîne des Puys il y a environ 95 000 ans et se sont arrêtées il y a seulement 8 500 ans.

Dans l'histoire de la chaîne des Puys, des périodes de calmes de plus de 10 000 ans ont déjà eu lieu, ce qui rend possible l'éventualité de nouvelles éruptions dans le futur.

La zone est sous haute surveillance : si une nouvelle éruption se préparait, l'activité volcanique serait détectée rapidement : nous disposerions de plusieurs semaines pour évacuer la population avant le déclenchement de l'éruption.

Le territoire des volcans d'Auvergne est un parc naturel régional.

La chaîne des Puys est un site naturel classé. Cette protection réglementaire a pour objet le maintien en l'état des paysages.

Respectons les chemins :

La structure géologique de la chaîne des Puys en fait un site fragile. Les sols sont jeunes, les sous-sols sont meubles et la destruction de leur couverture végétale les rend très sensibles à l'érosion. L'utilisation de raccourcis fragilise les sols, dérange la faune et dégrade la flore. Afin de préserver ce site naturel, vous devez rester impérativement sur les chemins.

Il est bien sur évident que vous ne devez jeter aucun déchet en dehors des poubelles !

Le volcanisme est une conséquence de l'activité interne de notre planète.

On distingue essentiellement 2 types de volcans : les volcans effusifs, et les volcans explosifs.

Vous pouvez découvrir leurs caractéristiques en visionnant la vidéo ci-dessous :

Les volcans effusifs sont aussi appelés les volcans rouges, du fait de la couleur de leurs projections et des grandes coulées de lave qu'ils forment.

Ces volcans forment en général un large cratère, parfois effondré sur un côté (on dit "égueulé"). Le magma qui est à l'origine de ces volcans était fluide, ce qui a permis au gaz qu'il contenait de s'échapper facilement.

Leur édifice volcanique est formé par les projections de lave de toutes tailles (bombes, pouzzolane...)

Dans la chaîne des puys, les volcans de ce type sont nombreux : Puy de Pariou, Puys de la Vache et de Lassolas...

Les volcans explosifs sont également appelés volcans gris, à cause de la couleur de leurs projections (nuages de cendres, nuées ardentes...)

Ces volcans se caractérisent par des explosions violentes qui projettent de grandes quantités de cendres et de fragments de roches brûlants.

Dans la chaîne des puys, l'exemple le plus connu de ce type de volcan est le Puy de Dôme.

Ces deux célèbres volcanologues français sont morts dans l'éruption du mont Unzen, au Japon le 3 juin 1991.

La vidéo ci-dessous, aux images spectaculaires, leur rend hommage.

Les Sources de Sainte Marguerite

Ces sources sont caractérisées par leur température élevée, leur teneur en dioxyde de carbone (eau gazeuse naturelle) et leur richesse en minéraux (calcium, sodium, magnésium, chlorures, bicarbonates...). Ces sources sont salées. Elles sont responsables de la formation de dépôts de roches appelées travertins, que l'on peut facilement observer (dépôts blancs qui recouvrent le sol et les végétaux).

La nature salée de cette eau a entraîné l'installation de plantes halophiles (=qui aiment le sel) que l'on trouve habituellement au bord de la mer (le plantain maritime par exemple).

Les sources salées d'Auvergne sont un élément très original du patrimoine naturel auvergnat, intimement lié à l'histoire géologique de la région.

Sur les bords de l'Allier subsiste un ancien parc thermal du XIXème siècle où jaillissent encore quelques sources salées dont la source de Sainte Marguerite qui est préservée par le Conservatoire des espaces naturels d'Auvergne.

Un geyser naturel partiellement aménagé (mise en place ancienne d'un tuyau métallique) jaillit toutes les 20 minutes environ.

L'eau de ces sources provient des précipitations. La pluie s'infiltre profondément dans le sol en arrachant des minéraux aux roches traversées. (Une partie du chlore pourrait venir du dégazage des chambres magmatiques. Le dioxyde de carbone proviendrait du manteau terrestre à une profondeur supérieure à 30 km et le sodium des roches traversées).

L'eau remonte ensuite par un réseau de failles, nombreuses dans la région. Au final, chaque source a donc une composition propre en fonction du chemin parcouru.

La présence de ce type de sources chaudes est toujours liée à une faible épaisseur de la croûte terrestre. Sous la chaîne des Puys et le bassin de la Limagne, le manteau « remonte » vers la surface, ce qui explique la température de l'eau.

Les eaux des sources thermo-minérales d'Auvergne sont donc des eaux de surface infiltrées vers les profondeurs de l'écorce terrestre, où elles ont pu s'échauffer, se minéraliser et se charger en gaz.

Les sources de Sainte Marguerite appartiennent à la société intermarché, qui commercialise cette eau minérale gazeuse dans ses magasins.

Le puy de la Vache culmine à 1167 mètres d'altitude.

Les volcans égueulés de la Vache et Lassolas et leurs coulées permettent une approche simple du volcanisme effusif : formés, il y a 8 650 ans, ces 2 volcans jumeaux ont émis quatre coulées de basalte.La plus longue a une longueur de 14.5 km. Ils font partis des plus jeunes volcans de la chaîne des Puys.

Lors de la randonnée sur le puy de la Vache, on peut observer :

-des scories rougeâtres,

-des blocs et des bombes volcaniques de gros calibre en "bouse de vache" mais surtout en fuseau,

-des cendres et lapillis noirs

Pourquoi ces deux volcans sont-ils "égueulés" ?

Au début, de l'éruption des cendres et des scories se sont accumulées pour former un cratère circulaire. Quand la lave est arrivée et qu'elle a rempli le cratère, la pression est devenue tellement forte que le flanc sud du cône a cédé. Il en est sorti une très grande quantité de lave qui a formé une longue coulée.

La forme en fer à cheval de ces 2 volcans côte à côte, est le résultat d'une activité effusive importante : les coulées de lave ont emprunté une vallée profonde vers le sud-est et la dernière coulée de plus de 15 km a atteint la plaine de la Limagne. Cette dernière longue coulée se superpose à 3 autres coulées plus épaisses et plus courtes ce qui fait une épaisseur de lave d'environ 100 mètres dans la vallée.

Cette grande coulée a modifié le cours d'eau d'une rivière de l'époque en comblant la vallée de la Veyre, elle a ainsi formé un barrage naturel qui a permis la formation du lac d'Aydat.

La vue ci-dessous (carte géologique du BRGM superposée sur une vue aérienne de Google Earth) permet de bien visualiser cette longue coulée de basalte (en bleu foncé).

La carrière au pied du Puy de Dôme présente de manière très visible des dépôts de nuées ardentes issues de la destruction régulière d'un dôme en cours de croissance. On y observe des éléments anguleux de trachyte (dômite dans le cas présent) emballés dans un mélange de cendres.

On peut aussi observer des blocs de roches volcaniques de différentes tailles, témoins de la puissance des projections de lave.

Généralités

Le puy de Dôme est le plus haut des 80 volcans de la chaîne des puys (1 465 mètres d'altitude). Il est localisé à une dizaine de kilomètres à l'Ouest de Clermont-Ferrand. Classé grand site de France, il est la figure emblématique du département auquel il a donné son nom en 1791.

Le puy de Dôme est un des lieux les plus visités d'Auvergne (environ 500 000 visiteurs par an). C'est un haut lieu pour le parapente et le deltaplane.

Géologie

Le puy de Dôme est un volcan explosif de type péléen. Son éruption a eu lieu il y a environ 12 000 ans.

La morphologie du puy de Dôme est particulière : il est composé de deux blocs de trachyte (appelée ici dômite) emboîtés, ce qui montre qu'il a été construit par deux éruptions successives, séparées seulement de quelques centaines d'années.

A l'ouest, on peut repérer un dôme et plus à l'est un deuxième dôme plus conique en aiguille : point culminant du puy de dôme.

Les nuées ardentes projetées violemment du puy de Dôme ont été accompagnées de panaches de cendres et de poussières qui portées par des vents dominants se sont déposées à des centaines de km de leur point d'émission. Ainsi, on a pu retrouver des cendres de nature trachytique provenant du puy de dôme à plus de 300km de celui-ci.

Un peu plus tard (il y a environ 8 500 ans), l'explosion d'un autre volcan voisin : le puy Kilian (au Sud Ouest, près du col de Ceyssat), a recouvert le puy de Dôme de projections (cendres et roches).

Il est possible de grimper le puy de Dôme à pied par le sentier des muletiers, qui part du col de Ceyssat (1 078 m) et conduit par une succession de lacets au temple de Mercure (1 450 m). Ce sentier fait 2 km pour un dénivelé de 387 mètres soit une moyenne de 19,35 % de pente. Il est donc court mais difficile.

Lors de l'ascension, on peut observer des affleurement de dômite et de dépôts de nuées ardentes.

Un peu de Sciences Physiques

L'expérience de Blaise Pascal

Le scientifique Blaise Pascal est né à Clermont Ferrand en 1623. Il est célèbre pour avoir prouvé l'existence de la pression atmosphérique :

en 1648, il émet l'idée que la pression atmosphérique, c'est à dire l'action exercée par l'air à la surface de la Terre, est due à la masse de l'atmosphère qui se trouve au dessus de nous.

Pour vérifier son idée, il fait effectuer des mesures à différentes altitudes (centre ville de Clermont-Ferrand et sommet du Puy de Dôme) à l'aide du tube de Torricelli (l'ancêtre du baromètre).

Il constate alors que plus on s'élève en altitude et plus la pression atmosphérique diminue (le mercure descend dans le tube).

En hommage à Blaise Pascal, l'unité internationale utilisée pour mesurer la pression est appelée le pascal (Pa). Les météorologues utilisent un multiple de cette unité : l'hectopascal (hPa), qui est la nouvelle dénomination du millibar (1 bar = 100 000 Pa).

La pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer est de 1 013,25 hPa.

Nous allons suivre les pas de Blaise Pascal et refaire son expérience en mesurant la pression atmosphérique à différentes altitudes lors de l'ascension du Puy de Dôme (compléter le document fourni)

Le Puy des Gouttes est âgé d'environ 30 000 ans. Il a en partie été détruit il y a 9 500 ans par l'éruption du Puy Chopine qui occupe aujourd'hui une partie de son emplacement.

La première éruption (30 000 ans), celle du Puy des Gouttes, a entraîné la mise en place d'un cône de scories (le Puy des Gouttes) et une coulée de lave fluide (trachy-basalte).

La seconde éruption (9 500 ans), celle du Puy Chopine, a provoqué une violente explosion qui a détruit une partie du cône du Puy des Gouttes, ainsi que la mise en place d'un dôme de lave pâteuse : le Puy Chopine.

En remontant dans la cheminée, le magma pâteux du Puy Chopine a entraîné avec lui des dalles de Granite qui se retrouvent aujourd'hui à la surface.