Formations géologiques

D’après GOUBET & POIRAUD, 2015.

La Godivelle est située au cœur de la province volcanique du Cézallier, entre les massifs du Sancy au nord et du Cantal au sud. Ce massif est situé sur le faîte du horst cristallin bordant à l'ouest le fossé tertiaire de Brioude et la partie méridionale du fossé de la Limagne. Ce horst se calque grossièrement avec le synclinorium de Massiac composé d'un cœur leyptino-amphibolique (nappe des gneiss inférieurs) et de sa couronne migmatitique.

Le socle métamorphique, essentiellement édifié lors de la phase hercynienne (350-320Ma), constitue le soubassement de l'ensemble de la zone. Ce socle est intensément fracturé par des failles héritées des phases tectoniques hercyniennes et pyrénéo-alpines.

Cette fracturation a largement guidé le volcanisme de type fissural qui caractérise le Cézallier. Cependant, dans la zone centrale du massif, il existe également un volcanisme ponctuel à l'origine d'édifices individualisés. Ce volcanisme s'étale essentiellement depuis la fin du Miocène (8Ma) jusqu'à la charnière Plio-quaternaire (3 à 2.5Ma), malgré une légère redondance durant le Quaternaire.

Le bassin du Lac d'en Bas est essentiellement composé de formations volcaniques pliocènes et pléistocènes :

 un ensemble de coulées superposées (basaltes et basanites indifférenciés) dans la partie supérieure du bassin versant, à l'ouest et sur l'interfluve avec le bassin de St-Alyre,

 des dépôts pyroclastiques couvrant toute la partie intermédiaire,

 de brèches trachy-rhyolitiques dans la zone du Bos Traveix,

 des appareils stromboliens et maars du Lac d'en haut et des Chastelets, en bordure ouest.

Cette configuration lithostructurale est propice aux circulations de subprofondeur avec des aquifères de type fissural dans les empilements de coulées, ou des systèmes plus superficiels et plus drainants dans les dépôts pyroclastiques (cône strombolien, brèche de maar, dépôts pyroclastiques). L'intense fracturation du socle permet de supposer l’existence d'alimentations profondes à l’origine de sources thermo-minérales.

Carte 10 : Carte géologique au 1/50 000 du bassin versant du Lac d’en Bas (GOUBET &POIRAUD,2015)

Figure 14 : Vue sur le cône strombolien des Chastelets (photo : S. OLESZCZYNSKI)

2.3. Géomorphologie

Contexte géomorphologique D’après GOUBET & POIRAUD, 2015.

La Godivelle se situe dans un contexte de haut plateau de plus de 1 000 m d'altitude (le Chamaroux constituant localement le point haut), attaqué à l'ouest et l'est par des cours d'eau. Le relief est contrôlé par la structure des appareils volcaniques et les modalités de leur déchaussement. Il est essentiellement marqué par des surfaces structurales (coulées basaltiques), des talus structuraux (contact entre coulées), des reliefs saillants liés à des structures intrusives (neck, cône, ...) ou des reliefs en creux associés au dégagement d'appareils volcaniques (maar, cône, ...). Ce caractère structural est un contrôle essentiel de l'hydrologie souterraine.

Sur ce relief, viennent se superposer des modelés de détail dont la plupart atteste de conditions froides passées (morphologies glaciaires et périglaciaires). Le Cézallier aurait été recouvert par une calotte glaciaire locale dont la ligne d'équilibre se situait à environ 1100 m d'altitude. Selon cette hypothèse, l'entièreté du bassin versant du Lac d'en Bas était au-dessus de la ligne d'équilibre glaciaire et donc en condition de production de glace. Ces glaciers ont toutefois peu altéré les reliefs préglaciaires, ne procédant qu'à des retouches de détail. La topographie préglaciaire a donc été préservée dans ses grandes lignes. Plusieurs formes sont attribuables à des héritages glaciaires, majoritairement des formes d'érosion ténues, la seule forme notoire d'accumulation étant l'arc morainique probable situé à l'exutoire du Lac d'en Bas et peut-être lié à une dernière récurrence froide.

GOUBET &POIRAUD (2015) posent l'hypothèse que le bassin versant du Lac d'en Bas était situé en position proximale du centre de la calotte glaciaire, en amont des flux glaciaires. Les déplacements lents du glacier n’auraient donc entraîné qu'une érosion superficielle du

substrat (délogeage de blocs, raclage superficiel, ...).

Les héritages ou manifestations actuelles d'origine périglaciaire sont également ténus. Elles sont localisées surtout dans la zone du Bos Traveix / Preumeries Hautes ou sur la partie sommitale du bassin versant. Il est probable que le manque de matériel à remanier suite au raclage glaciaire, dans un contexte peu propice à la pédogénèse, soit à l'origine de la pauvreté des formations superficielles qui ne semblent pas excéder 2 m en moyenne.

Topographie des complexes tourbeux

Le socle minéral du complexe du Lac d’en Bas est constitué de deux parties bien différenciées, séparées par un talus abrupt. La partie amont montre des épaisseurs de tourbe à peu près constantes variant entre 1 et 2 m, tandis que la partie aval montre des épaisseurs de 10 à 11 m (GOUBET, 2008).

Avec une pente de moins de 1 % sur son profil en long et une faible déclivité entre les marges minérales et la partie médiane, la surface

Figure 15 : Surface raclée sur la partie haute du bassin versant, probable héritage glaciaire (photo : A. POIRAUD)

Figure 16 : Profils topographiques du complexe tourbeux du Lac d’en Bas (G^OUBET, 2008)

2.4. Sols

Contexte du bassin versant

Le bassin versant du Lac d'en Bas est situé entre 1200 et 1430 m d'altitude, sur des roches volcaniques essentiellement basiques (basalte, basanite, pyroclastes basaltiques, scories basaltiques) et parfois acides (pyroclastes trachy-rhyolitiques).

Le bassin versant est situé dans l'aire zonale des Andosols, sols aux propriétés physico-chimiques particulières qui ont la caractéristique de fixer fortement le phosphore. Ces sols sont très sensibles à l’érosion. Au vu de la problématique d'eutrophisation observée sur la tourbière du Lac d’en Bas, cet élément peut être une clef du fonctionnement de l'écosystème (GOUBET &

POIRAUD,2015).

Sur la Réserve naturelle

Les sols de la Réserve naturelle sont essentiellement constitués de tourbe. Il s’agit d’un sol organique issu de la dégradation incomplète de débris végétaux dans un milieu saturé en eau. Les végétaux édificateurs de la tourbe sont essentiellement des bryophytes (les sphaignes notamment) et diverses plantes herbacées.

A La Godivelle, comme sur de nombreuses tourbières du Cézallier, les « sols » ont été modifiés sur de grandes surfaces du fait de l’exploitation de la tourbe, ce qui complique leur description. A noter que l’étude des sols de tourbière est toujours délicate, elle se heurte à la difficulté de déterminer ce qui ressort du sol de ce qui ressort de la roche sous-jacente, tous deux étant le plus souvent constitués de tourbe. De manière arbitraire, GOUBET (2011) a porté son analyse pédologique sur les 50 premiers centimètres de la colonne de tourbe.

Lac d’en Bas

La surface de la zone étudiée, la multiplicité des contextes (fonds tourbeux, rebords parfois minéraux) et des végétations présentes implique une diversité de profils pédologiques.

Certains profils intègrent des horizons riches en particules minérales, allant parfois jusqu’à former des horizons minéraux, en particulier dans la partie basale du profil pour les sols tourbeux peu épais.

La plupart des profils montrent un horizon supérieur en discontinuité avec le reste de la colonne de tourbe : il s’agit d’un Kultureller Trockenhorizont ou KTH (GOUBET,2011).

Les profils pédologiques réalisés dans le cadre du diagnostic fonctionnel (GOUBET, 2010) permettent de présenter des résultats plus précis sur deux unités fonctionnelles du complexe du Lac d’en Bas.

Calamagrostidaie. Le profil se divise en deux parties majeures séparées par une passée noire, constituée de nombreuses gaines de prêle. Au-dessus se tient une tourbe grumeleuse, marron claire, riche en racines adventives de la calamagrostide. Cette graminée s’installe et forme une sorte de sol perché grâce à ses tiges contigües entrelacées de racines adventives. Ce sol supérieur est bien aéré, l’activité biologique permet la vie de vers de terre, rares en tourbières, et l’installation de plantules d’Angélique, précurseurs de la mégaphorbiaie.

Sous la passée noire, la tourbe est homogène, beige, fibrique, riche en racines et rhizomes de Comaret, Ményanthe et Prêle.

Caractéristiques du Kultureller Trockenhorizont

Le KTH est un horizon de surface / subsurface généralement sombre, dense (par compaction de la matière organique et enrichissement en argile), riche en particules minérales et souvent aussi en charbons de bois. Lors de sondages, la présence d’un KTH est la plupart du temps mise en évidence par la difficulté de pénétration de l’horizon. L’épaisseur du KTH varie entre 5-10 cm et 40-50 cm.

Les KTH sont présents sur la plupart des tourbières de France. Le plus souvent, ils se rencontrent en surface, entre les buttes à sphaignes ou à pleurocarpes, et poursuivent latéralement sous ces buttes.

La compaction de cet horizon provient de pratiques agropastorales suffisamment longues ou intenses pour transformer les parties supérieures de la colonne de tourbe.

Andosols

Ces sols, très peu représentés en France, sont associés aux massifs volcaniques et à des conditions climatiques fraîches et humides. Très poreux, ils peuvent retenir une quantité importante d’eau (plus de 100 % de leur poids). Leurs propriétés chimiques rendent parfois difficile l’assimilation du phosphore et de l’azote par les plantes. Suite à de fortes dessications ou des décapages de matière organique, il peut y avoir désorption du phosphore sous forme soluble.

Saulaie. Le profil est plus homogène que le précédent, surtout caractérisé par un horizon de surface peu épais, noir, à tourbe grumeleuse, où les vers sont fréquents. Dessous se tient une tourbe claire, beige, constituée de nombreuses racines et rhizomes baignant dans une matrice saprique, toujours claire. Cette stratification révèle une modification rapide des processus de pédogénèse, probablement due à l’arrêt du fonctionnement d’une cariçaie à Carex lasiocarpa depuis la mise en place d’une saulaie. Cette évolution amène à la mise en place d’un sol moins hydromorphe, plus actif du point de vue biologique, et qui permettra un enrichissement trophique.

Tout ceci préfigure un changement de végétation vers des plantes moins hydrophiles aux affinités mésotrophes.

Le processus étant entamé, il est difficile de dire s’il peut être réversible.

Coualle Basse

Les tourbes y sont de nature saprique, c'est-à-dire fortement dégradée. Elles sont majoritairement constituées de micro-agrégats accompagnés de radicelles. Ponctuellement, on rencontre des couches de tourbe à phragmite et bois et très rarement des tourbes fibriques à racines de graminoïdes (GOUBET, 2012). La répartition des couches sur le complexe n’est pas homogène, il existe une corrélation entre la présence de prêle des bourbiers et le fond de vallon. Les tourbes à phragmite sont surtout rencontrées sur les marges.