1.
Données géophysiques et tectoniquesBeaucoup d'études ont été effectuées sur le volcanisme du Rift Ouest Européen et du Massif Central, dans le but de comprendre quelle est l'origine de ce volcanisme. Plusieurs
approches ont été menées aussi bien géochimiques que géophysiques, dans le but de savoir si ce volcanisme est dû à la présence d'un point chaud sous le Massif Central ou si on a affaire à un rift passif, et dans quelle mesure le manteau lithosphérique prend part à la source de ce volcanisme.
L'idée d'un point chaud sous le Massif Central est très ancienne (Froidevaux, 1974) et prévaut jusqu'à récemment. Les études de tomographie sismique ont mis en évidence une anomalie thermique notamment sous le Massif Central (par exemple Sobolev et al., 1997; Granet et al., 1995) qui traduirait la présence d'un point chaud mais qui serait en phase décroissante (Granet et al, 1995, 2000). Mais petit à petit, les idées évoluent. Des études tectoniques récentes ont montré que les rifts centraliens pourraient être des rifts passifs, l'extension étant liée à l'orogenèse alpine (Merle et Michon, 2000). En effet, la formation de la racine alpine favoriserait l'apparition de contraintes compressives dans la croûte sus-jacente et de l'extension avec phase de rifting en Massif Central (figure 5A); puis dans un deuxième temps, l'enfoncement de cette racine provoquerait un flux latéral d'asthénosphère vers l'ouest, à l'origine d'une érosion thermique sous les rifts et du volcanisme (figure 5B).
Ouest Ouest Est Volcanisme dispersé MOHO Li R.M. Br ALPES Li : Fossé de la Limagne R.M.: Fossé de Roanne-Montbrison Br: Fossé de Bresse 100 km A Ouest Est Phase de volcanisme majeur MOHO Li R.M. Br ALPES Li : Fossé de la Limagne R.M.: Fossé de Roanne-Montbrison Br: Fossé de Bresse 100 km B
figure 5: Schémas représentant les deux étapes de rifting dans le Massif Central; d'abord un rifting passif lié à la formation de la racine alpine (A) puis un épisode de rifting actif lié à l'enfoncement de la racine alpine (B), d'après Merle et Michon (2000).
Les études géophysiques de Barruol et Granet (2002) et Barruol et al. (2004) conservent cette idée de flux asthénosphérique dans le sud du Massif Central mais l'attribuent à la rotation du bloc Corso-Sarde et au phénomène de "roll-back" du slab téthysien.
2. Etudes géochimiques des laves
Parallèlement aux études tectoniques et géophysiques, les études géochimiques sur les produits des différentes provinces volcaniques d'Europe centrale et de l'ouest, peuvent apporter quelques précisions sur la nature de la source mantellique (par exemple Wilson et Downes, 1992; Chauvel et Jahn, 1984).
Il s'avère que les produits les plus basiques sont de nature alcaline et présentent des compositions variant des basaltes aux basanites en passant par des néphélinites et leucitites. Leurs compositions en éléments en traces et isotopiques sont interprétées comme étant le reflet d'un mélange entre deux composants A et B (Wilson et Downes, 1992) (figure 6).
0,5122 0,5124 0,5126 0,5128 0,513 0,5132 0,703 0,704 0,705 0,706 0,707 87Sr/86Sr 143 Nd/ 144 Nd HIMU EM2 EM1 DMM A B 0,5122 0,5124 0,5126 0,5128 0,513 0,5132 18 19 20 21 22 206Pb/204Pb 143 Nd/ 144 Nd DMM HIMU EM1 EM2 A B
figure 6: Caractéristiques isotopiques de quelques laves des provinces volcaniques du rift ouest européen comparées aux différents réservoirs mantelliques; une évolution entre deux pôles A et B a été proposée (d'après Wilson et Downes, 1992)
Le composant A aurait une signature intermédiaire entre les pôles HIMU et DM, et serait interprété comme étant la fusion partielle d'un matériel asthénosphérique sub-lithosphérique contenant des lambeaux de slab paléozoïque recyclé, lors d'une décompression adiabatique provoquée par une extension crustale.
Le composant B, quant à lui, aurait une signature plus proche du pôle EM qui correspondrait à l'interaction plus ou moins importante des magmas avec le manteau lithosphérique métasomatisé.
Cette signature géochimique et ce modèle font intervenir un composé asthénosphérique qui ne nécessite pas la présence d'un matériel enrichi provenant d'un point chaud, mais ne l'exclut tout de même pas.
3. Etudes des nodules mantelliques
Une particularité du volcanisme alcalin intraplaque continental est de remonter à la surface des xénolites mantelliques, ce qui permet d'avoir une idée sur la composition de la lithosphère, et de pouvoir retracer son histoire.
Les nodules mantelliques montrent des compositions géochimiques et isotopiques très variables; il en est de même de leurs textures (par exemple Downes et Dupuy, 1987). Ces hétérogénéités ont été interprétées comme étant le résultat d'une interaction entre le manteau supérieur appauvri, source des MORBs, avec un matériel enrichi (Zangana et al., 1997, 1999;
Downes et Dupuy, 1987). Cependant, il n'en est pas de même pour tout le Massif Central. En effet, ces hétérogénéités de composition sont corrélées à la position géographique des xénolites. Leurs compositions géochimiques et isotopiques montrent qu'il existe deux domaines mantelliques sous cette région (Lenoir et al., 2000; Downes et al., 2003) (figure 7):
- au Nord un manteau lithosphérique réfractaire, enrichi par métasomatisme, correspondant à un bloc impliqué dans l'orogène varisque.
Chaîne des Puys
Monts Dore Cézallier Cantal Aubrac Deves Velay 100 km 45˚30'N
-
au Sud un manteau lithosphérique plus fertile, appauvri en LREE, qui se serait formé lors d'une érosion thermique importante de la lithosphère à la fin de l'orogène varisque.figure 7: Limite séparant les deux domaines lithosphériques définis par Lenoir et al. (2000)
Ainsi, les caractéristiques géochimiques du manteau lithosphérique dateraient d'évènements bien antérieurs au volcanisme du Massif Central.
Des études récentes sur les rapports isotopiques des gaz rares de ces xénolites ont été menées afin de savoir s'ils portaient exclusivement la signature de la lithosphère sous-continentale ou s'ils montraient des traces d'un matériel d'origine plus profonde. Les résultats sur le Massif de l'Eifel et du bassin Pannonien (Buikin et al., 2004) montrent que les fluides seraient issus de deux composants: un lithosphérique et un qui aurait une signature similaire à celle des points chauds de la Réunion ou d'Hawaï. Cependant, une étude identique sur des xenolites issus d'une région plus étendue (Gautheron et al., 2005) présentent des conclusions plutôt opposées et serait en faveur d'une fusion partielle de la lithosphère mantellique liée à l'extension.
De ce fait, les études basées sur les nodules mantelliques montrent que la lithosphère sous-continentale, métasomatisée, serait impliquée dans le volcanisme mais n'apportent pas de contraintes sur l'origine du composant asthénosphérique.
4.
ConclusionsBeaucoup d'études ont donc été réalisées sur les provinces volcaniques du Massif Central et du rift ouest européen en général, avec des méthodes d'investigation très différentes. Avec les années et l'apport de nouvelles techniques, il semblerait qu'à l'hypothèse traditionnelle d'un panache mantellique sous le Massif Central, on doit maintenant ajouter d'autres alternatives. Ainsi, l'origine du volcanisme de cette région, bien que mieux contrainte, reste l'objet de nombreux débats.
Partie D
L
AC
HAINE DESP
UYSLa Chaîne des Puys est la dernière manifestation volcanique en France métropolitaine. Son jeune âge et la bonne conservation de ses produits en font un centre d'étude privilégié du volcanisme alcalin intraplaque.