La série d’Ussel

1.4.4 La série d’Ussel

Cette série métamorphique est beaucoup moins bien connue que les série de la Sioule et du Chavanon. Elle constitue le prolongement de la série de la Moyenne Dordogne (Tempier, 1967) au nord des intrusions d’Ussel et de Meymac, comme l’a noté L. Raimbault (1984), ces 2 séries sont très similaires.

Les cartes géologiques disponibles sur cette série sont, outre la carte géologique au 1/80 000 d’Ussel (Roques et al., 1965), celles disponibles dans l’étude de M.J. Pavillon (1969), qui en couvre une partie, et celle proposée dans la thèse de L. Raimbault (1984) qui la couvre en quasi-totalité. Les études géologiques concernent d’avantage les intrusions de granitoïdes (Millevaches, Meymac et Ussel) à l’origine des nombreuses minéralisations.

Dans le modèle en nappes du Massif Central (Ledru et al., 1989), cette série est rattachée intégralement à l’unité inférieure des gneiss. L. Raimbault (1984) décrit le métamorphisme comme étant de type basse pression/haute température (T° de l’ordre de 700-760° pour des pressions de l’ordre de 5 kbar).

1.5 Problématiques

A la suite de cet état des lieux, un certain nombre de questions peuvent être soulevées.

Combien d’épisodes métamorphiques ont eu lieu dans les séries étudiées ? Les nombreux âges sur zircons, monazites… mettent en avant au moins 2 épisodes métamorphiques, associés ou non à une anatexie. De plus, on peut se poser la question de savoir s’il s’agit d’évènements distincts ou d’un continuum. Nous étayerons dans ce manuscrit cet étalement des âges grâce à de nouvelles datations (U-Pb sur zircon ; U-Th-Pb sur monazite et xénotime ; Ar-Ar sur amphibole).

Quelle est la réalité de l’inversion des séries métamorphiques étudiées? Les séries métamorphiques de la Sioule et du Chavanon sont caractérisées par un métamorphisme classiquement interprété comme inverse (De Launay, 1894; Grolier, 1971; Jung & Roques, 1936, 1952). Dans le modèle d’une géométrie en nappes à l’échelle du Massif Central français, cette inversion est

interprétée comme l’empilement d’une unité supérieure à fort métamorphisme, charriée sur l’unité inférieure des gneiss, moins métamorphique. L’ensemble de ces deux unités repose sur un parautochtone essentiellement micaschisteux.

Ce modèle est désormais admis et personne ne cherche plus à le discuter ni à l’argumenter. Pourtant, les imbrications entre gneiss (rattachés ultérieurement à l’UIG) et micaschistes (rattachés ultérieurement à l’UPA) (Garde, 1934) et entre gneiss et migmatites (rattachées ultérieurement à l’USG) (Grolier et al., 1980a) sont fréquentes, à l’échelle cartographique voire à celle de l’affleurement : les limites entre unités sont loin d’être tranchées.

L’étude de l’inversion des séries doit donc être couplée à l’étude géochronologique : de nouvelles données sur les âges de métamorphisme permettront de préciser un modèle faisant appel à un empilement de nappes au Dévonien.

Quelle est la pertinence du modèle de nappes dans la partie centrale du Massif Central ?

Depuis l’élaboration d’un modèle en nappes dans le Limousin (Floc'h, 1983) et sa généralisation à l’échelle du Massif Central français (Ledru et al., 1989a), d’autres modèles conceptuels, parfois quantitatifs ont été développés, que ce soit pour l’hercynien ou d’autres orogenèses. Certains auteurs ont mis en avant la difficulté d’appliquer un modèle en nappe de type « fold and thrust belt » à des terrains fortement métamorphiques (Williams & Jiang, 2005), d’autres, à l’aide de la modélisation numérique et/ou analogique, mettent en évidence de grands déplacements tangentiels de type channel flow sans créer de discontinuité (Beaumont et al., 2006; Chardon et al., 2009; Gerbault & Willingshofer, 2004; Godin et al., 2006; Jones et al., 2006). Enfin, dans un cadre strictement hercynien, nous serons amenés à discuter des modèles en dôme compressif tels qu’ils ont été proposés en Bohème (voir par exemple Schulmann et al., 2008; Stípská et al., 2004). Dans ce domaine interne de la chaîne Varisque étaient fréquemment envisagés des déplacements tangentiels importants. Le concept de dôme extrusif de migmatites, auquel se surimpose une indentation, a été proposé comme une alternative aux modèles précédents. Ce modèle peut-il rendre compte de l’inversion des séries métamorphiques de la Sioule et du Chavanon ?

Quelle est la direction de transport des nappes ?

Hormis dans la série de la Sioule, il n’existe pas de réelle étude sur le sens des déplacements de nappes au cœur du Massif Central, et plus précisément dans les séries étudiées. Nous avons vu (§ 1.2.5.1) que la linéation associée aux nappes est suivant les régions N-S ou NW-SE. A quel(s) épisode(s) doit-on rattacher les linéations observables dans les séries de la Sioule et du Chavanon, sachant que nous pouvons mettre en évidence un polymétamorphisme ?

Les séries de la Sioule et du Chavanon ont-elles enregistré le glissement gravitaire du bloc de Guéret ?

Dans l’hypothèse de Faure et Pons (1991), le bloc de Guéret (c'est-à-dire l’ensemble des granitoïdes du batholite de Guéret) est un allochtone extensif, qui a été guidé au nord par les failles de la Marche, au sud par la zone de cisaillement dextre d’Arrènes-la-Courtine. Ce glissement se serait produit au Namurien à la faveur de la foliation plate, dévonienne, des séries de la Sioule et du Chavanon. Selon ces auteurs, cette foliation a servi de guide au glissement gravitaire du bloc de Guéret ; de plus, dans cette hypothèse, les critères de cisaillement vers le SE observables dans ces séries indique le sens du déplacement. Les données de Cartannaz (2006) et de Cartannaz et al. (2007), à l’ouest du Chavanon (NE du Millevaches), vont à l’encontre de cette hypothèse ; nous étudierons sa réalité au sein des séries métamorphiques (critères de cisaillement, attitude des linéations).

sur le sens de déplacement des unités, 4) sur la pertinence du modèle de nappes dans la zone centrale que constituent les séries de la Sioule, du Chavanon et d’Ussel.

Outre compte les aspects de géologie régionale, les travaux présentés dans ce mémoire ont pour objet la compréhension des mécanismes de fusion crustale par l’étude des migmatites. Ces roches complexes affleurent largement dans les régions étudiées. Les aspects pétrographiques et minéralogiques, tant à l’échelle de l’affleurement que de la micro-inclusion dans le minéral-hôte (grenat en particulier) seront plus particulièrement abordés, tant les diversités lithologiques sont importantes. Quelques données de géochimie, essentiellement comparative, sont présentées. Enfin, une modélisation thermodynamique (logiciel Perplex) a été effectuée sur une lithologie propice (métapélites non anatectiques).

Chapitre 2

Les unités métamorphiques occupant le cœur du Massif Central

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Série du Chavanon, série de la Sioule, série d’Ussel

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Présentation d’ensemble

Ce chapitre fait le point sur les données disponibles dans les différentes séries étudiées dans ce mémoire. Les secteurs géographiques et géologiques sont définis. Des logs synthétiques permettent d’appréhender les similitudes et les différences entre les séries. Ils permettront au lecteur de se repérer lors des descriptions pétrographiques au cours des chapitres suivants : il leur sera souvent fait référence. Il est également fait référence aux cartes géologiques présentes en annexe de ce mémoire et qui lui servent de support.