ETAGE INFERIEUR

L'étage inférieur du terrain tertiaire a été reconnu par le trou de sonde foré à Roanne pendant les années i8&5 et 1866. Aucun soulèvement, aucune érosion, ne Ta mis a nu. Aussi sa séparation d'avec l'étage moyen pourra-t-elle paraître peu motivée. Pourtant l'absence de tout calcaire dans les assises inférieures et leur analogie frappante avec les argiles bigarrées de la Limagne me semblent justifier la division admise.

Dans tous les cas, voici la coupe du trou de sonde de Roanne, telle qu'elle m'a été communiquée par M. Degousée :

Sables et gravier (aliuyions de la Loire) 7",5o

Sable jaunâtre & ,5&

Argiles vertes ^us ou moins sableuses ^9 1OO

Argiles plus fines de diflereotes nuances 1 &o ,t)o

Profondeur totale 901 ,o&

Le calcaire y manque absolument. Dans la plaioe de Roanne, cette roche caractérise la partie haute de Tétage

DU bÉPARTEMENT DE LA LOIRE. ôfS

moyen, qui fui enlevée, puis remplacée par Talluvion, au point où le trou de sonde est établi.

Les sables jaunâtres, situés sous Talluvion, et les argiles sableuses vertes, d^unepuissance de &9 mètres, me paraissent devoir être rangés dans Tétage moyen, tandlîs que les i&o mètres d'argiles bigarrées appartiendraient, dans tous les cas, à l'étage inférieur.. Mais , je le répète , cette division est nécessairement un peu arbitraire, et je ne l'adopte que ' par comparaison avec le dépôt analogue de la limagne ^.

Ancnn travail n'a fait connaître la puissance et la nature PoitMoce des parties inférieures du bassin de Feurs : le trou foré de rAag«^<£riear. Sary n'a que && à &6 mètres, et ne parait pas dépasser Tétage moyen. Mais U est probable que les dépôts inférieurs du Forez ne diffèrent pas sensiblement de ceux du Roannais.

Le sondage de Roanne n'a fourni aucun fossile. Par f^mi^ contre, les aigQes bigarrées inférieures de la Limagne ren- rteg«iiii»ri«ar. ferment quelques cyrènes , et sont ainsi positivement d^origine lacustre. C'est d'ailleurs le cas aussi des étages moyens de la Limagne et du Forez. On peut donc supposer avec assez de raison, en considérant les rapports intimes et la situation respective de ces divers dépôts , que l'étage tertiaire inférieur du département de la Coire doit être également 00 produit d'eau douce.

ijkQE MOYEN.

L'étage moyen occupe le fond et, jusqu'à mi-eoteau, le flanc de la plupart des vallées transvers|les des bassins de

' Les terrtiiis inférieurs du Forei et de la Limagne renemblent aussi «a dépôts ternaires du bassin de Brioude, dans la haute vaflée de TAllier. Le sofidage de Lempdes, entre Brioade et Bcassac, n*a rencontré, sur une haoleiir totale de aaB mètres, que des aigiles [dus ou moins sableuses, généralement rouges, avec prédominance d*ai^es proprement dites van ie hÊÊ.{lkKr^îûmdmba$êmkomBn'dBBraêêa€,puU,BëM p. ^k.)

eu DESCRIPTION GÉOLOGIQUE

Roanne et de Fcurs. En approchant de la Loire. il se perd sous les alluvions, tindis que dans le voisinage des bords on le voit se continuer sous le cailloutis tertiaire supérieur, qui couronne sp(5cialement toutes les hauteurs de la plaine.

Les assises les plus élevées de i'étage en question sont, en moyenne, à la cote de 3 60 mètres dans la plaine de Feurs et à 820 mètres dans celle de Roanne. La différence de Ao mètres équivaut exactement à la pente de la Loire, dans le défilé des Roches, entre les deux plaines. Dans chacun des bassins on remarque également un abaissement graduel de Tétage moyen, parallèlement à la pente du fleuve, de telle sorte que le niveau relatif est à peu près constant et représenté, pour les parties culminantes de cet étage, par 3o à 4o mètres au-dessus des eaux de la Loire. A part cela , toutes les assises sont encore à peu près horizonlales, et dans leur position première.

A Roanne et à Feurs, Tétage moyen est surtout développé sur la rive gauche de la Loire.

Dans le bassin de Roanne, à cause du niveau élevé da sous-sol secondaire, la plaine haute de la rive droite na même été envahie par les eaux tertiaires que pendant la période, relativement courte, de l'étage supérieur. ComposiiioD Létage moyen se compose principalement d'argiles réuge moyen, blanchcs ou vertes, entremêlées de quelques bancs plus ou moins sableux, dont la teinte varie du blanc au rouge; mais les sables proprement dits y sont rares et n'y prédominent jamais. A ce point de vue, il relie en quelque sorte, d'une manière graduelle, les argiles bigarrées inférieun?^ aux sables graveleux supérieurs.

Du reste, à tous les niveaux, nos dépôts tertiaires sont plus fins vers le centre du bassin que sur les bords. Cela est vrai en particulier pour l'étage supérieur, mais se v^ rifie aussi dans l'étage moyen , où les argiles sont d'autant plus fréqui'ntes et moins sableuses que l'on s'éloigne davantagn de la lisièn» du bassin.

Ce8 argiles ne sont jamais dures et les sables argUeux presque toujours sans consistance. Cependant, vers le milieu du bassin de Peurs, à Saint-Gyprien, Montrond, Cha« lain-le-Gomtal , etc., on rencontre du grès fin, dur, dirisé en assises ou plaquettes minces* Le ciment qui lie les grains siliceux est une sorte d*argile kaolinique blanche, presque toujours associée à une faible proportion de suc calcaire. Les argiles voisines sont alors aussi légèrement marneuses. Enfin, sur certains points, la matière calcaire défient plus abondante ; elle sillonne les argiles vertes sous forme de rognons plus ou moins friables ou concrétionnés, et se concentre même ailleurs en bancs continus, que Ton exploite avec avantage comme pierre à chaux.

Ces dépôts calcaires caractérisent spécialement la partie blute de Tétage moyen, mais n*y occupent nulle part, d'une manière uniforme , toute Tétendue des deux plaines. D semble qu'au milieu d'une sédimentation presque exclusivement argilo-sableuse, quelques sources aient fourni du carbonate de chaux qui, selon son abondance, aura produit des bancs ou de simples rognons. Ces derniers diminuent graduellement, dans certaines directions, sans doute en proportion de Téloignement des points d'émergence des anciennes sources.

Le calcaire est blanc, quelquefois marneux (BataiUoux, Urbixe, les Athiauds); ailleurs sUiceux, dur et concrétionnë, ou sillonné de fissures et de cavités irrégulières plus oo moins tapissées de cristaux de quarts (les Ouches, etc.) ; bien aouVent siliceux et marneux tout à la fois (Sury).

Enfin, la silice s*isole çà et là sous forme de rognons, qoi diffèrent peu des silex bruns de la craie du nord ( Sury).

On n'observe en général aucune succession régulière dans ces diverses assises; cependant, là où se rencontrent plusieurs bancs calcaires, la silice abonde, surtout dans le plus élevé. Au reste, je n'ai vu nulle part plus de deux ou trois bancs, et l'épaisseur de chacun d'eux ne dépasse guère i",6o.

Galciifv.

Kouiies

féUge moyen.

Puissance

de

l'étage moyen.

• Sur deux points seulement le calcaire renferme des fossiles : à Montrond (plaine du Forez), les feuillets d'une marne blanche, moyennement dure, sont couverts de trèspetites cyprisfaba; et le calcaire des Athiauds, près d'Ambierle (plaine de Roanne), contient d'assez nombreux moules d'hélices, que M. d'Archiac rapproche du heUx Moroguesi de Pithiviers.

D'après la position des lieux, l'assise à cypris faha se trouverait à peu près vers le milieu de notre étage moyen, tandis que le calcaire à hélices correspond positivement aux assises les plus élevées. Cette disposition s'accorde avec la succession observée dans la Limagne et le département de l'Allier, si ce n'est que dans nos contrées les fossiles sont beaucoup plus rares; en outre, les phriganes et ossements de vertébrés, si fréquents dans le déparlement ^ l'Allier vers le haut de l'étage moyen, manquent absolument dans nos calcaires. On ne trouve d'ailleurs jamab aucun débris organique, ni dans les argiles ni dans les sables; mais les fossiles cités dans le calcaire prouvent, malgré leur rareté, que le dépôt est lacustre et appartient à la base du terrain miochiCyle tongrien de d'Orbigny ^

La puissance de l'étage moyen est difficile à déterminer, puisqu'on ne peut fixer exactement sa limite inférieure. Cependant elle est de 5o mètres au minimum, puisque le trou de sonde de Sury a encore rencontré du calcaire à la profondeur de 44 mètres; et elle serait de 70 mètres environ , si on plaçait sa base à l'origine des argiles sableuses du trou de sonde de Roanne, comme je l'ai admis cidessus.

Le calcaire est exploité, dans la plaine de Feurs, sur la ligne de Saint-Marcellin à Sury. Plus au nord, on le rencontre aussi entre Montbrison et Chalain-Ie-Comtal , ainsi

^ Seulement ii semble que nos bassins n^oflraient pas, an moment du dépôt des parties hautes de l'étage moyen , autant de bafr-fonds que celui de r Allier, et avaient à un moindre de^ le caracfère de mar^c^n, m favorable à la vie des pachydermes.

qo6 dans les communes de Grésieux et de Prétieux; mais les bancs y sont peu puissants. Au delà du Lignon, Tëtage supérieur envahit presque en entier toute la plame, et si dans les bas-fonds on découvre encore les argiles de Té* Uge moyen y le calcaire ne s'y montre nulle part, si ce n^est en lambeaux irréguliers , peu ftendus, au voisinage de la butte basaltique de Marcoux. Mais cela même prouve qu'à une certaine profondeur le calcaire existe aussi sous cette partie de la plaine.

Dans le bassin de Roanne, le calcaire se présente le long d'une zone à peu près continue depuis les Ouches jusqu'à Uribize. 0 occupe les bas-fonds et la moitié inférieure lin flanc des coteaux, tandis que les parties hautes sont partout couronnées par Tétage supérieur. On l'exploite spécialement aux Athiauds , près d' Amhierie , et à Urbize , au nord de la Pacaudière. Sur tous ces points, le calcaire est argilo-siliceux et ne donne qu'une chaux maigre, moyennement hydraulique, convenant peu pour l'amendement des terres.

SA

iriGB SDPiRlBOB.

L'étage supérieur occupe les parties culihinantes des deux plaines et n'a été recouvert par les alluvions que sur an petit nombre de points. Au centre de nos plaines il repose sur l'étage moyen, tandis que le long de la lisière des deux bassins il déborde les argiles tertiaires moyennes et s'appuie partout directement' sur. des terrains plus anciens. Aiusi, après le dépôt de l'étage moyen, et probablement aussi en partie, comme nous le verrons, pendant la période même de l'étage supérieur, le sous-sol ancien et secondaire dut s'aflaisser, et les eaux tertiaires envahirent successivement des surfaces plus vastes. Dans le Forez, la différence des cotes auxquelles montent les deux étages est de 90 à 100 mètres. C'est la mesure. de l'affaisse-

ment de nos contrées ; mais il diminue vers le nordouest.

Dans le département du Cher, d'après les cotes de niveaux citées par MM. Boulanger et Bertera , la différence des deux étxiges serait à peu près de 5o mètres; dans llndre, la Vienne et la Chai^nte, où j'eus occasion de comparer moi-même les deux terrains, l'intervalle est également au maximum de 5o mètres.

Dans le Forez on observe en outre , pour l'étage supérieur comme pour l'étage moyen, un abaissement général du sud au nord, parallèlement au cours de la Loire. K l'extrémité sud de la plaine du Forez, les sables tertiaires supérieurs s'élèvent, dans les bois de la Fouillouse, an domaine de Marnât , jusqu'à 5 1 7 mètres de hauteur absolue, ou 1 5o mètres au-dessus de la Loire, tandis qu'an nord de la plaine de Boanne leur limite supérieure se trouve à peu près à la cote de 600 mètres. Or, pour le même intervalle, la chute de la Loire (entre Andrézieux et Briennon) est de 108 mètres.

Dans le Cher, MM. Boulanger et Bertera indiquent 3oo m. comme altitude extrême des parties les plus élevées de l'étage supérieur. Sur la lisière commune de la Vienne et de la Haute-Vienne, entre Lussac et l'Ile-Jourdain , j'ai trouvé, en me servant des caries du dépôt de la guerre, des cotes limites généralement comprises entre 180 ou 200 mètres, ou des altitudes relatives de i3o à i5o mètres au-dessus de la Loire, à Tours. Ainsi, non-seulement nos terrains tertiaires furent soulevés après le dépôt de l'étage supérieur, mais cette nouvelle oscillation, inverse de la précédente, s'est fait sentir comme celle-ci d'une manière plus intense dans la parlie sud-est du plateau central qu'au nord et à l'ouest. Nos observations le long de la Loire viennent donc confirmer pleinement les idées émises depuis longtemps par M. E. de Beaumont et les recherches plus récentes de M. Raulin dans la vallée de l'Alliera

' Histoire des \)rogrh de la géolofrie, i. II, p. ôôg.

L*âage 8upërieiir se compose presque exciusivement de Gompoutba uUes pios ou moins grossiers et caillouteux, blancs, jaunes vMa^m^inmr. OQ rougeâtres. Si les ailles s*y rencontrent encore çà et là, dles sont relativement rares et, en général, ferrugineuses et grossières.

Les sables et dépAts caillouteux sont d'autant plus mêlés ' de gros galets qu'ils sont plus voisins des bords du bassin. Mais ce qui frappe pa^dessus tout, c'est le rapport intime, ai cbaque point du bassin, entre la nature des galets et celle des roches les plus voisines, formant les anciennes rives du lac tertiaire.

Dans la partie sud de la plaine du Forex , jusqu'à la hau* teur de Hontbrison et de Feurs , les galets de l'étage supérieor sont presque uniquement granitiques et quartzeux; on n'y voit aucune roche des terrains secondaires et de tFtnrition. Les gneiss et le micaschiste y sont même rares, saof là où le granité voisin en renferme de grands lambeaux, comme entre Saint-Galmier et Saint-Rarobert.

A partir de Boën et de Pouilly-lez-Feurs, le nombre des cailloux granitiques diminue rapidement, et à leur place se présentent des galets porphyriques et des débris roulés du système carbonifère (surtout des schistes siliceux, grauwackes lustrées et grès porphyriques). Là où dominent les poq[>hyre8 et les grès feldspathiques, les argiles elles-mêmes changent de nature; elles deviennent blanches, sont sourent réfimctaires , et alternent avec des sables blancs quartxofeldspathiques (Amions et SaintrPauI-de-Vézelin).

Dans la plaine de Roanne, l'influence des anciens rivages est encore plus sensible.

Sur la rive gauche de la Loire, au pied de la chaîne porphyrique de la Madeleine , entre Villemontais et la Pacaudière, les galets tertiaires sont surtout quartzeux et porphyriques, sauf à SaintrAndré et aux Ouches, où l'on voit, en outre , des fragments roulés du terrain carbonifère venant de la vallée supérieure du Renaison.

Du cité opposé, sur la haute plaine de la rive droite*

L'assise la plus (f'ievoe

est sp<^cialenient cnillouteas«.

entre Pradines, Coutouvre et Chariieu, le sol est exclusivement criblé de jaspes grenus, jurassiques, appartenant aux argiles à jaspes de Toolithe inférieure, qui supportent précisément, dans ce district, le terrain tertiaire. Il y a même passage graduel du cailloutis tertiaire au terrain jurassique, et leur limite commune ne peut être tracée rigoureusement. En divers points , les rognons jaspeux furent simplement remaniés et arrondis sur place. En effet, lorsqu'on approche de l'ancien rivage , on les voit grandir et perdre peu à peu les caractères propres aux galets roulés. En même temps , Targile sableuse qui les empâte devient plus grasse, et, à la limite, se trouve finalement privée de tout élément sableux : c'est l'argile pure delà formation jaspeuse.

Enfin, à l'extrémité sud de la plaine, le plateau de Parigny et de Commelle, situé à égale distance des coteaux secondaires et porphyriques, est couvert d'un mélange de galets quartzo-porphyriques, du terrain anthraxifère, et de jaspes grenus, jaunes ou bruns, du terrain jurassique.

Il suit de là, comme au reste on pouvait s'y attendre, à priori, que le dépôt sédimentaire des plaines de Feurset de Roanne, et spécialement son étage le plus élevé, napas été amené par un cours d'eau unique, mais par une série d'affluents d'une faible étendue , entraînant chacun dans lebassin commun les débris des roches de son district hydrographique. La Loire alors n'existait pas encore comme artère principale.

Une circonstance qu'il importe de mentionner également, c'est que l'assise la plus élevée de l'étage supérieur est spécialement caillouteuse. Toutes les parties culminantes des deux plaines sont couvertes de galets, dont la grosseur et le nombre augmentent aussi à mesure que leur distance à l'ancien rivage diminue. On peut spécialement constater ce fait aux environs de Roanne, en parcourant la haute plaine de la rive droite, dans la direction de Ferreux i Pradines ou à Coutouvre. A Perreux, le banc caillouteui supérieur couronne les falaises argilo-sableuses de l'étagf supérieur, tandis qu'à Pradines et à Coutouvre il repose

directement sur le sons-sol jurassique. Ainsi non-seulement réUge supérieur déborde d*uoe manière générale Fétage moyen, mais encore Tassise culminante dépasse, à son tour, les bancs immédiatement inférieur» : d'où U résulte nécessairement que le niveau des eaux fut surtout élevé vers la fin de cette époque, ou, en d'autres termes, que le sous-sol n'a pas cessé de s'abaisser pendant toute la période de l'étage supérieur.

D est bien évident d'ailleurs que cette assise caillouteuse des parties hautes ne saurait être attribuée à une sorte de courant diluvien qui aurait en même temps creusé les vallées actuelles. Car, s'U en était ainsi , les galets ne caractériseraient pas uniquement les hauteurs et surtout leur nature ne varierait pas avec la position qu'ils occupent; on ne verrait pas au centre de nos plaines presque exclusivement des galets quartzeux blancs, et sur la lisière des bassins, d'autres galets plus gros, provenant des roches en place du voisinage.

La nature graveleuse de l'étage supérieur indique néanmoins des eaux fortement agitées, et cette agitation s'explique par les oscillations qu'éprouve le sous-sol vers cette époque. L'abaissement générd du plateau central, qui fut dans nos contrées, pendant la période de l'étage supérieur, de 90 à 100 mètres, n'a certainement pas eu lieu d'une manière tout à fait insensible sans contre-coups opposés. Puis le mouvement, décidément inverse, qui clôt nos dépôts tertiaires a pu aussi présenter des retours contraires et engendrer ainsi, à diverses reprises, des courants locaux plus ou moins violents ^ Au reste, quel qu'ait été, dans ses moindres détails, le mode d'action des deux grandes oscillations opposées dont je viens de parier, il est au moins évident que le dernier relèvement mit les deux bassins tertiaires du Forez entièrement à sec, car on n'y rencontre aucun iiépêt de l'époque pUocène.

' Des (MÔilatioiu de ce genre se sont fait sentir, oomme on Mit , sur les cAles àa Chiti et en Italie dans les temps modernes

Les eaux s dcoulcreiit au nord-ouest, el, en se retirant, durent sillonner les dépôts meubles de nombreux vallons qui, dès lors élargis et plus ou moins modifiés, affecteot néanmoins encore les caractères dus à l'érosion primitive. L'éuige Les dépôts sablonneux de Tétage supérieur ne renfei^

'"^ne ""^ ment aucun fossile; on n'y trouve ni plantes, ni mollusques, "" ft^îie"*^"" ni vertébrés. On ne peut donc fixer par les moyens paléon- Age de cet éiagc. (ologiqucs ni Fâgc ui la nature propre de ce terrain. Mais nous verrous bientôt qu il se lie directement aux argiles et sables supérieurs de TAllier, du Cher et de la Sologne. Or, aucun de ces dépôts ne renferme des galets de basalte et de trachyte, el comme ces deux roches ouvrent précisément dans nos contrées la période pliocène, on peut en conclure assez sûrement que Tétage argilo-cailloaleux du bassin de la Loire appartient, comme les faluns de la Touraino ou le falunien de d'Orbigny, à la dernière moitié de la période miocène.

Nous arrivons ainsi pour le teiTain de la Sologne, quoique d'une manière indirecte, à la même conclusion que M. d'Archiac, clans son Histoire des progrès de la gèoloffic^. Dans tous les cas, il est évident que vers les premiers temps do Tétage supérieur les bassins tertiaii-es du Forez devaient avoir conservé les caractères lacustres de la période précédente. Mais plus tard, par l'abaissement général du plateau central, les eaux salées firent irruption, et les faluns se déposèrent aux environs de Tours.

Plus tard encore, la mer semble avoir pénétré, sinon jusque dans le Forez, au moins bien avant dans la vallée de la Loire et de TAllier, comme Vont prouvé MM. Pomel et Lecoq ^. Enfin, peu après, le plateau central se releva

^ T. II, p. 517.

^ MM. Poniel et Loco([ citent ilans la vallée de TAliier, au milieu àa (errain dont nous nous occupons, des fossiles plas ou moins roulés appartenant aux faluns. Pomel, Catalogue des vertébrés fossiles, î853. p. 178. Bulletin de la Société fréobgique , 9' série, 1. 1, p. ^gS, el t Hl, p. 366.

de nouveau» et les eaui, en se retirant, ont dû ravager les dépôts faluniens, ce qui explique leur faible étendue et rétat d'isolement où nous les voyons aujourd'hui dans Touest de la France.

La puissance de l'étage supérieur est, au maximum, de 90 à aS mètres, et, en moyenne, de lo à i5 mètres. Sur i^^iMe^^Menr la lisière du bassin, où l'assise caiUoutaise culminante s'appuie directement sur des formations plus anciennes, son épaisseur totale est même souvent réduite à a ou 3 mètres : €*68t, en particulier, le cas sur la haute plaine de la rive droite , dans le Roannais.

Les assises de l'étage sup^eur sont partout encore sensiblement horizontales, comme celles des étages inférieurs; même dans le voisinage des cônes de basalte, le terrain tertiaire est fort peu dérangé*

Au contact immédiat de la roche volcanique, les argiles sont cuites et plus ou moins altérées; mais, à peu de mètres de là, la stratification ne parait nullement troublée.