STRATIGRAPHIE

Le substratum gneissique se montre presque partout dans la région surélevée d*Ardes ; il a été fortement abaissé dans le Lembron et sur la rive droite de TAllier. Cette disposition impose Tordre à suivre dans la description: les assises oligocènes inférieures seront d'abord étudiées dans la région d*Ardes; le Lembron et le plateau de Lamontgie seront décrits ensuite avec leurs formations plus récentes.

l. Région d*Ardks. — L'oligocène n'a été conservé que dans les points oii il a été protégé par les nappes basaltiques. Chacune de ces nappes a été isolée par l'érosion et surmonte aujourd'hui un plateau qui comprend des assises oligocènes entre le substratum gneissique et la coulée volcanique. Chaque plateau forme ainsi une unité topographique. Bien que les masses composantes aient été faillées avant Tépanchement du basalte, on peut suivre les terrains oligocènes d'une manière continue sur les flancs de ces plateaux ; aussi les décrirons-nous successivement.

Ce sont, en allant du Sud vers le Nord : le plateau commençant à Apchat près d'Ardes et se terminant entre Saint-Gervazy et Moriat, le plateau du Fromental, celui de Mareuge, puis les apophyses orientales du massif de Les Ranoux, de Genilière Refransac, Dauzat-Ternant, de Ronzières et enfin de TourzeL Au Sud, j'ai pu étudier le petit lambeau surélevé d'Autrac. Je le décrirai à la suite des compartiments surélevés de la région d'Ardes.

^ M. BouLB. Géologie des environs d'Aurillac et observations nouvelles sur le Cantal. Bulletin des Services de la Carte Géologique de France, T. XI, n* 76. 1900.

ETUDES GE0L0(^1QUES SUR LA LlMAGNE 109

Ardes. — Les terrains oligocènes sont très morcelés dans le voisinage de Tagréable petite ville d'Ai*des. Des failles parallèles, dirigées N.-N.-O., abaissent successivement l'oligocène en allant de l'Ouest à TEst. La partie occidentale de la ville d'Ardes repose sur le gneiss ainsi que sa partie orientale ; les dernières maisons de l'extrémité méridionale^ vers la route d'Apchat, sont seules construites sur des pépérites.

La base de Toligocène se voit dans le petit chemin partant du coude de la route de Saint- Germain-Lembron à l'entrée d'Ardes, à l'Ouest de Madeine, passant au point 078 et aboutissant h Apchat. Vers 658, sur le gneiss très rubéflé, reposent des argiles rutilantes à graviers et h sables grossiers, épaisses de 3 m. Puis viennent des grès blancs à gros grains rubéfiés de quartz, épais de 2 m., surmontés par des grès blancs quartzeux plus fins (3 m.)« àes grès sableux grosiers à la base, plus fins vers le haut (4 m.), recouverts par des poudingues à gros blocs de quartz, de granité, de gneiss épais de 6 m, et supportant des argiles sableuses grossières. L'épaisseur de ces argiles ne peut être déterminée ici, car dans le ravin qui débouche dans ce chemin, à 450 m. d'Apchat, les argiles sableuses ont été relevées et appartiennent à un compartiment différent. Une faille passant vers Madeine isole en effet ce premier compartiment et le fait buter contre un compartiment gneissique qui s'étend de Madeine jusqu'aux dernières maisons à TEst de Poudain, où une nouvelle faille N.-N.-E., passant à la croix d'Apchat, isole le lambeau oligocène abaissé d'Apchat-Poudain, Le compartiment oligocène d'Ardes est d'ailleurs très restreint; il est limité à l'Ouest par une faille partant du cimetière d'Apchat et venant aboutir à une faible distance à l'Ouest de l'entrée de la route d'Apchat dans Ardes ; cette route coupe plusieurs fois la faille et laisse voir dans ses tranchées tantôt le gneiss, tantôt les argiles et les sables avec les marnes qui les surmontent. Ces marnes sont surtout visibles entre Ardes et le petit pont sur le ruisseau passant à l'Est de Teyne. Ces marnes sont en rapport avec un lambeau pépéritique, décrit ailleurs qui repose, au Sud de Madeine, sur les argiles sableuses, et au Sud d'Ardes touche le gneiss.

Au Sud d'Ardes, vers Teyne et au-delà, il reste encore des témoins des argiles sableuses inférieures^ témoins très réduits et en voie de disparition, par suite de leur exploitation comme terre à briques.

Apchat. — L'oligocène est très développé dans le soubassement du plateau basaltique d'Apchat, et on peut relever une bonne coupe assez complète dans le ravin au N.-N.-O. de ce village jusqu'au basalte. La succession des assises a déjà été observée par le D' Roux, comme nous l'avons dit plus haut. Mais les déterminations spécifiques défectueuses des fossiles, assez mal conservés d'ailleurs, l'ont conduit à des rapprochements avec la Limagne sur lesquels il y a lieu de revenir.

Dans le fond du ravin au N.-N.-O. d'Ardes on voit les argiles sableuses (1) surmontant le système détritique de base, visible au Sud de Madeine. Ces argiles rougeâtres, sont surmontées par une épaisse formation (18 m.), de sables

110 ÉTUDES GËOLOGlQUiiS SUR LA. UMÂÔNË

blancs fins (2) renfermant quelques petits lits de marne sableuse vert-clair; les marnes sableuses (3) se développent ensuite sur 6 m. et supportent de nouveaux sables blancs (4) à grains moyens, épais de 4 m. Un système marnocal- Caire (5) se développe ensuite sur une épaisseur d'environ 40 mètres. Il comprend, à partir de la base^ des marnes jaunes, des calcaires durs un peu jaunâtres à Potatnides submargaritaceus Br. P. elegam, v^^ rhodanien , Font. P. cf.

Fig. 27. — Coupe un peu au N.

d'Apchat / -J— h — .

Gneiss. — 1 Argiles sableuses rouges. — 2 Sables blancs fins avec petits lits marneux. — 3 Marnes sableuses. — 4 Sables blancs. —

5 Système mamocalcaire à Potamides et Gyrènes P. submargaritaceus, Cyrena obowjUa, etc. —

6 Grès limité par deux lits de travertin ferrugineux. — 7 Mamocalcaire à Hydrobies de petite taille.

— 8 Sables jaunes. — 9 Marnes rouges ou vertes. — 10 Calcaire friable et marne jaune. — H Grès grossier avec lit ferrugineux à la partie supérieure. — 12 Argile marneuse rouge ou jaune. — 13 Sables blancs. — 14 Argile verte. — 15 Calcaire jaune dur. — 16 Calccûre blanc.

aporoschema Font ; de nouvelles marnes vertes ou jaunes avec calcaire à œufs de Tortues, puis des calcaires jaunes très marneux supportant des marnes vertes remplies de moules internes de Potamides (probablement P. cf. aporoschema et rhodanicus). Au-dessus de ces marnes se trouve un lit de calcaires gréseux rempli de Gyrènes les unes grandes, paraissant identiques à C. Dumasi Font., les autres plus petites, ovales arrondies, identiques à des espèces de Ronca, d'autres enfln, plus arrondies sont du type de C obovata. Mais ces Gyrènes ne se présentent qu'à l'état de moules, aussi leur détermination spécifique reste-t-elle douteuse. Avec ces Gyrènes se trouvent quelques Cerithium plicatum Brug. et des moules d'Hélices qui paraissent se rapporter à Hélix Honibresi. Puis un lit de marne verte à nodules calcaires supporte un banc de calcaire à surface inférieure très irrégulière et renfermant Potamides cf. bernasensis, Font. P. Lamarcki, v^ druentica Font, et un cérithe nouveau à tours étages. Ge système mamocalcaire inférieur se terminé par des marnes violettes supportant un banc de calcaire ferrugineux à Potamides recouvert par des marnes jaunes. Au-dessus vient un petit lit formé d une brèche très dure (5 cm), recouverte par un travertin ferrugineux (70 cm) séparé en deux coucbes par un banc de grès de 0,50 (6) Il se produit une légère discordance entre le système mamocalcaire et la brèche : tandis que les couches inférieures plongeaient de quel-

ËTUDE8 GEOLOGIQUES SUE LA L1MA6NE 111

ques degrés au S.-O. la brèche et les couches supérieures sont sensiblement horizontales.

Un nouveau système marnocalcaire (7) surmonte ces travertins. Il est formé surtout de marnes renfermant un banc de calcaire tendre à Hydrobies, plus petites que H, Dubuissoni, Ces sables jaunes (8) assez épais (4 m) recouvrent les marnes et supportent des marnes argileuses (9), roses à la base, vertes à la partie supérieure où elles renferment des nodules calcaires. Un banc de calcaire friable (10), avec marnes jaunes est surmonté par un banc de grès grossier (11) terminé par un lit ferrugineux. Des argiles marneuses jaunes ou rouges (12) supportent des sables blancs tendres (13) recouverts par des argiles vertes (14). Au-dessus de ces argiles se développent des calcaires jaunes durs à Hydrobies (15) puis des calcaires blancs (16) dont la partie supérieure est masquée par les éboulis de la coulée basaltique qui couronne le plateau. De légères discordances de quelques degrés s'observent encore entre les dépôts gréseux ou sableux et les couches marnocalcaires qui les supportent. Ces discordances indiquent des oscillations répétées mais de très faible amplitude.

Cette coupe montre que Toligocêûe est ici formé par un système inférieur composé d'éléments détritiques & la base et de marnes et calcaires à la partie supérieure ; cet ensemble est recouvert par un second système de grès et de sables, surmonté par de nouvelles masses marnocalcaires. Le système inférieur est caractérisé par des fossiles d'eau saumÂtre (Potamides et Cyrènes) présentant les plus grandes analogies avec les faunes étudiées par Fontannes dans la vallée du Rhône et qui n'avaient pas encore été signalées en Auvergne.

A partir d'Apchat, ont peut suivre les formations sur les flancs du grand plateau basaltique qui s'étend jusqu'à l'Est de Saint-Gervazy.

Versant septentrional du plateau d'Apchat ; Poudain, Augnat, Segonzat. — Le voussoir surélevé du cimetière d'Apchat se continue vers le N.-E. Les gneiss à feuillets contournés de direction générale N.-S. et inclinés à 45° vers 1*0., coupés de nombreux filons de granulite de direction moyenne N., 30 B., s'élèvent jusqu'à l'altitude 700, à TEst de Poudain. Là, vers la bifurcation des chemins d'Augnat et de Chambezon, ils supportent quelques mètres de sables argileux rougeâtres recouverts par des sables marneux. En s*élevant vers l'Est, sur le flanc du plateau, une faille limite ce compartiment élevé et ramène celui de l'extrémité méridionale du plateau dont la coupe a été relevée près d'Apchat. Ce sont les calcaires un peu siliceux à Potamides et Cyrènes de la partie moyenne du système marnocalcaire inférieur d'Apchat, qui affleurent de l'autre côté de la faille. Les éboulis basaltiques empêchent de relever une coupe détaillée, cependant on peut s'assurer que la composition du sol est sensiblement la même qu'à l'extrémité méridionale du plateau. Deux points cependant doivent être signalés ; les sables jaunes surmontant le système marnocalcaire sont ici plus épais et renferment des graviers de quartz et d'orthose ; les sables blancs relevés près du basalte, à Apchat, prennent un grand développement. Ils atteignent plus de 10 m. d'épaisseur et sont exploités dans de nombreuses petites

m ETUDES GÉOLOGIQUES SUR LA LIMAGNE

carrières où l'on peut les étudier facilement. Ce sont de beaux sables quartzeux, blancs, très fins, très riches en petites paillettes de mica blanc. Ils présentent très nettement la stratification fluviale entrecroisée ; le courant qui les a déposés venait du S.-E. Dans Tune des sablières j'ai trouvé un os long (40 cm environ) courbé, qui devait être une côte d'un animal d'assez grande taille, mais toute la matière minérale avait disparu et il m'a été impossible d'extraire et d'utiliser ce document intéressant. Ces sables sont surmontés par des marnes et par des calcaires jaunes très durs, à Cypris et Hydrobies, qui affleurent en de nombreux points de ce versant du plateau et vont se relier à ceux d*Apchat.

Les éboulis basaltiques masquent ensuite le sous-sol jusqu'à Augnat où des ravins profonds permettent de relever plusieurs bonnes coupes détaillées.

C'est ainsi que le ravin aboutissant au Sud du village met à nu les couches

Fig. 28. — Ctoupe par Augnat

( Gneiss, Ç, Gneiss arnphiboliquc. — 1 Sable un peu argileux. — 2 Marnes sableuses. — 3 Al> ternances de marnes et de sables, — 4 Alternances de marnes, de grès et d'argiles . — 5 Argile rouge à la base, verte h la partie supérieure. — 6 Marnes et calcaires à Potaraides, Gérithes. — 7 Sables un peu marneux. — 8 Grès marneux. — 9 Argile rouge pure. — 10 Calcaire à Limnées. — 11 Marnes. — 12 Calcaire jaune à Cypris, Potamides arvemenm. — 13 Argile rouge. - 14 Calcaire jaune dur k Cypris.

oligocènes sur une hauteur de plus de 100 mètres et montre des couches supérieures à celles de la coupe d'Apchat. Le gneiss rubéfié, présentant un peu au Sud du village une intercalation de gneiss amphibolique, supporte vers 615 des sables un peu argileux (1) épais d'une dizaine de mètres (fig. 28). Puis viennent des alternances de sables et de marnes sableuses se terminant par un banc de sable blanc peu épais ici (4 m.), mais prenant beaucoup plus d'importance un peu à l'Est vers La Marge Une couche d'argile fine, verte ou rouge, supporte de nouvelles alternances de marnes et de grès (4), parfois grossiers et devenant un peu calcaires à la partie supérieure. Une couche épaisse (5m.) d'argile rouge (5) supporte un système marnocalcaire (6) épais d'environ 20 mètres. Il est formé de bancs de calcaire tantôt un peu silicieux tantôt sublitographique et veiné de

ers

rose. Ces calcaires renferment une faune intéressante qui comprend en outre des espèces signalées à Apchat à ce niveau : Potamides submargaritaceus Br., PoL rhodanictu Font.^ Pot, Lamarcki v^ druerUica Font., Cerithium plicatum Brug. y^, de gros échantillons de Cerithium margaritaceum Brocchi, à tubercules très accusés et se rapprochant de la variété calcaratutn de Grateloup. Des sables (7), des grès marneux. (8) et des argiles (9) séparent cet ensemble d'un nouveau système marnocalcaire (10), (il), (12), (14). Les premiers calcaires (10) sont blancs, assez durs et renferment des Limnées très voisines de L. cequalis de Serres ; les calcaires jaunes (12) renferment des Gypris et des Hydrobies et, dans certai* nés parties, sont criblés de moules de Pot. arvemensis M.-Gh.; enfln des calcaires jaunes durs, avec quelques Cypris, disparaissent sous les éboulis qui couvrent le pied de la falaise basaltique du plateau.

On peut relever des coupes identiques dans le ravin suivant, qui vient se jeter dans celui qui a fourni la coupe précédente et aussi dans celui qui passe à Chadefaux. Les trois coupes que l'on peut observer dans cet espace d'un kilomètre permettent de constater partout les mêmes superpositions : au-dessus des dépôts détritiques de base, il existe bien deux systèmes marnocalcaires séparés par des sables ou des grès. Le système calcaire inférieur renferme des espèces propres au bassin du Rhône, le niveau supérieur qui, comme nous le verrons par la suite, présente une très grande extension, est caractérise par Pot. aroeniensis.

On peut noter quelques différences dans le détail des couches. Les sables blancs qui terminent la formation (2) sont remplacés^au Sud de la Marge,par des argiles roses. En se dirigeant vers l'Ouest on voit, sur une longueur de 50 m. environ, ces argiles passer à des sables blancs fins qui deviennent de plus en plus purs et épais en allant vers l'Ouest. A 200 m. de la Marge, des galeries les exploitent sur une hauteur de plus de 10 m. sans atteindre leur base. Dans ces galeries on peut noter leur stratification fluviatile. La coupe précédente a montré qu'ils s'atténuent très rapidement vers l'Ouest.

J'ai vu dans la collection de M. A. Vernière de Clermont, des débris d'ossements, parmi lesquels deux omoplates presque complètes, provenant de ces sables. Leurs dimensions montrent qu'elles ont appartenu à un animal de la taille d'un Acerotherium.

Une faille N.-O. passant tout près et au Sud des maisons de la Marge^ abaisse les couches oligocènes d'environ*38 mètres ; les maisons basses de ce village sont construites sur le système marnocalcaire inférieur. Les murs de clôture renferment même des blocs calcaires fossilifères.

Les assises éprouvent des modifications assez sensibles lorsqu'on les examine entre Ghadefaux et Ségonzat. Dans cet intervalle, la base de l'oligocène se trouve sensiblement à l'altitude 580 ; les intercalations de gneiss amphiboliques sont fréquentes au milieu des gneiss normaux. L'oligocène présente une composition lithologique assez différente de celle étudiée à Augnat. Les grès, souvent très durs, prennent une grande extension. A partir de Ghadefaux, les calcaires du système inférieur deviennent de plus en plus gréseux et passent à des grès un peu calcaires, se débitant souvent en plaquettes et renfermant des

Potamides en très mauvais état de conservation. J'ai pu y reconnaître cependant C plicatum variété, et Pot. rhodanicm F. En revanche, les Cyrènes, assez rares à Augnat. sont très abondantes dens certains lits. Elles sont toujours à l'état de moules et à peu près indéterminables. A 635, des bancs très épais de grès grossier, dur^ font saillie sur les pentes. Au-dessus, de nouveaux, grès beaucoup plus riches en calcaire renferment Potamides arvemensisM Ch., associé à des Cyrènes de grande taille. Le même Potamide se retrouve ensuite assez abondamment, et à 670 il est associé, dans des calcaires siliceux blancs, à Pot, Lamarcki Brgt typique, mais de petite taille. Au-dessus, on retrouve encore Pot. arvemensis dans des calcaires gréseux, recouverts, comme à Augnat, par des calcaires jaunes, durs, à Cypris, qui paraissent se continuer avec des intercalations de marne, jusqu'au basalte. Bien que les ravins soient assez profonds au Sud et à TOuest de Ségonzat, il est assez difficile d'obtenir une bonne coupe, car deux failles N.-O. coupent les terrains et les abaissent vers TEst. A l'Ouest de Saint-Gervazy, au col, entre le plateau basaltique et le Montcelet, l'oligocène s'abaisse jusqu'àTaltitude de 567. Une faille N.-O. traverse le col et passe ensuite à 10 m. au N. de la maison d'école de Saint-Gervazy, abaissant l'oligocène de 140 m. A l'entrée du col, au point 564^ la route est sur le gneiss, qui supporte, à 567, des argiles sableuses bleuâtres, grossières, épaisses de 2 à 3 m., surmontées par des grès grossiers, puis des marnes sableuses qui paraissent atteindre le basalte du plateau, vers 590.

Le versant opposé de ce grand plateau basaltique est beaucoup plus escarpé et boisé sur la plus grande partie de sa hauteur, aussi les recherches y sontelles beaucoup plus difficiles, bien que moins fructueuses.

Versant oriental : Scoularoux, Chambezon. — II est à peu près impossible de fixer la composition de l'oligocène dans cette région, car la décalcification y a été poussée si loin que presque toutes les assises ont été transformées superficiellement en sables plus ou moins marneux, avec quelques rares blocs calcaires gréseux dépourvus de fossiles. Des tranchées profondes sur ce versant assez mal pourvu de chemins, permettraient peut-être d'atteindre les assises intactes.

Le plateau coté 625, entre Moriat et Scoularoux, protégé par une épaisse nappe basaltique à très gros cristaux de pyroxène, ne laisse apercevoir aucun affleurement calcaire. Dans le chemin qui le contourne au Sud et conduit de Moriat à Scoularoux, on atteint le substratum gneissique à 530, dans le ravin, au S.-E. de Scoularoux. Il supporte des argiles ferrugineuses rouge foncé (4 m.) recouvertes par des sables jaunâtres (2 m.), renfermant de nombreux graviers. Puis on rencontre des sables blancs quartzeux fins (12 m. 50) à stratification entrecroisée. Ils contiennent quelques petits lits de galets (quartz et calcaire marneux verdâtre) et des bandes marneuses. Souvent, au dessus des lits à galets, on voit des taches noires formant des bandes discontinues, mais assez étendues. Ces bandes sont encore formées par du sable quartzeux, mais les grains de quartz sont entourés d'un enduit noir probablement manganésien. On

observe ensuite des marnes plus ou moins sableuses et des grès tantôt jaunâtres et assez fins, tantôt de couleur plus claire et plus grossiers. Ils disparaissent sous les éboulis basaltiques. Les observations sont rendues plus difficiles par l'abondance des alluvions (probablement pliocènes) très riches en blocs de basalte et de quartz^ de moins en moins roulés à 'mesure qu'on s'élève. Dans le chemin qui se dirige vers Scoularoux, au N.-O., au-dessus des sables blancs, les marnes sableuses passent à des sables grossiers qui atteignent plus de 30 m. d'épaisseur. Ces sables avec des grès blancs fins, un peu calcaires, se continuent au N-E. et au S.-E. de Scoularoux jusqu'au basalte terminal.

Ces sables se retrouvent sur le versant méridional de la colline qui domine au Sud le village de Scoularoux ; ils sont supportés vers 550 par des calcaires blancs homogènes, subraarmoréens, qui affleurent dans le fond du ravin et butent contre le gneiss le long d'une faille orientée N. 0. Au voisinage de la faille, ces calcaires ont été brisés en petits fragments. Sur l'autre versant du ravin, le gneiss supporte, à 560, des argiles et des marnes rouges surmontées par les calcaires exploités au four à chaux de Chambezon. Ces calcaires sont blancs, à pâte homogène, renfermant de nombreux grains dt quartz ; ils sont remplis de fissures ou de cassures qui les font tomber en fragments irréguliers sous le moindre choc. Je n'y ai pas trouvé de fossiles. Au dessus, on rencontre des calcaires marneux impurs, riches en quartz et fragmentaires, puis des sables jaunes^ grossiers, passant vers le Sud à des grès grossiers, des sables blancs fins (10 m.) et enfin des sables rougeâtres qui paraissent supporter le basalte. J*ai vu dans la collection de M. le curé de Chambezon de gros Potamides identiques à ceux d'Apchat, Augnat, Perpezat et qui proviendraient des environs du four à chaux. Mais je ne les ai pas retrouvés en place. La stratigraphie est d'ailleurs particulièrement difficile à établir; on s'en rendra compte en suivant le chemin du four à chaux à Chambezon qui, sur une longueur d'à peine un kilomètre, coupe trois failles de direction N.-O. ramenant successivement après la plate-forme gneissique du four à chaux, des grès et des sables grossiers fluviatiles, puis à la rencontre du chemin de Lempdes, le gneiss, et de nouveau l'Oligocène sous forme de sables (5 à 6 m,) surmontés de marnes rouges, à la première maison du village. On ne peut relever de coupe de l'Oligocène à Chambezon car le sous-sol, est masqué par les éboulis et les alluvions, notamment par les alluvions à galets de quartz et de basalte qui à l'altitude 580, ont fourni à TOuest du village des débris d'Hippopotame.

Versant méridional : Saghat, Perpezat — Les terrains oligocènes se poursuivent vers ro -N.-O sans interruption sous la coulée basaltique, mais il est très difficile de les observer au milieu des bois et des éboulis. Ce n'est que vers Saghat et Perpezat que l'on peut de nouveau noter les superpositions. La coupe suivante (fig. 29) a été relevée depuis une faible distance à l'Ouest du point 648 jusque vers le point 813, sur le plateau basaltique ; elle passe donc entre Perpezat et Saghat. La base de l'Oligocène s'observe un peu au Sud du chemin allant de Saghat à Apchat. Les gneiss granulitisés presque verticaux avec léger

plongement vers le Sud, ont une direction N.60.0.Ilssonttrès rubéfiés à la surface et passent, à l'altitude 655^ à des sortes de grès rouge-sang très durs