HISTORIQUE

Les terrains oligocènes du Puy-de-Dôme ont donné lieu à un très grand nombre de publications. Je me bornerai ici à indiquer sommairement les études fondamentales sur la Limagne, en réservant pour chaque point particulier les recherches de détail qui s'y rapportent.

En 4810, Brongniart, après avoir reconnu dans les environs de Paris deux formations d'eau douce séparées par des assises marines (calcaire de Brie, sables de Fontainebleau, calcaire de Beauce) retrouve des terrains semblables en Auvergne et notamment à Nonette, Authezat, Corent, Gergovia, Vertaizon, Pont-du-Château et les rattache à la formation supérieure du bassin de Paris. Dans les marbres de Nonette, il a retrouvé le Potamides Lamarcki et des Hélices parmi lesquelles il décrit et figure une espèce H, Cocqi. Il a reconnu que ces

> Ancien Comté d'Auvergne.

marbres sont superposés aux grès et psammites qui, pour lui, constituent la base des terrains d'eau douce dans toute l'Auvergne. Il décrit les calcaires à Limnées et Planorbes d'Authezat, ceux de Corent avec leurs marnes gypsifères, les calcaires à indusies (phryganes) de Gergovia et les calcaires qu'il croit interstratifiés avec les wakes bitumineuses (pépérites) de Vertaizon et de Pont-du-Château et dans lesquels il décrit Hélix Ramondi. Ce mémoire fondamental dans la géologie de la Limagne, fixe déjà avec beaucoup de précision Tâge des terrains d'eau douce, mais il n'entre dans aucun détail sur leur mode de formation.

En 1812, Omalius d'Halloy suppose que les marnes et les calcaires de TAuvergne, du Bourbonnais, du Nivernais, se sont déposés au fond d'une série de lacs superposés .

En 1828, Croizet et Jobert développent la même hypothèse et indiquent les limites des trois lacs superposés à cette époque, de la Nièvre jusqu'en Auvergne.

Lecoq et Bouillet en 1830 publient un travail important (Vues et Coupes des principales formations géologiques du Puy-de-Dôme) qui comprend de nombreuses coupes et des observations de détail, souvent très minutieuses et très justes.

Croizet en 1834 (B. S. 6. F. p. 22), divise les dépôts lacustres en trois grandes formations : à la base, des argiles rouges ou vertes ou des arkoses ; une série moyenne ou gypseuse, très riche en vertébrés et en mollusques, semble correspondre à toute la partie supérieure de l'oligocène ; dans la série supérieure il comprend les schistes de Menât, les arkoses de Ravel, près Lezoux, la plupart des calcaires à phryganes, ceux à Hélix Ramondi et aussi des formations alluviales du Pliocène.

Bouillet publie en 1836 son Catalogue des mollusques vivants et fossiles de l'Auvergne, ouvrage remarquable pour l'époque, malheureusement dépourvu de figures. C'est encore le seul travail que nous possédions sur ce sujet.

En 1838, Pissis distingue trois systèmes superposés : 1® à la base, des argiles rouges et vertes, puis 2^ des argiles se chargeant de calcaire ou de quartz ; 3^ un ensemble, très variable suivant les points, de calcaires purs ou marneux et de marnes. Mais pour lui le systènje inférieur serait houiller, le système moyen correspondrait à tout le terrain secondaire, la dernière formation daterait du Tertiaire. Il a fait des observations souvent très justes sur l'Auvergne et surtout sur le bassin de Brioude. Il remarque que les sédiments se relèvent du centre du bassin jusque vers le bord occidental ; ce soulèvement serait dû pour lui à la sortie des roches éruptives. Il soutint une polémique très vive contre Raulin, qui admettait un relèvement général des couches du Nord vers le Sud, avec maximum au Puy-de-Barneire (ou de Saint-Sandoux); ce phénomène aurait été produit par le soulèvement des Alpes.

En 1844 et surtout en 1846, Pomel établit dans ses grandes lignes la stratigraphie du bassin de la Limagne. A la base, il place des dépôts argilosableux mélangés de grès et rarement d'arkoses plus ou moins arénacées. Souvent vers les bords du bassin, ces argiles sont surmontées par des dépôts entièrement

arénacés ou par des grès à ciment calcaire^ renfermant de nombreux fossiles. Un troisième groupe, bien plus puissant, est constitué par des alternances de marnes et de calcaires plus ou moins terreux et compactes^ sableux ou concrétionnéSj qui se terminent enOn par de vraies meulières et quelques marnes plus ou moins argileuses. Cette classification qui a servi de guide et de base à presque toutes les suivantes est un réel progrès sur les connaissances antérieures. Les syncbronismes établis avec les autres bassins ne sont pas aussi heureux. Pomel avait en outre très bien compris l'architecture de la Limagne ^ : « Sur le bord occidental, les terrains tertiaires s'appuient contre de grands « escarpements, sans pénétrer jamais dans les anfractuosités des vallées a actuelles et Ton remarque que les lignes qui les limitent sont droites et diria gées parallèlement du Nord au Sud, quoiqu'elles soient plus ou moins avance cées les unes que les autres, par rapport à la direction générale ; ce qui détera mine au bout de chaque partie droite un ressaut brusque dont le retour est à ce angles droits... En général, le bord oriental est limité par des lignes plus « sinueuses, parce qu'il n'y a que rarement de grands escarpements rectilignes « et que, le plus souvent, on arrive par des pentes moins roides, assez près du « centre du bassin. Cette disposition semblerait indiquer que le thalweg actuel « est sur l'emplacement d'une faille, dont l'un des côtés s'est fortement relevé, a tandis que l'autre s'est au contraire abaissé ».

Pomel a apporté ses excellentes qualités d'observation et d'analyse dans son remarquable Catalogue des vertébrés fossiles paru en i85i, ouvrage de premier ordre et qui doit être consulté par tous ceux qui s'occupent de faunes tertiaires.

En 1867, Lecoq publie son volumineux ouvrage. Les Epoques Géologiques de FAuvergne. La quantité de faits consignés dans cet ouvrage est vraiment immense. Il est bien regrettable que le brillant naturaliste n'ait pas eu recours aux ressources de la paléontologie, cela lui aurait permis de rattacher toutes ses observations et d'arriver à une conception précise des terrains oligocènes. Dans cet ouvrage, Lecoq conserve les divisions stratigraphiques établies par Pomel, argiles sableuses à la base, calcaires gréseux puis marneux, et enfin une dernière division qui comprend les calcaires à phryganes, les sables et alluvions dépourvus d'éléments volcaniques et les meulières. Il admettait que les argiles sableuses et les grès s'étaient formés sur les bords du bassin et surtout aux embouchures des rivières^ les calcaires provenaient de sources minérales nombreuses se déversant dans le lac. L'âge exact de ces terrains n'est pas précisé, pour lui il y aurait eu continuité parfaite dans les dépôts depuis les argiles sableuses inférieures jusqu'aux alluvions actuelles. Quant à l'inclinaison, aux dérangements, aux dénivellations observés dans les couches, ils résulteraient de phénomènes locaux (éruptions volcaniques, masses basaltiques non arrivées au jour, etc.) ; il ne croit pas, comme E. de Beaumont et Raulin, qu'il soit nécessaire de faire intervenir des actions aussi lointaines que le soulèvement des Alpes pour expliquer ces faits. Lecoq avait beaucoup observé en Auvergne, il est cer-

tainement parmi ceux qui connaissaient le mieux la région ; si la stratigraphie et la paléontologie lui avaient été plus familières, l'intérêt et la valeur de son ouvrage auraient été inûniment augmentés.

A peu près en même temps (1868-1871) que les Epoques Géologiques, paraissait une œuvre monumentale dont la plupart des matériaux ont été fournis par les gisements oligocènes si riches de Saint-Gérand-le-Puy et de Gannat, les Recherches anatomiques et paléontologiques pour servir à l'étude des Oiseaux fossiles de la France, d'A. Mil ne-Edward s.

En 1880^ M. Julien étend à la Limagne les résultats des études de Pomel qui étaient surtout établis pour le bassin d'Issoire. Il apporte plus de précision dans la séparation des étages, dans la détermination de leurs synchronismes et publie trois coupes d'ensemble. 11 distingue cinq étages dans les formations d'eau douce de la Limagne :

V A la base des argiles plus ou moins sableuses et des arkoses (50 à 60 mètres) ;

2® Calcaires et marnes à Potamides Lafnarcki (50 m.) ;

3* Calcaires et marnes à Limnea pachygaster, Planorbis cornu (50 m.) ;

4^ Calcaires et marnes à Hélix Ramondi, calcaires à phryganes et pépérites (200 m.);

5^ Sables à Melania aquitanica (40 à 50 m.)

Les arkoses seraient synchroniques des sables de Fontainebleau, les calcaires à Potamides et Limnées de Tàge du calcaire de Beauce, les calcaires à Hélix seraient contemporains des calcaires de V Orléanais^ et les sables à Mélanies devraient être placés sur le même niveau que les sables de VOrléanais. La séparation des deux bassins d'issoire et de la Limagne résulterait d'un plissement ultérieur dont Taxe serait dirigé Est^Ouest. M. Julien montre que les couches tertiaires forment un pli concave dont le point le plus bas est occupé par la vallée de l'Allier et que le bassin de la Limagne tout entier est le résultat d*un plissement latéral énergique, dirigé de l'Est à l'Ouest. Ce plissement, qui a produit en même temps les vallées de la Sioule, de la Dore et les anticlinaux de la plateforme de la chaîne des Puys, le barrage de Four-la-Brouque, est pour lui concomittant de la formation des Alpes.

Les conclusions de ce travail sont devenues classiques.

En 1879, 1880 et 1881, M. Filhol faisait connaître en détail la faune si riche des Mammifères de Saint-Gérand-le-Puy et de Gannat et il semblait que désormais l'étude des terrains oligocènes de la Limagne fût terminée.

Cependant, en 1885, MM. Michel-Lévy et Munier-Chalmas signalaient une nouvelle et importante formation de calcaires intercalés à la base des arkoses et caractérisés par des Nysties et surtout par des Striatelles, semblables à celles de la vallée du Rhône. Ces assises étaient synchronisées avec le calcaire de Brie du bassin de Paris.

En 1887, M. Michel-Lévy publiait la feuille géologique de Clermont dans

laquelle il établissait définitivement l'âge, Textension et la superposition des

couches sédimentaires de la Limagne de la manière suivante :

ETODES GEOLOGIQUES SUR LA LIMAGNE 7

Le Tongrien inférieur (m.n) comprend les arkoses inférieures et les calcaires à Striatelles de Reignat et de Montaigut ; le Tongrien moyen (uin) correspond aux arkoses supérieures, le Tongrien supérieur (wic) est formé par des argiles, des calcaires marneux à Limnées et les calcaires à Poiamides Lamarcki; TAquitanien inférieur (m,b) comprend des marnes et argiles à Cypris et des calcaires à Litnnea pachygaster et Planorbis cornu, tandis que TAquitanien supérieur (mit) correspond aux calcaires à phryganes et à Hélix Ramondi, Les sables à Mélanies de Gergovia sont rangés dans le miocène inférieur (m'). Enfin les sables granitiques des Côtes de Glermont, de Chanturgue, de Gergovia (versant Nord), les argiles et lignites de Vindiolet et du Puy-de-Mur, les cailloux granitiques et quartzeux sous-basaltiques de Perrier, sont attribués, avec doute, au miocène supérieur (w"m*»m<=). Les pépérites que M. Julien avait, après Poulett-Scrope, considérées comme sédimenlaires et du même âge que les calcaires à Hélix Ramondij sont des tufs rattachés aux basaltes du pliocène supérieur.

L'allure des couches oligocènes apparaît clairement sur la carte. « La Limace gne constitue le fond d'un vaste pli synclinal dont les deux bords sont limités « par une série de failles en échelons. La réapparition au centre du granité de « Saint-Yvoine, la disposition des failles de Sauxillanges, d'Ambert^ etc., mon- « trent que le fond du pli synclinal a eu quelques-uns de ses voussoirs surélevés» a tandis que la crête du pli anticlinal constitué par le Forez a eu une tendance à a s'effondrer. Cette disposition fréquente rappelle les exemples similaires du c( Charolais et du Beaujolais ».

Ces conclusions tectoniques ont été développées et étendues par M. Michel- Lévy en 1890, lors de la réunion extraordinaire de la Société Géologique de France à Clermont. « Le Plateau central n'a pas joué tout entier, à l'époqua a Alpine, le rôle d'un h4)r8t immobile et inflexible. Il a subi des plissements à « grands rayons de courbure, dont les clefs anticlinales se sont généralement a efTondrées, dont les fonds synclinaux ont été parfois surélevés, parfois enfona ces; la vallée du Rhône, celle de la Loire, celle de l'Allier, coïncident avec les « axes synclinaux ; les montagnes d'entre Saône-et-Loire, d'entre Loire et Allier, « enfln le plateau primitif entre l'Allier et la traînée houillère Noyant-Chama pagnac, paraissent coïncider avec les voûtes anticlinales ».

En 1893, MM. Munier-Chalmas et de Launay signalent une faune de Potamides et de Cérilhes dans le bassin d'Ebreuil ; cette faune serait synchronique de celle des sables de Fontainebleau.

En 1891, M. de Launay fixe, pour la feuille de Gannat, la composition des terrains oligocènes. Les argiles et arkoses à couleurs vives d'Ebreuil sont rangées dans le Sannoisien (mnb) ; les argiles bariolées, les grès calcarifères, les calcaires et les marnes à Cérithes, Potamides, Cyrènesde Saint-Bonnet, appartiennent au Stampien inférieur (wna). Le Stampien supérieur mna» comprend les marnes à Cypris, les sables calcarifères et les calcaires friables à Cypris d'Ebreuil, de Naves, de Saint-Germain-des-Fossés, d'Aigueperse ; l'Aquitanien (w) englobe les calcaires à Hélix Ramondi et les calcaires concrétionnés à phryganes du Vernet, de Gannat et aussi de Saint-Gérand-le-Puy.

g ÉTUDES GÉOLOGIQUES SUR LA LIMAGNE

Il résulte de ce rapide résumé des travaux généraux que la Limagne était connue dans son ensemble. La faune sannoisienne n'était signalée qu'en un point, partout ailleurs les premiers sédiments fossilifères paraissaient dater de l'époque des sables de Fontainebleau. Mais le détail des assises était loin d'être connu ; il n'existe encore qu'une seule coupe détaillée de l'oligocène du Puyde-Dôme, celle publiée par MM. Michel-Lévy et Munier-Chalmas sur les environs de Montaigut-le-Blanc. C'était là un point magistralement étudié et qui devait servir de base à tous les travaux ultérieurs. Cela a décidé de l'ordre de mes recherches. J'ai étudié d'abord la région de Montaigut et suivi les calcaires à Striatelles. Cette formation s'atténue au Nord, tandis que vers le Sud et le Sud-Est elle va se relier, dans le Lembron, à des calcaires fossilifères. Après avoir visité cette région j'ai suivi vers le Nord, dans la Limagne, les arkoses supérieures et les calcaires des environs de Montaigut et noté les assises plus récentes qui viennent les recouvrir. Dans une première partie, j'examinerai successivement, la région de Montaigut et des Couzes, puis le Lembron, la partie méridionale de la Limagne, avec la zone intermédiaire de Saint-Yvoine qui la sépare du bassin d'Issoire, et la Limagne proprement dite, en suivant les assises du Sud vers le Nord. J'établirai dans chaque région la stratigraphie, et j'étudierai la faune et la flore.

.Les formations connues sous le nom de pépérites, dont l'origine est encore si discutée, seront étudiées dans un chapitre spécial.

Ces différents chapitres constituent la première partie du travail. Ils renferment l'analyse détaillée et forcément aride des faits. C'est une partie purement documentaire, à laquelle on devra se reporter pour connaître le détail des assises sédimentaires, ou des particularités propres à chaque localité ou gisement. J'ai eu soin de résumer d'une manière aussi concise et aussi complète que possible, les faits essentiels renfermés dans chacun des chapitres. Mais, je le répète, cette première partie n'est que Texposé des documents utilisés, la justification de la seconde partie, plus théorique et d'un intérêt plus général.

Cette seconde partie, plus courte, coordonne les faits exposés précédemment. La stratigraphie générale de la Limagne est d'abord traitée dans son ensemble et utilisée pour en déduire quelques données paléogéographiques. Les mouvements du sol, depuis le début de l'oligocène jusqu'à l'époque quaternaire, sont ensuite examinés rapidement, de manière à pouvoir reconstituer une partie de l'histoire de cette région. Ici encore des résumés très courts, permettront d'abréger beaucoup la lecture et de dégager rapidement les résultats nouveaux. La nouvelle édition de la carte géologique de Clermont actuellement en préparation et à laquelle M. Michel-Lévy a bien voulu m'associer, pour la révision des terrains oligocènes, viendra bientôt compléter ce travail.