DESCRIPTION GÉOLOGIQUE DU DÉPARTEMENT

DE LA LOIRE Par L. FAVARCQ

Au point de vue purement administratif, notre département est partagé en trois arrondissements qui se succèdent du sud au nord. Ce mode de division facilite notre étude. Il nous permet d'entrer plus commodément dans les détails et, en localisant les faits géologiques, il jette une plus grande clarté sur leurs résultats successifs,

La comparaison des cartes géographique et géologique de notre contrée nous montre que l’arrondissemnt de Saint-Etienne serait un terrain essentiellement primitif: c’est-à-dire formé de gneiss, de micaschiste et des roches qui leur sont subordonnées, si deux grands évènements aussi importants l’un que l’autre dans leurs effets n’étaient venus, en certains endroits, modifier complètement sa nature et sa forme.

De ces deux faits géologiques, le premier est un soulèvement considérable qui produit la chaîne centrale du système du Pilat. Ce bouleversement est tel que, dans toute l'étendue du territoire, située au sud de la ligne joignant Saint-Romain-les-Atheux à Pavezin, le terrain primordial disparaît, refoulé par un énorme épanchement granitique qui prend son lieu et place. C’est à peine si, dans le champ où s’est exercée cette action puissante, Lo) peut retrouver quelques lambeaux gneissiques dans le voisinage de Bourg- Argental.

Le second évènement, non moins remarquable, est l’affaissement qui s’est manifesté, d’une façon alternativement lente et saccadée, dans la partie de l'arrondissement située entre Chazeaux, Tartaras et La Fouillouse, et qui a amené des superpositions sédimentaires successives de grès, de schistes et de houille, éléments constitutifs du bassin houiller de Saint-Etienne.

L'’arrondissement de Montbrison repose presque enti rement sur une base granitique. Ce n’est que dans sa partie orientale, longeant la limite du département du Rhône, qu’on aperçoit particulièrement une bordure de gneiss,qui est même interrompue entre Virigneux et Panissière.

Cette base granitique n’est pas exclusivement localisée dans cet arrondissement. En franchissant la Loire, sur tout son parcours, entre Saint-Paul-en-Cornillon et Saint-Just, elle pénètre dans celui de Saint-Etienne, et vient se heurter contre la partie occidentale du terrain houiller. Enfin, audelà des limites de notre département, elle s'étend fort loin dans ceux du Puy-de-Dôme et de la Haute-Loire.

Cette vaste circonscription, composée uniquement de roches granitiques, coïncide avec l'apparition des montagnes du Forez, qui se sont manifestées par des soulè vements successifs, diversement orientés, et dont les crêtes servent en partie de limite à notre département.

Les grandes perturbations finies, cette masse imposante ne devait pas arriver jusqu’à nous, sans subir quelques modifications. Pendant la dernière période géologique il se manifesta, dans la partie centrale de l'arrondissement, un affaissement qui devint le bassin d'un lac profond, que des atterrissements subséquents vinrent combler peu à peu. Ce travail de remblai durerait probablement encore, si, à une époque difficile à déterminer, un soulèvement n'était venu rétablir la contrée telle que nous la voyons aujourd’hui, et former ainsi la plaine du Forez, d’une vaste étendue, de forme ovalaire, dont les axes vont de Saint-Just-sur-Loire à à Balbigny, et de Montbrison à Bellegarde.

Ce terrain de sédiments, formédans des conditions tout autres que celles beaucoup plus anciennes qui ont présidé à l'établissement du bassin houiller de Saint-Etienne, représente l'ère tertiaire ou néozoïque dont la période miocène, avec ses différents étages, est la seule en vue à la surface.

Jusqu'à présent, on n’est pas fixé sur l'épaisseur de ce dépôt lacustre; un sondage fait à Montrond, il y a quelques années, la it entrevoir la solution du problème, quand il s’est arrêté à 510 mètres, toujours dans une masse uniformément sédentaire.

Pour compléter cet examen des grands faits géologiques,

qui se sont accomplis dans l'arrondissement de Montbrison, il nous reste à dire quelques mots d’un évènement de date plus récente, qui vient clore la période tertiaire et qui poursuit même son action au début des temps quaternaires.Cette œuvre de la nature est l'apparition du basalte, dont l'arrondissement qui nous occupe a été, pour ainsi dire, le seul témoin dans notre département.

L'éruption volcanique avec ses coulées, ses épanchements en nappe, telle qu’on l’observe dans les départements voisins, ne paraît pas avoir eu lieu dans nos contrées. On constate seulement de fortes poussées, qui lui ont permis simplement d'arriver au jour. Ces soulèvements n’ont produit sur le flanc des montagnes du Forez, et même dans la plaine, que ces nombreuses buttes qui font saillie à l'horizon, et qui contrastent singulièrement avec le reste du paysage, par leur forme conique et par leurs pentes très raides. Enfin disons, en terminant, que ce phénomène ne pe toujours accompli sans rencontrer une vive résistance. On peut facilement se rendre compte de cette lutte, en beaucoup d’endroits; et la constater même sur la crête du chaînon de Pierre-sur-Haute, où le granit, au contact du basalte, a été bouleversé et brisé en blocs volumineux.

La description géologique du Roannais présente plus de difficultés que celle des autres arrondissements. Cela tient uniquement à des complications survenues après coup et qui ont disloqué les terrains qui se sont superposés dans cette contrée. Ce n’est donc qu'au détriment des détails, et en nous bornant rigoureusement à une perspective d’ensemble qu’il nous sera permis de jeter quelque clarté dans l'exposé sommaire que nous allons faire.

On observe dans l'arrondissement de Roanne, deux parties bien tranchées. La première, au sud, est un terrain surélevé, montueux, ayant une certaine ressemblance avec celui des environs de Saint-Etienne; on le désigne généralement sous le nom de plateau de Neulize. La Loire, en le traversant, est resserrée entre ses rives, et ses nombreux méandres indiquent suffisamment les difficultés qu’elle éprouve à le franchir.

Le plateau de Neulize se termine au sud, aux limites mêmes de l'arrondissement de Montbrison; à l’est, il s'appuie sur les côtes de Saint-Victor, en pénétrant dans le département du Rhône; au nord, il ne dépasse pas la ligne joignant Villemontais, Pradines et Combres, et à l’ouest, 1l seconfond avec les nombreux contreforts de la chaîne de la Madeleine, entre Saint-Martin-la-Sauveté, Saint-Just-en-Chevalet et Villemontais.

La secondé partie, d’un aspect bien moins tourmenté, est la plaine de Roanne avec sa surface faiblement ondulée. Cette vaste étendue est en contact au sud, avec le plateau de Neulize, entre Pradines et Villemontais; au nord, elle se perd à l'horizon dans le département de Saône-et-Loire; à l’ouest, elle s'arrête au pied des montagnes de la Madeleine, à une ligne joignant Villemontais à La Pacaudière et même à Sail-les-Bains; enfin, à l’est, dans un pays un peu plus accidenté, sa limite suit une ligne capricieuse joignant Pradines à Saint-Denis-de-Cabanne. Ainsi placés, le plateau de Neulize et la plaine de Roanne laissent l’un et l’autre, à l’ouest de l'arrondissement, un espace assez grand, que les montagnes de la Madeleine occupent en entier; tandis qu’à l’est, la plaine de Roanne est seule séparée de la limite du département par une bordure d’une largeur régulière, occupée par une série de côtes plus ou moins élevées.

Cet ensemble géographique bien établi, nous remarquons que le gneiss n’est en vue nulle part dans l’arrondissement de Roanne; et que le granit, exclusivement localisé dans les montagnes de la Madeleine, n’y paraît qu’en petits îlots peu nombreux et généralement allongés.

De même, nous pouvons dire, à la suite des études faites en diverses circonstances, que le plateau de Neulize est constitué d’un terrain desédiments composé detrois étages, répartis comme il suit, du sommet à la base,

Le premier, à la surface, est un tuf porphyrique, que M. Gruner, dans son savant ouvrage; a désigné sous le nom de grèsanthracifère : parce qu'il renferme quelques couches de houille, de qualités inférieures, fortement terreuse, flambant très peu, s’éteignant promptement, et qu’on désigne sous le nom d’anthracite.

Le second est un dépôt argilo-calcaire, que les fossiles qu’il contient, très caractéristiques, ont fait appeler calcaire carbonifère.

Enfin le troisième est un lit de poudingue à galets de quartzite, autrement dit, un groupe quartzo-schisteux qui repose directement sur le granit comme nous le verrons bientôt. Notons, en passant, que ce terrain de sédiments, appartenant à la période carbonifère, représente le culm dans la Loire; il plonge au nord sous Îa plaine de Roanne, et au sud, quelque peu sous celle du Forez.

Le grès anthracifère ne s’étend pas sur la surface entière du plateau de Neulize; en quelques endroits, il cède la place au calcaire carbonifère, ou plutôt, il est débordé par celui-ci. C’est ainsi qu’on apercoit le calcaire carbonifère entre Néronde, Violay et Pouilly-lès-Feurs ; et que dans la partie occidentale du plateau, on le retrouve dans les mêmes conditions, au milieu d’un pays montagneux, compris entre Saint-Germain-Laval, Souternon, Dancé, Saint-Polgues, Luré, Saint-Just-en-Chevalet et Champoly, extrême limite, où il repose sur le granit des montagnes du Forez. En dehors du plateau de Neulize; le calcaire carbonifère se voit encore tout le long de la chaîne de la Madeleine ; mais alors en très petits fragments échelonnés comme de véritables épaves. De même dans la partie orientale de l'arrondissement, sur cette bordure longeant la plaine de Roanne, il forme des îlots plus importants, dont le principal est aux environs de Montagny. Enfin comme exception nous voyons le grès anthracifère occuper le territoire de Belleroche, sur une étendue assez grande.

Les renseignements géologiques, que nous venons de donner sur le plateau de Neulize, bien que très peu étendus, suffisent cependant, pour qu’il nous soit permis de parler maintenant sans trop d'obscurité, du terrain qui occupe entre Marcoux, Saint-Germain-Laval et Champoly, cette surface triangulaire, à cheval sur les deux arrondissements de Roanne et de Montbrison, et qui touche, au nord, au calcaire carbonifère, à l’est à la plaine du Forez, et ausud-ouest au granit.

Ce terrain est formé d’une roche éruptive, une sorte de granit auquel M. Gruner a donné le nom de porphyre granitoïde, et que M. Lapparent désigne sous le titre de granitophyre. Les divers travaux de terrassement entrepris sur le plateau de Neulize ont toujours montré cette roche pénétrant le calcaire carbonifère, et ne perçant jamais en entier le grès anthracifère.

Ce n’est que dans la partie de l'arrondissement qui nous occupe en ce moment, que cette éruption est arrivée au jour, traversant le tout, et ne laissant entre elle et le granit qu’une faible bordure de grès anthracifère entre Marcoux et Saint-Laurent, et des lambeaux insignifiants de calcaire carbonifère le long de la ligne joignant Saint-Laurent à Champoly.

Signalons d'autre part, que cette substance minérale, en se répandant sur le granit, permet de reconnaître avec certitude l’époque de son action.

Enfin cette roche déjà très remarquable au point de vue pétrographique l’est aussi par le fait de son apparition, qui sert de prélude à un nouveau travail de la nature; ce qui revient à dire qu'elle sert de transition aux nouveaux qui surgiront bientôt, et qui formeront les porphyres, autrement dit les orthophyres.

Nous avons eu l’occasion à diverses reprises, sans nous préoccuper de leur nature, de parler des montagnes de la Madeleine. C’est le moment opportun de les étudier, et de faire connaître le rôle important qu'a joué leur soulèvement dans les formations nouvelles. La roche constituant ces montagnes est encore éruptive, et ses éléments forment ce qu’on appelle le porphyre quartzifère. Cet épanchement porphyrique remplace partout le granit, et pénètre de part en part tous les terrains établis jusqu'alors dans l'arrondissement de Roanne. C’est ainsi que le prophyre quartzifère constitue toute la chaîne de la Madeleine, à la réserve des faibles îlots de granit et de calcaire carbonifère, dont il a été parlé précédemment, et qui semblent restés là, pour attester la nature même des terrains plus anciens.

Au milieu de cette éruption, le plateau de Neulize n’est

pas épargné; il est traversé de filons, d'amas et de pointes de porphyre quartzifère, disposés en tout sens, aussi bien dans le grès anthracifère que sur le calcaire carbonifère en vue. De même toute la partie montagneuse située entre la plaine de Roanne et le département du Rhône, est formée de cette roche, sur laquelle on aperçoit, comme nous l'avons dit antérieurement, des îlots de calcaire carbonifère.

Nous pouvons dire encore qu’il est très probable qu'à l'apparition de cet épanchement porphyrique, toute la surface de l'arrondissement, aujourd’hui cachée sous la plaine de Roanne, devait, comme le plateau de Neulize, faire partie du terrain carbonifère, et que les porphyres quartzifères, en. vue à l’est et à l’ouest de la plaine de Roanne venaient de la même formation éruptive.

La plaine de Roanne, dont il nous reste à parler, est bordée dans sa partie orientale, par une bande de terrain tout spécial, qui en suit exactement les contours, ne laissant qu’une légère interruption dans son milieu. À Maïzilly, ce liseré entre brusquement dans la plaine et se dirige vers Saint-Pierre-de-Noaille en décrivant une courbe qui passe à Charlieu.

Ce terrain; déjà très étroit, se divise encore en deux bandes, dont les fossiles caractéristiques indiquent la présence de deux étages de la période secondaire : le lias et loolithe inférieur du terrain jurassique.

Ces deux dépôts plongent dans la plaine, et vraisemblablement ne représentent de la période secondaire qu’une faible partie des évènements qui ont eu lieu dans l’arrondissement. La plaine de Roanne jetant un voile épais sur le tout, laisse encore un libre cours à toutes les hypothèses. A la science de les vérifier un jour.

Enfin cette plaine elle-même, sans parler des causes qui l'ont produite, est le résultat de sédiments tertiaires, en tout semblables à ceux de la plaine du Forez. C'est encore le terrain miocène, avec ses nuances, qui forme le sol, dont la surface, en heaucoup d’endroits, a été largement modifiée par les érosions et les alluvions anciennes et modernes.

L'époque quaternaire marque la fin des grands évènements géologiques; c’est à peine si elle nous laiss quelques traces de leurs derniers efforts, que l'on peut, néanmoins, discerner encore dans le département de la Loire. Le basalte termine son œuvre, en épuisant toute son énergie dans la formation des buttes que nous connaissons; et les grandes transformations suscitées par les forces souterraines étant achevées, l'ère moderne apparaît avec le calme de la nature qui n’a cessé de régner depuis lors; par suite de cette inaction, la charpente terrestre se trouve consolidée sur des bases nouvelles, et arrive jusqu’à nous sans changement.

Ce n’est plus qu’à la surface maintenant que se passeront les phénomènes d'un genre tout nouveau. L’atmosphère alors très humide entre en scène et, par les précipitations aqueuses, exerce longtemps, sans faiblir, une action puissante. Les immenses glaciers, les cours d’eau formidables sont ses œuvres, et les dépôts diluviens qui en résultent nous permettent de les apprécier à leur juste valeur. Bien différents des chirats, les rares blocs erratiques que l’on rencontre encore disséminés sur les flancs de nos grandes montagnes, et les boues glaciaires moins en vue dans le voisinage des hautes cimes, attestent suffisamment l’importance des glaciers dans notre contrée. De même les dépôts, glaiseux dans les bas fonds de tous les plateaux, et les alluvions anciennes de la Loire, largement étendues dans les plaines du Forez et de Roanne, sont la preuve de l’action des eaux torrentielles pendant cette époque.

Depuis, un état de sécheresse atmosphérique s’est manifesté. Sous cette influence combinée avec le relevement de la température, les glaciers ont disparu; les grands cours d’eau se sont réduits à ce qu’ils sont aujourd’hui et, finalement, le tout s’est établi dans les conditions que nous observons maintenant.

Dans la description que nous venons de faire,nous avons négligé à dessein de parler des évènements secondaires qui sont survenus dans l'intervalle des grandes époques. Cette élimination noûs a permis d'avoir plus de clarté dans l'exposé des faits, et de mettre plus facilement en relief les principaux phénomènes géologiques qui ont eu lieu dans le département de la Loire. Maintenant que les grandes lignes sont tracées, il est nécessaire, pour compléter ce travail, de dire quelques mots de ces manifestations survenues entre temps, et de signaler parmi les roches qu’elles'ont produites, tout au moins celles que leur importance a placées au premier rang des choses utiles.

Dès leur formation, les terrains anciens de gneiss et de

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granit eurent à lutter contre les efforts incessants des masses souterraines ; de là des soulèvements qui produisirent dans la croûte terrestre les fendillements, les crevasses, les ouvertures rapidement remplis de substances alors nou. velles. C’est ainsi que se formèrent, et qu'on observe : les veines, les filons, les masses de quartz, en nombre considérable; les pegmatites, les granulites, les leptinites, les amphibolites, les roches serpentineuses, toutes substances remarquables dont quelques-unes renferment la tourmaline, l’andalousite, le disthène, la fibrolite, le grenat, etc.; les filons métalliques de galène, de blende, avec ou sans barytine, chaux fluatée, pyrites cuivreuses; les filons d’antimoine; etenfin diverses substances très intéressantes par leur rareté, et dont la liste augmente journellement par les recherches studieuses des savants minéralogistes.

Avant de clore cet exposé géologique,si nous mettons en parallèle les grands évènements que nous venons d’énumérer, avec ceux qui se sont accomplis en dehors de nos contrées, nous voyons que notre sol a échappé à certaines actions qui ont bouleversé les régions environnantes, Sa position sur les limites de plateau central a permis, à une grande partie de sa surface, de rester comme ce dernier, constamment émergée depuis sa formation, c’est-à-dire, dès les premiers temps de l’ère primaire. Ce n'est que dans le Roannais, qu’une série d'évènements plus variés lui ont fait subir certaines modifications, à l’époque secondaire, alors qu’il s’est trouvé sur les rives de la mer jurassique.

Quoi qu’il en soit, on peut avancer, qu'à partir de la formation des montagnes de la Madeleine, le tout est resté à