FAISCEAU SYNCLINAL DE LA LOIRE (PI. VII

Le faisceau synelinal de la Loire se développe sur la bordure Sud des massifs granitiques du Charollais et du Forez septentrional et forme, par l'association de lambeaux discontinus de terrains antérieurs au Stéphanien, un ensemble tectonique remarquable pour la connaissance des plissements hercyniens du Plateau central.

Données antérieurement acquises. — Les travaux de Jourdan et de Verneuil, ceux de Fournet, ceux de Murchison (1849-1851) avaient établi l’âge carbonifère des calcaires supérieurs, rencontrés dans certains de ces lambeaux; Grüner (1857) [10] apporta une large contribution à leur étude stratigraphique en montrant la superposition des grès anthracifères du Roannais sur les calcaires carbonifères. Il groupait les terrains de transition en trois systèmes discordants les uns sur les autres :

Groupe calcaréoschisteux ; Groupe quartzoschisteux ; Substratum gneissique.

Julien, en 1896, apportait de la précision dans la fixation de l’âge viséen des calcaires carbonifères, par la publication de recherches paléontologiques depuis longtemps poursuivies [79;.

Mais c’est à M. Michel-Lévy que l’on doit la connaissance de la véritable structure de cette partie du Plateau central. Stratigraphiquement, il a établi la succession vraie des formations sédimentaires et éruptives, jusqu'alors si enchevêtrées, de la série ante-houillère; il discerne au-dessus des gneiss et micaschistes, formant le substratum, des schistes feldspathisés, micacés et maclifères, des quartzites, des cornes vertes et des schistes amphiboliques, accompagnés par des roches éruptives basiques, diorites, diabases et porphyrites amphiboliques, qui constituent un ensemble d’une continuité remarquable. II nous montre que le granite disloque et injecte de toutes parts ces terrains et que, loin de constituer leur substratum primitif, il leur est postérieur.

Sur cette série ancienne, le Carbonifère s’est déposé sous forme de schistes ternes et de quartzites très foncés, contenant, à leur partie supérieure, des lentilles calcaires fossilifères et des poudingues à galets de granite. Enfin, les tufs ortho-

phyriques et porphyritiques (anciens grès anthracifères), contenant des traînées discontinues de poudingues et de schistes, avec flore du Culm, sont immédiatement suivis par les grandes éruptions de microgranulites, puis par celles des porphyres pétrosiliceux.

Au point de vue tectonique, M. Michel-Lévy indique les vraies directions N. O. et N. E., armoricaine et varisque, des couches paléozoïques, marquées sur les anciennes cartes avec une direction erronée N.-$.; il discerne du même coup les plissements superposés, correspondant aux systèmes successifs de montagnes : plissements hercyniens ante-stéphaniens et post-permiens ; affaissements volcanisés, immédiatement postérieurs aux plis hercyniens ; enfin, décrochements perpendiculaires à ces plis et généralement injectés de quartz et de sulfures à l’époque où le Trias et les premiers étages du Lias se déposaient sur la pénéplaine post-permienne. Il attribue aux soulèvements alpins les voûtes à grand rayon de courbure qu’il convient de substituer à la notion des horsts tout à fait inflexibles de M. Suess. En outre, il établit le tracé des décrochements, réouverts dans le Beaujolais et le Charollais.

Les résultats ainsi acquis le furent à la suite de très nombreux travaux de détail, exécutés entre les années 1880 et 1899135, 43, 45, 51, 52, 61,70, 73, 91].

A côté de ces travaux et venant les compléter, on doit placer ceux de Le Verrier [62, 67, 74] et ceux de M. De Launay [57, 58, 77, 78, 93, 97, 98, 99].

Si l’ordre de superposition des diverses formations était définitivement établi par ces travaux, l’âge absolu des niveaux antérieurs au Dinantien ne l’était pas. On admettait en effet à l’origine que les cornes feldspathisées, les schistes maclifères, les cornes amphiboliques, supérieurs aux gneiss, appartenaient au Précambrién {x de la Carte) ; cette manière de voir faisait croire à l’émersion du Plateau central pendant le Silurien et le Dévonien. Les premières couches, paléontologiquement datées, étaient celles du Carbonifère marin. La découverte de la genèse des diorites par digestion des strates calcaires et, en général, les idées nouvelles sur la formation du granite par digestion des sédiments de tous âges au fond des géosynclinaux, firent supposer dès 1894 quele Précambrien de cette région pouvait bien être du Dévonien (légende dela feuille de Gannat : De Launay). Mais cette hypothèse restait sans preuves. D'autre part, Julien émettait en 1896 l'opinion que les tufs orthophyriques du Morvan étaient d’un âge franchement antérieur aux mêmes formations éruptives existant dans le Roannais; il s’appuyait sur leur superposition immédiate au-dessus de niveaux fossilifères, tournaisiens dans le Morvan, viséens dans la Loire; il soutenait en outre qu’il:y avait absence complète du Viséen dans le Morvan et du Tournaisien dans la Loire ; d’où sa théorie originale de balancement du Plateau central autour d’un axe Digoin, Chagny, entre les époques tournaisienne et viséenne, expliquant l'immersion et l’émersion successives et inversées qu’il croyait reconnaître dans les deux régions, au N. O. et au S. E. de cet axe.

Données nouvelles. — Mes travaux sur les terrains primaires du* Morvan m'ont naturellement conduit à réviser ceux de la Loire; j'ai pu étendre à ces derniers toutes les conclusions adoptées pour les premiers. Les niveaux diori-

tiques qui prennent dans le faisceau de la Loire une si grande ampleur, forment la base d’une série primaire qui débute au Dévonien supérieur et continue jusqu’au Carbonifère marin; ce dernier présente un Tournaisien non fossilifère, mais avec niveaux de poudingues caractéristiques, et un Viséen fossilifère. Les seules différences résident dans un métamorphisme plus intense et général des strates dévoniennes et tournaisiennes et dans une plus grande extension des calcaires viséens ; les tufs microgranulitiques se placent, comme dans le Morvan, au Viséen supérieur.

J'ai établi, entre temps, dans les calcaires du Viséen, la présence de Foraminifères qui paraissent propres à caractériser ce niveau et se retrouvent fidèlement dans tous ses affleurements. On sait qu’ils existent également dans tous les pointements calcaires viséens du Morvan (Cussy, l'Huis-Prunelle). Les niveaux calcaires à Foraminifères sont voisins de schistes à anthracite, intercalés à la base des tufs microgranulitiques dans le Morvan (Ménessaire) comme dans la Loire (Lay).

La partie du faisceau synclinal, dont je parlerai, s'étend de Cusset, dans l'Allier, à l'Ouest, jusqu'au Nord de Cluny, en Saône-et-Loire, vers l'Est, en passant par le seuil qui sépare les bassins de Montbrison et de Roanne et dessinant ainsi un V dont la pointe coïncide avec ce seuil. Il traverse successivement les départements de l’Allier, de la Loire, du Rhône (Beaujolais) et de Saône-et-Loire (Mâconnais). Il se retrouve de l’autre côté de la vallée de l’Allier vers l'Ouest, jalonné par les lambeaux de tufs (N. E.) de Montcel et Manzat ; puis il change brusquement de direction, au passage du grand accident houiller N.-$S. du Plateau central ; il remonte vers le N. O0. par les lambeaux de tufs des environs d’'Evaux (calcaire viséen à Foraminifères du Chat-Cros) et paraît se diriger vers le bassin d’Ancenis en Bretagne. À l'Est, il disparaît sous les terrains tertiaires des vallées de la Saône et du Doubs ; il passe quelque part au Sud de la Forêt-Noire.

Nous verrons que sa constitution entre les vallées de l’Allier et de la Saône est complexe. 11 comporte des synclinaux et des anticlinaux multiples qui ont commencé à se former antérieurement aux sorties de microgranulites. Néanmoins il affecte, dans son ensemble, la forme d’une aire synclinale plus régulière que le faisceau du Morvan, moins plissée au centre et moins profondément érodée. Sa région centrale est occupée par les formations plus récentes : tufs microgranulitiques et microgranulites, associées et postérieures; ses bordures septentrionale et méridionale laissent apparaître les formations antérieures dans l'ordre des âges : poudingues de la base des tufs, calcaires viséens et schistes tournaisiens, formations dévoniennes métamorphisées, formations gneissiques d'âge indéterminé.

D'autre part, les dislocations par failles et décrochements transversaux, au moins à l'Est et à l'Ouest de la partie qui forme le seuil de la Loire, ont une importance bien plus considérable que dans le Morvan.

J'indiquerai de suite que la partie orientale du faisceau, à l'Est de la Loire, possède, dans toute sa longueur, la série régulière des formations, mais par con-

tre, que la partie occidentale, à l'Ouest de la Loire, est très disloquée et se réduit à des lambeaux discontinus au milieu du granite.

Je parcourerai successivement ces deux bordures en commençant par celle du Nord et en allant de l'Ouest à l'Est ; toutefois, sur la bordure Nord, pour faciliter mon exposé, je décrirai d’abord les lambeaux les plus conservés, c’est-à-dire ceux à l'Est de la Loire, réservant ceux très disloqués de la rive gauche pour la suite.