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Université Paris Sud - Paris XI (16/12/2011), Pierre-Yves Gillot (Dir.)
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Reconstitution de l'évolution morpho-structurale et de la dynamique éruptive du massif du Cantal : relation avec la distribution spatio-temporelle du volcanisme du Massif Central (France)
Sébastien Leibrandt1

Le massif du Cantal, localisé dans la province volcanique Cénozoïque du Massif Central (France), est le plus grand complexe volcanique Miocène d'Europe. Il est majoritairement constitué de brèches volcanoclastiques qui lui confèrent des dimensions impressionnantes et une morphologie surbaissée. Des observations de terrain, couplées à des datations K-Ar, nous ont permis de reconstituer l'évolution morpho-structurale, la dynamique éruptive et l'histoire volcanique du massif. Après avoir contraint dans l'espace et dans le temps une séquence stratigraphique identique tout autour du massif, nous montrons qu'il existe des évidences chrono-stratigraphiques, structurales et géomorphologiques en faveur de la formation d'une caldeira centrale de 8 x 10 km il y a environ 8 Ma occupée par un lac. L'étude morphologique et sédimentologique de la principale unité bréchique du massif, le Grand Écoulement Bréchique, nous a conduit à le définir comme l'un des plus importants debris flow syn-éruptifs connus au monde dont nous estimons un volume de l'ordre de 100 km3. Nous proposons que cet écoulement résulte d'une éruption sous-lacustre intracaldeira majeure. L'interaction entre un magma juvénile et l'eau du lac de caldeira, selon un dynamisme surtseyen, a initié la formation du debris flow qui s'est propagé sur les pentes externes du volcan à 360° jusqu'à plus de 25 km de sa source. Cette étude ouvre des perspectives d'une part quant aux risques volcaniques liés aux éruptions sous-lacustres intracaldériques majeures, et d'autre part quant à la possibilité de reconstituer la morphologie passée de la source d'un écoulement bréchique volcanoclastique âgé de plusieurs Ma, par l'étude de son dépôt selon des critères sédimentologiques et morphologiques.Dans un deuxième temps, la combinaison de nouvelles datations K-Ar et d'observations de terrain nous ont permis de reconstituer l'histoire volcanique du plateau du Cézallier, siège de la plus jeune activité volcanique de France métropolitaine, du plateau de l'Aubrac, et également la chronologie du volcanisme le long du Sillon Houiller. Nous avons pu ainsi établir les relations spatio-temporelles entre le massif du Cantal et les provinces volcaniques adjacentes révélant le rôle important des fractures héritées de l'Hercynien pour la remontée des magmas. Nous confirmons ainsi une migration spatio-temporelle vers le nord du volcanisme en Auvergne. Finalement, l'acquisition au cours de ce travail de 47 nouveaux âges K-Ar de 12,8 Ma à 9 ka complète la chronologie du volcanisme du Massif Central en précisant sa distribution spatio-temporelle.
1:  IDES - Interactions et dynamique des environnements de surface
Cantal – Massif Central – Volcanisme – Géochronologie K-Ar – Caldeira – Debris flow

Reconstruction of the morpho-structural evolution and the eruptive dynamics of the Cantal massif : ; relationship with the spatio-temporal evolution of the Massif Central volcanism (France)
The Cantal massif, located in the French Cenozoic volcanic province, is the largest Miocene volcano in Europe. It is mainly composed of volcaniclastic breccias giving impressive dimensions and a shield-like morphology. Field observations, coupled with K-Ar datings, allowed us to reconstruct the morpho-structural evolution, the eruptive dynamics and the volcanic history of the massif. We first constrained a stratigraphic sequence which is identical all around the massif. Then, we show that it exists from chrono-stratigraphic, structural and geomorphologic evidences a 8 x 10 km central caldera ca. 8 Myrs ago occupied by a lake. The sedimentological and morphological study of the main breccia unit, the Large Breccia Flow, led us to define it as one of the largest syn-eruptive debris flow in the world. We estimate its volume at ca. 100 km3. We propose that this debris flow resulted from a major intracaldera lake eruption. The interaction between a juvenile magma and the water of the caldera lake, with a surteyan dynamics, initiated the debris flow that propagated on the external slopes of the volcano at 360° until 25 km from its source. This study opens outlets on one hand to volcanic hazards related to major intracaldera lake eruptions ; on the other hand, we show that it is possible to reconstruct the former source morphology of a several Myrs-old volcaniclastic breccia flow by studying the sedimentological and morphological criterion of its deposit.Furthermore, the combination of new K-Ar datings with field observations allowed us to reconstruct the volcanic history of the Cézallier plateau (site of the youngest volcanic activity in the continental France), of the Aubrac plateau, and also the volcanism along the Sillon Houiller. Consequently, we established the spatio-temporal relationships between the Cantal massif and the adjacent volcanic provinces, highlighting the important role of the Hercynian inherited fractures in the magmas ascent. We thus confirm the spatio-temporal migration toward the north in Auvergne. Finally, the acquisition of 47 new K-Ar ages ranging from 12.8 Ma to 9 ka conveys new time constraints on the chronology of Massif Central volcanism by precising its spatio-temporal distribution.
Cantal – Massif Central – Volcanism – Geochronology K-Ar – Caldera – Debris flow