Structure géologique

Le sud-ouest de la France présente des terrains correspondant à trois grands ensembles géologiques : le Massif Central, les Pyrénées et le Bassin Aquitain.

Le sud du Massif Central expose pour l’essentiel une croûte médiane constituée de terrains magmatiques et métamorphiques formés lors de l’orogenèse varisque, au Carbonifère. Les terrains les plus récents sont des terrains sédimentaires correspondant à la phase tardi-orogénique (bassins fini-Carbonifère de Décazeville et Figeac, bassin Permien de Rodez), des terrains Jurassique (Causses) contemporains de l’ouverture de l’océan Atlantique et du volcanisme Miocène et Quaternaire (Aubrac).

Les Pyrénées comprennent les témoins de l’orogénèse varisque qui constituent la Zone Axiale et les Massifs Nord-Pyrénéens, ensemble de roches sédimentaires d’âge Paléozoïque, de roches magmatiques et métamorphiques, ainsi que ceux de l’orogenèse pyrénéenne comprenant des terrains sédimentaires Mésozoïque affectés par la déformation pyrénéenne affleurant essentiellement dans la zone nord-pyrénéenne. L’ensemble chevauche les sédiments fini-Crétacé et Tertiaire de la zone sous-pyrénéenne.

Le Bassin Aquitain est un bassin subsidant depuis le rifting puis l’ouverture de l’océan Atlantique au Mésozoïque. Il recueille d’abord les produits de l’érosion de la chaîne hercynienne au Permo-Trias, puis des dépôts carbonatés d’âge Jurassique et Crétacé visibles en particulier dans le Périgord et le Quercy, puis enfin, au Cénozoïque, les molasses produites par le démantèlement des reliefs créés par l’orogenèse pyrénéenne et la surrection du Massif Central en réponse à l’orogenèse alpine.

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Histoire géologique

L’ère Primaire et le cycle varisque

Au début de l’ère primaire (Cambro-Ordovicien), la marge nord du continent Gondwana se disloque et des microplaques (Avalonia, puis Armorica) s’en détachent.

Les terrains du sud du Massif Central et des Pyrénées témoignent de l’évolution de la marge nord du Gondwana à cette époque. Le magmatisme, généralement alcalin, se présente sous forme de granitoïdes d’âge essentiellement Ordovicien, ainsi que de roches basiques (basaltes, gabbros). Dans les Pyrénées, les dépôts sédimentaires, épais, sont composés essentiellement de dépôts détritiques fins (quartzites, pélites) avec quelques passées de roches carbonatées (calcaires et dolomies), qui témoignent de conditions sub-polaires.

Le Silurien est caractérisé par la présence de roches sédimentaires témoignant de conditions dysoxiques (schistes noirs, rares niveaux carbonatés).

Au Dévonien, la marge nord du Gondwana se retrouve en position équatoriale. S’y développent des dépôts carbonatés dominants (calcaires, calcaires dolomitiques). Parallèlement, au Dévonien inférieur, un métamorphisme HP/BT exprimé par la présence d’éclogites dans le sud du Massif Central (Rouergue) témoigne de la fermeture du bassin océanique Galice-Massif Central.

Au Dévonien supérieur et au Carbonifère, une plateforme carbonatée profonde s’installe, jusqu’au dépôt, au Viséen, de sédiments détritiques de type flysch. Ces dépôts sédimentaires sont contemporains du début de l’orogenèse varisque qui s’exprime, au Carbonifère, par un magmatisme abondant (fusion partielle de la croûte, magmatisme calco-alcalin) et par un métamorphisme de type MP/MT, présents à la fois dans le Massif Central et dans les Pyrénées. Au Carbonifère supérieur, l’évolution tardi-orogénique se traduit par le développement de bassins houillers (Décazeville, Figeac) et l’existence d’un métamorphisme de HT/BP présent dans les massifs nord-pyrénéens. A la fin du Carbonifère et au Permien, le magmatisme évolue vers un magmatisme alcalin. La sédimentation devient détritique (conglomérats, grès, pélites et argiles) et présente des faciès rouges caractérisant l’apparition de climats arides.

Le cycle alpin

Le Trias est caractérisé par une sédimentation détritique dans un environnement fluviatile et lagunaire, alors que s’érodent les reliefs de la chaîne Paleozoïque. Le magmatisme est caractérisé par la présence des « ophites », roches filoniennes basiques témoignant des prémisses de la dislocation de la Pangée.

Au Jurassique, alors que s’ouvrent l’Atlantique à l’ouest et la Téthys à l’est, de vastes bassins et plateformes carbonatées se développent dans un contexte distensif, et forment les dépots calcaires et marno-calcaires de la bordure occidentale du Massif Central (Quercy) et de la zone nord-pyrénéenne. Une période régressive à la fin du Jurassique conduit à une émersion au Crétacé inférieur et engendre le dépôt de bauxites.

Le Crétacé est ensuite marqué régionalement par l’ouverture d’un espace distensif et décrochant séparant la plaque Eurasienne et la plaque Ibérique, marqué par l’existence d’une sédimentation de bassins marins où sédimentent des marnes noires (Aptien-Albien). La sédimentation se poursuit par le dépôt de flyschs noirs (Albien moyen à Cénomanien) composé des sédiments détritiques parfois grossiers issus de l’érosion des calcaires Mésozoïque ou de la croûte métamorphique et magmatique Paléozoïque. Le régime transtensif est favorable à l’augmentation du gradient thermique qui conduit à un métamorphisme HT/BP dans la zone nord-pyrénéenne, et à l’exhumation du manteau qui va former les massifs lherzolithiques. La fin du Crétacé est marquée par l’inversion tectonique, c’est-à-dire l’apparition des structures compressives et la formation du relief pyrénéen qui s’accompagne d’une sédimentation détritique de type flysch.

Dans la même période, dans le Bassin Aquitain, après l’émersion tardi-Jurassique, les sédiments du Crétacé supérieur, carbonatés, peu abondants, s’établissent en discordance au nord alors que la bordure sud fonctionne comme un bassin d’avant-pays de la chaîne pyrénéenne dont elle recueille les produits d’érosion (flyschs).

Les dépôts du Cénozoïque sont marqués par l’évolution orogénique qui va conduire progressivement à l’émersion. Les dépôts traduisent des cycles de transgression – régression avec des alternances de dépôts carbonatés, marneux, sableux, puis, de la fin de l’Eocène à la fin du Miocène, une sédimentation largement détritique et continentale (conglomérats, molasses) dans des environnements palustres, lacustres ou fluviatiles.

Le Pliocène est presque absent.

Le Quaternaire

Les dépôts Quaternaire, continentaux, fluvio-lacustres ou fluvio-glaciaires, sont marqués par l’alternance des cycles glaciaires-interglaciaires. Les glaciers ont laissé des marques dans le paysage pyrénéen, avec les vallées en auge caractéristiques et des dépôts morainiques que l’on retrouve jusqu’au piedmont. Dans les bassins, le système fluviatile tel qu’on le connaît actuellement se développe depuis la fin du Tertiaire et tout au long du Quaternaire, ce dont témoignent les dépôts des terrasses alluviales.

Bibliographie :
Faure, M., Lardeaux, J.-M., Ledru, P., 2009. A review of the pre-Permian geology of the Variscan French Massif Central. Comptes Rendus Geosciences 341, 202-213.
Monod B. 2014 Carte géologique numérique au 1/250000 de la région Midi-Pyrénées Notice technique BRGM/RP-63650-FR 160p