Le volcanisme andésitique dans les Alpes

Hervé Bertrand

Université Claude Bernard, École Normale Supérieure de Lyon.

Pierre Thomas

École Normale Supérieure de Lyon.

Maud Boyet

École Normale Supérieure de Lyon.

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

15/09/2002

Résumé

Description du volcanisme calco-alcalin dans les Alpes, discussion sur son origine.


Question

Objet  : volcanisme dans les Alpes Date  : Jeu, 19 Sep 2002 11:11 De  : Noëlle Bazziconi.

« Existe-t-il du volcanisme andésique dans les Alpes ? »

Objet  : volcanisme andésitique Date  : Dim, 22 Sep 2002 19:39:51 De  : M. Jouvet.

« Il y a dans les Alpes occidentales, dans la région d'Annecy en particulier, du magmatisme calco-alcalin. Ce magmatisme serait-il lié à la subduction ayant précédé la collision ? Mais il est sur la plaque plongeante ( plaque européenne )... Il nous faut maintenant parler du magmatisme de subduction en terminale S. Ce magmatisme est-il un bon exemple, et quel est l'origine de ce volcanisme ? »

Réponse

Résumé

Il existe du volcanisme andésitique dans les Alpes, connu depuis 1873, mais celui-ci se présente (actuellement) en témoins peu abondants et dispersés, ce qui explique (mais ne justifie pas) qu'il soit trop souvent méconnu. Ce volcanisme andésitique à dacitique (et intrusions associées) est d'âge oligocène (datations entre 29 et 33 millions d'années). Il se répartit en différents points de la chaîne, des zones internes jusqu'à l'avant-pays provençal, sous forme d'affleurements ou de galets (associés à des grès dans les bassins des zones externes). Ces témoins résultent du démantèlement d'ensembles volcaniques beaucoup plus importants, mais dont il est difficile de reconstituer précisément l'importance et la géométrie. Ce magmatisme, à dominante calco-alcalin, est lié à la convergence alpine, mais son origine exacte est encore débattue (et varie peut être des zones internes à l'avant-pays) : arc continental, produit de la collision, détachement d'un panneau lithosphérique, extension arrière-arc).

La magmatisme calco-alcalin du massif de Sesia

Le volcanisme calco-alcalin existe dans les Alpes, mais en faible quantité. Les programmes de lycée simplifient beaucoup les origines du volcanisme, à juste titre puisqu'on s'adresse à des lycéens. On ne cite que le volcanisme de dorsale, de points chauds, et le magmatisme de subduction classique. Mais vous, enseignants, n'oubliez pas que ce n'est qu'une simplification, qu'il existe d'autres sources de magmatismes, et qu'éventuellement vous pourrez être amené à en parler, par exemple si vous habitez dans la région d'Annecy.

Dans les Alpes, on distingue deux types de roches magmatiques calco-alcalines (andésitique-granodioritique ...) :

  • en Italie, sur la plaque chevauchante donc, il y a des plutons (rares et petits) de granodiorites ou roches associées. On voit une de ces intrusions sur la carte géologique de France (1/1 000 000, nouvelle édition) à 70 km au nord de Turin, près de la ville de Biella. Ce magmatisme est oligocène. Ces plutons recoupent les structures tectoniques  ; ils sont donc tardi- à post-collision, donc forcément postérieurs à la subduction de l'océan alpin.
  • en France, sur la plaque européenne donc, qui a subduit, il y a aussi du volcanisme andésitique, sous forme de quelques coulées d'âge oligocène, et de gros éléments détritiques dans des conglomérats oligocène.

Plus précisément, voici quelques exemples d'affleurements correspondant à ce magmatisme (liste non exhaustive) et qui se répartissent en différents points de la chaîne alpine, des zones internes jusqu'à l'avant-pays provençal :

  • laves et clastes volcaniques dans les grès de Taveyannaz (T) et du Champsaur (C) (zones externes helvétique et dauphinoise),
  • pyroclastites dans les grès de Saint Antonin (S)(arc de Castellane) et dans le synclinal de Barrême (B) (domaine subalpin méridional),
  • pyroclastites (Biot/Villeneuve-Loubet) (V),
  • intrusions (les estérellites) de l'avant-pays provençal (F),
  • filons (associés à des massifs de granodiorites (Biella, Adamello....) dans les parties internes de la chaîne.

On a donc du magmatisme andésitique post-subduction, à la fois sur la plaque supérieure africaine et sur la plaque plongeante européenne.

Quelques précisions à propos des formations volcaniques de Saint Antonin (S) :

Une puissante série détritique, renfermant dans sa partie moyenne des galets et des brèches volcaniques à ciment tuffacé, occupe le synclinal de Saint Antonin. Aucun centre d'émission n'a été observé et on connaît qu'un seul filon dans la partie occidentale du bassin, à Baylon. Le matériel éruptif paraît s'être mis en place à la faveur d'éruptions en bordure de bassin, les matériaux ayant ensuite glissé vers l'intérieur du bassin où ils se sont mélangés à des sédiments marins. Il s'agit de laves porphyriques à phénocristaux de plagioclases, d'amphiboles calciques (hornblendes) et augite. Les analyses chimiques montrent une composition moyenne correspondant à des andésites quartzifiées et à des dacites.

Figure 2. Extrait de la carte géologique de Roquesteron 1/50 000.

Extrait de la carte géologique de Roquesteron 1/50 000.

Les formations volcaniques de Saint Antonin ont été datées par la méthode K/Ar (32,4 +/- 1,6 millions d'années et 30,5 +/- 3 millions d'années, J.C. Baudron). Notez que les formations volcaniques étant interstratifées dans des formations sédimentaires à fossiles (Nummulites, Globigérines), on dispose ici d'un exemple d'étalonnage du calendrier géologique, puisque la radiochronologie ne permet pas de dater les roches sédimentaires.

Quelle est l'origine de ce magmatisme calco-alcalin ?

L'origine de ce magmatisme est très discutée ! Voici 2 propositions provisoires, non incompatibles pour le magmatisme au Sud, mais difficilement compatibles pour celui du Nord.

Figure 3. L'Europe à l'Oligocène.

L'Europe à l'Oligocène.

Compilation Pierre Thomas, 2000 (voir Le volcanisme d'Auvergne : un point chaud ?).


  1. Si on regarde la carte de l'Europe de l'ouest à l'Oligocène (fig. 3), il y a une subduction sous le bloc Corso-sarde collé à la Provence. Cela pourrait être à l'origine du volcanisme que l'on trouve dans les Alpes du Sud, mais pas dans les Alpes du Nord.
  2. On peut proposer un autre modèle cohérent : lorsque la subduction se bloque pour cause de collision, le panneau plongeant ( slab ) peut se fragmenter sous l'effet de son propre poids au sein du manteau asthénosphérique. On parle de lithospheric break-down .

    Ce slab qui se détache laisse un vide qui est bien sûr immédiatement comblé par une remontée oblique de l'asthénosphère voisine. Cette remontée mantellique induit alors une remontée des isothermes et par conséquence la fusion partielle du manteau lithosphérique alpin. Le magma produit, lors de sa traversée de la lithosphère, provoque à son tour une fusion à la base de la croûte continentale puis, au cours de son ascension jusqu'à la surface, assimile de la croûte supérieure, acquérant ainsi ses caractéristiques géochimiques.

Figure 4. Modélisation géodynamique de la mise en place du magmatisme oligocène alpin.

Modélisation géodynamique de la mise en place du magmatisme oligocène alpin.

Coupe à l'échelle lithosphérique, d'après M. Boyet et al., 2001.


Pour plus d'informations...

  • R. Brousse et C. Lefevre Le volcanisme en France . Guides géologiques régionaux. Éd. Masson, 1990.
  • M. Boyet, H. Lapierre, M. Tardy, D. Bosch, and R. Maury, Nature des sources des composants andésitiques des Grès du Champsaur et des Grès de Taveyannaz. Implications dans l'évolution des Alpes occidentales au Paléogène , Bull. Soc. Géol. France, Tome 172 (n°4), pp. 487-501, 2001.