Changements hydrographiques et volcanisme plio-quaternaire dans les bassins de la Loire et de l’Allier (Massif central, France) Hydrographic Changes and Plio-Quaternary Volcanism in the Drainage Basins of the Loire and Allier Rivers (Massif Central, France) Hydrographische Veränderungen und Plio-Quaternär-Vulkanismus in den Becken von Loire und Allier (Massif Central, Frankreich)

RÉSUMÉ

L'analyse géométrique des paléotracés des bassins supérieurs de la Loire et de l'Allier précise leur paléogéographie et définit leurs relations avec le volcanisme et les phénomènes sédimentaires associés. Les données radiométriques récentes et les marqueurs téphrochronologiques fournissent un cadre chronologique à ce schéma. Ces données rendent peu vraisemblable l'hypothèse d'un cours plio-pléistocène de la Loire vers l'Allier. Elles démontrent en contrepartie l'existence probable d'un ancien tracé méridien de la rivière fossilisé par les basaltes du Devès à l'amont du bassin du Puy. Dans le haut bassin de l'Allier, les preuves d'un passage de l'Allier par le bassin de Paulhaguet au Pliocène demeurent contestables. L'existence d'un ancien tracé N-S de la Sénouire, barré par l'appareil volcanique du Pié-du-Roi. est par contre confirmée. Elle peut être considérée comme à l'origine de la sédimentation dans le bassin et du déversement de la rivière vers le nord. Plus au nord, la paléogéographie de la vallée pliocène de l'Allagnon, fossilisée par les basanites du Cézallier, est précisée. À la bordure orientale du Mont-Dore, des modifications de tracés importantes sont mises en évidence dans les drainages quaternaires des vallées affluentes de l'Allier (Couzes). Enfin, à l'est de ce secteur, l'évolution complexe du tracé de l'Allier est retracée avec précision sur plus de 4 Ma, grâce aux jalons fournis par le volcanisme. Ces résultats montrent le rôle direct du volcanisme dans la modification de la majorité des tracés, mais soulignent aussi son rôle inducteur important dans les sédimentations fluvio-lacustres qui leur sont liées. Ils conduisent ainsi à réduire le rôle direct de la tectonique, au profit de celui des dynamiques climatiques exacerbées par le volcanisme.

ABSTRACT

Geometric analysis was used to determine the paleogeography of the valley courses in the upper drainage basins of the Loire and Allier rivers, and to define their relations to regional volcanism and associated sedimentation dynamics. The chronology of this scheme is based on the integration of new radiometric data and the study of tephrochronological indicators. According to these data, there is no evidence for a Plio-Pleistocene course of the Loire towards the Allier. On the contrary, a probable S-N water course of the river is fossilized by the Devès basalts upstream from the basin of Le Puy. In the upper Allier drainage basin there are insufficient arguments to prove that the Allier ever flowed through the Paulhaguet basin during Pliocene. However, our data confirm the existence of an old N-S course of the Sénouire, now dammed by the Pié-du-Roi volcano. It explains the sedimentation in the basin and the change of direction of the course to the north. Further north, Pliocene paleogeography of the Allagnon, buried under the Cézallier basanites, is examined. On the eastern slopes of the Mont Dore, important changes in courses are evident within the Quaternary network of the tributaries of the Allier (Couzes). Finally, further east, the 4 Ma complex evolution of the Allier course can be described precisely, using volcanic chronological indicators. Our results illustrate the direct role played by volcanism in the changes of the river courses and its important role in the fluvio-lacustrine sedimentation. The part played by tectonics seems to be less important than that of the climatic dynamic.

ZUSAMMENFASSUNG

Die geometrische Analyse des Palâoverlaufs der oberen Becken der Loire und des Allier verdeutlicht ihre Palâogeographie und bestimmt ihre Beziehungen zum Vulkanismus und damit verbundenen Sedimentationssphanomenen. Die neuen radiometrischen Daten und die tephrochronologischen lndikat-oren geben diesem Schema einen chronologischen Rahmen. Die Hypothèse eines Verlaufs der Loire zum Allier hin im PMo-Pleistozàn erscheint durch diese Daten unwahrscheinlich. Dagegen belegen sie die Wahrscheinlichkeit eines alten sudlichen Verlaufs des durch die Devès-Basalte versteinerten Flusses oberhalb des Beckens von Puy. Im oberen Allier-Becken bleiben die Beweise dafur, dass der Allier im Pliozân das Becken von Paulhaguet durchfloss, anfechtbar. Jedoch wird ein alter N-S-Verlauf der Sénouire bestàtigt. der jetzt durch den Pié-du-Roi-Vulkan abgeschnitten wird. Das fuhrte zur Sedimentation im Becken und der Verànderung des Flusslaufs nach Norden. Weiter nôrdlich wird die Paleogeographie des Allagnon-Pliozàn-Tals, das durch die Cézallier-Basanite versteinerte. prâzisiert. Am ôstlichen Rand des Mont-Dore werden wichtige Verànderungen der Làufe in den Quartàr-Einzugsgebieten der Zuflùsse des Allier (Couzes) dargelegt. Schliesslich wird im Osten dieses Gebiets mit Hilfe der durch den Vulkanismus gelieferten Anhaltspunkte die komplexe Entwicklung des Laufs des Allier ùber mehr als 4 Ma prâzise nachvollzogen. Diese Ergebnisse zeigen die direkte Einwirkung des Vulkanismus auf die Verànderung der Mehrzahl der Làufe; sie heben aber auch seine wichtige auslôsende Wirkung in den mit ihnen verbundenen Fluss-See-Sedimentationen hervor. Die Ergebnisse fùhren zu einer Minderung der direkten RoIIe der Tektonik zugunsten der durch den Vulkanismus verschârften Klima-Dynamik.