Généralités sur la géologie régionale

Le Limousin et le Poitou-Charentes : un ensemble géologique très diversifié

Le territoire formé par le Limousin et le Poitou-Charentes représente un véritable carrefour entre quatre grandes entités géologiques représentatives de la géodiversité française : au nord-ouest le Massif armoricain, au sud-est le Massif central, au sud-ouest le Bassin   aquitain et au nord le Bassin   parisien.

Le Massif armoricain et le Massif central sont principalement constitués de roches magmatiques (plutoniques et volcaniques), et de roches métamorphiques. Dans le Limousin et le Poitou-Charentes les roches présentes à l’affleurement   sont principalement datées du Paléozoïque, ou ère Primaire, au cours duquel s’est édifié une grande chaine de montagnes correspondant à l’orogenèse varisque (ou hercynienne). Cette convergence continentale majeure aboutira à la formation du supercontinent que l’on nomme la Pangée.

En lien avec la tectonique des plaques, une grande période de distension s’amorce à partir du Permien (dernier étage de l’ère Primaire), et qui provoque l’éclatement de la Pangée. Cette période se poursuit tout au long du Mésozoïque, ou ère Secondaire, avec pour principale conséquence un socle qui s’enfouit progressivement par subsidence et qui laisse place à de grandes phases de transgression   marines qui s’accompagnent d’une sédimentation de bassin  .

Durant cette période distensive, le maintien de certains reliefs en périphéries de bassins fortement subsidents soutient la structure du seuil du Poitou, qui se situent actuellement au carrefour entre les quatre entités géologiques que constituent les massifs armoricain et central ainsi que les bassins aquitain et parisien.

Géologie en Poitou Charentes et Limousin

Le socle des massifs armoricain et central

Il est constitué de terrains métamorphiques et magmatiques structurés par la surrection   des différentes chaînes de montagnes du Paléozoïque (ère Primaire), en particulier la chaîne hercynienne (Carbonifère, environ 300 Ma  ).
À la fin de la construction de la chaine hercynienne, des épisodes importants de fracturations généralisées s’observent sur l’intégralité du socle avec des portions de massif tronqués par des grandes failles. Ces failles pour la partie Poitevine (failles de Montreuil-Belay, de Bressuire, d’Availles-Limouzine, de Secondigny, de Vilhonneur, de Parthenay…) ont pour la plupart une direction « armoricaine » (NO-SE). Elles traversent, entre les deux massifs, le Seuil du Poitou sur lequel la couverture sédimentaire est peu épaisse et où le socle affleure parfois en fond de vallée.
De part et d’autre du seuil, on observe un plongement du socle en direction des deux bassins, par décalage par faille selon un dispositif en « marches d’escalier » (cf. bloc diagramme ci-dessous). (cf. blocdiagramme ci-dessous).

Bloc-diagramme représentant la chute du toit du socle (en jaune) de part et d’autre du seuil du Poitou (surface topographique en bleu) [vu depuis le Sud]

Pour la partie Limousine, les failles ont joué dans toutes les directions et de toutes les manières ont décalé des massifs sur des grandes distances. On retrouve par exemple la faille d’Argentat et la faille d’Ambrugeat et de la Courtine orientées N-S ; la faille du Sillon houiller orientée NE-SO passant par Bort-les-Orgues ; la faille de la Marche et la faille d’Arrênes (E-O) séparant le massif granitique de Guéret et la série métamorphique d’Aigurande ; la faille du Bas Limousin (NO-SE) à l’origine du bassin   de Brive. Il est à noter que la plupart de ces fractures ont donné lieu à des gisements de métaux ou encore de kaolin par la circulation de fluides hydrothermaux.
À noter que le socle Tertiaire est repris par du volcanisme (30 millions d’années) bien que marginal dans la région (présent uniquement sur le département de la Corrèze).

Les formations des bassins sédimentaires

Chronologiquement, les nombreux épisodes tectoniques au cours du Carbonifère ont entrainé des effondrements structuraux qui ont par la suite été comblés par une sédimentation détritique   recouvrant des débris végétaux. Ces débris ont pu se décomposer en condition anoxique donnant naissance à des petits bassins houillers de faible extension (bassin   d’Argentat, de Bourganeuf ou encore de Ahun-Lavaveix).
Les formations des bassins sédimentaires correspondent à des séries marines essentiellement carbonatées, témoins de nombreux épisodes de transgression  /régression   de la mer. Cependant, dans le cas des bordures du bassin   de Brive, une sédimentation différente a eu lieu au cours du Permien. Cette sédimentation est continentale, issue du démantèlement du Massif central en climat chaud qui fournit essentiellement du sable (grés du bassin   de Brive ; Figure ci-dessous) et colorés dû à l’oxydation du fer en climat chaud humide.

Grès rouges du Permien au sud de Brive. Image E Joussein

Depuis le Lias (Jurassique inférieur, 200 Ma  ), la tendance est à la submersion du socle armoricain et central qui constitue pendant toute la période du Mésozoïque un domaine continental « pénéplané » entouré par une vaste plate-forme* carbonatée plus ou moins marneux  . Dans le bord du bassin   de Brive, la mer est peu profonde a contrario du bassin   des Charentes. Il est supposé que l’intégralité du Massif central fût recouverte par la mer à cette époque. Il y a eu un recul de la mer vers 175 millions d’années formant une plateforme de coraux au niveau du bassin   de Brive (butte de calcaire de Turenne vers -160 millions d’années).
La fin du Jurassique (-150 Ma  ) est marquée par le départ progressif de la mer. Le Jurassique supérieur disparaît localement en partie par érosion et, quand le Jurassique terminal affleure (Tithonien), il est caractérisé par la présence d’évaporites (en Charente et Charente-Maritime). Peu de vestige sont présents pour cette période d’érosion dans la bordure du Massif central.
Le crétacé inférieur, quasiment absent de l’ensemble du secteur, témoigne d’une longue période d’émersion et d’érosion.
Le début du Crétacé supérieur (Cénomanien, 100 Ma  ) correspond à une phase transgressive, avec le retour à des conditions marines de plate-forme*. Le Crétacé supérieur, représenté dans la moitié sud de la Charente et dans la partie nord des départements de la Vienne et des Deux-Sèvres, correspond à des faciès   carbonatés, crayeux, bioclastiques   parfois gréseux. Dans le Bassin   aquitain, les premiers effets de la surrection   de la chaîne pyrénéenne se font sentir.
Le passage Crétacé-Tertiaire (60 Ma  ) est caractérisé par le retour à des environnements de dépôts continentaux et une généralisation des faciès   détritiques   : sables et grès, argiles, lignites… Dans le Limousin, on peut citer les bassins de Gouzon (ou du Quercy plus septentrional) avec des dépôts de sables ou graviers mais aussi quelques petits gisements d’uranium issus de l’altération des granites. Les dépôts du Cénozoïque (Tertiaire) correspondent en région Poitou-Charentes à des appareils fluviatiles (sables, graviers et galets), des plaines d’inondation, des calcaires lacustres   (à l’Eocène et à l’Oligocène), des altérites.
Enfin, au Quaternaire, des systèmes alluviaux avec des successions de terrasses se mettent en place. Dans les zones littorales, la transgression   flandrienne, due à la fonte des glaciers à la fin de la dernière époque glaciaire (Würm, -12 000 ans), implique le dépôt de terrains argileux appelés « Bri ».

Coupe géologique régionale à travers le Seuil du Poitou ©BRGM POC

Les grandes structures géologiques

Les formations du Crétacé supérieur et du Tertiaire enregistrent les effets de la collision de la plaque africaine et des plaques européenne et ibérique, avec le développement de la chaîne pyrénéenne au sud. De nombreuses failles du socle sont alors réactivées et induisent des déformations ductiles (plis) et des déformations cassantes (failles) dans la couverture sédimentaire.
Les principales structures résultant de ces phénomènes tectoniques sont :

Dans le Bassin   aquitain :

• anticlinaux de St Césaire, Gémozac, Jonzac, Hiersac, St-Félix, Montmoreau, Mareuil, Montendre, la Clotte ;
• synclinal   de Saintes ;
• failles de l’Echelle, de Vilhonneur, d’Aiffres, de Blanzay.

Sur le Seuil du Poitou :

• dôme de melle, grabens de St-Maixent et de Lezay, horsts de Montalembert et de Champagné ;
• failles de Parthenay, d’Asnois, d’Availles-Limouzine, de Chantonnay, de Secondigny.

Dans le Bassin   de Paris :

• anticlinaux de Richelieu, Châtellerault ;
• synclinaux de Ligueil, de Loudun, cuvette de Martizay ;
• faille de Thouars-Mirebeau.

Dans le Limousin :

• anticlinal   de Tulle ;
• faille d’Argentat (qui borde à l’ouest les granites du Millevaches et se poursuit vers le nord jusqu’à Bourganeuf), d’Ambrugeat et de la Courtine (orientées N-S), du Sillon houiller (orientée NE-SO passant par Bort-les-Orgues), faille de la Marche, faille d’Arrênes (orientée E-O), faille du Bas Limousin (orientée NO-SE, à l’origine du bassin   de Brive).

Carte des grands éléments structuraux