La région dite "des Combrailles" est une ancienne province d'Auvergne située aux confins du Limousin et du Bourbonnais, au coeur du Massif Central. Cette région inclu aujourd'hui toute la partie occidentale du Puy-de-Dôme et les parties orientales de la Creuse et de la Corrèze. C’est un plateau ondulé, parsemé d'une multitude d’étangs, de bosquets et de bocages, creusé par les vallées boisées et sinueuses de la Sioule et de ses affluents. Il est limité à l'est par la chaîne des Puys et la plaine des Limagnes (Clermont-Ferrand), au nord par la plaine bourbonnaise (Montluçon), au sud par le massif du Cantal et à l'ouest par la vallée du Cher qui le sépare du plateau des Millevaches. Schématiquement, les Combrailles peuvent être situées entre Issoire, Bort-les-Orgues et Montluçon...
Géologiquement, les Combrailles font partie de la même entité que le Morvan, le Roannais et le Beaujolais. Cette entité a une histoire géologique complexe centrée autour du volcanisme viséen qui a fortement marqué le Massif Central durant l'ère primaire. Mais la principale particularité géologique des Combrailles reste le grand Sillon Houiller qui traverse la région du nord au sud. En effet, ce réseau de failles a fortement marqué la morphologie des Combrailles à l'occasion de ses nombreux mouvements.
Le socle cristallophyllien qui affleure largement dans les Combrailles est composé de différents "gneiss" issus d'un métamorphisme régional très poussé. Parfois recouvert par la série volcano-sédimentaire du Viséen ou par le volcanisme et les sédiments tertiaires, ce socle est composé de deux ensembles:
a) A l'est du Sillon Houiller, s'étend un socle de migmatites et d'anatexites formées aux dépens de roches volcano-sédimentaires cambriennes enfouies au Silurien et métamorphisées dans le domaine de hautes pressions puis rétromorphosées vers 380 Ma dans le faciès amphibolique. La nature et la formation de ce socle sont très proches de celles du socle du Haut-Allier.
b) A l'ouest du Sillon Houiller, le massif de Guéret, constitué entre autre de granodiorite et de monzogranite, est une intrusion syncinématique dans les anatéxites d'Aubusson à la fin de la période éovarisque, ces deux unités présentant un âge identique de 356 Ma correspondant au début de l'orogenèse hercynienne.
Mais c'est au Carbonifère que s'est mise en place la morphologie actuelle de la région. En effet, durant toute cette période, une alternance de phases sédimentaires et volcaniques va recouvrir et enfoncer le socle cristallophyllien. Au Viséen inférieur (Tournaisien), la région était recouverte par une mer dans laquelle s'est déposée une mince couche de dépôts calcaires. Par contre, le Viséen supérieur a été fortement marqué par un intense volcanisme qui a déposé de grandes quantités de tufs rhyodacitiques. Parallèlement à ce volcanisme, de nombreuses intrusions granitiques (microgranite essentiellement) se sont insérées dans le socle et dans la série volcano-sédimentaire à cause de l'orogenèse hercynienne très active à la fin du Viséen.
L'orogenèse hercynienne va prendre le pas sur la sédimentation durant le Carbonifère supérieur même si le volcanisme se poursuit localement (dépôts de rhyolites au Stéphanien). A cette époque, la mer recule et le socle consolidé est soumis à une phase cassante tardi-hercynienne qui génère de grands cisaillement et des affaissements à l'origine des petits bassins houillers intra-continentaux (St Eloy les Mines, Messeix) qui s'égrennent le long du Sillon Houiller. Celui-ci est composé d'une succession de compartiments étroits délimités par de grandes failles cisaillantes orientées N-S et comprennant de nombreux diverticules. L'ensemble de ce réseau de failles constitue une zone de fragilité qui rejoue facilement à chaque phase tectonique. Ainsi, des séismes nombreux mais peu puissants secouent encore aujourd'hui les Combrailles.
Durant l'ère secondaire, la chaîne hercynienne a été considérablement érodée au point d'être réduite à l'état de pénéplaine d'abord recouverte par des lagunes au Trias/Lias puis émergée à la fin du Jurassique et au Crétacé. Cette immersion temporaire tient au fait que la plaque africaine s'est séparée de la plaque européenne au Trias, provoquant ainsi l'affaissement du massif central et la formation d'un océan peu profond là où se trouvent aujourd'hui les Alpes. L'activité tectonique associée à cet étirement a fait rejouer en extension les failles du Sillon Houiller, permettant ainsi la mise en place de minéralisations dans certaines de ces failles (Cf. Partie Minéralogie) durant le Lias.
L'ère tertiaire a vu la reprise d'une activité tectonique et magmatique importante due à la surrection des Alpes. Par contrecoup, la région des Combrailles s'est alors soulevée tandis que certaines zones situées sur le Sillon Houiller se sont enfoncées. L'érosion a ensuite taillé le relief que nous connaissons aujourd'hui (notamment durant les derniers épisodes glaciaires) et déposé les sédiments détritiques (sables et argiles) au fond des vallées. Parallèlement à cette érosion qui a dégagé le socle cristallophyllien, un volcanisme basaltique Pliocène (contemporain de celui du Cantal) a édifié quelques petits édifices qui marquent encore aujourd'hui le paysage (Herment, Puy-St-Gulmier, Puy d'Eydes, Puy du Boueix, etc...) par leur aspect caractéristique. Dans la majorité des cas, le magma basaltique est remonté le long d'anciennes failles reliées au Sillon Houiller.
1) Les filons de haute et moyenne température
Ces filons sont très fréquents dans les Combrailles mais ils sont rarement minéralisés. La plupart contiennent exclusivement du quartz, parfois fumé ou amethysté, et remplissent des failles hercyniennes connectées au Sillon Houiller. Il y a eu quelques exploitations sur des petits filons à stibine (secteurs de Perpezat et de La Bourboule) mais les plus importantes minéralisations de ce type se concentrent dans le district minier de Pontgibaud où elles ont souvent été reminéralisés par des circulations de basse température (Cf. Pontgibaud). Le plus représentatif de ces filons est sans doute celui des Sagnettes, à Chapdes-Beaufort, car sa paragenèse est typique et n'a pas été remaniée ultérieurement. Cette structure occupe une faille N-S parallèle au Sillon Houiller qui a été remplie au Stéphanien supérieur. On y retrouve la paragenèse classique d'une minéralisation hydrothermale de haute température, inclue dans une gangue de quartz laiteux massif: Anatase, Arsenopyrite, Augite, Bismuthinite, Chalcopyrite, Ferberite, Galène, Hematite, Hornblende, Magnetite, Marcassite, Or, Pyrite, Pyrrhotite, Scheelite, Sphalerite, Stannite, Tetraedrite, Zircon...
2) Les filons de basse température
A l'instar de celle du Haut-Allier, la minéralogie des filons de basse température des Combrailles est mondialement connue. Leur origine est sensiblement identique à celle des autres filons de même type dans le nord du Massif Central. Il s'agit ici de failles reliées au Sillon Houiller qui ont été minéralisées par des processus hydrothermaux à l'occasion de mouvements tectoniques. Une étude réalisée par le BRGM dans les années 1980 a montré que les failles du Sillon Houiller ont été particulièrement propices aux minéralisations de basse température car leur orientation a favorisé leur élargissement (et donc leur remplissage) durant l'amincissement crustal du Secondaire. La preuve en est que beaucoup de gisements de fluorine et de barytine se concentrent le long de ce sillon. Le remplissage des filons fluorés s'est effectué de la manière suivante:
a- Remplissage initial de failles fini-carbonifère reliées au Sillon Houiller par du quartz au Stéphanien/Permien (phase hydrothermale de haute et moyenne température)
b- Broyage du quartz (formation de brèches) à l'occasion du rejeu des failles au Permien/Trias
c- Stade 1: premier remplissage au Trias et Lias inférieur par de la fluorine verte ou violette et du quartz. Le dépôt d'une couche de quartz vient généralement cloturer cette phase.
d- Stade 2: second remplissage au Lias moyen par de la fluorine jaune ou bleue, du quartz et des sulfures (galène, sphalérite, chalcopyrite...) accompagnés parfois de barytine et de calcite.
(c + d = phase hydrothermale de basse température)
e- Altération éventuelle des sulfures par des eaux d'infiltration donnant des minéraux secondaires (pyromorphite, mimétite, cérusite, etc...) à l'ère Tertiaire.
Les richesses du sous-sol des Combrailles attisent depuis longtemps la convoitise des hommes. Les plus anciennes exploitations datent de l'époque gallo-romaine mais c'est à la fin du 19ème siècle que la prospection minière atteint son paroxisme grâce à l'utilisation de la dynamite. Les traces de ces nombreuses exploitations sont aujourd'hui enfouies sous la végétation car leur activité a été souvent courte et peu rentable... Seules quelques grandes exploitations ont pu perdurer jusqu'au 20ème siècle avant de fermer à leur tour mais leur souvenir reste vivace, notamment grâce aux échantillons minéralogiques qu'elles ont fourni:
Exploitées depuis l'époque gallo-romaine, les mines de plomb-argentifère du secteur de Pontgibaud ont joué un rôle important dans l'économie française. En effet, ce district minier a été le plus important centre minéro-métallurgique de France au début de la révolution industrielle. Malgré des moyens souvent rudimentaires, les diverses exploitations artisanales du début de 19ème siècle ont permis de produire 50.000 tonnes de minerai! En 1853, la création de la Société Anonyme des Mines et Usines de Pontgibaud (dirigée par la famille Taylor) va marquer le début de l'exploitation rationnelle du district avec le percement de 68 km de galeries permettant notamment l'extraction de 5255 tonnes d'argent en 1871. La chute du cours du plomb et la concurrence des mines des Cévennes provoqueront la fermeture définitive du district en 1897.
Les différents filons (Pranal, Barbecot, Roure, Les Rosiers, La Miouse, Villevieille) sont majoritairement d'orientation N-S et sont encaissés dans les migmatites du socle des Combrailles. Les sulfures sont inclus dans une gangue de quartz et/ou de barytine ce qui indique qu'il s'agit de failles parallèles au Sillon Houiller minéralisées une première fois au Stéphanien/Permien (stade de moyenne température à Quartz + As, Pb, W, Sn) et une seconde fois au Lias (stade de basse température à Barytine + Pb, Zn). Leur minéralogie diversifiée et riche en minéraux secondaires (Arsénopyrite, Anglesite, Barytine, Bournonite, Cerusite, Chalcopyrite, Freibergite, Galène, Mimetite, Pyrite, Pyromorphite, Quartz, Semseyite, Sphalerite, Stannite, Tetraédrite, Wulfénite...) a fortement attiré l'attention des minéralogistes du 19ème siècle et les collections de nombreux musées européens contiennent des échantillons de ces gisements.
Le district minier à fluorine de St Jacques d'Ambur regroupe en fait plusieurs mines qui exploitaient des filons d'orientation NO-SE encaissés dans des migmatites et puissants de 1 à 3 mètres. Le remplissage de ces filons est essentiellement composé de fluorine verte ou violette massive striée de filonnets quartzeux. La principale exploitation était celle de la Martinèche (dite "la Barre") avec un puits de 44 mètres desservant 400 mètres de galeries réparties sur deux niveaux. Exploitée à petite échelle dès la fin du 19ème siècle, cette mine a été reprise par la compagnie AFC (future Péchiney) en 1918. Sa minéralogie est très réputée: cubes de fluorine bleue (parfois associés à des cristaux de barytine blonde) sur plaques de quartz ou sur octaèdres de fluorine violette recouverts de quartz , assemblages d'octaèdres verts ou blancs, octaèdres à faces courbes mauves, etc... Les autres mines du secteur sont plus anecdotiques mais leur minéralogie est également célèbre: cubes de fluorine jaune-verte associée à du quartz prismatique hyalin et de la galène aux Isserts, cubes de fluorine jaune à la Chazotte, etc... Après avoir produit 80.000 tonnes de fluorine, la mine de la Martinèche a fermé en 1948 (malgré des tentatives de reprises ultérieures) et a été mise en sécurité en 2000. Même si quelques échantillons ont été récoltés par les mineurs à l'époque de l'exploitation, la plupart sont issus de recherches menées par des amateurs à l'époque où les parties souterraines de la mine étaient encore accessibles. Actuellement, le site de la Martinèche est toujours sous le coup d'un arrêté municipal de 1998 interdisant la recherche de minéraux...
Bien qu'il soit souvent connu sous ce nom, ce district minier à fluorine se trouve en fait à cheval sur les communes de Sauvagnat et du Puy-St-Gulmier. Il regroupe trois mines distinctes situées sur des filons d'orientation NO-SE raccordés au Sillon Houiller et encaissés dans des migmatites. Chacun de ces filons est en fait composé d'un réseau dense de filonnets quartzo-fluorés qui enrobent les éléments d'une brèche de faille. Le caractère très siliceux des filons explique pourquoi l'intérêt industriel de ces mines a été très modeste et leur exploitation commencée par des petits investisseurs dans les années 1920 s'est rapidement arrêtée dans les années 1930. Les travaux les plus importants se sont concentrés en 1929 sur le filon du Four avec le traçage de deux puits de 35 et 46 mètres desservant 350 mètres de galeries. Les essais de reprise par la SECME en 1972 n'ayant pas été concluants, la concession a été renoncée en 1980. En fait, la mine de Bisage, la mine de la Rochette et surtout celle du Four sont surtout réputées pour leurs cristallisations de fluorine violette ou verte en "pyramides aztèques" et pour leur fluorine cubique d'un bleu soutenu (dit "bleu gitane" en référence à la couleur du paquet de cigarettes de cette marque) qui rivalise avec celle du Beix (Cf. ci-dessous). On y a aussi trouvé des cristallisations cubiques de fluorine jaune qui sont moins connues car plus rares. Toutes ces cristallisations se trouvent dans des géodes de quartz au coeur des filons, plus ou moins remplies d'argile blanche. La quasi-totalité des échantillons provient de recherches menées par des amateurs depuis le début des années 1970, notamment lorsque la SECME ouvrit une grande tranchée de recherche sur le filon du Four puis lorsque cette même tranchée fut comblée par la municipalité. Ces travaux mirent au jour de magnifiques plaques de fluorine cubique "bleu de Prusse" qui figurent actuellement dans les plus grandes collections...
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La mine du Beix (ou du Betz) se trouve deux kilomètres à l'est de Lastic sur la commune de St Germain près Herment. Exploitée dès 1890, cette mine a pu se consacrer exclusivement à la production de "spath chimique" et conserver ainsi une rentabilité honorable durant toute son exploitation. En effet, son minerai de fluor particulièrement pur était intégralement envoyé aux usines d'électrochimie pour la fabrication d'acide fluorhydrique. En 1906, la concession est récupérée par la société Teisset-Kessler (rachetée en 1958 par Péchiney) qui la conservera jusqu'à sa fermeture. Après plusieurs essais d'agrandissement du site, l'infrastructure est jugée non adaptée à une production importante en raison de sa taille réduite et des contraintes d'extraction. Malgré cela, elle aura une activité continue jusqu'en 1977, date à laquelle elle devra fermer en raison de l'épuisement de ses principales réserves. Au total, l'exploitation aura permis d'extraire 360.000 tonnes de minerai contenant 80% de fluor.
Le filon du Beix, encaissé dans le socle migmatitique, est orienté N140°E. Ce filon est remarquable par sa régularité, variant en puissance de 2 à 7 m avec une moyenne de 4 mètres. Il a été exploité sur une longueur de 250 m par des galeries souterraines desservies par le puits St Jean (profond de 244 m), le puits St Jacques et le puits St Louis. Presque vertical (pendage à 78° vers le sud), il s'amenuise en profondeur pour venir buter sur une grande fracture (faille hercynienne réactivée durant l'orogenèse alpine) à environ 235 m de la surface, terme de l'exploitation. Sa minéralogie est peu variée mais ses cristallisations de fluorine sont mondialement réputées. En effet, cette dernière se caractérise par une couleur "bleu électrique" caractéristique, pâlissant lors de l'exposition à la lumière du jour. Il existait aussi des cristaux incolores ou jaunes qui indiquent que le remplissage central de ce filon s'est fait durant le stade 2 après un stade 1 constitué de fluorine violette ou verte massive. Les cristaux abondants garnissaient de grandes géodes, où certains cubes pouvaient atteindre près de 20cm de côté. Quelques cristaux isolés parsemaient parfois des géodes de quartz, donnant ainsi des échantillons particulièrement spectaculaires présents aujourd'hui dans les plus grandes collections. Après la fermeture du site, le puits principal a été foudroyé et le carreau réhabilité puis racheté par un agriculteur local. Tous les échantillons datent donc de l'époque de l'exploitation et sont aujourd'hui très difficiles à se procurer...
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Ce gisement se trouve à quelques kilomètres au nord-est d'Ussel. Connu et exploité à petite échelle depuis l'époque gallo-romaine, il ne fut pourtant jamais concédé avant la Première Guerre Mondiale. Les travaux des premiers concessionnaires restèrent modestes, sans doute en raison des difficultés d'extraction et de l'éloignement des débouchés. Ce n'est qu'en 1963 que sera fait le premier forage révélant un filon quartzo-barytique riche en galène argentifère encaissé dans le granite des Millevaches et orienté NO-SE. Les prospections s'avèrant prometteuses, le premier test minier eut lieu en 1971 avec le creusement d'un puits de 150 m et 1000 m de galeries. Le permis de recherche fût déposé en 1973 et l'exploitation commença en 1975 avec deux niveaux d'exploitation (- 150 et - 250 m). En 1978, les réserves furent estimées à 127 000 tonnes de plomb, 298 tonnes d'argent et 390 000 tonnes de barytine. Malgré ces stocks importants, l'exploitation fût stoppée le 9 mai 1981, le gisement n'étant plus assez rentable compte tenu des contraintes d'extraction et de la chute du cours des matières premières. En 1984, l'arrêt de l'exhaure et le comblement des puits condamnèrent définitivement l'accès au réseau souterrain. Cette mine est mondialement connue pour ses splendides spécimens de pyromorphite (cristaux centimétriques vert foncé à brun) mais le reste de sa minéralogie est tout aussi remarquable: cérusite, descloizite, mimétite, wulfénite, barytine, fluorine jaune, calcite, etc...
Lors de la construction de l'autoroute A89 (Clermont-Bordeaux) en 1998, un filon annexe de 50 cm de puissance riche en pyromorphite fut découvert dans un talus et de jolies pièces en ont été extraites avant que la société ASF ne le fasse dynamiter pour éviter les intrusions sur le chantier.
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Ces filons sont une particularité minéralogique remarquable de cette partie du Massif Central où ils sont assez répandus. La plupart sont localisés sur la bordure est du plateau des Combrailles, à proximité de la plaine des Limagnes (secteur d'Issoire) et sont encaissés dans différents granites. Il s'agit donc de filons ayant rempli des failles plutôt associées à l'accident de Limagne qu'au Sillon Houiller bien que leur origine soit proche. Ce sont des circulations hydrothermales de basse température qui ont déposé exclusivement de la barytine gemme de couleur "miel" dans ces fissures. Lorsque la taille de ces dernières était suffisamment importante, la qualité et la température des fluides a permis la formation de grands et beaux cristaux en "sifflets" ou "cerceuils" qui ont fait la réputation de ces gisements. Des études approfondies ont montré qu'ils contiennent parfois des petites quantités de minéraux uranifères, telle la guilleminite au ravin du Liauzun. Cela semble indiquer qu'ils se sont formés tardivement à l'ère Tertiaire, durant l'orogenèse alpine, en même temps que beaucoup de gisements d'uranium en Auvergne et parallèlement à la formation du graben des Limagnes. Les sites les plus connus sont Olloix, St Babel (Roure), St Saturnin (Côte d'Abot), Châtel-Guyon... Actuellement, seul le gisement d'Olloix est exploité "artisanalement" pour ses spécimens minéralogiques. On y a trouvé notamment des cristaux en sifflets flottants de 30 cm!
Comme dans beaucoup de secteurs du Massif Central, le socle cristallophyllien des Combrailles contient de nombreuses veines de pegmatites à gros cristaux contemporaines de l'orogenèse hercynienne. Leur minéralogie n'est ni très variée ni très spectaculaire (dominance de minéraux alumineux) mais on peut parfois y trouver de gros cristaux de cordiérite pseudomorphosés en pinite par altération.
En bordure des Combrailles, plusieurs sites volcaniques sont connus pour leur minéralogie:
Le massif de Mont-Dore est constitué de laves basiques (trachy-andésite et phonolite) d'âge Miocène contenant parfois de gros cristaux de sanidine (jusqu'à 5 cm) ou d'autres minéraux plus petits mais moins fréquents (aegirine, titanite, zircon, enstatite, fluoro-edenite, fluoro-phlogopite, montdorite...) qui font la joie des micro-monteurs. Les secteurs les plus connus sont le Roc de Courlande et le Puy de la Tache mais beaucoup d'affleurements peuvent contenir des minéraux intéressants.