Le Morvan (Mor-Ven en celtique = la Montagne Sombre) constitue le promontoire nord-est du Massif Central français. Administrativement, le Morvan est partagé entre les départements de l'Yonne, de la Côte-d'Or, de la Saône-et-Loire et de la Nièvre, tous les quatre appartenant à la région Bourgogne. Le Parc Naturel Régional du Morvan, créé en 1970, a permis de relancer le tourisme et de conserver le patrimoine culturel. C'est une région très vallonnée avec un relief bien marqué (point culminant: le Haut-Folin avec 901 m) et essentiellement recouverte de forêts de résineux, les quelques pâtures subsistantes se concentrant dans les fonds de vallées et à proximité des villages.
Les monts granitiques du Morvan sont auréolés par les terrains sédimentaires argileux du Trias/Lias (ex. Le Bazois à l'Ouest) auxquels succèdent les côtes calcaires du Lias/Jurassique de Terre Plaine au Nord et de l'Auxois à l'Est. Vers le Sud, le Charollais et la plaine de la Loire marquent les limites du grand Morvan.
Géologiquement, le Morvan fait partie de la même entité que le Beaujolais et le Roannais. Cette entité a une histoire géologique complexe centrée autour du volcanisme viséen qui a fortement marqué la région durant l'ère primaire.
Les plus anciennes roches constituent le socle cristallophyllien de tout le massif. Il s'agit de migmatites issues de roches volcano-sédimentaires déposées au Cambrien et métamorphisées au Dévonien inférieur qui affleurent aujourd'hui dans le nord du Morvan et au sud d'Autun. Au Dévonien supérieur, la région recouverte par la mer est le siège d'un volcanisme sous-marin intense dû à la formation d'une zone de subduction correlée au rift de la Brévenne dans le Lyonnais. Cette activité volcanique a déposé de grandes quantités de laves d'abord acides (rhyolites) puis basiques (basaltes et andésites). Durant les phases d'acalmie de ce volcanisme, des sédiments calcaires se sont déposés témoignant du foisonnement de la vie marine à cette époque. Ces diverses roches affleurent aujourd'hui dans l'ouest du Morvan, notamment dans la région de Chizeuil.
L'espace compris entre les deux affleurements du socle cristallophyllien est intégralement recouvert par le synclinal de Sincey-les-Rouvray. Ce grand synclinal est composé d'une série volcano-sédimentaire qui s'étend du Viséen inférieur au Stéphanien. Cette série commence au Tournaisien avec d'épais sédiments détritiques qui témoignent de l'érosion du socle dévonien. Viennent ensuite d'épaisses couches composées d'une alternance de dépôts volcaniques acides (rhyolites, ignimbrites et dacites) et de minces dépôts calcaires et/ou anthracifères qui se sont accumulés du Viséen inférieur jusqu'au Viséen supérieur. C'est également durant cette période que se sont mises en place les grandes intrusions de granites sub-alcalins (ex: granite des Settons) puis de leucogranites (ex: granite de la Pierre-qui-Vire) au travers du socle anté-dévonien et des dépôts viséens, poussées par l'orogenèse hercynienne.
A l'ultime fin du Viséen et durant tout le Stéphanien, l'ensemble du massif va subir une fracturation associée à l'extension tardi-hercynienne. La plupart des failles qui affectent le Morvan ont été crées à cette époque. Ces failles sont à l'origine des bassins houillers du Morvan (Blismes, Sincey-les-Rouvray et Autun) car elles ont permis le décrochement de certaines parties du socle et leur recouvrement par des dépôts de houille et de sédiments détritiques provenant de l'érosion du socle. La fin de l'ère primaire (Permien) est marquée par la reprise d'une petite activitée volcanique (faibles dépôts de rhyolites) et le recouvrement du bassin d'Autun par une lagune littorale dans laquelle se sont déposés des schistes bitumeux riches en restes de poissons et de crustacés.
Durant l'ère secondaire, la chaîne hercynienne a été considérablement érodée (comme en témoigne la nature détritique des sédiments du Trias) au point d'être réduite à l'état de pénéplaine d'abord recouverte par la mer au Lias puis émergée durant le Jurassique supérieur et le 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. Aujourd'hui, les sédiments marno-calcaires entourant le Morvan (Auxois et Bazois) témoignent de la transgression maritime du Lias.
L'ère tertiaire a vu la reprise d'une activité tectonique et magmatique importante due à la surrection des Alpes. Par contrecoup, le Morvan s'est alors soulevé pour devenir un grand horst délimité par le graben de la Loire à l'ouest et le graben de la Saône à l'est. L'érosion a ensuite taillé le relief que nous connaissons aujourd'hui (notamment durant les derniers épisodes glaciaires) en dégageant le socle de sa couverture sédimentaire et en déposant les sédiments détritiques (sables et argiles) au fond des vallées.
Pour en savoir plus sur la géologie du Morvan, allez donc voir l'excellent site de Jean-Jacques Delfour: http://pagesperso-orange.fr/jacques.delfour/
1) Les filons de haute et moyenne température
Bien représentés dans le Morvan, les filons de ce type datent tous du Carbonifère et plus particulièrement du Viséen ou du Stéphanien. Il s'agit de failles SO-NE créées par l'orogenèse hercynienne et remplies par du quartz massif parfois minéralisé avec des sulfures de fer, de cuivre et d'arsenic. Quelques petits essais d'exploitation ont été réalisés sur ces minéralisations, la seule ayant eu une certaine importance étant celle du Bois du Roi, sur le versant nord du Haut-Folin. Cette petite mine souterraine aujourd'hui comblée a permis d'extraire quelques tonnes de minerai d'un filon de quartz minéralisé en pyrite, chalcopyrite et mispickel.
2) Les filons de basse température
Ces filons sont nombreux dans le Morvan et ils ont concentré la majeure partie de l'activité minière de la région. Tous sont issus de circulations hydrothermales ayant été actives du Trias au Dogger inférieur et qui ont (re)minéralisé des failles hercyniennes. D'abord exploités pour le plomb argentifère, c'est ensuite leur gangue de barytine et fluorine qui a été valorisée dès la fin du XIXème siècle.
Le gisement à fluorine et barytine de Maine se trouve 5 km à l'est du village de Reclesne, au nord d'Autun. Il s'agit en fait de deux filons subverticaux (80° de pendage) d'orientation NE-SO encaissés dans des rhyolites du Viséen supérieur et dont le remplissage est caractéristique des minéralisations du Morvan:
1. Stade à quartz et sulfures dont chalcopyrite, tetrahédrite, pyrite, marcassite, galène, sphalérite (Stéphanien)
2. Stade "formation blanche" à sphalérite, fluorine blanche, galène, barytine, fluorine verte. (Trias)
3. Stade "formation verte" à quartz, fluorine verte et violette (Lias inférieur)
4. Brèche siliceuse à quartz calcédonieux. (Lias inférieur)
5. Stade appelé "fluorine en colonne". Ce stade débute par un sédiment gris (fluorine, argile et quartz cimentant des éléments détritiques variés : fluorines, tuf, schistes, charbon). Puis il se poursuit par une fluorine en colonne cristallisant dans des fissures, de la barytine et enfin par une association fluorine jaune, barytine, pyrite. (Lias inférieur jusqu'à aujourd'hui)
Les minéralisations de ces filons sont réputées pour leurs faciès variés et la taille de leurs cristaux. La fluorine blanche, violette ou verte des épontes se présente sous plusieurs faciès: cubique, octaédrique, mamelonnée ou en "pyramides aztèques" en cristaux allant jusqu'à 20 cm d'arrête. La fluorine jaune et incolore se rencontre exclusivement sous le faciès cubique en petits cristaux. Malheureusement, la fluorine est souvent recouverte d'une fine couche de quartz. Enfin, c'est surtout la barytine qui est mondialement connue pour ses gros cristaux en "sifflets" bleutés mesurant jusqu'à 30 cm!
Découvert tardivement après une campagne de prospection, ce filon a été exploité par la CFMU de 1962 à 1983 par des descenderies desservant plusieurs niveaux de galeries. C'est au niveau -90 qu'a été découverte la fameuse "grande géode" (40 m de haut et 100 m de long pour 2,5 m de largeur!) qui était tapissée de cristaux de barytine en sifflets. Au niveau -125, les mineurs ont perçé plusieurs sources hydrothermales chaudes, prouvant ainsi que Maine n'était pas un gisement "fossile"! L'exploitation a été poursuivie jusqu'au niveau -160 mais les contraintes liées aux arrivées d'eau n'ont pas permis de continuer plus bas. Une petite partie du minerai était transporté par camion jusqu'à Geugnon où il était destiné à servir dans la métallurgie mais la majeure partie était envoyée au Havre pour être exportée à l'étranger. Aujourd'hui, les puits ont été bouchés, les sources ont inondé les galeries sous le niveau hydrostatique, le carreau de la mine a été réaménagé et les haldes sont réutilisées comme remblais par plusieurs communes des alentours. Malgré ce tableau un peu noir, il est toujours possible de trouver quelques échantillons en explorant les vastes déblais de cette célèbre mine...
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Le champ filonien de Voltennes se trouve sur le versant sud-ouest de la colline entre la Celle-en-Morvan et la Petite-Verrière. Il est composé de 6 filons parallèles distincts (de bas en haut: René, René bis, Grand Filon, Les Sapins, Bois Renard et Bonnet Vert) à pendage subvertical et d'orientation NO-SE, encaissés dans des rhyolites du Viséen supérieur. Leur remplissage est sensiblement identique et on y distingue 4 phases:
1 - Quartz strié (Stéphanien/Permien)
2 - Quartz, fluorine violette et adulaire (Trias supérieur)
3 - Fluorine verte et quartz (Trias supérieur)
4 - Quartz hématoïde, suivi par de la fluorine jaune/rouge associée à des sulfures (dont pyrite, bravoïte, sphalérite, chalcopyrite, galène) et à de l’hématite. Cette phase finit par la cristallisation de barytine, quartz, chalcopyrite, galène, pyrite et marcassite. (Lias inférieur)
Tout comme les minéralisations de Maine, celles de Voltennes sont très réputées. On y trouve entre autres des octaèdres de fluorine violette jusqu'à 3 cm d'arête, des cristaux cubiques centimétriques de fluorine hématoïde et surtout des belles cristallisations de barytine tabulaire ou crêtée parfois recouvertes de quartz. De façon marginale, la galerie du Barrot a fourni des associations de dolomite en "selle" (cristaux courbes) avec de la calcite et de l'hématite sur du quartz ou de la barytine crêtée.
Le site de Voltennes a été exploité de 1861 à 1972 par la famille De Champeaux (qui a fourni la fluorine pour l'Opéra Garnier à Paris) avec des moyens souvent rudimentaires. C'est l'association des héritiers de cette famille avec la Société Minière du Châtelet en 1963 qui a permis de faire passer la production à une échelle industrielle. Après une période de sommeil, le gisement a été brièvement repris de 1982 à 1987 par la CFMU qui voulait qu'il prenne le relais de celui de Maine. Chaque filon a fait l'objet de travaux souterrains d'envergure variable suivant leur rentabilité. Les plus importants ont été focalisés sur le Grand Filon de Voltennes (3 niveaux de galeries aux cotes 425, 375 et 300) et le filon du Bois Renard (3 niveaux de galeries aux cotes 435, 402 et 375) qui étaient reliés par le travers-banc Ste Barbe. Les autres filons ont été explorés par des courtes galeries en traçage ou par des tranchées en surface.
Aujourd'hui, la végétation a repris ses droits et les traces des travaux miniers sont devenues difficilement visibles. Les quelques travaux souterrains non effondrés ne sont accessibles qu'avec un équipement spéléologique adapté et leur exploration nécessite la plus grande prudence.
Le gisement de l'Argentolle se trouve sur la commune de St Prix, au coeur du Morvan. Il se compose en réalité de deux champs filoniens distincts: le Bois du Sureau au nord et le Rocher du Boeuf au sud. Le premier est constitué de filons d'orientation N80°E encaissés dans un grand filon de microgranite rose de même orientation tandis que le second est constitué de filons d'orientation N80°E et N160°E encaissés dans une lentille calcaire pincée entre des conglomérats et des ignimbrites du Viséen. Malgré ces différences, les minéralisations de ces deux structures sont sensiblement identiques. Les études menées quand la mine était encore en exploitation ont permis de distinguer 5 phases dans le secteur du Rocher du Boeuf:
1 - Infiltration d'eaux météoritiques dans la lentille calcaire créant des cavités karstiques le long de failles mises en place durant l'orogenèse hercynienne et provoquant la dolomitisation et la silicification de la calcite en bordure des cavités (Permien et Trias)
2 - Bréchification et dépôts de fluorine blanche, vert-pâle et violette puis de fluorine verte (Lias)
3 - Création de nouvelles cavités karstiques se remplissant de sédiments détritiques constitués surtout par une brèche à fragments de quartz et fluorine verte emballés dans un ciment argileux riche en oxydes de manganèse. L’ankérite coiffant la fluorine verte daterait de cette période. Un filon de quartz géodique (sans fluorine) associé à des oxydes de manganèse (wads) recoupe ces sédiments. (Jurassique supérieur et Crétacé)
4 - Brèchification des minerais suite à l'orogenèse pyréneo-alpine. (Miocène)
5 - Nouvelle phase minéralisatrice (provoquée par des mouvements distensifs) déposant dans l’ordre les minéraux suivants: quartz hématoïde, fluorine jaune, barytine puis quartz tardif à sulfures: galène argentifère, chacopyrite et sphalérite. (Oligocène)
Connus depuis l'antiquité (Bibracte, la capitale des Eduens, se trouvait sur le Mont Beuvray tout proche), ces gisements ont d'abord été exploités superficiellement pour le plomb argentifère avant que des petits travaux souterrains soient effectués de 1782 à 1790. Ce n'est qu'après la découverte de l'intérêt de la fluorine pour la métallurgie que les deux gisements ont été repris en mine à ciel ouvert de 1970 à 1982 par la CFMU. Parallèlement à cette exploitation, un puits de 67 m fut foncé pour reconnaître le gisement en profondeur mais l'exploitation souterraine ne fut jamais lancée compte-tenu de la mauvaise tenue des terrains. Aujourd'hui, la carrière du Rocher du Boeuf est entièrement noyée et celle du Bois du Sureau a été réaménagée. Seules les volumineuses haldes rappellent encore le passé minier du site. C'est la fouille de ces haldes qui permet de découvrir les beaux spécimens minéralogiques qui ont fait la réputation du site. Parmis tous les minéraux que l'on peut y trouver, les quartz hématoïdes, la fluorine jaune associée à la dolomie, la calcite scalénoèdrique et surtout les grosses "patates" de galène altérées en pyromorphite et cérusite sont les plus connus. Actuellement, la découverte de belles pièces sur ce site ne peut se faire qu'au prix de gros efforts de terrassement pour atteindre les couches du terril qui n'ont pas encore été explorées!
Voici la description du site d'Argentolle par M. Leschevin en 1807:
"Le petit rocher dit grotte d'Argentol est sur le Mont Beuvray, à quelque distance de Saint Prix, et n'offre plus que des éboulements. Il consiste en sept à huit gros quartiers entassés confusèment, dans les anfractuosités desquels on trouve encore de beaux cristaux de quartz hyalin hématoïde. Quelques-uns de ces cristaux sont couverts d'un enduit de fer oxidé rouge luisant, d'autres portent des mamelons de fer hématite. On y rencontre aussi de beaux groupes et de belles géodes de quartz hyalin hématoïde recouverts de chaux fluatée transparente en gros cristaux cubiques: cette dernière, de couleur verte ou violette, forme le noyau de très gros groupes de cristaux de quartz hyalin, soit transparent, soit d'un blanc laiteux rosé ou hématoïde."
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3) Les minéralisations en gîtes stratiformes
a- Un gîte stratiforme dévonien: Chizeuil
Situé 15 km à l'ouest de Geugnon, le gisement de Chizeuil est caractéristique des minéralisations de "fumeurs noirs" fossiles. En effet, ce gisement est constitué de sédiments volcaniques du Dévonien supérieur impregnés essentiellement par de la pyrite, de la chalcopyrite et de la galène. Ces sédiments se sont déposés le long d'une dorsale océanique active sur laquelle se trouvaient des sources hydrothermales de haute température qui crachaient des eaux chargées de sulfures (les "fumeurs noirs"). Ces sulfures se sont mélangés aux sédiments volcaniques, formant ainsi un gîte stratiforme qui s'est ensuite fossilisé après l'arrêt du fonctionnement de la dorsale.
Ce gîte a été exploité de 1896 à 1963 par la CIM. L'extraction du minerai se faisait par de nombreux puits desservant plusieurs niveaux de galeries. Le minerai fut d'abord destiné à la production de fer pour les usines du Creusot avant d'être réservé à la fabrication du soufre par grillage de la pyrite. Comme beaucoup de gisement stratiformes de sulfures, cette mine n'a jamais fourni de beaux cristaux (mis à part la barytine dans le chapeau de fer) car on y trouvait les minéraux sous une forme massive (certaines lentilles de pyrite dépassaient les 50 cm d'épaisseur!) ou en "mouchetures" dans la roche. Cependant, de nombreux minéraux rares y ont été découverts, comme le prouve son inventaire minéralogique: Arsenopyrite, Baryte, Bornite, Chalcocite, Chalcopyrite, Colusite, Covellite, Diaspore, Enargite, Galène, Or, Kaolinite, Kësterite, Lepidocrocite, Mawsonite, Molybdenite, Pyrite, Pyrophyllite, Rutile, Stannite, Stannoidite, Svanbergite, Tetrahedrite, Vinciennite.
b- Les gîtes stratiformes liasiques
Dans les années 1970, plusieurs campagnes de prospection menées par le BRGM ont révélé l'existence d'énormes gisements stratiformes de fluorine et de barytine disséminés dans les sédiments du Lias inférieur autour du Morvan. Le stock total de minerai dans tous ces gisements a été évalué à 4 millions de tonnes!
La formation de tels gîtes est aujourd'hui bien comprise: il s'agit de filons hydrothermaux du socle qui ont "diffusé" dans les sédiments marins qui les recouvraient au Lias inférieur (Hettangien et Sinemurien). N'étant plus canalisés par une faille unique, les fluides minéralisés ont impregné les fissures et les cavités des sédiments marno-calcaire, parfois sur de grandes surfaces. Les plus connus de ces gisements sont Pierre-Perthuis à 10 km au sud-ouest d'Avallon, Courcelles-Fremoy à 15 km à l'ouest de Semur-en-Auxois et Antully à 10 km au sud-est d'Autun. A l'occasion de rares affleurements (falaise de Pierre-Perthuis, tranchée du TGV Paris-Lyon à Villars-Frémoy, etc...), ces gîtes stratiformes permettent de trouver des petites géodes contenant de la fluorine jaune cubique et de la barytine tabulaire ou en crêtes accompagnée de galène souvent altérée en cérusite ou pyromorphite. Malgré les résultats prometteurs des prospections, seuls les sites de Marigny-sur-Yonne (1961-1964) et d'Egreuil (1977) ont été brièvement exploités par la SOGEREM. Le groupe Pechiney s'est intéressé de près au gisement de Pierre-Perthuis en y effectuant même plusieurs acquisitions foncières mais il n'a pas voulu en commencer l'exploitation. Les autres n'ont pas été mis en concession car la quantité de roches à extraire pour obtenir une concentration rentable de minerai est trop importante dans le contexte économique actuel.
Pegmatites de l'autunois
Comme la plupart des intrusions granitiques viséennes et stéphaniennes du Massif Central, celles du Morvan contiennent des filons pegmatitiques. Ces derniers sont issus de la différenciation tardive du magma donnant des enclaves à refroidissement lent où les minéraux habituels du granite peuvent former de gros cristaux. Parmis toutes celles connues dans le Morvan, les pegmatites de l'autunois (secteur de Broyes) sont réputées pour leurs grands cristaux de béryl bleuté (jusqu'à 30cm) et de tourmaline noire. Actuellement, la plupart des affleurements connus sont difficilement accessibles (propriétés privées) mais il n'est pas exclu que des travaux forestiers ou routiers mettent à jour de nouvelles occurences.