A review of the pre-Permian geology of the Variscan French Massif Central

The Massif Central, like the southern part of the Massif Armoricain, belongs to the north Gondwana margin. The Massif Central consists of a stack of nappes resulting from six main tectonic-metamorphic events. The first, D0, is coeval with a Late Silurian (ca 415 Ma) high-pressure (HP) (or ultra high-pressure) metamorphism for which the associated structures are poorly documented. The Early Devonian D1 event, responsible for top-to-the-southwest nappe displacement, is coeval with migmatization and the exhumation of HP rocks around 385–380 Ma. In the northern part of the Massif Central, metamorphic rocks with retrogressed eclogites are covered by Late Devonian undeformed sedimentary rocks. The Late Devonian-Early Carboniferous D2 event involves top-to-the-northwest shearing, coeval with an intermediate pressure-temperature metamorphism dated around 360–350 Ma. The Visean D3 event is a top-to-the-south ductile shearing, which is widespread in the southern Massif Central. Coevally, in the northern Massif Central, the D3 event corresponds to the onset of synorogenic extension. The next two events, D4 and D5, of Early and Late Carboniferous age, correspond to the syn- and late orogenic extensional tectonic regimes, respectively. The former is controlled by NW–SE stretching whereas the latter is accommodated by NNE–SSW stretching. These structural and metamorphic events are reconsidered in a geodynamic evolution model. The possibilities of one or two cycles involving microcontinent drifting, rewelding and collision are discussed.

RésuméLe Massif central français, comme la partie sud du Massif armoricain, appartient à la marge nord-gondwanienne. L’architecture du Massif central consiste en un empilement de nappes synmétamorphes qui résultent de six événements tectonométamorphiques. Le premier, D0, est synchrone du métamorphisme Silurien de haute à ultrahaute pression dont les structures associées restent très mal connues. L’événement du Dévonien inférieur, D1, responsable de la mise en place du charriage de l’Unité supérieure des Gneiss sur l’Unité inférieure des Gneiss avec un mouvement vers le sud-ouest, est synchrone à postérieur à la première fusion crustale datée vers 385–380 Ma. Ces migmatites renferment des blocs d’éclogites rétromorphosées en amphibolites. Dans le Nord du Massif central, l’USG est recouverte par des séries sédimentaires d’âge Dévonien. L’événement D2, d’âge Dévonien terminal-Tournaisien, est représenté par un cisaillement ductile vers le nord-ouest, dans des conditions de moyenne pression–moyenne température. Dans le Sud du Massif central, l’événement Viséen D3 correspond à un cisaillement vers le SSW qui affecte l’Unité Para-Autochtone et l’Avant-Pays plissé. Dans le Nord du Massif, au même moment, débute l’extension synorogénique, contemporaine du magmatisme des Tuffs Anthracifères. Les deux derniers événements, D4 et D5 représentent les phases de désépaississement crustal. Le stade D4, daté du début du Carbonifère supérieur (Namuro-Westphalien) par des plutons leucogranitiques ou monzogranitiques syncinématiques, se caractérise par un étirement NW–SE traduisant l’extension synorogénique. Le stade D5, d’âge Carbonifère supérieur (Stéphanien), accommode l’extension post-orogénique avec un étirement NNE–SSW. Ces événements sont replacés dans leur cadre géodynamique. À l’Ordovicien inférieur, la séparation du microcontinent Armorica de Gondwana est responsable de l’ouverture de l’Océan Médio-Européen. Au Silurien, la fermeture de cet océan puis la collision Armorica–Gondwana sont contrôlées par une sudduction sous Armorica. L’évolution dévono-carbonifère est encore discutée. La possibilité d’une seule convergence avec une subduction vers le nord, du Silurien au Carbonifère, est envisagée. En revanche, un autre scénario privilégie la subduction vers le Sud de l’océan Rhéïque, situé au Nord d’Armorica. Elle serait à l’origine de la formation d’un arc magmatique et du basin marginal de la Brévenne au Dévonien moyen-supérieur. La fermeture de l’océan Rhéique, puis la collision Gondwana–Laurussia au Carbonifère inférieur se traduit par les événements D2 et D3. Dans les deux modèles, les événements D4 et D5 représentent les stades extensifs syn- à postcollisionnels.