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E unit); — above it, we have a fluvio-lacustrine sequence of sands, gravels and marls which contains reddish gravels (10 to 20 m; D unit); — the main archaeological layer (1 to 1.5 m; C unit); — a new fluvio-lacustrine deposit (4 to 6 m; B unit); — and, at the top, a continental sequence (20 to 30 m; A unit), is constituted by two rock glaciers deposits at the base, and sandy gravels (torrential deposits) at the top. PALAEOGEOGRAPHIC EVOLUTION. — The palaeogeographic evolution of Soleilhac area is now well known. The volcanic activity gave, from 3 to 2 Ma, basaltic lava flows (Rachat and Nolhac Plateau) originated in strombolian volcanoes of this area. About 2.5 Ma, the Vialette lacustrine basin was created by a phreato-magmatic explosion; it contains the oldest European villafranchian mammal fauna. About 2 Ma, a new volcanic explosion created the maar of Nolhac in which was discovered, in 1986, one of the oldest European prehistoric sites with a Middle Villafranchian fauna (Elephas meridionalis). From 2 to 0.7 Ma, the volcanic activity continued in this area (formation of the volcanoes on the Plateau de Rachat, with the Upper Villafranchian fauna site of Ceyssaguet); about 1.1-1.2 Ma ago, the two maars of Soleilhac and the Soleilhac lake appeared. THE CHRONOLOGY. — It is given by palaeobiological data (Mammalian faunas in the lacustrine deposits and in the main archaeological layer), palaeoclimatic data (evolution from the Ceyssaguet cold period, about 1.2 Ma, to the Lower Soleilhac warm period, about 1 Ma, and to the Upper Soleilhac very cold period that we can compare to the 22-24 isotopic stages of deep oceanic cores), tephrologic data (presence of Mont-Dore volcanic projections about 1.1 Ma ago in the lacustrine deposits of Soleilhac) and palaeomagnetic data (the main Soleilhac archaeological layer — C unit — is localized in the Jaramillo event, 0.97 to 0.90 Ma ago). The studies of the Soleilhac Basin give us a good model of the evolution of a maar lake in its palaeoclimatic and palaeogeographic environments, in middle-mountains (700 m of altitude) and middle-latitude area (near the 45° parallel).
ago, the two maars of Soleilhac and the Soleilhac lake appeared. THE CHRONOLOGY. — It is given by palaeobiological data (Mammalian faunas in the lacustrine deposits and in the main archaeological layer), palaeoclimatic data (evolution from the Ceyssaguet cold period, about 1.2 Ma, to the Lower Soleilhac warm period, about 1 Ma, and to the Upper Soleilhac very cold period that we can compare to the 22-24 isotopic stages of deep oceanic cores), tephrologic data (presence of Mont-Dore volcanic projections about 1.1 Ma ago in the lacustrine deposits of Soleilhac) and palaeomagnetic data (the main Soleilhac archaeological layer — C unit — is localized in the Jaramillo event, 0.97 to 0.90 Ma ago). The studies of the Soleilhac Basin give us a good model of the evolution of a maar lake in its palaeoclimatic and palaeogeographic environments, in middle-mountains (700 m of altitude) and middle-latitude area (near the 45° parallel). This period is very important from a climatic, palaeobiological and also of an archaeological point of view (development of the prehistoric peopling in south-western Europe; emergence of the oldest structures in inhabited sites). Since the middle of the nineteenth century, the site of Soleilhac (at 7 km northwest of Puy-en-Velay) became famous for its rich faunas of mammals immediately post-villafranchian ([1], [2]). The discovery, in 1974, of an important site prehistoric site of the "Très Ancien Paléolithique" within the central part of the basin [3] led us to undertake a detailed study of the geology of the entire region; it appeared very quickly that the series of lacustrine of Soleilhac had been deposited in a depression contained within a structure of maar (crater of eruption phreatomagmatic). According to the data palaeontological [5], palaeoclimatic and palaeomagnetic [6], the series of lacustrine of Soleilhac date from the end of the Pleistocene ancient and from the extreme beginning of the Pleistocene middle such as it has been defined by one of us [7], so an age of the order of 0.9 to 1.2 Ma. The interpretation of the geology of the Soleilhac Basin has been established thanks to the surveys of the outcrops,
became famous for its rich faunas of mammals immediately post-villafranchian ([1], [2]). The discovery, in 1974, of an important site prehistoric site of the "Très Ancien Paléolithique" within the central part of the basin [3] led us to undertake a detailed study of the geology of the entire region; it appeared very quickly that the series of lacustrine of Soleilhac had been deposited in a depression contained within a structure of maar (crater of eruption phreatomagmatic). According to the data palaeontological [5], palaeoclimatic and palaeomagnetic [6], the series of lacustrine of Soleilhac date from the end of the Pleistocene ancient and from the extreme beginning of the Pleistocene middle such as it has been defined by one of us [7], so an age of the order of 0.9 to 1.2 Ma. The interpretation of the geology of the Soleilhac Basin has been established thanks to the surveys of the outcrops, to the terracing practiced on the excavation of Soleilhac-Centre, to a thirty trenchings of reconnaissance made within the entirety of the basin and, especially, to two cores drilled in 1983. All these researches have been financed by the ATP Archaeology metropolitan: "Research of the most ancient Hominites...". a) Six unités principales s'organisent ainsi, stratigraphiquement, de haut en bas : — un ensemble continental A : convois de blocs, graviers, limons graveleux et colluvions (20 à 30 m); — une séquence fluvio-lacustre supérieure (ensemble B) : sables, graviers torrentiels et biocailles (4 à 8 m); — une séquence de sables graveleux (ensemble C) passant à des sables et des marnes sableuses lacustres : ce niveau constitue la couche archéologique principale de Soleilhac Centre, interprétée comme un faciès de plage lacustre [5] (0,5 à 1,5 m); — une séquence de sables roux fluvio-lacustres (ensemble D) et marnes sableuses fossilifères (5 à 20 m); — une série de marnes lacustres fossilifères constituant le creux du bassin de Soleilhac [1] (ensemble E, probablement plusieurs dizaines de mètres); — une série de brèches de maar remaniées, localement fossilifères (motocross de Blanzac) (ensemble F', 2 à 10 m); — un anneau de projections de maar («
principales s'organisent ainsi, stratigraphiquement, de haut en bas : — un ensemble continental A : convois de blocs, graviers, limons graveleux et colluvions (20 à 30 m); — une séquence fluvio-lacustre supérieure (ensemble B) : sables, graviers torrentiels et biocailles (4 à 8 m); — une séquence de sables graveleux (ensemble C) passant à des sables et des marnes sableuses lacustres : ce niveau constitue la couche archéologique principale de Soleilhac Centre, interprétée comme un faciès de plage lacustre [5] (0,5 à 1,5 m); — une séquence de sables roux fluvio-lacustres (ensemble D) et marnes sableuses fossilifères (5 à 20 m); — une série de marnes lacustres fossilifères constituant le creux du bassin de Soleilhac [1] (ensemble E, probablement plusieurs dizaines de mètres); — une série de brèches de maar remaniées, localement fossilifères (motocross de Blanzac) (ensemble F', 2 à 10 m); — un anneau de projections de maar (« tuff-ring ») à pendage centroclinal (ensemble F). (b) La structure de maar principale a été reconnue par l'étude détaillée d'un segment de l'anneau de tufs (carte géologique Le Puy n° 791) qui enferme du Nord-Ouest (motocross de Blanzac) au Sud (butte du Regard de Cussac) la dépression de Soleilhac. La nature minéralogique, pétrographique et la lithologie des matériaux constituant cet anneau de tufs sont caractéristiques du volcanisme phréatomagmatique; ce sont : — d'une part, des blocs anguleux de granité et de basaltes anciens, des clastes granitiques, des granules basaltiques et des paquets de sédiments paléogènes; — d'autre part, des lapilli trempés et bombes « en choux-fleur », des brèches à palagonite et niveaux cendreux à lapilli accrétionnés, des figures de charge et stratifications entrecroisées. Dans la coupe de la butte « du Regard de Cussac », partie sud du segment visible de l'anneau de tufs, deux ensembles se distinguent : — en haut, sur 6 à 7m, des convois de blocs à matrice boueuse et des éléments remaniés provenant des parties orientales de l'anneau de tufs (colluvions, cf. ensemble F' ci-dessus); — en bas, sur 3 à 4m, un anneau de tufs en place et son contact très redressé, centroclinal,
nature minéralogique, pétrographique et la lithologie des matériaux constituant cet anneau de tufs sont caractéristiques du volcanisme phréatomagmatique; ce sont : — d'une part, des blocs anguleux de granité et de basaltes anciens, des clastes granitiques, des granules basaltiques et des paquets de sédiments paléogènes; — d'autre part, des lapilli trempés et bombes « en choux-fleur », des brèches à palagonite et niveaux cendreux à lapilli accrétionnés, des figures de charge et stratifications entrecroisées. Dans la coupe de la butte « du Regard de Cussac », partie sud du segment visible de l'anneau de tufs, deux ensembles se distinguent : — en haut, sur 6 à 7m, des convois de blocs à matrice boueuse et des éléments remaniés provenant des parties orientales de l'anneau de tufs (colluvions, cf. ensemble F' ci-dessus); — en bas, sur 3 à 4m, un anneau de tufs en place et son contact très redressé, centroclinal, avec l'encaissant marneux paléogène de l'environnement géologique. Cette forme « en bol » du contact marque le niveau supérieur du diatrème dans ce type de structure (ensemble F). À la surface du plateau basaltique dit « La Plaine de Rachat » reposent, sur un paléosol à figures de cryoturbation, des projections cendro-sableuses à blocs (granités et basaltes) avec figures de charge sous les blocs; ce sont des retombées de panaches éruptifs liés aux volcans de Soleilhac. L'âge actuellement établi, par datations radiométriques, du plateau basaltique de Rachat est de −3,20 Ma. [8] (c) Les coupes de Soleilhac-Centre permettent de détailler la stratigraphie des ensembles A (base), B, C et D (partie supérieure). À la base de l'ensemble A, on voit deux convois de blocs rocheux : anciens glaciers rocheux datant d'une période extrêmement froide du début du Pleistocene moyen. L'ensemble B montre une structure de delta sous-lacustre progradant vers l'Est ou le Nord-Est, contenant des lits décimétriques d'argiles noires très riches en matière organique (sapropels). C. R., 1988, 2e Semestre (T. 307) Série II 105 1564 C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1561-1566, 1988 (d) Les sondages profonds réalisés en 1983 ont été implantés, l'un à
projections cendro-sableuses à blocs (granités et basaltes) avec figures de charge sous les blocs; ce sont des retombées de panaches éruptifs liés aux volcans de Soleilhac. L'âge actuellement établi, par datations radiométriques, du plateau basaltique de Rachat est de −3,20 Ma. [8] (c) Les coupes de Soleilhac-Centre permettent de détailler la stratigraphie des ensembles A (base), B, C et D (partie supérieure). À la base de l'ensemble A, on voit deux convois de blocs rocheux : anciens glaciers rocheux datant d'une période extrêmement froide du début du Pleistocene moyen. L'ensemble B montre une structure de delta sous-lacustre progradant vers l'Est ou le Nord-Est, contenant des lits décimétriques d'argiles noires très riches en matière organique (sapropels). C. R., 1988, 2e Semestre (T. 307) Série II 105 1564 C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1561-1566, 1988 (d) Les sondages profonds réalisés en 1983 ont été implantés, l'un à une trentaine de mètres au Nord-Est (SJ), l'autre à une cinquantaine de mètres au Sud-Est de la fouille (S2). Trois lithofaciès essentiels ont été recoupés : — des conglomérats à gros blocs anguleux exclusivement basaltiques et à matrice de limons argileux ou de granules basaltiques (glaciers rocheux); — des sédiments silto-argileux très finement stratifiés, plus ou moins perturbés par des horizons détritiques riches en sables volcaniques ou par des lits de projections de retombées directes [9]. Ces lithofaciès représentent le comblement sédimentaire de lacs intra-cratériques de maars; — des sables, graviers, conglomérats plus ou moins stratifiés et grano-classés. Les composants en sont des clastes de socle granitique, de basaltes anciens, de sédiments lacustres (paquets d'argiles ou de silts) ou des témoins du « magma juvénile » des éruptions phréatomagmatiques, lapilli trempés ou bombes en choux-fleurs; ces matériaux constituent les anneaux de projections ceinturant les cratères de maars, en place ou remaniés. Le sondage St (cote de départ 703,12 m) a atteint le substratum paléogène à la cote 658. Il a successivement rencontré 13,5 m de formations continentales (ensemble A), 14,5 m de marnes silteuses varvées (premier épisode lacustre); puis, entre 27,5 et 34,3 m de profondeur, une série de projections
silto-argileux très finement stratifiés, plus ou moins perturbés par des horizons détritiques riches en sables volcaniques ou par des lits de projections de retombées directes [9]. Ces lithofaciès représentent le comblement sédimentaire de lacs intra-cratériques de maars; — des sables, graviers, conglomérats plus ou moins stratifiés et grano-classés. Les composants en sont des clastes de socle granitique, de basaltes anciens, de sédiments lacustres (paquets d'argiles ou de silts) ou des témoins du « magma juvénile » des éruptions phréatomagmatiques, lapilli trempés ou bombes en choux-fleurs; ces matériaux constituent les anneaux de projections ceinturant les cratères de maars, en place ou remaniés. Le sondage St (cote de départ 703,12 m) a atteint le substratum paléogène à la cote 658. Il a successivement rencontré 13,5 m de formations continentales (ensemble A), 14,5 m de marnes silteuses varvées (premier épisode lacustre); puis, entre 27,5 et 34,3 m de profondeur, une série de projections volcaniques (anneau de tufs de maar en place ou remanié?). Au-dessous, entre 34,3 et 45 m, un second ensemble lacustre varvé très largement perturbé par des masses de brèches et projections basaltiques reposant sur les sédiments argilo-marneux paléogènes par l'intermédiaire d'un léger paléosol. Le sondage S2 (cote de départ : 713,77 m) a rencontré le substratum paléogène à la cote 653. On y voit un ensemble A continental (23 m), puis une première série lacustre (13,5 m) comprenant, au sommet, un ensemble B bien caractérisé par des faciès tout à fait comparables à ceux visibles sur la coupe de Soleilhac-Centre (sables graveleux et sapropels), des sables fins correspondant à la couche C, puis une couche sableuse (ensemble D). Au-dessous de ce premier ensemble lacustre se trouvent des projections volcaniques (10 m) représentant un anneau de tufs de maar en place, puis une seconde série lacustre avec des bancs sablo-graveleux. Enfin sur 8 à 9 m et avant d'atteindre le substrat paléogène, le forage met en évidence une seconde couche de projections de maar contenant des fragments d'argiles et de lignites remaniés. Ainsi, les corrélations entre les sondages Si et S2 et les coupes de Soleilhac-Centre sont possibles : sous un
713,77 m) a rencontré le substratum paléogène à la cote 653. On y voit un ensemble A continental (23 m), puis une première série lacustre (13,5 m) comprenant, au sommet, un ensemble B bien caractérisé par des faciès tout à fait comparables à ceux visibles sur la coupe de Soleilhac-Centre (sables graveleux et sapropels), des sables fins correspondant à la couche C, puis une couche sableuse (ensemble D). Au-dessous de ce premier ensemble lacustre se trouvent des projections volcaniques (10 m) représentant un anneau de tufs de maar en place, puis une seconde série lacustre avec des bancs sablo-graveleux. Enfin sur 8 à 9 m et avant d'atteindre le substrat paléogène, le forage met en évidence une seconde couche de projections de maar contenant des fragments d'argiles et de lignites remaniés. Ainsi, les corrélations entre les sondages Si et S2 et les coupes de Soleilhac-Centre sont possibles : sous un ensemble continental : colluvions, glaciers rocheux, convois de blocs, se succèdent deux séries lacustres alternant avec deux couches de projections de maar. On peut facilement rapprocher l'ensemble B du sondage S2 des mêmes niveaux de Soleilhac-Centre grâce aux horizons repères que constituent les couches de sapropels. INTERPRÉTATION : PALÉOGÉOGRAPHIE ET STRUCTURES VOLCANIQUES. La géologie de surface (lithologie, sédimentologie et structurologie des formations) a montré que la dépression de Soleilhac est contenue dans une structure volcanique résultant d'activités explosives du type phréatomagmatique. Les deux sondages carottés mettent en évidence l'existence d'une superposition de deux ensembles comportant chacun : au sommet une séquence sédimentaire lacustre, à la base une couche de projections volcaniques constituant un anneau de tufs de maar. Les épaisseurs relatives des deux ensembles, leur composition différenciée (brèches à palagonite et remaniements de formations ligniteuses dans le seul forage S2) insistent sur le fait qu'on est là en présence de deux structures plus ou moins emboîtées, voire sécantes et que les deux cratères d'explosion ont eu des activités indépendantes et successives. Les fragments de formation ligniteuse du Pleistocene ancien (palynologie) contenus dans les projections volcaniques recoupées par la base de S2 nous indiquent une limite d'âge maximal pour la structure
STRUCTURES VOLCANIQUES. La géologie de surface (lithologie, sédimentologie et structurologie des formations) a montré que la dépression de Soleilhac est contenue dans une structure volcanique résultant d'activités explosives du type phréatomagmatique. Les deux sondages carottés mettent en évidence l'existence d'une superposition de deux ensembles comportant chacun : au sommet une séquence sédimentaire lacustre, à la base une couche de projections volcaniques constituant un anneau de tufs de maar. Les épaisseurs relatives des deux ensembles, leur composition différenciée (brèches à palagonite et remaniements de formations ligniteuses dans le seul forage S2) insistent sur le fait qu'on est là en présence de deux structures plus ou moins emboîtées, voire sécantes et que les deux cratères d'explosion ont eu des activités indépendantes et successives. Les fragments de formation ligniteuse du Pleistocene ancien (palynologie) contenus dans les projections volcaniques recoupées par la base de S2 nous indiquent une limite d'âge maximal pour la structure de maar située à l'Est de la ferme du site Soleilhac-Centre. Cette structure la plus orientale paraît être la plus ancienne des deux (cf. coupe interprétative). Vers 1 Ma avant le présent, un groupe humain préhistorique occupa le site Soleilhac-Centre, sur les rives d'un paléo-ruisseau ainsi que l'îlot sableux construit par ce cours d'eau sur le front de son delta fluvio-lacustre. A ce moment, un plan d'eau de faible profondeur (quelques mètres), entouré de zones marécageuses riches en formations végétales situé vers la cote actuelle 703mNGF, témoignait de la fin du comblement de la dépression lacustre orientale. Ainsi, la dépression de Soleilhac présente un modèle relativement original en comparaison avec ce que l'on peut voir sur les sites des autres maars du bassin du Puy et du Devès. Ici, malgré un âge relativement récent, la structure volcanique montre une évolution morphologique beaucoup plus avancée. Le développement des niveaux détritiques au sein de la série lacustre (érosion et démantèlement des anneaux de projections volcaniques périphériques), les recouvrements importants de la série continentale superposée (convois de blocs, dépôts de pente, glaciers rocheux) s'expliquent par : — la place du site : position au bas d'un plateau basaltique (plaine de Rachat déjà bien
par ce cours d'eau sur le front de son delta fluvio-lacustre. A ce moment, un plan d'eau de faible profondeur (quelques mètres), entouré de zones marécageuses riches en formations végétales situé vers la cote actuelle 703mNGF, témoignait de la fin du comblement de la dépression lacustre orientale. Ainsi, la dépression de Soleilhac présente un modèle relativement original en comparaison avec ce que l'on peut voir sur les sites des autres maars du bassin du Puy et du Devès. Ici, malgré un âge relativement récent, la structure volcanique montre une évolution morphologique beaucoup plus avancée. Le développement des niveaux détritiques au sein de la série lacustre (érosion et démantèlement des anneaux de projections volcaniques périphériques), les recouvrements importants de la série continentale superposée (convois de blocs, dépôts de pente, glaciers rocheux) s'expliquent par : — la place du site : position au bas d'un plateau basaltique (plaine de Rachat déjà bien inversée sur un substratum marneux paléogène) et la présence d'un petit cours d'eau permanent (Paléo-Chalon) qui a accéléché les phénomènes de sédimentation et d'érosion; — la succession de phases climatiques très contrastées et l'évolution des phases froides vers la grande crise climatique du Pleistocene moyen, pendant la période de sédimentation. Enfin, dès la fin du Pleistocene moyen et jusqu'à l'époque actuelle incluse, les facteurs d'érosion ont largement prédominé, empêché tout dépôt, alors que les sédiments du Pleistocene récent (et surtout du post-Würm) sont courants dans les autres maars récents de cette région. Note reçue le 19 octobre 1987, acceptée le 6 septembre 1988. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] F. ROBERT, Annales de la Société d'Agriculture, Sciences, Arts et Commerce du Puy, 1830. [2] M. BOULE, Bull, des Services de la Carte Géologique de la France, 4, 1892. [3] E. BONIFAY, M. F. BONIFAY, R. PANATTONI et J. J. TIERCELIN, Bull. Soc. Préhistorique française, 93, 1975, p. 293-304. [4] P. BOUT, Géologie in Mijnbouw., 43, 1964, p. 83-93. [5] E. BONIFAY et M. F. BONIFAY, in Le Bassin du Puy aux temps préhistoriques, Musée Crozatier, Le Puy-en-Velay, 1981, p. 19-36. [6] N. THOUVENY et E. BONIFAY, Nature, 308, n° 5957, mars 1984, p.