Localisation géographique

Sur la côte méditerranéenne, entre Béziers et Montpellier, Agde est baignée par l'Hérault et se situe à son embouchure.
Le complexe volcanique du mont Saint-Loup (l'objet de cette étude) est délimité par Agde au NW et le Cap d'Agde au SE, pour une surface de 15 km2. L'ensemble se compose de 3 cônes stromboliens, de coulées de basalte, de dykes et de dépôts phréatomagmatiques.

Contexte géodynamique régional

Le volcanisme récent (Miocène à Quaternaire soit de 0 à 15 Ma) en France comprend 14 provinces (tableau 1).

Tableau 1

Un certain nombre de ces massifs sont connus de tous, la chaîne des Puys, le mont Dore, le Sancy, le Cantal, le Velay. D'autres sont moins connus, l'Aubrac, les Coirons, les Causses et le Forez.
Enfin l'ensemble volcanique de l'Escandorgue, dont fait partie le complexe volcanique du mont Saint-Loup, est quasiment inconnu de tous, avec une bibliographie quasi-inexistante.
Les dernières études sur le Massif central confirment que, lors de l'orogenèse alpine, plusieurs rifts se sont mis en place en Europe avec, en particulier dans le Massif central, le rift ouest européen. A l'ouest du Sillon houiller, ce rift se forme par amincissement de la lithosphère continentale et remontée de l'asthénosphère qui provoque l'anomalie thermique du Massif central. Ces épisodes tectoniques sont en relation avec le volcanisme.
Il y a encore quelques années, le schéma tectono-volcanique du Massif central se présentait sous la forme de trois axes volcaniques se développant à la faveur du bombement asthénosphérique, avec une province volcanique centrale, le Cézallier

• axe nord, avec le Cézallier, les monts Dore et la chaîne des Puys sur 70 km;
• axe SE, Devès et Ardèche sur 160 km;
• axe SSE, avec le Cantal, l'Aubrac, les Causses, l'Escandorgue, le Lodévois et le Languedoc sur 230 km.

Actuellement, on privilégie 3 phases volcaniques, avec un axe globalement nord-sud en 2 branches. La limite entre les provinces volcaniques nord et sud se situe toujours au niveau du Cézallier.
L'axe nord comprend le Cézallier, les monts Dore, la chaîne des Puys, la Limagne, la Sioule, et le Charolais. Sur l'axe sud, on trouve depuis le Cézallier : le Cantal, le Devès, le bassin du Puy, le Velay oriental, les Coirons, l'Aubrac, le bas Vivarais, les Causses et l'Escandorgue.
Les 3 phases volcaniques se répartissent sur les 65 derniers Ma. La période pré-rift, de 65 Ma à 37 Ma, présente un magmatisme réduit sur l'axe nord et quasi-inexistant sur l'axe sud.
La seconde phase, de 37 Ma à 12-14 Ma, correspond à la période de mise en place du rift du Massif central. Les émissions volcaniques syn-rift sont synchrones d'un fort amincissement crustal. Les provinces volcaniques de la Limagne et du Forez se mettent en place sur l'axe nord, l'axe sud étant dépourvu d'activité
volcanique.
La phase volcanique majeure post-rift, entre 1214 Ma et l'actuel, est particulièrement importante sur l'axe sud avec le Cantal, le Puy et le Velay oriental. L'axe nord s'illustre tout de même par 1a chaîne des Puys et la Sioule.
Le complexe volcanique du mont Saint-Loup est la partie la plus méridionale des centaines de pointements volcaniques qui apparaissent durant cette dernière phase entre l'Escandorgue, le Lodévois et la basse vallée de l'Hérault.

Contexte local

Le complexe volcanique du mont Saint-Loup (mont Saint-Loup, Petit Pioc'h, mont Saint-Martin et plage de la Conque) est original par son évolution sur une période de 1 Ma. où l'on passe d'un volcanisme sous-marin/lagunaire surtseyen avec un système de maar et des manifestations phréatomagmatiques, puis à un type vulcano-strombolien classique.
La roche que l'on trouve est relativement homogène: un basalte avec 50-52% de silice et 2 à 5% de néphéline normative. La roche contient des phénocristaux d'olivine et d'augite ; dans la pâte, on trouve des microlithes d'olivine, d'augite, de magnétite et de plagioclases plus ou moins zonés (An6o au centre à An30, sur les bords). Des nodules d'augites et d'olivines sont connus dans certaines coulées.
Les profils topographiques AB et CD (schéma 3) effectués à partir de la carte à 1/25 000, montrent le relief peu accentué des édifices volcaniques.

Schéma 3 Localisation des structures de maars (encadré) et coupes reprenant les principaux édifices stromboliens et la plage de la Conque.

La première coupe NE-SW recoupe le Mont Saint-Loup et le Petit Pioc'h, avec le point culminant de la région à 113 m, le second avec 68 m était, avant l'exploitation, de type Lemptégy (exploitation d'un cône strombolien à cœur ouvert dans la chaîne des Puys, Auvergne, France) à une altitude d'au moins 80 m. La seconde coupe, NW-SE va du Petit Pioc'h jusqu'à la plage de la Conque, en passant par le mont Saint-Martin, à 55 m d'altitude.

Reconstitution paléogéodynamique du complexe volcanique du mont Saint-Loup.

Dans cette reconstitution, l'histoire du complexe volcanique est divisée en 5 phases (en ne tenant pas compte de la phase pré-volcanique). Cette reconstitution se déroule de 1 Ma jusqu'à l'actuel, avec tous les phénomènes associés et des exemples sur le terrain. Tous les schémas seront représentés NW-SE, c'est-à-dire du complexe volcanique du mont Saint-Loup vers la plage de la Conque (schéma 1).

Phase 0, anté-volcanique

Il y a plus de 1 Ma., la région du Cap d'Agde pouvait ressembler à une lagune où à une zone océanique avec une faible tranche d'eau.

Phase I, les tufs jaunes

Il y a 1 Ma., dans le contexte géodynamique exposé plus haut sur le rift du Massif central, un volcanisme basaltique se met en place, la présence d'eau provoque la formation d'un dynamisme phréatomagmatiques avec formation de diatrêmes. Un épisode surtseyen au large n'est pas exclu, en fonction de la tranche d'eau et de la quantité de magma en présence (schéma 2).

Schéma 2 Ce diagramme montre que le rapport m.3 d'eau par rn3 de lame impose le type de phénomène volcanique associé et l'explosivité de celui-ci. Le dynamisme de type maar n'apparaît que polir des rapports eau/magma faibles. Lorsque cette valeur augmente, lin régime surtseyen apparaît. On peut imaginer, au lave, avec urne tranche d`eau plus importante, un dynamisme de type: surtseyen. Les laves en coussin n'apparaissent que pour un rapport eau/magma très important, l'explosivité du phénomène volcanique étant alors quasi nulle. Aucune lave en coussin n'a été observée ni rapportée par les auteurs.

Six structures de type diatrêmes ont été, repérées par les méthodes de levé magnétique. La plus au sud à 30 km du Cap d'Agde est immergée au large, seul le maar de Baldy-Batipaume, à l'est du mont Saint-Loup, n'est pas immergé.
On trouve ainsi des tufs jaunes (fig. 1.1 et 1.2), signature d'une mise en place de matériel volcanique en milieu aqueux avec altération des verres volcaniques en palagonite.

Fig. 1.1 - Plage de la Capitainerie Fig1.2 - Zone nord de la plage de la Conque. Zone des tufs jaunes

(Schéma 1. I) Le schéma de l'épisode I illustre la formation d'un cratère de maar avec des dépôts de déferlantes basales qui se mettent en place à chaud dans une lagune en se palagonitisant.

Phase II, les tufs gris

Le système volcanique s'isole progressivement de la phase aqueuse en comblant la "lagune"; on passe à des dépôts de tufs gris, typiques de maars, mais sans palagonitisation.
L'activité phréatomagmatique indique qu'il reste de l'eau, peut-être sous forme de nappe phréatique.
Les dépôts de cette phase sont visibles dans la coupe que représente la plage de la Conque (fig.2).

Fig. 2 - Plage de la Conque, zone sud, tufs gris. La vile montre les dépôts de tufs gris avec des érosions mécaniques liées à la force des déferlantes basales, des structures en anti-dune sont aussi visibles.

Le schéma de l'épisode II (Schéma 1. II) montre que le dynamisme de type maar fonctionne encore. Seuls les dépôts ne se font plus dans une lagune, l'épaisseur de tufs jaunes ayant suffi à émerger la zone.

Phase III, dynamisme strombolien

Le système s'isole complètement de l'eau ; on passe d'un volcanisme phréatomagmatique à un volcanisme de type strombolien.

Fig. 3 - Mont Saint-Loup, édifice strombolien.

L'ancien maar se remplit d'un lac de lave.
Sur ce lac se met en place un cône strombolien, le mont Saint-loup (fig.3) qui, sous le poids de l'édifice, déborde pour donner la coulée de Baldy-Patipaume (mécanisme que l'on peut imaginer équivalent au puy de la Nugère avec la coulée de Volvic, Auvergne, France).
Cette coulée de basalte (fig.4), intersection de la RN112 et de la D912 à l'est d'Agde, riche en gaz avec un faciès vacuolaire, ne possède pas de semelle scoriacée ; elle thermométamorphise les dépôts phréatomagmatiques antérieurs (hyaloclastites) dans lesquels on observe quelques bombes de petite taille.

Fig. 4 - Coulée prismée de Baldy-Batipaume

Le passage à un système strombolien avec des dépôts de scories basaltiques montre, dans certaines zones de dépôts (fig.5), que l'eau encore présente finit par disparaître complètement. Il y a alternances de dépôts noirs (scories stromboliennes) et jaunes (mêmes dépôts, mais palagonitisés).

Fig.5 - Alternance de dépôts scoriacés anhydres et palagonitisés Cette vue, prise le long dé la falaise du rocher d'Agde, montre l'évolution type du régime phréatomagmatique à un régime strombolien anhydre. 1. Zones de tufs gris indiquant la présence d'eau dans la zone d'émission des laves avec un dynamisme de maar (remarquer élue les dépôts ne sont pas palagonltisés). La granulométrie plus homogène et fine semble indiquer que l'on s'éloigne du centre d'émission par rapport d la zone de la plage de la Conque (fig.2). 2. Alternance de tufs phréatomagmatiques et de dépôts stromboliens, indiquant le passage d'un régime phréatique â un. système anhydre, strombolien. A la base de cette zone, les dépôts phréatomagmatiques sont plus nombreux grée les dépôts stromboliens. La tendance s'inverse ait fur et C1 mesure que l'on monté: dans la coupe. Vers le sommet, la majorité des dépôts sont stromboliens, les dépôts de tufs gris sont de moins en moins nombreux et de plus faible puissance. 3. A partir de cette zone, les dépôts de tufs gris, ont disparu, seuls des dépôts stromboliens sont visibles. Le système est passé dit dynamisme phréatomagmatique au dynamisme strombolien. On remarquée une alternance de dépôts stromboliens noirs (dépôts en zone aérienne) et des dépôts stromboliens palagonitisés jaunes indiquant un dépôt en milieu aqueux. Le balancement des marées peut expliquer cette alternance, ruais dans une zone peur. étendue car, sur d'autres af2eurern.ents, l'épisode dépôts stromboliens palagonitisés est absent. 4. Le liant de la falaise ne montre que des dépôts stromboliens noirs. Dans certaines zones de cette falaise, le sommet des dépôts stromboliens est cacheté par des coulées de basalte présentant un pendage net vers la ruer.

(Schéma 1. III) Le schéma montre le remplissage des cratères de maar par le basalte avec débordement pour former la coulée de Baldy-Batipaume (type Nugère) et mise en place des édifices stromboliens.

Les cônes stromboliens

Sur cette zone de 15 km2 entre Agde et le Cap d'Agde, 3 cônes stromboliens sont visibles. Certains auteurs semblent indiquer qu'il pourrait s'agir d'un seul et unique cône démantelé par l'érosion. Les observations de terrain actuelles (percement de la nationale RN112 qui traverse le cône du Petit Pioc'h) semblent confirmer la présence de 3 appareils stromboliens distincts :

• au NE, le mont Saint-Loup, point culminant avec 113 m d'altitude ;
• au centre, le Petit Pioc'h (initialement - 80 m)
• au sud, le mont Saint-Martin avec ses 55 m.

1 - Le mont Saint-Loup

Au NE, le point culminant (113 mètres, le mont Saint-Loup) présente à son sommet des éléments caractéristiques : les bombes en fuseau.

Fig. 6 - Bombe métrique en fuseau, sommet du mont Saint-Loup.

La taille des bombes indique la présence proche du point d'émission, qui n'est plus visible dans le relief actuel.

Des enclaves thermométamorphisées de l'encaissant sont présentes dans les blocs massifs de basalte. Elles se répartissent en deux catégories selon leur origine: du granite et des grains centimétriques de quartz provenant du socle, et du calcaire arraché à la couverture sédimentaire.
De petites carrières de pouzzolane montrent des dépôts stromboliens lités, ainsi que des failles importantes de direction NE. On peut imaginer des déstabilisations du volcan soit par une instabilité de l'un de ses flancs, soit liée à l'activité d'un des autres cônes.
Une ancienne carrière dans le flanc du volcan, maintenant transformée en stand de tir, montre un faciès cœur de cône (rouge, cette couleur est due à l'oxydation du fer contenu dans les scories par la chaleur, par un contact prolongé dans l'environnement direct de la cheminée d'alimentation). Ces dépôts présentent des figures liées aux éruptions successives (chenaux d'érosion mécanique avec remplissages scoriacés ultérieurs). Certaines zones sont plus indurées que d'autres. Plusieurs coulées massives sont intercalées avec les dépôts stromboliens. Les derniers dépôts du sommet de la carrière sont homogènes, mais avec une granulométrie plus importante à blocs pluri-décimétriques. Ils oblitèrent les dépôts scoriacés et semblent remplir un chenal d'érosion.
Une étude systématique de ces dépôts permettrait de repérer les faciès cœur de cône et les différents pendages. On pourrait apprécier plus précisément la position de la ou des zones d'alimentation magmatique.
Les nombreux litages dans les dépôts de scories, de granulométrie homogène, semblent montrer, sur plusieurs affleurements, une pulsation éruptive régulière du volcan.
Intercalé entre chacun de ces dépôts, dont l'épaisseur moyenne est de 20 cm, une zone centimétrique de cendre grise est visible. Vers le sommet, l'épaisseur des dépôts de scorie rouge change, jusqu'à atteindre plusieurs mètres.
Cette variation des dépôts peut être liée à un changement dans l'activité du mont Saint-Loup, ou provenir d'une autre cheminée d'alimentation proche de la première.

2- Le Petit Pioc'h

Ce cône strombolien fut, comme le puy de Lemptégy (Auvergne), utilisé comme carrière pour la pouzzolane, puis transformé en dépôt d'ordures.
Dans la décharge, la partie sud montre le reste d'un front de taille dans une coulée de basalte massif. Après avoir traversé les ordures, on peut observer une coupe de la coulée qui montre un mélange de magma très riche en enclaves du socle. Des fluidalités magmatiques sont aussi visibles, soulignées par la différence de faciès entre les deux magmas. Une étude approfondie pourrait expliquer la coexistence d'un basalte massif sombre avec un autre plus clair vacuolaire. La RN112 coupe la base sud-ouest du cône. Sur la gauche de l'affleurement, on observe une succession de faciès avec, de la base au sommet, une zone blanche de " ponce " présentant un grano-classement inverse. Puis, en discordance, une zone avec quelques lambeaux de lave, des dépôts rouges scoriacés fins. Au-dessus, un dépôt rouge scoriacé, faciès cœur de cône à blocs décimétriques, passe progressivement à un faciès bas de cône, noir.
Au moins une faille normale de pendage, à priori N-NE, décale les dépôts sur une hauteur d'environ 30 cm. Dans la partie est de cette même coupe, visible depuis le parking de la RN112 (fig.7), on peut voir, depuis la base vers le sommet, des dépôts stromboliens, faciès cœur de cône, puis bas de cône.
Sur cette coupe, on retrouve la coulée observée au niveau du dépôt d'ordures, ainsi qu'une partie d'une seconde coulée.
Le pendage général des dépôts vers le sud-ouest, et en particulier celui de la coulée basaltique, confirme que la zone d'alimentation magmatique était située au niveau du Petit Pioc'h. Dans le cadre régional, ce pendage est un élément supplémentaire pour infirmer l'hypothèse d'un volcan unique dont l'érosion ultérieure aurait laissé les trois reliefs volcaniques actuellement visibles dans le paysage.

Fig.7 - RNI12 recoupant le Petit Pioc'h

Sur le parking de la RN112, face à l'affleurement du Petit Pioc'h, on observe la continuité des coulées et des dépôts de scories. Dans plusieurs zones de cet affleurement, des fissures de dégazage avec des dépôts fumerolliens blancs indurés sont visibles.
Dans cette même zone, des lambeaux de lave présentent la particularité d'avoir un encroûtement jaune avec un cœur rouge.

3 - Le mont Saint-Martin

Ce cône strombolien dépasse à peine du relief ; aucune carrière ni affleurement ne permet de se rendre compte de sa structure.

Phrase IV, épisode filonien

A la fin de l'épisode volcanique, vers 500 000 ans, un complexe filonien vient se mettre en place au niveau de la plage de la Conque. Cette intrusion basaltique redresse les couches de tufs de 30 à 45°.
Ce filon de basalte, d'une largeur d'une dizaine de mètres, est un dyke dans la partie sud-ouest de la plage et un sill dans sa partie nord-est. Il se poursuit en mer à l'ouest où il forme le rocher des Deux-Frères.
Dans la zone sud, il redresse complètement les dépôts de tufs gris.
Dans la zone nord-est de la plage de la Conque, le filon de basalte prend la forme d'un sill. Il permet de voir, en les ayant redressés et plissés, les tufs jaunes de la phase I (fig.8). Dans la zone du sill, les dépôts sous-jacents de tuf jaune ne sont pas perturbés, seuls ceux se trouvant au toit du filon de basalte sont plissés.

Fig..8 - Redressement des tufs jaunes de la plage de la Conque lors de ha cuise en place dit Bill de basalte.

(Schéma 1 IV) Le schéma montre la mise en place du dyke de basalte qui redresse les dépôts de tufs jaunes de la plage de la Conque.

Phase V, actuel - érosion, plage de la Conque

L'aspect actuel de la plage de la Conque est lié à l'érosion marine. Elle a mis en relief les dépôts de tufs phréatomagmatiques gris et du dyke de basalte.
La forme en anse de la plage de la Conque est due à la différence de rhéologie entre les deux zones de filon de basalte et la zone centrale érodée des dépôts de tufs (schéma 1. V).

Fig. 9 - Plage de la Conque (seule pleige de sable noir en France). Le rocher des Deux-Frères a protégé les tufs de l'érosion marine, ce qui n'est pas le cas de la partie centrale de la plage car le filon. de basalte est inexistant à ce niveau.

L'érosion actuelle des falaises du Cap d'Agde est un problème. L'érosion marine affouille toutes les falaises de la côte et provoque leur effondrement.

Trois solutions sont actuellement mises en place pour limiter l'effondrement des falaises :

• le soutien de la partie supérieure des falaises, par des poteaux ;
• l'édification de murs sous les zones affouillées, permettant de limiter l'action de l'érosion marine ;
• dès que des fractures apparaissent au sommet des falaises, injection de béton pour les consolider et éviter ainsi un effondrement de pans entiers de falaise.

Résumé

On peut reprendre le schéma général (schéma 1 phases I à V) vu au début de cet exposé avec les cinq phases citées.

Phase I. 1000 000 ans, phréato-magmatisme, formations de b maars, les dépôts se font dans une lagune et sont palagonitisés (tufs jaunes). 
Phase II. Comblement de la lagune, toujours du phréato-magmatisme, mais les dépôts ne sont plus palagonitisés (tufs gris) ; dépôts dans zone émergée.
Phase III. Passage d'un dynamisme phréato-magmatique à un dynamisme strombolien avec remplissage des maars par des lacs de basalte. Puis édification de cônes stromboliens avec coulées de laves.
Phase IV 500 000 ans, fin de l'épisode volcanique avec mise en place de filons de basalte. 
Phase V Érosion côtière et formation de la plage de la Conque avec mise à nu des dépôts de tufs jaune et gris, des dépôts stromboliens et la découverte du filon de basalte.

Conclusion

Le complexe volcanique du mont Saint-Loup, s'il ne doit plus être considéré comme un édifice unique dont l'érosion ultérieure aurait délimité 3 reliefs volcaniques (Mont Saint-Loup, Petit Pioc'h et Mont Saint-Martin), peut être interprété comme 3 cônes volcaniques plus ou moins complexes (le Mont Saint-Loup a pu avoir plusieurs centres d'émissions).
Dans le modèle d'évolution d'un dynamisme phréatomagmatique à un dynamisme strombolien, les cheminées d'alimentation des cônes se mettent en place le long de failles bordières de l'ancien matir.
Les 3 cônes stromboliens peuvent être interprétés comme la phase terminale du matir de Baldy-Batipaume se mettant en place sur un lac de lave en partie solidifié.
Les failles observées au mont Saint-Loup et au Petit Pioc'h, de pendage NE à N-NE, semblent confirmer un début de déstabilisation de l'ensemble des édifices volcaniques. Elles
pourraient confirmer le fonctionnement selon un modèle "Nugère" (surcharge d'édifices stromboliens sur un lac de lave en partie solidifié), avec émission par débordement de la coulée de Baldy-Batipaume vers le NE.
La plage de la Conque, site exceptionnel par la qualité de ses affleurements, n'a été préservée de l'érosion marine que par le blindage basaltique du dyke qui forme le rocher des Deux-Frères au sud-ouest et au nord-est de la plage, sous la forme d'un sill. Les vues aériennes de cette zone semblent montrer l'absence de continuité, au moins en surface, des deux extrémités de ce filon. L'érosion de la plage de la Conque confirme cette hypothèse, la partie centrale non protégée est érodée.
La plage de la Capitainerie pose un problème nouveau. L'ensemble des dépôts de tufs forme un arc de cercle concave parfait de 250 m de longueur.
Deux hypothèses peuvent être avancées
- cela pourrait être un indice sur un autre dyke de basalte s'injectant près de la plage de la Capitainerie. Deux causes identiques ayant les mêmes effets: on retrouverait le même Soulèvement qu'au rocher des Deux-Frères.
- un édifice volcanique aujourd'hui disparu, dont les traces seraient le pendage de ces dépôts phréatomagmatiques et les quelques restes de coulées de basalte avec le pendage net vers la mer, indiqué plus haut dans l'article. L'urbanisation de cette zone permet difficilement d'accéder aux informations qui seraient utiles pour confirmer cette hypothèse.
Une étude plus approfondie sur les relations inter-édifices pourrait donner des informations sur leur mise en place, l'étude de toutes les coulées de lave de cette zone pourrait indiquer la direction des zones d'émissions.

Bibliographie

• Carte géologique de la France, BRGM, Agde N°1040
• BOUSQUET J-C. : Géologie du Languedoc-Roussillon, éd. Les presses du Languedoc /BRGM.
• BROUSSE R., LEFEVRE C. : Les volcanisme en France. Guides géologiques régionaux, éd. Masson. 
• GEZE B. : Guides géologiques régionaux Languedoc méditerranéen, Montagne Noire, éd. Masson.
•  MICHON L., MERLE 0. : Le rift du Massif central. interactions volcanisme-teconique. Réunion spécialisée " Phénomènes volcano-tectoniques et volcanisme associé ".
  Clermont-Ferrand, 13-16 septembre 2000. Volcanologie de la chaîne des Puys ; éd. Parc naturel régional des volcans d'Auvergne.