Le géosite de la Falaise basaltique et préhistorique de Longetraye à Freycenet-la-Cuche est l’un des plus hauts sites archéologiques du Massif Central. Les abris, installés dans les cavités d’une coulée basaltique ont été occupés par les populations préhistoriques du massif par intermittence pendant près de 20 000 ans.
Dans la province volcanique du Velay oriental, deux coulées basaltiques qui le forment avaient recouvert, il y a environ 9 millions d’années (Ma), un vieux socle granitique et des sables et galets charriés par les cours d’eau d’alors, dans un contexte climatique chaud.
Puis l’Orcival a creusé sa vallée en entaillant les coulées et le vieux socle sous-jacent. Ainsi les coulées sont visibles par la tranche. À leur base, la colonnade est formée de prismes ou « orgues » accolés. Elle est recouverte par un puissant entablement dont les prismes irréguliers et enchevêtrés forment le plafond des abris.
Les abris de Longetraye se sont développés dans les contextes très froids, mais ici sans glaciers (contexte périglaciaire), de la dernière « période glaciaire » (-70 000 à -16 000 ans), entrecoupée de brèves améliorations . Sous l’effet d’une alternance saisonnière de gel puissant et de dégel, la colonnade, plus sensible, a reculé plus vite que l’entablement, dégageant les abris.
Lors du dernier maximum de froid, vers 20 000 ans, le relief était déjà très proche de l’actuel, mais le paysage était semi-désertique, couvert d’une steppe froide dénuée d’arbres. Bien exposée, la falaise de Longetraye devait présenter très localement des conditions thermiques un peu moins rudes, favorables à la présence d’arbustes nains protégés des grands froids hivernaux par la neige du plateau poussée par le vent et accumulée ici en épaisses congères ne fondant que très tardivement à la bonne saison.
À partir de 18 000 ans, un réchauffement généralisé entraîne la disparition de la faune arctique (renne, renard polaire, mammouth) qui se replie vers le nord de l’Europe.
Vers 13 500 ans avant JC, les derniers chasseurs-trappeurs du Magdalénien campent sur le site de Longetraye dans l’abri le plus vaste.
Puis, les steppes froides disparaissent et la forêt recolonise les espaces d’altitude où l’hiver reste long et neigeux. Les Mésolithiques de l’espace rhodanien, entre 8 000 et 6 000 ans avant JC, investissent les vallées et les monts du Vivarais, débordent le Mézenc et s’installent dans les abris de Longetraye au pied de la coulée. Ils seront suivis par les premiers agriculteurs du Néolithique méridional et, après 2 300 ans avant JC, par les pasteurs transhumants et les paysans des Âges des métaux.
Des charbons de bois et des coques de noisettes extraits du sol de l’abri le plus vaste du site de Longetraye ont permis de dater par le carbone 14 ses fréquentations successives.
Entre 8 000 et 6 000 ans av. JC, les populations du Mésolithique y séjournent saisonnièrement. Elles ont aussi laissé les traces de leur installation dans les abris sous la coulée basaltique de la vallée de Montpezat, de leur passage au col de Claron près du Béage et de leur présence dans le bassin du Puy.
Ces derniers chasseurs-cueilleurs de la préhistoire apportent avec eux des silex fins et translucides originaires de Cruas dans la vallée du Rhône. Ce sont des archers et leurs flèches sont armées de petits silex taillés (micro-pointes et microlithes géométriques : triangles et trapèzes divers) retrouvés en nombre à Longetraye. Ils chassent en forêt le cerf et le sanglier et exploitent les ressources végétales spontanées : fruits à coques, tubercules, champignons, baies etc.