Les structures volcaniques

> > Les structures volcaniques ; écrit le: 15 mai 2012 par La rédaction

L’accumulation constante de matériau d’éruption près du centre de l’émission entraîne la formation et le développement progressif d’édifices volcaniques de formes et de structures très variables puisque résultant de l’interaction de mécanismes divers. Les éruptions stromboliennes, les dômes d’extrusion et la formation de coulées de lave, qui sortent toujours de la même bouche éruptive, produisent une construction régulière et graduelle d’édifices volcaniques de forme conique. Le déplacement de la bouche éruptive, fréquent pour beaucoup de volcans, entraîne au contraire une agglomération de structures multiples ou encore des changements radicaux des formes en phase de développement régulier et normal. D’autres mécanismes, tels les éruptions explosives, les effondrements caldériques, les éboulis et l’érosion, tendent plutôt à détruire les édifices eux-mêmes et à en modifier sérieusement la morphologie.

Les cônes volcaniques

Il existe deux sortes de cônes : les cônes monogéniques résultant d’une seule éruption, et les cônes polygéniques formés par l’accumulation progressive de matériaux d’éruption émis par la même bouche. Parmi les cônes monogéniques provenant d’éruption sait,
apport d’eau externe, on distingue les cônes de scories et les cônes de scories soudées. Ces derniers sont formés par l’accumulation de lambeaux de lave soudés entre eux
au moment de leur expulsion. Les premiers au contraire, proviennent de la retombée de fragments partiellement refroidis roulant sur les flancs du cône lui-même.
Les volcans polygéniques centraux, dont l’activité commence toujours dans la même bouche éruptive, sont divisés en volcans boucliers et en strato-volcans. Les volcans boucliers sont des édifices aux pentes douces, presqu’entièrement construits de coulées de lave fluide, très étendue mais peu épaisse. Les plus connus sont les volcans de Hawaii. Le Mauna Loa par exemple, a une profondeur de 4500 m en dessous du niveau de la mer et s’élève à 4158 m d’altitude. De ce fait, c’est la montagne 1a plus élevée de notre planète avec une base d’environ 100 x 50 km et une pente moyenne de seulement 10 %. La taille de ce volcan est telle, que le poids de l’édifice cause une sorte de flexion de la lithosphère sous-jacente. Des études géophysiques ont montré que le Mauna Loa abrite constamment de la matière en fusion dans une grosse cheminée dans laquelle, ainsi que le suggèrent des études sur la composition du magma éjecté, des processus de cristallisation sembleraient prendre place. Ceci entraîne une énorme accumulation des cristaux, principalement d’olivine plus dense que le liquide magmatique et concentrée dans la partie la plus basse.
Les strato-volcans sont des structures coniques qui s’élèvent majestueusement sur les hauts plateaux des marges continentales actives ou des arcs insulaires. Les strato-volcans présentent des flancs à cambrure concave vers le sommet. Les versants inférieurs sont peu inclinés mais la partie apicale atteint souvent 30 à 35°. Comme l’indique leur nom, les strato-volcans sont formés de couches alternées de coulées volcaniques et de matériaux pyroclastiques provenant du cratère central. La partie sommitale est formée de matériau grossièrement fragmenté d’origine explosive ou provenant des brèches de coulées de lave. Les flancs inférieurs sont composés d’une alternance de coulée de lave et de matériaux pyroclastique, comme des coulées de boue. Beaucoup de strato-volcans ont les flancs pointillés de cônes adventifs résultant d’une sortie latérale de magma. Les strato-volcans peuvent être sujets à des éboulis, catastrophiques dûs à leurs pentes très escarpées ainsi qu’à d’autres facteurs liés à leur structure propre. Ces éboulis peuvent provoquer l’effondrement de la partie sommitale du cône et la formation de gigantesques niches en forme de cirques. La masse de l’éboulement au pied de la structure forme de grandes étendues détritiques ponctuées d’une myriade de petites collines appelées hummocks. Ces derniers sont caractéristiques des éboulis du volcan et sont composés de morceaux de roche plus dure (généralement de la lave) qui dépassent de la masse détritique faite de matériau friable. Après un éboulement, l’activité reprend son cours à l’intérieur du cirque et cause l’édification d’un nouveau cône volcanique. Les exemples de volcans sur lesquels on a pu constater de grands éboulements sont innombrables: citons seulement Mont St Helens aux États-Unis, Bezymianny au Kamchatka, Galeras en Colombie et Reventador en Équateur. En Italie, les plus célèbres sont la Sciara del Fuoco dans l’île de Stromboli et la Valle del Bove sur le flanc de l’Etna.
Les édifices volcaniques sont constitués par l’accumulation de matériaux éjectés ainsi que par des corps rocheux formés à la suite du refroidissement et de la solidification du magma qui s’est introduit dans les viscères du volcan lui-même. Les magmas peu visqueux tendent à couler dans les fractures des roches donnant naissance, des corps longs et droits qui entaillent la stratification du cône. Les corps de ce type sont appelé1
dykes et sont décrits de façon diverse selon leur géométrie particulière. Les dykes radiaux sont les plus courants et résultent d’une fracture du cône due à la pression du magma contenu dans la cheminée. Dans certains cas, ces dykes sont dispersés régulièrement dans toutes les directions, et dans d’autres, l’appareil a tendance à se casser selon une direction précise et l’on assiste donc à la formation de faisceaux cohérents de dykes. Certains dykes peuvent être faits des restes de conduits par lesquels
le magma s’est écoulé sur les flancs du cône volcanique, entraînant
une éruption latérale.

Cratères et caldeiras

Les zones volcaniques sont marquées par la présence de dépressions circulaires parfois occupées par des lacs. C’est ce que l’on appelle des cratères volcaniques. Ce sont la taille et le mécanisme de formation de ces dépressions qui font la différence entre un cratère proprement dit à une caldeira. Les cratères ont généralement un diamètre inférieur à 1 km et sont le résultat direct d’une activité explosive et d’élargissements successifs dus à des effondrements ou à l’érosion des parois. Les caldeiras au contraire, sont de grandes dépressions de forme circulaire PRODUITES par des phénomènes d’approfondissement liés à l’écroulement du toit des réservoirs magmatiques superficiels. L’effondrement des loches du toit d’une chambre magmatique se produit quand, à la suite d’une éruption, on assiste à une chute brutale de la pression interne, conséquence de la disparition d’un volume important de magma. Beaucoup de caldeiras ont un lac à l’intérieur et offrent des paysages fascinants. Des caldeiras anciennes comme celles de Crater Lake en Oregon, de Santorin dans la mer Égée et des Champs Phlégréens près de Naples sont bien connues.
En Alaska, la caldeira du Katmaï est particulière parce qu’elle a été lin niée par l’éruption du volcan Novarupta à la suite de quoi il y eut le fameux dépôt d’ignimbrite de la Vallée des dix mille fumées. Le magma emmagasiné dans la chambre magmatique placée sous le mont Katmaï fut rejeté par une bouche éruptive distante de 8 km. Le vide partiel de la chambre provoqua l’effondrement de la partie sommitale du Katmaï ce qui entraîna une dépression circulaire de 1000 m de profondeur environ pour un diamètre de 4,8 km. La grande majorité des caldeiras est produites par des éruptions explosives qui engendrent des larges volumes de matériaux.
On peut résumer les séquences de ce phénomène volcanique à trois stades fondamentaux: formation d’une colonne plinienne sortie d’une bouche éruptive unique, effondrement du toit de la chambre magmatique avec ouverture de plusieurs bouches éruptives, et enfin effondrement et formation de la caldeira. Il convient de remarquer que c’est au deuxième stade que l’on observe la vitesse maximale d’extraction du magma de la chambre et que l’on assiste à la production de coulées pyroclastiques de grande extension (ignimbrites).
L’effondrement d’une caldeira a lieu de deux façons différentes : il peut être à piston ou chaotique. Les effondrements à piston surviennent à la suite de l’affaissement d’un bloc rocheux de forme cylindrique ; il est probable que dans ce cas l’affaissement du bloc soit graduel et soit accompagné pendant un moment par des phénomènes éruptifs. Les effondrements chaotiques eux, résultent de l’éclatement en blocs des roches qui forment le toit de la chambre magmatique et de l’affaissement désordonné de ces blocs.
Une fois formées, les dépressions caldériques peuvent être le siège ultérieur d’une activité volcanique. L’accumulation de matériaux éruptifs faisant suite à la formation d’une caldeira peut finir par la remplir partiellement ou totalement ni point parfois de la rendre difficilement visible. Un exemple de caldeira presqu’entièrement remplie de nouveaux produits volcaniques est celle des Champs Phlégréens, formés à la suite des éruptions de Tufo Grigio Campano (il y a 36 000 ans) et du Tufo Giallo Napoletano (il y a 14000 ans).
Certaines caldeiras sont sujettes à un phénomène dit de résurgence qui survient quand le fond caldérique se soulève sous la poussée du nouveau magma provenant des profondeurs et va recharger la chambre magmatique. Une des meilleures illustrations de caldeira résurgente est celle de Monte Epomeo sur l’île d’Ischia en Italie, constituée d’une masse de tuf déposée à l’intérieur d’une caldeira datant d’il y a environ 55000 ans et soulevée de plus de 800 m par la suite.

Les necks volcaniques

L’érosion des édifices volcaniques donne naissance à des structures particulières. En général, l’érosion entraîne les matériaux friables alors que la lave, qui constitue les dômes et les dykes, est plus résistante. Après un certain temps, ceux-ci finissent par saillir du paysage et par former des reliefs aux flancs très escarpés.
Le terme neck est utilisé pour décrire les tours de lave solidifiée présentes dans les anciennes cheminées volcaniques et mises à nue par l’érosion. Citons ici celui du Puy-en-Velay en Auvergne, formés il y a deux millions d’années, et celui de la Tour du Diable dans l’état de Wyoming aux États-Unis. L’écueil de Strombolicchio (îles Éoliennes) est aussi un bel exemple de neck volcanique.

Vidéo : Les structures volcaniques

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