Le Monde des volcans N11

Les volcans du Monde

N째 12

Juin 2014

Les tunnels de lave Porto Folio Lames minces

Vulcano

Sommaire

Edito 2

Le mot de la rédaction

News 3

Éruption en cours, nouveaux livres et coups de cœur

Article 5

Les tunnels de lave

Porto folio 9

Lames minces

Dossier 16

Vulcano

Volcan vu du ciel 21 Les îles Aléoutiennes

Edito Le Monde des Volcans Revue trimestrielle éditée par E. Reiter Contact: eric.reiter73@gmail.com Rédacteur en chef: E. Reiter Personne(s) et institution(s) ayant collaboré à ce numéro: R. Arculus, J-M Bardintzeff, E. Reiter Photos de couverture: 1ère de couv.: Le cratère de laFossa (île de Vulcano) — Photo E. Reiter 4ème de couv.: La zone géothermale de Leirhnjúkur (Islande) —Photo: E. Reiter Pour avoir plus de renseignements sur les sujets abordés et connaître les sources des articles, consultez http:// lemondedesvolcans.p.ht/ Webzine/sources.htm

La face cachée des volcans Connaissez-vous les « tunnels de lave » ? Ces structures apparaissent sur les flancs de certains volcans, au sein d’épanchements de lave qui refroidissent et se solidifient en surface, tandis que de la lave s’écoule en leur cœur. Quand ces artères volcaniques cessent d’être alimentées, elles se vident et laissent des galeries, nommées tunnels de lave. Comment se forment ces structures ? C’est ce que nous expliquerons ici, tout en illustrant leurs caractéristiques avec les spectaculaires tunnels de lave islandais.

Mais, nous vous montrerons aussi une autre face cachée des volcans. Lors d »un précédent numéro, nous avons parlé des roches volcaniques. Et il existe une méthode d’étude de ces roches à la fois scientifique et artistique: les lames minces. Ce sont de très fines tranches de roches (quelques microns d’épaisseur) qui, placées sous un microscope peuvent révéler bien des secrets de la roche. Mais aussi, une roche qui, à l’œil nu paraissait noire et homogène, se transformera en un superbe arc-en-ciel.

Ensuite, nous partirons à la découverte d’une île volcanique: Vulcano, au large de la Sicile.

Bonne lecture Eric

News Pavlof (Alaska, Etats-Unis) Le Pavlof connait une nouvelle phase d’activité depuis le début du mois de juin. Deux fortes éruptions ont été enregistrées le 5 juin, projettant des cendres à haute altitude. Ces cendres ont perturbé le trafic aérien dans toute cette région.

(Photo: © Paul Horn, Alaska Fish and Game, AVO).

Piton de la Fournaise (Île de la Réunion) En raison d’une hausse de la sismicité, le volcan est passé au stade « vigilance volcanique » le 12 juin. Toutefois, l’observatoire volcanologique croit peu à une éruption à court terme. La vigilance volcanologique a été déclenchée en accord avec la préfecture car le site est très fréquenté par les randonneurs. Affaire à suivre donc. (Photo: © E. Reiter).

Etna (Sicile, Italie) Depuis la fin mai, l’Etna donne des signes de réactivation.

Si, pour le moment, le tremor reste faible, des projections stromboliennes sont émises à partir du Nouveau Cratère Sud-Est depuis le 10 juin. (Photo webcam © INGV Catania )

News Ethiopie Des forages géothermiques vont être entrepris en Ethiopie par une société … islandaise. Un accord a été signé fin mai pour que la société Reykjavik Geothermal commence deux forages dans la Rift Valley dans le cadre de la construction de deux centrales de 500 mégawatts (Photo © J.-F. Caillard ). .

Sangeang Api (Indonésie) Une forte éruption s’est déclenchée courant mai, provoquant une interruption des vols vers l’Australie. L’éruption se poursuit actuellement, causant des problèmes d’approvisionnement en eau pour les personnes évacuées.

La sismicité reste élevée. (Photo © RSOE EDIS )

Chaparrastique (El Salvador) L’activité sismique a énormément augmenté depuis le 9 juin. Une nouvelle éruption devient de plus en plus probable.

Actuellement, l’activité consiste en des émissions de gaz mêlés à un peu de cendres. Les autorités commencent à évacuer la population vivant à proximité du volcan mais de nombreuses personnes refusent de partir.

Les tunnels de lave Texte et Photos: E. Reiter

Un

tunnel

de

lave

est

formé

par

une coulée volcanique qui s'est refroidie en surface en formant une croûte solide mais dont le cœur est resté fluide, permettant à la lave de continuer à s'écouler. Lorsque la coulée cesse d'être alimentée par la lave en fusion, elle se vide et laisse une cavité en forme de galerie. Les dimensions sont très variables ; les plus longs tunnels peuvent atteindre plusieurs kilomètres de développement.

20), dont le plus large a un diamètre de 22 m.

Après refroidissement complet, dans certains cas, on peut y pénétrer.

Description Les plafonds des tunnels de lave sont très fréquemment « ornés » de stalactites de basalte. Ces stalactites ont assez généralement une taille décimétrique. Leur origine peut être double : quand la lave commence à baisser dans le tunnel, le nou-

Les tunnels de lave, que l'on rencontre sur divers

veau plafond qui vient d'être dégagé est encore un peu

sites de volcans rouges à travers le monde, sont as-

« pâteux » et « goutte » encore ;

sociés à un volcanisme de type effusif, généralement de type basaltique.

Formation Les tunnels de lave sont des grottes situées près des volcans, générant des coulées de lave de surface. Ils ont une complexité et une taille variables, de courts et rectilignes à des formations en labyrinthes à plusieurs niveaux, qui s’étendent sur plusieurs kilomètres. Les laves basaltiques, les plus importantes en quantité dans le volcanisme, sont émises sous deux formes initiales différentes : pahoehoe et aa.

Les tunnels de lave sont produits principalement par des laves basaltiques pahoehoe.

Ils se forment selon deux modèles, à partir d’une coulée de lave de faible viscosité, soit par la formation d’une croûte au-dessus d’un canal de lave, soit à partir d’une coulée pahoehoe où la lave s’étale et se déplace sous la surface.

Les tunnels de lave peuvent être larges de 14 à 15 m et se situer à des profondeurs de 1 à 15 m sous la s u r f a c e d e l a c o u l é e .

Ils peuvent être extrêmement longs : le plus important et le plus vaste tunnel de lave découvert à ce jour est à Hawaii, où les coulées de lave ont parcouru plus de 80 km depuis la source. En Australie, il existe un système complexe de tunnels (au moins

il est possible, en particulier si le niveau de la lave remonte dans le tunnel, et si sa température augmente, que le plafond soit suffisamment réchauffé pour qu'il ramollisse et recommence à s'écouler.

Ces stalactites de basalte peuvent être noires (cas le plus fréquent) ou diversement colorées par des hydroxydes de fer.

Souvent, les parois des tunnels de lave présentent des encoches ou des terrasses horizontales, que l'on peut suivre sur des dizaines de mètres. Ces encoches ou terrasses sont dues au diverses variations de niveau de la lave dans le tunnel. Si la lave coule longtemps à un même niveau, elle peut se solidifier sur les bords. Un nouveau retrait laissera une terrasse.

Si la lave remonte un peu, elle peut partiellement refondre la base de cette terrasse en y laissant une encoche. Si le sommet de la coulée se solidifie en partant des bords, cela peut créer un surplomb solide au dessus du flot, surplomb qui deviendra balcon si le niveau baisse…

Tous ces phénomènes pouvant arriver plusieurs fois consécutives, on obtient cette variété morphologique que l'on observe sur les parois.

Le plancher des tunnels est très fréquemment de type pahoehoe, avec parfois de belles surfaces cordées, voir totalement lisses. On y voit aussi plus rarement des surfaces aa.

Parfois, on peut observer deux tunnels superposés l'un sur l'autre, qui peuvent se superposer sur des centaines de mètres de longueur. Dans ce cas, il y a baisse du niveau de la lave en deux temps, avec formation d'une croûte solide au sommet de la lave durant son écoulement à un niveau intermédiaire.

Parfois, il se produit des effondrements ponctuels qui mettent en communication la surface avec l'intérieur du tunnel.

On appelle « lucarne » ce type d'effondrement. Ces lucarnes peuvent se former quand le tunnel est complètement refroidi

et dans lequel aucune lave ne coule. Parfois aussi, ces effondrements se produisent alors que de la lave coule encore, malgré une baisse de niveau.

En France continentale, des tunnels de lave anciens

Il faut donc faire très attention quand on se « promène » sur des coulées récentes, apparemment complètement figées, ce qu'on peut faire à Hawaii, à La Réunion… Un effondrement peut se produire et vous faire tomber dans des flots de lave à plus de 1100°C !

l'île de La Réunion, produisent fréquemment de nou-

Il est difficile d'observer des tunnels de lave « en activité » en dehors des lucarnes. Parfois, on peut avoir la chance d'en voir se former au front ou au sein d'une coulée. On voit alors de la lave sortir de sous une carapace déjà solide ; si le niveau de cette lave liquide baisse, on voir l'amorce aval d'un tunnel.

Le plus long tunnel terrestre connu est le Kazumura, à Hawaï avec 59,3 kilomètres.

sont visibles dans le Velay à Monistrol-d'Allier. En outre-mer, les éruptions du Piton de la Fournaise, sur veaux tunnels de lave. Il est maintenant possible de visiter ces tunnels avec des moniteurs professionnels d'activités de montagne.

L e s

î l e s

d e

S a o

M i -

guel, Terceira, Graciosa et Pico aux Açores notamme nt abritent de nombreux tunnels de lave.

Lames m

La péridotite est la roche constituant le manteau terrestre. On en retrouve des morceaux sous forme d’enclaves dans certains basalte.

Le basalte est une roche noire paraissant homogène à l’œil nu, mais au microscope un autre monde se laisse découvrir.

minces

Certains microscopes à très fort grossissement permettent de découvrir des inclusions dans de petits cristaux. Cette inclusion est une inclusion fluide (elle est essentiellement constituée de liquide) et abrite un tout petit cristal (en bas de l’inclusion).

Photos: Richard Arculus, Jacques-Marie Bardintzeff, Eric Reiter

Cristal de plagioclase. Les différentes teintes montrent qu’il existe une variation de la composition chimique au sein du même cristal

Basalte andésitique

Cette inclusion liquide (rond noir) est présente dans une roche cumulative, c’est-à-dire une roche qui s’est formée par la sédimentation des cristaux dans une lave.

Cristaux d’olivine dans un basalte

Basalte

Cristal de plagioclase. Les lamelles noires et blanches montrent que ce cristal est maclé: il est constitué par plusieurs cristaux qui se sont « collés » entre eux.

Ces cristaux de plagioclases présentent beaucoup moins de macles que ceux de la page précédente.

Page suivante: détail d’une cristal maclé de plagioclase

Vulcano Textes et photos: E. Reiter

Vulcano est la plus méridionale des sept îles. Avec ses 22 km², elle est la troisième plus grande île des Eoliennes. Elle est composée de quatre structures géologiques principales:



Vulcano Sud, un ancien stratovolcan dans lequel s’est formée par effondrement la caldeira del Piano



Lentia



La Fossa



Vulcanello

ne sont observées dans les dépôts d’un même cycle.

Cela montre que ces dépôts se sont faits en une seule fois, sans pause notable dans l’activité éruptive.

La dernière éruption sur l'île date de 1888-1890. Elle s'est produite au cône de La Fossa. Elle a émis des magmas visqueux qui remontent avec difficulté à la surface. Ils s'accumulent dans la partie haute cheminée volcanique sous forme d'une galette de lave ou d'un dôme. Ce bouchon, une fois refroidi, bloque le dégazage et la pression des gaz augmente dans le volcan. Lorsque cette pression dépasse la résistance du bouchon, une violente explosion projette des cendres, des scories et des bombes à plusieurs kilomètres de hauteur. Le dégazage se poursuit, puis un nouveau bouchon se met en place dans le cratère. Le cycle peut alors recommencer tant que la source de magma n'est pas tarie. C'est ainsi qu'ont été définies les éruptions de type vulcanien.

Depuis cette éruption, l'activité volcanique est caractérisée par des fumerolles à hautes températures concentrées à proximité du cône actif. D'autre part, des émissions gazeuses à faibles températures existent en bord de mer et on enregistre aussi des émissions diffuses de CO2.

Cette île peut être considérée comme étant l’île ayant le risque volcanique le plus élevé pour l’archipel des Éoliennes.

Le cône actuellement actif, est appelé cône de La Fossa. Il culmine à 391 mètres d’altitude et mesure près d’un kilomètre de diamètre à sa base. Il se situe dans la caldeira della Fossa ou caldeira Lentia. Cette dernière est délimitée à l’Ouest et au Sud par des murs et est ouverte vers le Nord et l’Est Son plancher ne se situe qu’à quelques mètres au-dessus du niveau de la mer.

Le cône de La Fossa a été construit durant différents cycles éruptifs. Chaque cycle est caractérisé par une séquence typique d’évènements provenant de différents cratères. Aucun paléosol, ni surface d’érosion

La composition des gaz émis autour du cratère de La Fossa sont typiques des fluides magmatiques à hautes températures (cf. infra "Fumerolles de La Fossa"). Les fluides émis en bord de mer (cf. infra "Fumerolles basses températures"), à la Baia di Levante, ont quant à eux, des compositions typiques de fluides hydrothermaux.

Evolution volcanique de Vulcano Vulcano est un centre volcanique construit sur une croûte continentale. Il est dominé par des magmas dérivés du manteau qui ont subi une évolution complexe dans la croûte terrestre.

Vulcano est un édifice volcanique composite situé dans la partie centrale de l’archipel des Eoliennes, à l’extrémité Sud du graben s’étendant de Salina à Vulcano en passant par Lipari. Son volcanisme subaérien a débuté il y a 120 000 ans et a progressivement migré du Sud-Sud-Est vers le Nord-NordOuest, formant ainsi 4 centres éruptifs: Vulcano primaire (ou ancien stratovolcan), Lentia, le cône de La Fossa et Vulcanello ainsi que deux caldeira (caldeira de Piano et caldeira de La Fossa).

Le Vulcano Primaire (qui correspond au premier épisode éruptif) a commencé ses éruptions subaériennes il y a environ 120 000 ans avec la formation d’un stratovolcan. Il se forme ensuite la caldeira du Piano dans laquelle l’activité se concentre entre -99 et – 20 000 ans. Cette activité a mis en place des coulées de lave épaisses et des coulées pyroclas

Chaque épisode éruptif se distingue par des caractéristiques lithologiques ainsi que les produits liés aux nuées ardentes, retombées pyroclastiques, coulées de lave et lahars. Ils sont en outre délimités par des inconformités liées à l’érosion. Le volume des produits émis lors de chaque cycle éruptif décroit avec le temps.

Dynamisme éruptif de Vulcano Le dynamisme éruptif de Vulcano est caractérisé par la transition d'une activité phréatomagmatique vers une activité magmatique qui se termine par la mise en place de coulées de lave visqueuse (trachyte à rhyolite). Tous les cycles éruptifs (cf. supra "Evolution volcanique de Vulcano") montrent cette évolution.

Vulcano est le volcan de référence pour les éruptions vulcaniennes. De manière générale, les éruptions vulcaniennes sont le résultat de l'explosion de gaz magmatiques. Cependant, dans certains cas, il est probable qu'une quantité limité d'eau externe intervienne.

tiques. Elle a édifié un petit cône à l’intérieur de la caldeira. A la fin de cette période (il y a environ 20 000 ans), de petits cônes parasites (Gelso, Quadrara et Spiaggia Lunga) sont apparus sur les flancs Ouest et Sud du Vulcano Primaire.

Le cycle suivant, appelé phase de Lentia, débute il y a 24 000 ans et dure 9 000 ans. Il consiste en la mise en place de plusieurs dômes. Les laves émises lors de cette phase sont les produits les plus différenciés de toute l’histoire de l’ensemble de l’archipel des Eoliennes. Cette phase se termine par un effondrement qui crée la caldeira de La Fossa. Suit alors le cycle de La Fossa entre 15 et 8 000 ans avec des émissions de lave et de coulées pyroclastiques présentant une grande variabilité en ce qui concerne les compositions chimiques des produits émis. Il y a environ 5 500 ans, se forme un cône rhyolitique, le cône de La Fossa.

Le dernier cycle correspond à la formation de Vulcanello. Apparemment, ce cône, dont la formation débute en 183 avant J.C., était tout d’abord une île à part entière. Il a émis des coulées de lave qui forme la plate forme entourant le volcan. Sa dernière éruption remonte au 16ème siècle.

Les éruptions vulcaniennes sont caractérisées par des explosions répétées, de force moyenne à grande, avec rejets de bombes en croûte de pain, de grande taille qui suivent des trajectoires balistiques, pouvant ainsi retomber à plusieurs kilomètres du cratère.

Simultanément, il y a production de volutes de gaz et de cendres qui, par convection, peuvent atteindre des altitudes de 20 kilomètres. Dans ce type d'éruption les coulées y sont très rares car la lave est très visqueuse.

La forme résultant de l'éruption vulcanienne est un cône assez peu élevé en général, forme essentiellement de cendres et de scories.

Scénario de la prochaine éruption La durée des périodes de repos entre deux éruptions est variable, avec un maximum de 800 ans. Cette durée n’influence ni le style éruptif, ni la violence de l’éruption suivante. Cela est probablement dû au fait que les processus magmatique se produisent dans un système ouvert où les gaz contenus dans le magma peuvent s’échapper de manière continue.

Emanations gazeuses L’activité fumerollienne de Vulcano est typique de cycles d’activité qui culminent lors d’éruption explosives et qui caractérisent les 11 000 dernières années d’évolution de La Fossa. Les gaz percolant à travers le sol, ceux émanant des sources thermales et les fumerolles ont tous une origine volcanique.

Emanations diffuses Trente tonnes de CO2 sont émises en moyenne par jour par le dégazage diffus à travers le sol autour du cône de La Fossa. Cette quantité ne prend pas en compte les gaz rejetés au niveau du champ fumerollien.

Les concentrations en gaz carbonique sont suffisantes pour présenter un danger. Pour cette raison, il est fortement déconseillé de descendre au fond du cratère de La Fossa. En effet, le gaz carbonique est plus dense que l’air et a donc tendance à s’accumuler dans les points bas.

Fumerolles basse température (Mud Pool et Baia di Levante) Entre le cône de La Fossa et la presqu'île de Vulcanello, des émanations gazeuses à faibles températures existent.

Elles se localisent essentiellement sur le côté Est de cet isthme.

C'est en effet en bordure de mer que cette manifestation est essentiellement visible car les gaz traversent alors l'eau de mer et forment des bulles visibles. Elle est cependant présente dans toute la partie orientale de l'isthme, comme en témoignent les bulles observées dans des flaques d'eau après certaines pluies.

Ces fumerolles sont dites de "basse température" car leur température ne dépasse pas 100° C, contrairement aux fumerolles observées autour du cratère de La Fossa.

En outre, la chimie de ces deux gaz (Fossa et Baia diLevante) est différente. Cependant les types de gaz contiennent de l’hélium d’origine mantellique qui provient de la chambre magmatique. Cette source mantellique a été mise en évidence par des analyses isotopique des gaz.

Fumerolles de La Fossa : des fumerolles à haute température Depuis sa dernière éruption magmatique, l’activité du cône de La Fossa, sur l’île de Vulcano, est caractérisée par des fumerolles. Cette activité est actuellement concentrée sur une zone de 16 300 m2, située dans la partie Nord-Est du cratère.

Minéralogie des fumerolles Le tableau ci-dessous reprend une grande partie de la minéralogie des fumerolles à Vulcano avec leurs températures de dépôts.

Minéral Or Soufre Tellure Arsénopyrite Bismuthinite Pyrite Réalgar Sphalérite Wurtzite Galène Bursaïte Cannizzarite Cosalite Galénobimuthinite Heyrovskiite Kirkiite Lillianite Mozgavaïte Wittite Barberiite Halite Malladrite Sylvite Salmiac Cristobalite Sassolite Barytine

100°C

200°C

300°C

400°C

500°C

600°C

Les volcans vus du ciel

Dans sa partie Nord, la plaque Pacifique se heurte à la plaque nord-américaine, passant sous elle et créant ainsi l’archipel des îles Aléoutiennes. Ces îles, toutes volcaniques, sont nées de la fusion de la plaque Pacifique lorsqu’elle s’enfonce dans le manteau terrestre. Le magma ainsi généré remonte à la surface pour créer cette archipel de 40 îles.

Les conditions sont très souvent mauvaises dans cette partie du monde mais, en mai dernier, un satellite a pu prendre cette photo, montrant l’archipel et la côte d’Alaska, regroupant ainsi sur la même image 52 volcans.