Etude de la partie sous-marine du volcan de la Fournaise

Col loque Tour du Monde du Jean Charcot
Paris. 2 - 3 ~lars 1989
IFRENER- INSU-ORSTO,"!
C~~AGNE FOURNAISE 1 :
ETUDE DE LA PARTIE SOUS- MARINE DU VOLCAN DE LA FOURNAISE
Jean -Franç oi $ Lénat, Univ. Clermon t 2 et CNRS , Cent~e de Recherche$
Volcanologique$, 5 rue Kessler, 63038 Clermont-Ferrand Cedex, FRANCE.
I .
parts), selon le calendrier sui vant (avec horaires approximatifs
sur la zone Fournaise)
PRESENTATION .
Le projet Fournaise 1 avait pour
objectif l'étude des parties sousmarines du pit on de la Fournaise ,
volcan actif qui occupe le Sud- Est
de l' Ile de la Réunion (Océan
Indien) .
Cette opération avait été pro grammée pour être effectuée en va lorisation des transits des campagnes ROdrigues 1 et 2 (chef de
mission R.
Schlich -IPG),
et
Hydroamterdam (chef de mission P.
Beuzard). Le projet était présenté
par J - F Lénat.
- le 15 février 1984 de 1 h à 19h
(arrivée Rodriguez 1)
- du 24 février 1984 à 9 h au 25
à 23 h (départ Hydroamsterdam)
- le 27 février 1984 de Il h à 21
h (arrivée Hydroamsterdam)
- le 3 avril 1984 de 16h â 21 h
(départ Rodriguez 2).
Soit environ 83 h consac rées
au projet Fournaise 1.
LIEU
D ATE S
La fi gure 1 mont re les r outes sui vies lors des deux arrivées et départs ( le ?ort se situe au NW de
l ' île, et la zone Fournaise 1 â
l' Est. )
Lors de son Tour du Monde, le Jean
Charcot a fait deux fois escale à
la Réunion. L' opération rournaise
1 s ' est donc effectuée en quatre
fois (deux arriv ées et deux dé-
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figure 1.
Carte de s r o utes suivie $ par le Jean Ch arc o t. pou r l' o pérat.i on
Fo urnai s e 1.
70
OPER A T I ONS.
prend en compte le matériel enfoui
flexure
lithosphèrique
de
quatre
à
cinq
kilomètres
d ' amplit.ude
(Bonneville et al,
1988) .
la
le v és
(Seabeam),
triques.
tuelle
bathymétriques
magnétiques et gravimé -
l s i te de caméra
(CP sur fig. 1).
CADRE
ponc -
L ' Ile est. formée par 2 volcans. Le
Pito n des Neiges
qui occupe les
deu x tiers de l ' Ile, au no r douest, est un
volcan éteint, ou
dormant, dont
les dernières éruptions ne datent que d ' en v iron
douze mille ans (Deniel e t a l ,
1 989) . Le Piton de la Fournaise
est l ' un des volcans les plus ac tifs du monde.
PARTI C IPANTS.
A bord, les opérations ont été
réalisées par les équipes des campagnes
Rodrigues
1 et
2,
et
Hydroamste r dam . J - F Lénat et F - X
Lalanne ( IPG Paris, Observatoire
Volcanologique du piton de la
Fou r naise) o n t embarqué pendant le
second segment de
l'opération
Fournaise 1.
Depuis particulièrement une quin zain e
d ' années,
de nombreuses
études géOlogiques et géophysique s
ont été réalisées sur le Piton de
la Fournaise qui est ainsi devenu
un des volcans les mieux connus .
Depuis 1980,
un observatoi r e v ol canologique jIPG Paris) es t ins tallé afin de suivre , d ' étudie r et
de prévoir l' ac t ivité du volcan .
Le traitement et l ' inte r prétation
des données ont été conduits de la
façon suivant e:
- bathymét r ie et géomo r phologie:
J - F Lénat, P. Vincent (CRV, Univ.
Clermont 2) , P . Bachelery (Univ.
Réunion ) .
- gravimétrie : D. Rousset et A.
Bonneville
(CGG,
Univ.
Mont. pellie r) , J - F Lénat.
- magnétisme : A.
Paris), J-F Lénat .
II .
LA
OBJECTIF
ET
Galdéano
CEOLOC I QUE .
Un peu plus d ' un demi mi l l ion
d'années de l ' histoire du Piton de
la Fournaise est accessible à
l ' affleurement. Durant cette pé riode , une activit.é , essentielle ment effusive,
a construit le
massif
par empilement de coulées
basalt.iques. Des phénomèn e s vol cano - tectoniques importants ont
marqué
cette
évolution
de
l ' édifice:
(IPG
METHODES .
REUNION.
C ' est
une Ile volcanique dans le
bassin
des Mascareignes (Océan
Indien ouest). Elle constitue un
relief distinct dans le prolonge ment
SW
du
plateau
des
Mascareignes et de l ' lIe Maurice.
Sa
formation
est
attribuée
à
l ' activité d ' un point chaud dont
l'activité est tracée depuis les
trapps du Deccan (Duncan , 1981;
Morgan, 1981; Bonnev ille et. al,
1988) .
des caldéras successives se
sont formées . Quatre ont été identifiées
en
surface
- fig
2(Chevallier et Bachèlery, 1981;
Lénat , 1987; Bachèlery et Mairine,
corrun. écrite, 1989). Leur localisation montre une migration du
centre éruptif vers l ' est-sud - est
(7 km en moins de 300 000 ans).
L ' activité récente est presque
entièrement. concentrée dans la
caldéra la plus récente (caldéra
de l'Enclos), datée à moins de
5000 ans (BaChèlery , 1981), et le
long
de
deux
rift
zones
volcaniques qui divergent ve r s le
NE
et
le
SE depuis
la
zone
centrale.
L ' lIe a une forme elliptique (50 x
70 km) . A.u niveau du plancher
océanique, à plus de <l 000 m, son
diamètre est de l ' ordre de 220 km.
La partie émergée ne représente
que le trentième du volume total
au dessus du plancher océanique ,
et peut - être seulement le centième
du système volcanique total si on
qui
71
la dépression du Grand Brûlé
ouvre la caldera ve r s la mer
inte rpr étée
comme
une
St r ucture de glissement vers la
mer: du flanc est du piton de la
f ou r:naise.
es~
III .
BATHYMET RIE.
DE
LA
1 - Les rift z o nes volcaniques NE
et SE du piton de la Fourna i se ne
se
prolongent
pas
a u- del A
d ' environ
5
km
au
l a rge.
Contra i remenc
aux
r if t
z o nes
hawaiiennes cypiques , qui forment
des ride s étroites (2 - 4 km) , se
p r olongeant. à des di z aines de km
du sommet, les rift zones d u Piton
de la fournaise s ' élargisse nt. ver s
l ' aval, atteignant plus de 10 km à
f e ur front..
la
2 - La dépression du Grand-Brûlé
se poursuit au large. Le ma t.ériel
gli ssé
(- 30 km 3 )
s ' est probablement déplacé sous la forme
d ' une " deb ris aval anche ", dont les
pr oduits
forment
un
import.ant.
talu s en aval.
- études du prolongement. en mer
de la structu re de glissement du
Grand BrOlé.
ETUDES
al,
2) :
- étude du prolongeme nt. en mer
des deux rift. z ones v olcaniques
active s .
recherche de s tructures
con nues en su r face.
et
Trois principaux t.y pe s d e stru c ture s v olc aniques ou volcano - tectoni ques ont ét.é ident.ifiés
(voir
carte Seabeam dans l ' At.l as et la
vue en pe r spective de la fig ure
CAMPAGNE .
Les principaux obj ect i fs de
campagne {taient les suivant.s :
(Lénat
1989)
snfin, de s études géologiques et
géophysiques réc entes ont montré
la prése n ce d 'un ensembl e intrusif
d e grande dime nsion à 1 km de pro f ondeu r so us la zone du Grand
Brûlé (envir o n 12 km en NS, 6 km
en E;~ , et enraciné à plusieur km
de profondeur
Ran ç o n et al,
1987;
Rousset e t
al,
1987 et
198 9) . Ce complexe a probablement
été f o rmé par le développeme n t
p r og ressif
du réservoir magma tique d ' un système v o lcanique an térieur.
OBJECTIFS
RESULTATS .
non
3- Un haut. t. opographique relatif
occupe une grande part.ie de la
zone étudiée . La surface de ce
" plat eau sous - mari n du flanc est "
a une faible pent.e générale vers
l'est.
(2-3°)
dans le dét.ail ,
ce tte
pente
est
constit.uée,
jusqu ' à
-2 000 m,
par
une
successi on de marches sub -plane s
séparées
par des
zones ,
plu s
ét.r oites ,
inclinées
à
5°.
Entre
- 2000
et.
- 2500 m
des
gradients plus f o rt.s marquen t la
limit.e
t opo graphique de cett e
structur:e. Les flancs no rd et. sud
du
plateau
sont.
int.e nsé men t
découpé s pa r d e s glissements de
t.erra in secondaire s . Des collines
de f orme co nique s ' obser vent. à sa
surface et plus à l ' es t.. Tr: o i s
hypothèses on t. été examinées pour
int. erpréter cet.te st.uct.u re
(a)
reste
de
fla nc
d ' une
paléo Fou r: naise cent. r ée su r le complexe
i n t.r usif présent. sous le Grand BrOlé.
(b)
massi f
v olcanique
aut onome .
(c)
accumulat.ion des
produits
d ' un
ou
plusieurs
glis sement.s de terr:ain d'ampleur
considérable (~600 km3).
AN t ER I EURES.
La bathymétr ie autour de l ' Ile de
la Réu n io n eSt restée peu connue
jusqu ' en 1982. Seuls é taient dis ponibles quelques profils acquis
par des bateaux, engagés dans des
campagnes su r d ' autres z ones de
l'Océan Indien, partant ou a rri vant. à la Réuni o n. Un e première
tentative de réalisat.i on d ' une
ca r tographie détaillée de la z one
littorale du Grand BrOlé fut
réalisée en 1979 avec un équipement.
limité
à
une
profondeur
d ' in ve stig ati on
de
1700
m
(Bachèlery et Montaggio ni, 1983).
En 1982 , une carte bathymétrique
générale de la Réunio n a été réa lisée lors d ' une campagn e du R/V
Mari on Dufresne (Averous , 1983). Ce
levé é tait composé de prO fil s radiaux espacés de 50 (10° au nord);
ceci représentait environ 2 km
entre les profil s près de la côte,
et 6 km au large.
72
Cette dernière hypothese,
en
accord avec
les
do n nées
géophysiques ,
semble
maintenant
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assurée par les césultats de
campagne F oucnai se 2 réalisée
1988 .
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Figure 2 .
Représentation en perspective de
sou s -marine du Piton de la Fournaise.
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la
en
la
N
topographie aérienne et
fondamentale
pour
limite
orientale
strUCture.
1987)
Les deux
principaux phénomènes
visibles
sur
la
ca rte
gravimétrique sont
Ifig 3)
établir la
de
cette
le
minimun
gravimétrique
relatif
sur
le
plateau,
caractéristique
qui
conforte
l ' interprétati on
de
cette
s tructure comme le ré sul tat de
glissements.
la terminaison orientale de
l ' anomalie positive ass oc iée au
comp lexe intrusif pré sent sous la
zone du Grand BrOlé. La ca rt o graphie gravimétrique en mer a été
73
CR\ .' D IIR I "LÉ
\ ·ERll C,\L EX,\ GGERAT10:-': : 3.5
RIFT ZO\'E SE
r~rrr
Z().\·E \"[
\ 1.\ 1\ ~LIl:'-' \ I{" E:;;L IDE
GR..\~D IIRt.:LÉ SLIDE
CORR lDon
figure 3 Carte g rav imétrique au large du piton de la tou rn aise.
de Bouguer (d-2.7). Intervalle des contours: 2 mgal
MAGN ETI SME .
( Lénat
in Lénat , 1 987)
et
- une seconde anomalie dipolaire
invers e au Sud de la première.
Elle est moi ns inten!!e et ne
s'étend que ju!!qu'à une dizaine de
kilomètres au large.
Galdéano,
Les principaux traits de la ca rt e
(fig . <1) sont:
- une
imp o rtante
anomalie
dipol a ire inverse au large de la
rift zone NE. Cette anomalie est
allongée en E-W sur plus de 20 km .
La modélisation démontre qu 1 elle
ne peut pas être interprétée par
les struCtures affleurantes.
•
fiqurp
4
Carte des an o malie!'3 mag nétique!! au large de
la F o urnaise. Intervalle de!!
contOur!! : 50 nT.
Anomal ie
une anomalie inverse associée
à la rift zo~e SE de la Fournai!!e.
Une
modélisation
en
trois
dimensi ons de ces mesu=es est en
cours.
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74
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SUMMAR'l
In
1984,
a
survey
of
the
bathymetry (Seabeam), the g r avit y
and
magnetic
fields
of
the
submarine east f1ank o f ?iton de
la Fournaise was perf ormed ·.... ith
R/V " Jean Charcot " .
than the subaerial portio n. The
entire structure forms a 7 x 24 km
scar bounded by two ramparts tO
the north and sout h. The s l umped
material may have moved as a
debris flow, forming a large talus
downslope of the slide. However,
the submarine counte rpart of the
south area of the Grand BrOlé
seems to be composed by a s l umped
block
wh ose
structure
is
apparently not disturbed.
Piton de la Fournaise is one of
the most active v01canoes in the
world. It is a basal tic shield
vol cano
wich
occupies
the
southeast third of Réunion Island
in the southwertern Indian Ocean.
Most of the recent volcanic activit y oc curred within the youngest
calde r a
(Encl os ) and along two
volcanic rift zones, which trend
northeast and southeast and extend
beyond the seashore. The Enclos
calde ra i5 breached on the Ea st,
where it merges wi th the Grand
BrOlé trough. The n orth and south
boundaries of this depression are
two sub - vertical 100 to 300 high
ramparts
to the West it is limited by a steeply dipping area
(The Grandes Pentes) , whereas to
the East it continues beneath the
sea. The Grand BrOlé structure had
been interpreted as a sl ide o f the
unbuttressed sea ward flank
of
Piton de la : o urnaise , the Grandes
Pentes area being the head·.... all of
the slide faults.
3 - Another pr omi nent feature is a
conspicuous topographie high that
occupies nearly aIL the center of
the surveyed zone. The surface
this
"ea st
flank
subm arine
plateau " generally dips gently (2
3°), and its north and south
flanks are extensively eut by
landslides. Cone-shaped hills of
variable dimensions are observed
on the plateau and farther to the
east. Three hypotheses have been
examined to account for the origin
of this morphology
(a) remnant
flank of an ancestral
Fournaise
v olca no associated with a large
buried intrusi on found by d ril ling
beneath the Grand BrOlé
lb)
di s tinct volcanic massif or (cl
material of a huge landslide .
The geophysical data show that the
we st ern part o f this submarine
plateau corresponds to a reverse
magnetic anomaly and is associated
to a moderate positive gravit y
an o maly. This confi rms that , as
sugg ested
by
the
bathymetric
analysis, this parc of the plateau
is
relatively
coherent.
Conversely , the eastern portion of
the plateau appears to be poorly
magnecized and composed of lo wdensity material, probably chaotic
materials derived from landslides.
These
results
sho w that
the
history of Piton de la :ournaise
is c hara cterized by very larges
e pi sodes of landsliding . This is
confirmed by
the
da ca
(sonar
imaging, boct o m piccures and rock.
sampling) from a c rui se performed
in 1988 (:ournaise 2)
Three main types of volcanic or
volcano -te ctonic feat ure s
have
been identified o n the Seabeam map
1The
subaerial
NE
and
SE
volcanic rift z ones of pi t on de la
f ournaise do not e xtend more cha n
about five kil ome ter s of fsh o re.
Unlike
typical
Hawaiian
rift
zones, wh ich form narro w (2
4
km)
ridges
extending
tens
of
kilometers from the summi t, the
active rift z ones o f Piton de la
Fournaise
wi de n
downslope,
attaining more than 10 km at their
front.
2- The submarine extension of the
Grand BrOlé depression is larger
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continua t lon or
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Island. Indioln Oce<'ln)
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