Morphologie lithologique
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Morphologie lithologique : Le Modelé des Roches Magmatiques B - Reliefs associés aux roches volcaniques Les édifices volcaniques montrent une morphologie d'accumulation, celles des produits qui sont évacués à la sortie de la cheminée dans un premier temps, puis du cratère au fur et à mesure que se constitue l'édifice volcanique. Il y a quelques formes d'érosion (barrancos, planèzes). Cette morphologie est indépendante des climats ; elle est donc dite morphologie azonale. La morphologie des édifices volcaniques dépend essentiellement de la dynamique éruptive qui est contrôlée par le chimisme du magma débouchant à l'air libre qui agit principalement sur la viscosité du magma. La viscosité d'un magma dépend essentiellement de sa teneur en oxyde de silicium. Cette teneur permet de distinguer au sein des magmas quatre groupes : magmas acides (sursaturés) : teneur en oxyde de silicium supérieur à 65 % ; magmas intermédiaires (saturées) : 52 % < teneur en oxyde de silicium < 65 % ; magmas basiques (sous-saturés) : 45 % < teneur en oxyde de silicium < 52 % ; magmas ultrabasiques : teneur en oxyde de silicium inférieure à 45 %. Classification des principaux types d'éruptions volcaniques dans un diagramme triangulaire (classification de Gèze) Les sommets correspondent aux différents états physiques des produits émis lors de l'éruption : dans la dynamique explosive au sens strict, il y a prédominance des gaz. En fait, il s'agit d'aérosols légers ou denses ! Dans la dynamique extrusive, ce qui se met en place c'est un dôme ou une protrusion de laves extrêmement visqueuses (terme plus judicieux que "solide"). La dynamique effusive voit la mise en place de coulées de laves très fluides. Les magmas acides sont visqueux, froids. Ils perdent difficilement les gaz qu'ils contiennent. Les bulles de gaz ne peuvent migrer vers la haut en raison de la viscosité des laves. En outre, toujours en raison de la viscosité des laves, les bulles de gaz ne peuvent se rééquilibrer avec la pression lithostatique environnante. Elles demeurent toujours en surpression et détiennent ainsi une capacité explosive importante. Les éruptions sont donc violentes et on parle de dynamique éruptive explosive. C'est principalement celle du volcanisme des zones de convergence ; Les magmas basiques sont fluides, chauds et présentent une aptitude à la perte des gaz dissous. Les éruptions sont calmes, effusives. Exceptionnellement, elles peuvent devenir explosives... lorsque le magma basique rencontrera les eaux météoriques superficielles (phréatomagmatisme) qui se vaporisent alors au contact des magmas, ce qui le charge à nouveau en gaz dissous. Cette classification, comme toute classification, est en partie simplificatrice, pas toujours facile à appliquer. Les éruptions volcaniques sont plus complexes que cela. Leur déroulement ne se réduit pas seulement à un seul type de dynamique. Au cours de la crise, diverses dynamiques peuvent de succéder dans le temps (variété de fonctionnement d'un même édifice). C'est plus spécialement vrai pour les éruptions volcaniques des zones de convergence. Quoi qu'il en soit, ce sont toujours des éruptions violentes,explosives au sens large. Elles peuvent présenter des phases initiales de type katmaien avec éjection (par explosion) du bouchon de la cheminée et émission d'aérosols légers (il y a dégazage !) conduisant à l'envoi, dans l'atmosphère, de milliers de kilomètres cubes de cendres. Le volcan fonctionne alors en continu, comme un "canon à neige". L'envoi continu de cet aérosol constitue une colonne de cendres qui peut atteindre la stratosphère (colonne plinienne) et les retombées de téphra peuvent recouvrir des kilomètres carrés. Pendant que s'effectue ce dégazage partiel, il y a remontée vers la surface des laves acides visqueuses sous forme de dômes. Leur mise en place superficielle peut entrainer des déstabilisations des cônes de cendres dans lesquels ils s'extrudent (avalanches dévastatrices suivies de "blasts" tout aussi meurtriers). Lorsque ces dômes débouchent à la surface, les zones localement riches en gaz se décompriment brutalement : des explosions intermittentes (le volcan fonctionne comme un "canon d'artilleur") rythment l'éruption ; elles correspondent à l'expulsion d'aérosols denses dont les plus connus sont les nuées ardentes. La dynamique effusive constitue les volcans "rouges" ; des dynamiques explosive et extrusive résultent les volcans "gris". Chacune de ces dynamiques conduit à la constitution d'un édifice volcanique d'un type particulier (voir ANNEXES 1A-1E in ANNEXE 1). L'étude des reliefs volcaniques sera faite sur les volcans du Massif central et plus particulièrement sur ceux de la Chaîne des Puys, volcans récents édifiés principalement entre - 12 000 et - 4 000 ans (fin du Pléistocène et Holocène) et dont la morphologie est, de ce fait, bien conservée. Ce volcanisme présente dans un premier temps une activité de type effusif avec mise en place de produits volcaniques relativement fluides. Ce paroxysme basique s'étale dans le temps entre - 12 000 et - 8 000 ans. Il est suivi d'un paroxysme acide entre - 7 500 et - 5 500 ans. Les ultimes manifestations volcaniques importantes se situent vers - 3 500 ans. L'Homme a été témoin de ces éruptions qui se placent à la fin du Paléolithique supérieur et au Néolithique. Les plus anciennes manifestations volcaniques sont, quant à elles, datées de 70 000 ans. L'histoire majeure de la province volcanique s'étend donc de - 70 000 à 5 500 ans, quatre-vint-quinze pour cent de la chaîne étant réalisés avant - 10 000 ans. La chaîne des Puys se situe sur le horst cristallin du Plateau des Dômes (ou Plateau d'Auvergne culminant à 1 023 m), qui s'élève nettement au-dessus de la Limagne d'Allier qui correspond à un graben ou fossé d'effondrement (altitude de 300 m en moyenne). Cadre morphostructural de la province volcanique de la Chaîne des Puys. In Volcanisme de la chaîne des Puys (1991), Goër de Hervé A. de, Coordonnateur. Parc Naturel Régional des Volcans d'Auvergne édit., Clermont-Ferrand, 3ème édition, 127 p. La limite entre les deux domaines se marque dans le paysage sous la forme d'un abrupt d'orientation NS (= abrupt de la faille de Limagne), incliné de 30° environ, avec une dénivellation pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres. L'ensemble horstgraben résulte d'une structure en distension déterminée par des faisceaux parallèles de failles obliques normales (voir plus loin, chapitre failles). Le magma à l'origine des volcans est remonté par ces failles. Vue générale sur la Chaîne des Puys - Trois types d'édifices volcaniques peuvent se distinguer sur cette photographie : à gauche, un cumulo-dôme simple, à la forme doucement arrondie (Le Clerziou) ; au centre, un cône strombolien à cônes emboîtés (Puy-de-Côme) ; à gauche, un cumulo-dôme complexe (Puy-de-Dôme). Photo J-P Bourseau B.1. Les formes volcaniques simples ou monogéniques Il s'agit de volcans dont l'histoire éruptive a une durée assez courte, nés d'une crise volcanique qui reste globalement unique. Pour cette raison, ils restent caractérisés par un seul type de dynamique éruptive. On parle de volcans monogéniques. B.1.1) Cônes de scories (Type strombolien, voir Annexe 1C) 80 % des volcans de la Chaîne des Puys sont des cônes avec cratère d'émission. Les vingt pour cent restants correspondent à des édifices mis en place par une dynamique explosive liée, soit à la mise en place de magmas acides, soit à la rencontre de magmas basiques avec des eaux superficielles (phréatomagmatisme). Ces édifices proviennent d'un magma basique à suturé (40 à 60 % d'oxyde de silicium) contenant une proportion notable de gaz dissous. Selon le débit des gaz, la lave est : soit émise sous forme de coulées [70 % de basaltes (teneur en oxyde de silicium < 48 %), 20 % de leucobasaltes (= hawaiites ; appauvrissement en minéraux ferro-magnésiens ; 48 % < teneur en oxyde de silicium < 52 %) , 3 % de trachyandésites (52 % < teneur en oxyde de silicium < 60 %) ] ; soit projetée dans les airs sous forme de scories (pyroclastites ou tephras) que l'on désigne sous des termes différents en fonction de leur granulométrie : o bombes (> 30 ou 64 mm) ; o lapilli (2 mm à 30 ou 64 mm) ; o cendres (< 2 mm). Bombe volcanique "en fuseau" - Puy-de-Lemptegy (Chaîne des Puys). In Les Volcans (1997), Bardintzeff J.M.Liber édit., Genève, sér. Connaître & Découvrir, 209 p. Nota Bene : port du casque obligatoire à proximité des cratères d'émission en activité !? Détail des pyroclastites constituant le cône strombolien du Puyde-la-Vache - Scories de projection : les dimensions sont de l'ordre de 10 à 20 cm ; il s'agit de petites bombes volcaniques. Photo J-P Bourseau Détail des pyroclastites constituant le cône strombolien du Puyde-la-Vache - Scories de projection : les dimensions sont de l'ordre du centimètre pour les plus grosses ; il s'agit de lapillis, voire de cendres pour les plus fines. Photo J-P Bourseau Un tel volcanisme dit "strombolien" est caractérisé par une explosivité faible, mais suffisante pour construire autour du point d'émission un cône de projections scoriaciées. Les cônes peuvent présenter différentes morphologies : cône à cratère simple, régulier. Ex. : Puy de la Coquille ; Cône strombolien à cratère simple : le Puy-des-Goules. En arrière-plan, on aperçoit un cumulo-dôme, aux flancs très régulièrement arrondis (le Sarcoui). In Volcans d'Auvergne. La menace d'une éruption ? (1997), Goër de Hervé A. de et Parc des Volcans d'Auvergne. Ouest-France édit., Rennes, 64 p. cône à cratère égueulé (ou en fauteuil). Leur morphologie provient de la contemporanéité de l'émission de la coulée et des explosions projetant les scories. Ex. : Puy de Louchardière ; Puys de Lassolas et de la Vache (- 5 500 ans seulement) ; Cônes stromboliens à cratères égueulés : le Puy-de-la-Vache et Puy-de-Lasollas. En arrière-plan, on aperçoit un cumulo-dôme endogène, complexe, le Puy-de-Dôme. Quatre coulées ont été émises par ces deux"frères siamois", dont une, longue de 14 km, a favorisé la mise en place de lacs de barrage (lacs d'Aydat et de la Cassière. In Volcans d'Auvergne. La menace d'une éruption ? (1997), Goër de Hervé A. de et Parc des Volcans d'Auvergne. Ouest-France édit., Rennes, 64 p. cône à plusieurs cratères. Les cratères traduisent plusieurs stades d'activité avec déplacement des centres d'émission. Ex. : Puy du Montchier ; cônes emboîtés. Plusieurs stades d'activité, mais sans déplacement du point de sortie. Ex. : Puy de Côme, avec ses deux cratères séparés par une dépression ou atrio. Cône strombolien à cratères emboîtés : le Puy-de-Côme. L'atrio se perçoit parfaitement sur cette vue aérienne. In Volcans d'Auvergne. La menace d'une éruption ? (1997), Goër de Hervé A. de et Parc des Volcans d'Auvergne. Ouest-France édit.,Rennes, 64 p. Cône strombolien à cratères emboîtés : le Puy-de-Côme. L'atrio se perçoit parfaitement sur cette vue aérienne. En arrière, le Grand-Suchet montre un cratère simple. Le paysage est dominé par le Puy-de-Dôme. Il s'agit d'un cumulo-dôme endogène complexe. B.1.2) Les coulées et les plateaux volcaniques Les coulées n'existent que dans le cas de laves fluides (basaltes, hawaiites, trachyandésites). Elles correspondent à plusieurs éruptions pouvant se superposer. Elles montrent un débit prismatique, en relation avec des fissures de retrait liées au refroidissement. Ile de la Sicile, Italie : l'Etna (3 350 m d'altitude, 3 300 m de haut). Puissantes coulées de laves s'échappant, en mars 1983, d'une fissure située sur le flanc sud du volcan. Les pylônes des télé-ski donnent l'échelle du phénomène. In Les éruptions de l'Etna et leurs mécanismes (1993), Tanguy J.-C. et Kieffer G. Mém. Soc. géol. France, Paris, n° 163, p. 239-252. Les formes générales des coulées et leurs extensions dépendent de la nature chimique et de la quantité des laves mais aussi du relief sur lequel elles s'épanchent ; très allongées et filiformes lorsqu'elles empruntent des vallées, elles peuvent recouvrir de grandes étendues sur un relief plat (voir trapp). Les basaltes étant des roches résistantes, perméables grâce à leur porosité, à leurs diaclases et surtout à leur débit en prismes organisés souvent subverticaux, les bords des coulées constituent des abrupts. Quand plusieurs coulées se superposent, leurs bords se découpent en une série de gradins. Selon la fluidité de la lave, il est possible d'individualiser quatre types principaux de surface de coulées (qui ne sont pas toujours rigoureusement tranchés puisqu'on peut même les observer sur la même coulée) : les coulées à surfaces scoriacées (coulée aa) : coulée de lave, plutôt visqueuse, à surface rugueuse et scoriacée, souvent semée de blocs. Dans le Massif Central français, les coulée aa correspondent aux "cheires", mot auvergnat désignant la surface tourmentée et chaotique de certaines coulées basaltiques. Cette surface est encombrée de scories ou de blocs, accidentée de crêtes, d'intumescences, de rides, de cavités... Elle s'observe, en général, sur des coulées médiocrement fluides. Elle résulte autant des phénomènes de dégazage superficiel que des vicissitudes de progression lors de la mise en place , avec débacle de la croûte indurée qui se brise sous l'effet des courants internes. Incultes, les cheyres se reconnaissent facilement sur les photos aériennes en raison de leur couvert forestier dense (pin, bouleau, noisetier, bruyère et genêts) ; Surface supérieure d'une coulée de type "aa" - Surface chaotique et accidentée (encombrement de blocs scoriacés, d'intumescences et pustules vésiculées) en raison : 1 - d'un dégazage superficiel, 2 - d'une fragmentation de la surface figée sous l'effet des mouvements internes. Surface supérieure d'une coulée de type "aa" (Sicile, Italie). Eruption de l'Etna, en 1985. Sur la partie avant de la photographie, la coulée est en partie plissée (cordée) mais la surface des draperies est extrêmement rugueuse (à comparer avec l'allure des draperies des coulées pahoehoe). Sur la partie supérieure de la photographie, la coulée supporte un enchevêtrement de blocs scoriacés. In Les Volcans (1997), Bardintzeff J.-M. Liber édit., Genève, sér. Connaître & Découvrir, 209 p. les coulées à surface lisse ou à peine ridée (coulée pahoehoe) : laves plus fluides, épanchées sur une surface plane, souvent cordées ; Nota Bene : un même volcan peut émettre les deux types de coulées à une journée d'intervalle, comme cela s'observe fréquemment à Hawaii : leurs compositions chimiques étant identiques, la différence de comportement résulte de différences de température et de teneurs en gaz dissous. Hawaii - Dynamique effusive : draperie plissée (cordée) de lave fluide, à surface lisse. In Volcans (1993), Bardintzeff J.-M. Armand Colin édit., Paris, 154 p. Ile de La Réunion (France) Dynamique effusive : détail d'une draperie plissée (cordée) de lave fluide. En hawaiien, le terme "pahoehoe" signifie "satiné". Surface lisse, brillante, vitreuse, plissée en multiples cordages et draperies, d'une coulée de lave fluide In Volcans du Monde (1987), Kraft M. et K. Flammarion édit., Paris, Collection "l'Odyssée", 190 p. les coulées à tumuloïdes : intumescences ou bourgeonnements formés à la fin de la mise en place d'une coulée à surface plane, encore fluide ; les coulées en blocs (block-lava) : sur les bords ou au front des coulées visqueuses. Islande (Ile d'Heimaey). La ville d'Heimaey a été recouverte en 1973 par des coulées issue de l'Eldfell. Le front de cette coulée et ses parties latérales sont bordés par des blocs de laves constituant une brèche dite "de progression". En effet, au cours de son avancée, la partie superficielle des coulées de laves relativement visqueuses se fige en raison du refroidissement plus rapide. Cette enveloppe superficicielle, plus rigide, se fragmente en paquets sous la poussée des laves plus internes. Les blocs, refroidis à leur périphérie mais encore chauds en leur intérieur, avancent en roulant les uns sur les autres à la manière d'un tapis roulant. Ils partifcipent à la constitution d'une brèche inférieure sur la quelle avance la coulée. Noter l'aspect chaotique de ces secteurs. In Les Volcans (1997), Bardintzeff J.M. Liber édit., Genève, sér. Connaître & Découvrir, 209 p. Les plateaux basaltiques correspondent à des reliefs en hauteur dont l'origine s'explique selon deux mécanismes : er 1 cas : les basaltes s'épanchent sur une pénéplaine ou une surface d'érosion (aucun relief ne s'oppose à leur progression ; incisions linéaires rares et peu marquées pour canaliser, en les concentrant, les épanchements ; stade de vieillesse dans le cycle d'érosion) , ils donnent alors de grands plateaux tabulaires (ex. : l'Aubrac, Les Coirons). Les trapps correspondent à des empilements de coulées régulières et horizontales (coulées stratoïdes), épaisses de plusieurs mètres ou dizaines de mètres, sur des surfaces atteignant plusieurs milliers de km2, avec une épaisseur totale de 2 000 à 3 000 mètres (Dekkan). Il s'agit pour l'essentiel de basaltes tholéiitiques (basaltes saturés = riches en silice) issus d'un volcanisme fissural ; 2ème cas : ils s'écoulent dans des vallées (basaltes de vallée) qu'elles obstruront partiellement ou totalement (présence d'alluvions fluviatiles sous-basaltiques... qui peuvent renfermer des faunes de vertébrés terrestres permettant de dater l'éruption !) . Par érosion différentielle, les versants de la vallée, moins résistants, sont plus rapidement disséqués. La coulée est mise en relief : il y a alors inversion de relief (basaltes de plateaux). Ex. : Montagne de la Serre, plateau de Gergovie. Illustrations de coulées de vallées Ecoulement et mise en place, dans les points bas topographiques (talwegs), des coulées de laves fluides Remplissage d'un talweg annexe par une coulée volcanique trachy-andésitique(province volcanique du Mont-Dore, France) Photographie D. Santallier Coulée basaltique de vallée : coulée de Jaujac (Ardèche, France). La coulée s'est mise en place dans la vallée d'un affluent de l'Ardèche, le Lignon. Après colmatage de la vallée par la coulée, la reprise d'érosion linéaire du Lignon s'est essentiellement localisée au niveau de la discontinuité mécanique qui existe entre le basalte et son substratum hercynien d'anatexites. Cette reprise d'érosion linéaire a "scié" la coulée sur la totalité de sa hauteur, ce qui permet d'en observer l'organisation interne : à la base, la colonnade (ou zone des "orgues basaltiques") à la prismation fine, régulière et bien individualisée ; au sommet, sous la surface scoriacée altérée, la faussecolonnade à la prismation large, irrégulière, fruste. Entre les deux, sur certaines coulées, existe une zone où les prismes sont étroits, tordus, en gerbes et que l'on appelle l'entablement. La présence et l'importance relatives des divers niveaux varient beaucoup d'une coulée à l'autre. A Jaujac, l'entablement est discret, globalement peu épais et d'épaisseur très variable selon les endroits. (Photographie E. Debard) Illustrations de basaltes de plateau : le cas du plateau du Coirons (Ardèche, France) Base de l'entablement basaltique constituant le plateau du Coiron (Ardèche, France). Le plateau culmine à 1 017 m à la Crête de Blandine, s'abaisse doucement en direction du Sud-Est. Au voisinage de la vallée du Rhône, il s'élève encore à l'altitude de 592 m. Il repose, dans le secteur de Saint-Jean-le-Centenier, sur des argiles du Crétacé inférieur dont les arrachements sont bien visible en dessous du ressaut morphologique de la première coulée. Les falaises bordières peuvent atteindre jusqu'à 50 m de haut. Des blocs de basalte s'éboulent de temps en temps du front principal d'érosion. La prismation de la partie basale des coulées favorise ces éboulements gravitaires. (Photographie J.-P. Bourseau) Base de l'entablement basaltique constituant le plateau du Coiron (Ardèche, France). Lobe de Mirabel. Cette photographie montre deux des trois niveaux classiquement individualisés sur une coulée basaltique : à la base, la zone des orgues (vraie colonnade), à la prismation fine et régulière, fortement développée ; au-dessus, la partie plus massive sur laquelle s'appuie le château correspond à l'entablement où les prismes sont mal individualisés, souvent tordus, en gerbes. (Photographie J.-P. Bourseau) Entablement basaltique du plateau du Coiron (Ardèche, France). Lobe de Mirabel. Cette photographie montre, en contre-plongée, l'architecture particulière de la zone des orgues (niveau basal d'une coulée basaltique) : prismation fine et régulière, parfaitement verticale. On notera le débit en dalle (fluidalité) de ces colonnes qui portent le nom de "chausseé des géants" lorsqu'on les observe par dessus. (Photographie J.-P. Bourseau) B.1.3) Les maars Il s'agit de cratères d'explosion, liés à un magmatisme basique, non situés au sommet d'un édifice volcanique. Un maar est formé d'une bouche(dépression circulaire à parois raides, de 100 m à 1 km de diamètre) occupée par un lac ou colmatée le plus souvent par des formations sédimentaires. La bouche couronne un diatrème (= cheminée volcanique remplie de brèches d'explosion). Un anneau pyroclastique surbaissé, plus ou moins régulier, la borde. Il est constitué par les projections émises lors de la formation du maar (plus spécialement par la déferlante basale). Le maar du lac Pavin (Chaîne des Puys, France, Puy-de-Dôme) - L'anneau de pyroclastites (recouvert par une hétraie) au centre duquel se tient à l'heure actuelle le lac Pavin s'est constitué il y a à peine - 7 000 ans. On s'accorde à tenir cette manifestation volcanique comme la dernière de la France métropolitaine. Le secteur du lac Pavin comprend quatre édifices volcaniques (dont deux maars) dont les éruptions se sont succédées en moins de deux siècles. In Volcans d'Auvergne. La menace d'une éruption ? (1997), Goër de Hervé A. de et Parc des Volcans d'Auvergne. Ouest-France édit., Rennes, 64 p. Les maars basaltiques résultent d'explosions phréato-magmatiques. Fonctionnement d'un maar basaltique : les éruptions phréato-magmatiques. In Volcanologie de la Chaîne des Puys (1991), Goër de Hervé A. de et alii. Parc naturel régional des Volcans édit., Clermont-Ferrand, 127 p. La rencontre d'eau descendante (nappe phréatique, ruisseau) avec la colonne magmatique montante est rendue possible par les fractures du socle. L'alimentation en eau étant continue, une forte pression hydrostatique s'oppose à la montée de la colonne magmatique. La tension de vapeur augmente à la base de la colonne d'eau ; lorsque celle-ci devient supérieure à la pression hydrostatique, il se déclenche alors une violente explosion essentiellement gazeuse qui projette bombes et scories. Une nouvelle infiltration d'eau amorçant une nouvelle phase explosive, le phénomène est rythmique. Entre les explosions, des phénomènes d'effondrement se produisent dans la bouche selon des fractures courbes, participant ainsi à l'élargissement de celle-ci. Les deux composantes d'une éruption phréato-magmatique - In Le volcanisme : lexique (1985), Goër de Hervé A. de.Centre Région. Docum. Pédag. édit., Clermont-Ferrand, 70 p. B.1.4) Les caldeiras (ou calderas = chaudron en portugais) Il s'agit de cratères géants de quelques kilomètres à quelques dizaines de kilomètres, à contour circulaire ou elliptique. Ces cratères sont produits par l'effondrement du plancher du volcan, le long de failles annulaires. L'effondrement est dû à la vidange de la chambre magmatique sous-jacente, vidée en partie ou en totalité par des éruptions (libération des gaz et/ou épanchement de grandes quantités de basalte). Mode de formation d'une caldeira : le cas du Mont Mazama (Chaîne des Cascades, USA). A - Eruption volcanique (30 km3 de matériaux éjectés ; - 5 000 ans). B - Vidange du réservoir magmatique sous-jacent. C -Effondrement du toit de la chambre (création de la caldeira). La caldeira est actuellement occupé par un lac (Crater Lake : 9 km de diamètre, 600 m de profondeur). Vers le Xème siècle, une éruption volcanique basaltique à dynamique strombolienne édifia un cône qui constitue une île au milieu du lac (île du Sorcier). In Les Volcans (1984), Vincent P. Coordon. Pour la Science édit., Paris, sér. Bibliothèque Pour la Science, 157 p. Coordonnées Géographiques : 42°56'11.11"N - 122° 6'28.49"W pour retrouver Wizard Island sur Google Earth ! Caldeiras de l'Emi Koussi [le plus haut sommet du Sahara, Tchad (Tibesti)] - On peut y voir des caldeiras d'ampleurs différentes, emboîtées les unes dans les autres. La caldeira majeure (caldeira de premier ordre) correspond à la zone plane occupant le coeur de l'édifice. Elle est bordée par une falaise périphérique verticale qui se voit bien dans la partie supérieure de la photo. A centre de la zone plane, au coeur de la caldeira principale, il y en a une seconde (caldeira de second ordre), bordée également par un tombant bien marqué. Son aspect lobé résulte du fait qu'elle est le résultat de la coalescence de caldeiras élémentaires (caldeira de troisième ordre). De petits cônes volcaniques stromboliens sont également présents dans la caldeira principale. Pour retrouver ce volcan en voici les coordonnées Géographiques : 19°50'29.41"N 18°31'49.93"E. Il vous suffit d'explorer Google Earth ! Photographie IGN (1961) Edifices volcaniques de l'Alcedo et du Darwin (Ile Isabela) - Edifice volcanique du Fernandina (Ile Fernandina) [Iles Galapagos, Chili]. En raison de l'absence de végétation et de la fraîcheur du volcanisme, différentes structures se lisent aisément : au sommet de chaque édifice, les caldeiras sont parfaitement nettes ; leur diamètre est de l'ordre de 5 à 7 km, pour des profondeurs de 180 à 270 mètres. Celle du Fernandina est même polylobée. On a affaire à des volcans boucliers sur lesquels les coulées récentes sont facilement identifiables. Ils sont parmi les plus grands et les plus actifs du monde, avec ceux d'Hawaii et du Piton-de-la-Fournaise. L'île Isabela est née de la coalescence de cinq volcans actifs. Le volcan Alcedo est le seul volcan d'Isabela à délivrer à la fois des laves basiques (basaltes) et des laves acides (rhyolites sodiques), ce qui peut expliquer sa couleur plus claire. In Volcans vus de l'Espace (1998), Girault F., Bouysse P. et Rançon J.-P. Nathan édit., Paris, 192 p.Pour retrouver ces volcans, en voici les coordonnées Géographiques : 00°12'40.00"S 91°16'40.07"W. Il vous suffit d'explorer Google Earth ! B.1.5) Les dômes, protrusions et aiguilles (voir Annexe 1B) Ils résultent d'un magma acide (type andésite ou rhyolite avec des teneurs en silice supérieure à 60 %), plus riche en gaz et plus visqueux que le magma basique. L'énergie explosive est due à la seule détente des gaz magmatiques emprisonnés dans la lave. L'extrusion s'accompagne de phénomènes explosifs superficiels plus ou moins importants (nuées ardentes : aérosols formés de gaz brûlants à très forte pression transportant des masses considérables de débris pyroclastiques et se déplaçant à très grande vitesse). Dans la Chaîne des Puys, le volcanisme acide (sursaturé) des trachytes représente 10 % du volume de produits émis. La teneur en oxyde de silicium est supérieure à 60 %. Pour les cumulo-dômes et dômes, elle varie entre 62-65 %. Elle atteint pour les protrusions des Puys Kilian et Chopine 65-68 %. Dans un cumulo-dôme (ex. Puy de Dôme, Grand Sarcouy), la lave trachytique, toujours visqueuse, s'accumule en surface au-dessus d'un point de sortie préalablement ouvert par la phase initiale explosive. Elle s'étale latéralement sous l'effet de son propre poids et de l'alimentation continue en magma. En photographie aérienne, ces cumulo-dômes se caractérisent par leur aspect circonscrit et par leur double fracturation (radiale et concentrique). Dômes volcaniques formés de laves visqueuses sur Vénus (plaines de Guinevere Planita). Ils présentent un profil de galette aplatie (d'ou leur surnom de "pancake"). De forme circulaire, larges en moyenne de 25 km (les plus larges font 50 km de diamètre), ils culminent en un sommet très aplani, 700 à 800 m au-dessus des plaines vénusiennes. Certains montrent à leur sommet une petite caldera sommitale. In Vagabonds de l'espace. Exploration et découverte du Système solaire (1991), Lang K. R. et Whitney C. A. Springer-Verlag édit., Berlin, 386 p. Dômes volcaniques et double fracturation ( Vénus, plaines de Guinevere Planita). Le système de double fracturation qui se met en place lors du refroidissement des dômes acides est tout spécialement bien développé sur l'un des quatre édifices visibles sur cette image-radar : la fracturation concentrique est surlignée par des traits de couleur marron, la fracturation radiale par des traits de couleur bleu-foncé. Certains peuvent également présenter une petite caldera (voire plusieurs) qui apparaît brillante sur l'image. In Vagabonds de l'espace. Exploration et découverte du Système solaire (1991), Lang K. R. et Whitney C. A. SpringerVerlag édit., Berlin, 386 p. La fracturation concentrique correspond aux fissures de retrait s'organisant parallèlement aux surfaces emboîtées des enveloppes isothermes. Double fracturation des dômes. Impact sur le démantèlement. In Le volcanisme : lexique (1985), Goër de Hervé A. de. Centre Région. Docum. Pédag. édit., Clermont-Ferrand, 70 p. La fracturation radiale est la conséquence, quant à elle, d'un second système de fissures de retrait se disposant perpendiculairement au champ des isothermes. Elle génère une prismation radiaire, semblable à celle présentée par les coulées basaltiques qui s'organise en gerbes lorsqu'on peut observer dans l'édifice lorsqu'on en a une section longitudinale. Cumulo-dôme rugueux : le Clerziou (vue aérienne). Situé à l'Est du Puy-de-Côme, ce dôme aux flancs très réguliers montre des carrières où ont été extraits d'énormes moellons ayant servi à la construction de temple de Mercure situé au sommet du Puy-deDôme. Teneur en oxyde de silicium : 62 %. In Volcans d'Auvergne. La menace d'une éruption ? (1997), Goër de Hervé A. de et Parc des Volcans d'Auvergne. Ouest-France édit., Rennes, 64 p. Cumulo-dôme complexe : le Puy-de-Dôme (vue aérienne). Ce dôme complexe est un double dôme. La partie avant de la photo correspond à une première phase éruptive qui voit la mise en place d'un dôme endogène hérissé (voir ANNEXE 1B) au pied duquel se mettent en place des brèches d'écroulement. Le restaurant situé à l'extrémité de la route en lacets occupe le sommet de ce premier dôme. La partie orientale de ce dernier est détruite par des explosions. Dans le cratère d'explosion en forme de fer-à-cheval, se met en place un second dôme endogène, d'aspect extérieur plus lisse. Le relai de Télévision occupe le sommet de ce second dôme. Teneur en oxyde de silicium : 65 %. In Volcans d'Auvergne. La menace d'une éruption ? (1997), Goër de Hervé A. de et Parc des Volcans d'Auvergne. Ouest-France édit., Rennes, 64 p. Les protrusions correspondent à la mise en place de laves si visqueuses qu'elles ne subissent aucun étalement latéral à la sortie. Elles peuvent être couronnées par des aiguilles [Puy Chopine (voir plus loin), Puy Vasset]. Elles occupent souvent le cœur d'un cratère d'explosion. Les sucs (terme local des Cévennes) sont des protrusions phonolitiques. Ex. : Mont Gerbier des Joncs dans le Velay, Roches Tuilière et Sanadoire, dans le massif du Mont-Dore (voir ANNEXE 1B). B.2. Les formes volcaniques complexes L'édification d'un volcan est un compromis entre les processus constructifs (accumulation de laves, de pyroclastites...) et les processus destructifs des explosions. On obtient des volcans complexes liés à plusieurs phases éruptives. B.2.1) Exemples des volcans de la Chaîne des Puys : B.2.1.a - le complexe trachyandésitique du Pariou La figure ci-dessous retrace les différentes étapes de la construction de cet édifice complexe : Système volcanique complexe du Pariou : mise en place en quatre étapes. In Volcanologie de la Chaîne des Puys (1991), Goër de Hervé A. de et alii. Parc naturel régional des Volcans édit., Clermont-Ferrand, 127 p. Le système volcanique du Puy-Pariou : un édifice complexe résultat de quatre épisodes distincts d'une même phase éruptive (- 9 000 ans). Calque interprétatif de l'édifice du Puy-Pariou (à partir de la photographie ci-dessus) B.2.1.b - le cumulo-dôme du Grand Sarcouy (voir Annexe 1B) Cumulo-dôme du Sarcouy (Chaîne des Puys, France, Puy-de-Dôme) - Le bel appareil, régulier et lisse, large de 800 m et haut de 250 m, en forme de chaudron renversé... qui occupe le centre de la photographie est le Sarcouy. Sur sa droite, on peut observer un cône strombolien dont le cratère d'émission se perçoit au sommet : il s'agit du Puy-des-Goules. Sur la gauche de l'image se situe le PetitSarcouy. (Photographie E. Debard) Système volcanique complexe du Sarcouy. Chronologie des épisodes volcaniques et dynamiques éruptives. InVolcanologie de la Chaîne des Puys (1991), Goër de Hervé A. de et alii. Parc naturel régional des Volcans édit., Clermont-Ferrand, 127 p. 1. édification du Puy des Goules et du Petit Sarcouy ; 2. formation d'un cratère d'explosion avec son anneau pyroclastique ; 3. édification du Grand Sarcouy (ou Chaudron), avec émission de nuées ardentes. B.2.1.c - la protrusion du Puy Chopine (voir annexe 1B) Evolution du système Puy-des-Gouttes - Puy-Chopine : Chronologie des épisodes volcaniques et dynamiques éruptives. In Volcanologie de la Chaîne des Puys (1991), Goër de Hervé A. de et alii. Parc naturel régional des Volcans édit., ClermontFerrand, 127 p. Protrusion du Puy-Chopine (Chaîne des puys) - La protrusion (la plus acide de la Chaîne-des-Puys : 68,5 % d'oxyde de silicium) correspond au sommet de forme conique couvert d'un bois dense et sombre. Un chemin pédestre en fait le tour. Elle est située au sein d'une zone déprimée qui est un cratère d'explosion. Cette dernière qui a précédé la mise en place de l'extrusion a soufflé une partie (partie nord) du cône de scories d'un volcan strombolien antérieur, le Puy-des-Gouttes qui se perçoit bien sur le bord droit (sud) de la photo. B.2.2) Volcans stratifiés ou strato-volcans La répétition des éruptions dans une même région entraîne la construction d'un volcan stratifié dans lequel les productions (pyroclastites et laves) sont empilées. On a affaire à des volcans dont la vie éruptive s'est étalée sur une très longue durée, qui résultent donc de l'accumulation de produits volcaniques émis lors d'un grand nombre d'éruptions. Pour ces raisons, ils présentent différentes crises (phases d'activités) qui ne présentent pas nécessairement les mêmes dynamiques éruptives. Aux phases d'activités paroxysmales succèdent de longues périodes de sommeil ou d'activités ralenties. En général, ces volcans, volumineux, sont affectés en leur centre d'une dépression, ou caldeira, de plus d'un kilomètre de diamètre, correspondant à la vidange des réservoirs magmatiques. Le stade initial strato-volcan correspond à un magma basique fluide. Ce n'est qu'ultérieurement que les magmas visqueux (cf différenciation magmatique par cristallisation fractionnée) vont éventuellement apparaître sous forme d'un dôme ou d'une extrusion. Ex. : volcans du Mont-Dore et du Cantal (édifié entre - 22 Ma et - 4 Ma). On consultera l'ANNEXE 3 consacrée au Plomb-du Cantal, le plus grand stratovolcan d'Europe. B.3. Les formes de destruction des volcans par l'érosion L'altitude, la forme conique des appareils volcaniques, l'hétérogénéité du matériel les constituant, facilitent l'érosion (eaux de ruissellement, parfois érosion torrentielle et érosion glaciaire). On distingue quatre aspects principaux : le stade des "barrancos". Le ruissellement découpe les flancs du volcan en profondes entailles (ou "barrancos"), divergentes du sommet du cône vers sa périphérie (ex. flanc NW du Puy de Come). Un cône sera détruit par les "barrancos" que s'il est constitué par du matériel peu résistant (cendres, scories) ; le stade des planèzes. En s'incisant dans la masse d'un strato-volcan, les "barrancos" déblaient le matériel pyroclastique, puis ils s'attaquent aux coulées basaltiques interstratifiées qu'ils découpent en lanières ou planèzes. Le stade est bien développé sur le strato-volcan du Cantal (voir ANNEXE 3) : 2 o planèze de Saint-Flour (plus de 30 km ) due à une coulée de basalte pliocène ayant son origine au Plomb du Cantal ; planèzes de Trizac, Mauriac et Salers (situées dans la partie ouest du Cantal) plus étroites, plus découpées par l'érosion en raison de l'abaissement du niveau de base de la Dordogne toute proche. les mésas ou tables basaltiques correspondent à la dissection poussée des coulées de plateaux (ex. mésa de Gergovie, lambeau d'érosion d'une coulée ancienne, d'âge miocène) ; les dykes. L'érosion différentielle met souvent en relief les filons résultant de l'injection de jus magmatiques dans une fracture. Ils apparaissent comme des murs de laves (d'épaisseur centimétrique à métrique) s'allongeant de façon rectiligne selon la direction de fractures que la lave a envahies ; les necks (cou, en anglais). Relief, de forme plus ou moins conique ou cylindrique, résultant de la mise en relief des produits volcaniques obstruant la cheminée volcanique, l'érosion différentielle enlevant les matériaux constituant la paroi de la cheminée et les terrains environnants. Le diamètre d'un neck peut varier de quelques mètres à quelques centaines de mètres. Le neck est soit constitué de lave massive, soit de matériaux pyroclastiques. Les necks de lave présentent une prismation horizontale radiaire (radiale) puisque les surfaces isothermes sont des surfaces cylindriques emboîtées les unes dans les autres. o Formes de déchaussement et d'érosion différentielle des structures volcaniques. In Géomorphologie structurale. Terre, corps planétaires solides (2001), Peulvast J.-P. et Vanney J.-R. Gordon and Breach Science Publishers édit., Paris, 503 p. Forme de déchaussement et d'érosion différentielle d'un conduit de cheminée : le neck à gauche : Le Doigt-de-Sainte-Anne (Ile Kerguelen, Terres australes françaises) emergeant d'un ensemble de scories. En arrière-plan, un entablement basaltique. In Les Volcans (1997), Bardintzeff J.-M. Liber édit., Genève, sér. Connaître & Découvrir, 209 p. au-dessus : Organisation de la prismation dans un neck. InLe volcanisme : lexique (1985), Goër de Hervé A. de. Centre Région. Docum. Pédag. édit., Clermont-Ferrand, 70 p. Filon basaltique recoupant les argilites rouges du Permien (Hérault, France) Une prismation fruste, subhorizontale, se perçoit lorsqu'on observe le filon en coupe (globalement à hauteur des deux géologues observant le filon). Dans le coin supérieur droit de la photographie, ce qui se voit c'est une des surfaces limitantes du filon. On y perçoit les sections grossièrement polygonales des prismes qui lui donnent l'allure d'une peau portant des écailles. (Photographie J. Astier) Dyke volcanique (filon basaltique) mis en relief par l'érosion différentielle (Ardèche, France, plateau du Coiron). Il recoupe de fines pyroclastites grises que l'on peut observer à l'arrière-plan et qui montrent une lamination faiblement oblique.(Photographie J.-P. Bourseau) Dykes volcaniques (filons basaltiques) mis en relief par l'érosion différentielle (Ardèche, France, plateau du Coiron).Ils recoupent les mêmes pyroclastites grises vues précedemment. Ils sont parallèles entre eux, injectés dans des failles différentes, présentant la même orientation. (Photographie J.-P. Bourseau) B.4. Volcanisme et hydrographie B.4.1) Volcanisme et formation de lacs Les lacs ronds sont installés dans des maars colmatés par des argiles issues de l'altération des produits volcaniques. Exemples : lac Pavin (Cézalier, - 7 000 ans), lac de Sirvière (Cézalier), lac d'Issarlès (Bas-Vivarais, - 80 000 ans), lac de Saint-Front (Bas-Vivarais, - 130 000 ans), lac du Bouchet (Devès). Maar actuel (Etats-Unis, Alaska, Ukinrek, 1977). Ainsi devaient se présenter au cours du Quaternaire les maars de la Chaîne des Puys et des régions environnantes (Cézallier, Bas-Vivarais, Devès). In Volcans d'Auvergne. La menace d'une éruption ? (1997), Goër de Hervé A. de et Parc des Volcans d'Auvergne. Ouest-France édit., Rennes, 64 p. Les lacs de barrage volcanique (voir ANNEXE 1G) ont un contour irrégulier et résulte du barrage de vallées par des coulées (exemple : lac d'Aydat résultant du barrage de la Veyre par des coulées issues des Puys de Lassolas et de la Vache), voire directement par des édifices volcaniques (lac Chambon lié aux cônes complexes du Puy-deTartaret). Barrage d'une vallée par une coulée : mise en place d'un lac de retenue volcanique. In Le volcanisme : lexique (1985), Goër de Hervé A. de. Centre Région. Docum. Pédag. édit., Clermont-Ferrand, 70 p. Barrage d'une vallée par la mise en place d'un édifice volcanique. Exemple du lac Chambon (Puy-de-Dôme, France, MontDore). Le volcan du Tartaret, surgissant dans la vallée du Couze, en arrêta les eaux et créa le Lac Chambon. In Le volcanisme : lexique (1985), Goër de Hervé A. de. Centre Région. Docum. Pédag. édit., Clermont-Ferrand, 70 p. B.4.2) Volcanisme et réseau hydrographique Quand le volcanisme émet de grandes coulées, celles-ci suppriment plus ou moins totalement le réseau hydrographique préexistant. Quand un réseau s'installe à nouveau sur les coulées, il doit s'adapter à un nouveau relief, d'où la fréquence des phénomènes d'épigénie.
