Volcanisme au Vanuatu, mécanismes de la subduction, les roches volcaniques.

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Introduction :

Le volcanisme du Vanuatu résulte de la subduction de la plaque australienne sous la plaque pacifique.

Au niveau de l’archipel du Vanuatu, ce sont deux plaques (lithosphère)  océaniques qui entrent en collision, produisant un volcanisme d’arc insulaire. Ces plaques ont une épaisseur de 8 à 30 Km.

La plaque australienne, plus dense, (plaque subduite) plonge sous la plaque pacifique (plaque chevauchante) et est à l’origine d’un volcanisme explosif par la formation d’un magma remontant à la surface.

arc-insulaire

Naissance du magma en zone de subduction océanique:

La plaque océanique dense et froide, plonge, dans le manteau chaud, sous la plaque chevauchante.

Cette plaque subduite est gorgée d’eau et recouverte de sédiments marins hydratés.

Son réchauffement entraîne sa déshydratation. Le flux aqueux libéré percole le manteau sus-jacent. Les conditions sont alors réunies pour que se produise la fusion partielle des matériaux du coin de manteau.

La plaque chevauchante est constituée de trois couches. Dans la couche la plus profonde, le manteau supérieur, ce trouve des péridotites dont le point de fusion est abaissé par l’eau apportée lors de la subduction de la plaque plongeante. C’est au niveau du coin de manteau que se produisent ces fusions partielles. Ces mécanismes se produisent à environ 100 km de profondeur.

Au niveau de la plaque plongeante, la croûte basaltique et les sédiments (tels que le quartz (SiO2), les felspath et les argiles) suivent cette fusion partielle. La présence d’isotope du Baryum permet de démontrer cette fusion partielle des sédiments.

Ces magmas sont un mélange de péridotite, de la lithosphère inférieure, de la croûte basaltique-gabbroïque, de la lithosphère supérieure, et des minéraux de basses températures des sédiments entraînés par la subduction.

Les magmas générés, plus légers que l’encaissant, remontent vers la surface.

En poursuivant leur ascension, ces magmas sont stockés dans des chambres magmatiques où se produisent des cristallisations fractionnées qui modifient leur composition. Il peut aussi se produire une nouvelle remontée de magma qui modifie encore la composition du magma de la chambre magmatique, on parle de contamination.

Toutes les variantes sont possibles et donnent des produits magmatiques différents.

La subduction reste un phénomène très complexe.

volcans_subduction_anime

Caractéristiques géochimiques des roches magmatiques des zones de subduction:

Le magmatisme des zones de subduction présente des caractéristiques propres.

Les andésites, les dacites, les rhyolites, roches magmatiques les plus caractéristiques des zones de subduction, et les roches associées, sont riches en silice, en minéraux alcalins et minéraux hydratés, ce qui est leur caractéristique primaire. Ce serait la fusion hydratée qui expliquerait la richesse en silice de ces magmas.

On observe également une décroissance de la teneur en fer tout au long de la série calco-alcaline, quand la teneur en silice augmente.

Les laves émises par les volcans de subduction sont donc caractérisées par leur richesse en silice et ceci explique en partie l'extrême viscosité des magmas et le caractère explosif des éruptions.

Elles sont riches, aussi, en éléments alcalins comme le Potassium (K), Rubidium (Rb) et Baryum (Ba), on les qualifie de calco-alcalines. D’autres différences de composition, notamment isotopiques, constituent des signatures des magmas d’arc.

Cristal_Fractio_1

Les mécanismes d'évolution des magmas:

Une fois stocké dans la ou les chambres magmatiques, à l’aplomb de l’édifice volcanique, le magma évolue.

En se refroidissant, apparait la cristallisation fractionnée. Certains minéraux ne sont plus solubles dans le magma et précipitent. Le magma résultant a une composition qui évolue dans le temps.

L’encaissant peu lui aussi subir une fusion partielle et contaminer le magma en changeant sa composition.

Ceci permet d'expliquer la diversité des roches trouvées au niveau des zones de subduction (basalte, andésite, dacite...)

Roches volcaniques du Vanuatu

Ignimbrite d’Ambae

Ce volcan bouclier est couronné d’un large cône pyroclastique de volume important.

C’est de ce cône qu’est issue la roche ci-dessus présentée.

Ignimbrites :

Ces roches résultent d’éruptions cataclysmiques mettant en jeu des quantités de matériaux et d’énergie considérables. Les dépôts ont souvent une épaisseur de plusieurs dizaines de mètres répartis sur des surfaces importantes.

La mise en place des ignimbrites est celle d’une mousse ou écume de magma ponceux à très haute température qui déborde d’un cratère ou d’une fissure émissive. Souvent elle suit l’effondrement d’une large caldeira ou est précédée de retombées pliniennes ou ultra-pliniennes.

La granulométrie de ces roches est fine et elles renferment une grande quantité de matériaux juvéniles, ponces ou échardes de verres. Les particules sont plus ou moins soudées.

 

Guy

Docteur en Pharmacie, Biologiste Médical libéral à Marseille, France.

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