Mots clés : volcan, cône volcanique, scories, Lanzarote, tuff ring

Les cônes de scories à forte explosivité et autres tuff-rings , Parc National de Timanfaya, Lanzarote, îles Canaries (Espagne)

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

19/01/2015

Résumé

Formation de cônes de scories liés à des éruptions explosives.


Figure 1. La caldeira de Corazoncillo, Parc national de Timanfaya, Lanzarote, îles Canaries (Espagne)

Ce cône volcanique est un cône de scories assez différent des cônes standards habituels. La pente des flancs internes du cratère est plus forte que celle des cratères des cônes usuels, et peut même constituer des falaises. Ces falaises internes ne sont pas tapissées de scories. Au contraire, ces falaises recoupent des couches de scories à pendage vers l'extérieur (pendage centrifuge). Ce cône mesure environ 800 m de diamètre (Øv = 800 m), et son cratère en mesure 430 (Øc = 430 m), soit un rapport Øv/Øc = 1,85, contre un rapport Øv/Øc > 3 pour les cônes standards habituels.

Ces cônes bas possédant un cratère relativement grand par rapport à leur propre diamètre sont souvent appelé tuff rings .


La caldeira de Corazoncillo est un bel exemple de cône de scories mis en place avec un dynamisme différent de celui des cônes de scories standards. Trois principales différences morphologiques permettent d'arriver à cette conclusion. (1) La pente parfois très raide des flancs internes du cratère, qui peut avoir une morphologie de falaise. (2) Ces flancs raides ne sont pas tapissées de scories étant retombées dans le cratère. Au contraire, ces flancs raides recoupent et laissent apparaître les couches de scories constituant le cône, couches pendant vers l'extérieur du cône (pendage centrifuge). (3) Le diamètre du cratère (Øc) est relativement grand par rapport au diamètre total du volcan (Øv), avec Øv/Øc < 2. De plus, dans un certain nombre de cas (comme ici), les pentes externes de ces cônes inhabituels ont parfois un pendage bien inférieur à 30°, la pente d'équilibre classique des « tas de granulats ».

Un cône volcanique standard grandit le plus souvent à la suite d'explosions successives de faible intensité. Chaque explosion, faible, n'agrandit que peu le cratère pré-existant où elle a lieu. Les projections émises par cette explosion retombent en partie dans le cratère. Cela explique (1) que le cratère ne grandit que peu, puisque l'agrandissement du cratère par le souffle de l'explosion est compensée par le remplissage de ce cratère par les retombées qui suivent ; (2) que les flancs du cratère ont une pente "faible" (≈30°), caractéristique de la pente d'équilibre des "tas" de granulats.

Les cônes volcaniques ayant la morphologie de la caldeira de Corazoncillo sont le résultat d'explosions beaucoup plus violentes, au moins à la fin de leur activité. Le souffle des explosions violentes agrandit le cratère préexistant en recoupant les flancs ; les projections, violemment expulsées, retombent pour leur grande majorité à l'extérieur du cratère dont elles ne tapissent pas les flancs. Ces flancs sont donc souvent de véritables falaises verticales ou très raides recoupant et mettant en évidence les couches constituant les flancs du cône précédemment déposés. Ces pentes très raides donnent souvent lieu à des effondrements et des éboulements postérieurs. Les cônes ayant cette morphologie sont souvent appelés « tuff rings ».

Tous les intermédiaires existent bien sûr entre les cônes à très faible et à très forte explosivité. Un même édifice peut également changer d'explosivité au cours de sa croissance. Cette forte explosivité vient souvent d'un dynamisme avec une importante composante phréatique, de l'eau phréatique vaporisée par le magma se rajoutant aux gaz magmatiques.

Si l'explosivité est encore plus grande, ces caractères morphologiques s'exacerbent, et on obtient la morphologie caractéristique d'un maar.

La caldeira de Corazoncillo est un des très nombreux cônes de scories présents dans le Parc National de Timenfaya, sur l'île de Lanzarote. Une majorité de ses cônes, mais pas tous, ont une morphologie suggérant une composante explosive importante. La proximité de la mer et de sa nappe phréatique pourrait expliquer l'importance de la composante phréatique et la forte explosivité de nombreux édifices. Ces cônes ont presque tous été mis en place entre 1730 et 1736. Ils accompagnaient une énorme émission de laves basaltiques (8 millions de m3). Cendres et laves ont recouvert 167 km2, soit 20% de la surface de l'île. Il s'agit, avec l'éruption du Laki en 1783-1784, de l'une des deux plus grandes éruptions laviques de l'histoire récente. On peut enfin noter que le terme de caldeira de Corazoncillo est le nom local de ce cône volcanique surbaissé, et n'a pas de signification géologique particulière. Caldera est un terme espagnol qui signifie « chaudière » ; son équivalent portugais caldeira signifie « chaudron ». Si les géologues réserve le nom de caldeira (ou, parfois, caldera) aux dépressions volcaniques de grande taille issus d'un effondrement, ce terme populaire est d'usage courant dans les pays hispanophones ou lusophones et désigne souvent tout cratère volcanique, quelle que soit son origine.

Figure 2. Zoom sur la moitié Ouest de la caldeira de Corazoncillo, Lanzarote (Canaries)

À droite du cratère, on voit très bien les flancs internes formant une falaise, falaise qui recoupe les couches de scories constituant le cône. À gauche, par contre, la pente interne du cratère est plus faible, "standard", et correspond sans doute à son remplissage par des retombées de scories. Ce cône aurait donc eu au moins deux épisodes différents à la fin de son histoire : la dernière phase, très explosive, aurait partiellement détruit le remplissage du cratère par l'avant dernière phase beaucoup moins explosive. Des effondrements et éboulements tardifs ont encore modifié la morphologie interne.


Figure 3. La caldeira de Corazoncillo vue du ras du sol, avec une coulée en premier plan

On peut particulièrement noter la pente assez faible (20°) de la droite du cône. Cette faible pente s'expliquerait parce que les retombées ne se font pas uniquement à la verticale du point de l'explosion, mais sont beaucoup plus étalées, justement du fait de la violence de l'explosion.



Figure 5. Image résumant les caractéristiques morphologique de la caldeira de Corazoncillo, Lanzarote (Canaries)

Sont visibles les flancs externes peu pentés, le cratère aux pentes internes raides formant parfois des falaises, la taille du cratère importante comparée à la taille du cône.


Figure 6. Comparaison, en vue oblique, entre la morphologie d'un cône de scories standard (le Puu Hau Kea sur le Mauna Kea, Hawaï) et la morphologie d'un cône mis en place avec une forte explosivité s'apparentant à un tuff ring (la caldeira de Corazoncillo)

Relativement plus petit et à flancs peu pentés, le cratère des cônes standard est "peu" profond. Dans le cas du Puu Hau Kea, on peut, grâce à Google Earth, connaître l'altitude de chaque point (avec une incertitude inconnue il est vrai). La hauteur du cône est en moyenne de 120 m au-dessus du plateau environnant, et la profondeur du cratère est de 40 m. Le fond du cratère domine les environs d'environ 80 m.

Dans le cas de la caldeira de Corazoncillo, le cône domine les environs de 60 à 70 m, mais la profondeur du cratère est de 150 m. Le fond du cratère est plus bas que les environs du volcan de 80 à 90 m.

L'altitude du fond du cratère d'un cône standard résulte d'une accumulation, certes moindre que pour le reste du cône, mais d'une accumulation quand même. L'altitude du fond du cratère d'un cône à forte explosivité, plus bas que le substratum, résulte d'une excavation.


Figure 7. Comparaison, en vue verticale, entre la morphologie d'un cône de scories standard (le Puu Hau Kea sur le Mauna Kea, Hawaï) et la morphologie d'un cône mis en place avec une forte explosivité s'apparentant à un tuff ring (la caldeira de Corazoncillo)

Relativement plus petit et à flancs peu pentés, le cratère des cônes standard est "peu" profond. Dans le cas du Puu Hau Kea, on peut, grâce à Google Earth, connaître l'altitude de chaque point (avec une incertitude inconnue il est vrai). La hauteur du cône est en moyenne de 120 m au-dessus du plateau environnant, et la profondeur du cratère est de 40 m. Le fond du cratère domine les environs d'environ 80 m.

Dans le cas de la caldeira de Corazoncillo, le cône domine les environs de 60 à 70 m, mais la profondeur du cratère est de 150 m. Le fond du cratère est plus bas que les environs du volcan de 80 à 90 m.

L'altitude du fond du cratère d'un cône standard résulte d'une accumulation, certes moindre que pour le reste du cône, mais d'une accumulation quand même. L'altitude du fond du cratère d'un cône à forte explosivité, plus bas que le substratum, résulte d'une excavation.


Figure 8. Coupe comparée du Puu Hau Kea et de la caldeira de Corazoncillo

Grâce aux possibilités de Google Earth, on peut obtenir une coupe topographique des deux volcans. Si on les superpose en leur donnant la même taille (les flèches violettes indique le diamètre approximatif du cône), il est facile de comparer le diamètre relatif du cratère (flèche rouge) et du cône, ainsi que les différence de profondeur.


Le Parc de Timanfaya (Canaries) est un musée des morphologies volcaniques engendrées par des laves fluides (basaltes). Outre ses cônes et autres tuff rings , on peut y voir des tunnels de lave, (cf. Tunnels de lave effondrés ( sinuous rilles ) et les figures 11 et 12 de Stalactites et stalagmites de basalte dans les tunnels de lave ( lava tubes ) ), de belles surfaces de coulées (cf. figures 8 et 9 de Coulées de laves anciennes de type aa (en gratons) : Arizona, Canaries, Islande et Chaîne des Puys )... Nous vous montrons encore des photos de deux autres cônes de scories, plus petits que la caldeira de Corazoncillo, mais dont les caractéristiques morphologies (pentes internes du cratère fortes recoupant les couches de scories, cratère de taille importante par rapport à la taille du cône…) laissent supposer une mise en place avec une forte composante explosive, au moins à la fin de leur fonctionnement.

Figure 9. Vue générale sur le cratère d'un petit cône du Parc de Timanfaya (Lanzarote, Canaries)

Les caractéristiques morphologiques de ce cône de scories (pentes internes du cratère fortes recoupant les couches de scories, cratère de taille importante par rapport à la taille du cône…) laissent supposer une mise en place avec une forte composante explosive, au moins à la fin de son fonctionnement.


Figure 10. Vue rapprochée sur le cratère d'un petit cône du Parc de Timanfaya (Lanzarote, Canaries)

Les caractéristiques morphologiques de ce cône de scories (pentes internes du cratère fortes recoupant les couches de scories, cratère de taille importante par rapport à la taille du cône…) laissent supposer une mise en place avec une forte composante explosive, au moins à la fin de son fonctionnement.


Figure 11. Autre vue de ce petit cône de scories de Parc de Timanafaya


Figure 12. Un doublet de petits cônes du Parc de Timanfaya (Lanzarote, Canaries)

Les caractéristiques morphologiques de ces cônes (pentes internes du cratère fortes recoupant les couches de scories, pentes externes faibles, cratère de taille importante par rapport à la taille du cône …) laissent supposer une mise en place avec une forte composante explosive, au moins à la fin de leur fonctionnement.



Figure 14. Image de la région recouverte par les laves et le cendres de l'éruption majeure de 1730-1736, île de Lanzarote, Canaries

Le Parc National est situé au centre de cette zone.


Figure 15. La totalité de l'île de Lanzarote (Canaries, Espagne)

La grande zone sombre de droite correspond aux zones recouvertes de lave et de cendre lors des éruptions récentes (1730 à 1736, 1824…).


Figure 16. Localisation de l'île de Lanzarote (punaise jaune)


Mots clés : volcan, cône volcanique, scories, Lanzarote, tuff ring