Réseau hexagonal de fractures à la surface d'un ancien lac de lave, le Kilauea Iki Crater, Hawaii

Nous continuons notre série « polygones volcaniques » commencée le 3 septembre.

Les surfaces figées des lacs de lave, comme la surface du Kilauea Iki (Hawaii), présentent souvent une réseau de fractures disposées (statistiquement) en hexagones, chaque hexagone mesurant entre 5 et 10 m de diagonale.

L'image 1 montre ce réseau ; l'image 2 en montre un détail ; l'image 3 montre une vue plus globale de cet ancien lac de lave.

Le cratère du Kilauea Iki mesure 600 x 1000 m de dimensions. Sa surface se trouve 130 m plus bas que le plateau environnant. En 1959, cet ancien cratère existant depuis longtemps, au mur entièrement recouvert de forêt, se trouva rempli par un lac de lave d'environ 150 m d'épaisseur au maximum. Durant l'éruption qui dura du 14 novembre au 20 décembre 1959, la lave entrait dans le lac pendant des épisodes éruptifs, avec une très belle fontaine de lave située au Sud-Ouest du cratère (voir image 4). La lave ressortait par le même orifice pendant des épisodes de calme (voir image 6). Le niveau du lac oscillait, en fonction de l'importance des débits entrants et sortants.

Durant les 32 jours d'éruption, il y eu 17 phases de remplissage, chacune étant suivie d'une phase de vidange partielle. Pendant les 15 derniers jours de l'éruption, le volume du lac oscillait entre 38 et 45.10⁶ m³ de lave. La dernière vidange lui fit perdre 4.10⁶ m³.

À la fin de l'éruption, le niveau du lac déjà recouvert d'une mince croûte de basalte solide se stabilisa 18 m plus bas que le niveau maximum atteint. Ce retrait reste marqué sur les bords du lac par une « terrasse » de basalte. Après stabilisation de la croûte solide, des forages furent entrepris à plusieurs reprises pour traverser la croûte de lave qui s'épaississaitt. En 25 ans, la croûte solide avait atteint 70 m d'épaisseur.

La présence de roche encore très chaude pas très loin de la surface se manifeste par des fumeroles (voir image 4).

L'histoire de l'éruption du Kilauea en 1959(lien externe - nouvelle fenêtre)↗ est décrite (et illustrée) sur le site de l'Hawaii Volcano Observatory et de l'USGS.

Comment cette histoire a t-elle pu générer ce réseau de fractures pseudo hexagonal ?

Il existe naturellement un réseau de fractures sur la mince croûte de basalte à la surface d'un lac de lave, fractures dues à la convection sous-jacente. Ces fractures apparaissent en rouge sur l'image 4. Ces fractures sont « exagérées » lors des phases de remplissage ou de vidange, tant à cause de l'écoulement sous-jacent qu'à la diminution ou à l'augmentation de la surface du lac entraînées par les variations de volume.

Ensuite, lors du dernier retrait, la croûte, en s'affaissant, a tendance à se fracturer, notamment sur ses bords. Enfin, la solidification puis le refroidissement du lac entraînent sa contraction généralisée. Chacun de ces épisodes génère des fractures superficielles, éventuellement réactivées par l'épisode suivant.

La géométrie statistiquement hexagonale du réseau de fractures est bien sur dû aux propriétés de l'hexagone, qui minimise le rapport périmètre/surface tout en couvrant une surface.

Les images suivantes vont montrer des vues d'ensemble 100 m³ s^-1et/ou de détail de la surface de cet ancien lac dans son état de juin 2007, et des vues prises pendant l'éruption de 1959.

Localisation du Kilauea Iki Crater (Hawaii) via Google Earth.

Ce réseau de fractures (statistiquement hexagonal) présent à la surface des lacs de lave a inspiré les dessinateurs illustrant le paysage que l'on pourrait trouver sur Io, le seul corps du système solaire (avec la Terre) possédant des lacs de lave en activité.