La province volcanique du Payun Matru (Argentine) : des volcans de subduction hors normes

Le champ volcanique du Payun Matru est localisé par la punaise jaune. On voit que la subduction andine n'est pas partout associée à un volcanisme actif, avec deux zones sans volcans actifs : au Centre-Nord du Chili et sur les 2/3 Nord du Pérou. Ces régions non volcaniques correspondent à deux zones où le pendage de la lithosphère plongeante est très faible.

Données du Global Volcanism Program de la Smithonian Institution, visionnables dans Google Earth via un fichier kmz à télécharger localisant les volcans holocènes et pléistocènes (volcans classés par âge – holocène / pléistocène – puis par région / sous-région géographique).

Régionalement, on voit la Cordillère des Andes (en gris) chevaucher l'avant pays argentin (en jaune). Les terrains volcaniques plio-quaternaires (hors Payun Matru) sont représentés avec des teintes estompées (marron, rose, violet, vert…). La province volcanique du Payun Matru est représentée avec des teintes brun-orangé plus vives et est entourée d'un cercle rouge. Une longue coulée de lave (libellée Pampa ondulata flow), qui fait partie de la province volcanique du Payun Matru, sort du cercle rouge et atteint le coin Sud-Est de la carte. C'est la plus longue coulée de lave quaternaire du monde. Les chiffres indiquent les âges exprimés en millions d'années. On voit que la province volcanique du Payun Matru a des âges beaucoup plus récents que les autres terrains volcaniques régionaux.

Ce volcan est âgé de 260 000 à 320 000 ans. Son cratère sommital mesure 1100 m de diamètre.

Localisation par fichier kmz du Payun Liso, ou Cerro Payen (Argentine).

La platitude apparente du sommet est la conséquence de la formation de la caldeira il y a 168 000 ans. Ce flanc Nord-Ouest est recouvert de coulées “post-caldeira”, surtout visibles à gauche. Ce sont surtout des coulées de lave visqueuse (trachyte) se qui se voit par la raideur de leurs bords. Quelques cônes de scories se devinent à droite.

La caldeira, partiellement remplie par des éruptions post-caldeira est parfaitement visible. Son diamètre est d'environ 9 km. La formation de cette caldeira est géologiquement contemporaine de l'émission d'ignimbrites (cf, figure 26). On remarque les coulées de trachyte à gauche, et de nombreux cônes de scories à droite.

Tous ces dômes et coulées (post-caldeira) sont de nature trachytique. La mise en place de certains de ces dômes a sans doute été accompagnée de coulées pyroclastiques et autres nuées ardentes.

Ce volcan a émis une belle coulée de basalte qui forme les affleurements noirs entourant ce cône et qu'on voit très bien sur Google Earth. À l'arrière-plan, le versant Nord-Nord-Ouest du Payun Matru et ses coulées de trachyte.

Localisation par fichier kmz de ce cône de scories avec coulée de lave (Argentine).

Au fond, le cône de scories des images précédentes. À droite, la base du Payun Matru.

La petite flèche rouge localise la bombe volcanique photographiée à la figure suivante.

Localisation par fichier kmz de la bombe volcanique sur le flanc d'un cône de scories, Argentine.

Cette bombe est fragmentée (par la chute et/ou le gel). Au fond, le Payun Liso.

La végétation est présente sous forme de graminées (petites touffes au deuxième plan) et par des végétaux épineux (boule au premier plan sur l'image du haut, et détail sur l'image du bas), sans doute Mulinum spinosum de la famille des Apiacées. La rareté de la végétation est due à trois facteurs qui s'ajoutent : l'âge très récent de ce volcanisme (mais pas plus récent que dans la Chaine des Puys), l'altitude (2000 m), et la sécheresse de ces hautes pampas à l'Est de la Cordillère des Andes.

La coulée est de type aa, cf., par exemple, Front actif d'une coulée de lave de type aa, flanc Sud du Pu'u O'o (Hawaii), juillet 2001 et Coulées de laves anciennes de type aa (en gratons) : Arizona, Canaries, Islande et Chaîne des Puys.

Localisation par fichier kmz du cône de scories égueulé et de sa coulée de basalte (Argentine).

Ce volcan, égueulé par la coulée qui en sort, fait partie d'un ensemble de deux volcans contigus, un peu comme les célèbres Puys de la Vache et de Lassolas dans la Chaine des Puys, à la différence que ces deux puys auvergnats sont égueulés, et qu'un seul l'est ici.

On peut découvrir les animaux locaux, ici un chinchilla, probablement un Chinchilla brevicaudata, se chauffant au soleil sur une coulée aa.

La légende de cette carte sépare le volcanisme pré-caldeira (avant −168 000 ans), le volcanisme syn-caldeira représenté par des ignimbrites (−168 000 ans), et le volcanisme post-caldeira (de −168 000 ans à −7 000 ans).

La légende indique la nature des laves : basalte, trachy-andésite, trachyte…, les mêmes laves que dans la Chaine des Puys, association absolument pas classique dans le volcanisme de subduction.

Ce diagramme permet de séparer les trois principales séries magmatiques issue de la fusion partielle du manteau (le volcanisme issu de la fusion de la croûte continentale n'est pas concerné par ce diagramme), cf. Les magmas primaires basaltiques issus de la fusion du manteau .

Toutes les laves de la province du Payun Matru appartiennent à la série alcaline et sont issues de la différenciation plus ou moins poussée d'un magma primaire basaltique “riche” en alcalins. Que ce soit par la géochimie des éléments majeurs, des éléments traces ou des isotopes, on n'a pas mis en évidence une participation significative de la croûte continentale dans la genèse des laves acides du Payun Matru.

À gauche, la plaque Nazca qui subduit sous la plaque Sud-américaine au niveau de la fosse du Chili. Chacune des punaises rouges représente un volcan holocène “classique” des zones de subduction (série calco-alcaline). L'alignement de ces volcans se trouve à environ 300 km de la fosse océanique. La lithosphère plongeante se déshydratant se trouve à 100/150 km sous la surface à l'aplomb de cette ligne de volcans.

Le Payun Matru, localisé par une punaise jaune, se trouve 150 km plus à l'Est ; la lithosphère plongeante s'y trouve à 250/300 km de profondeur. Le Payun Matru n'est pas le seul volcan régional dans cette situation : trois autres (punaises vertes) sont également 100 à 200 km à l'Est de l'arc volcanique principal. D'après le Global Volcanism Program de la Smithonian Institution, les volcans représentés par les punaises vertes numérotées 2 et 3 sont faits des mêmes roches que le Payun Matru (série alcaline), et le volcan numéroté 1 possède les roches des deux séries alcaline et calco-alcaline. La présence d'une province volcanique de la série alcaline très à l'arrière d'une zone de subduction n'est donc pas un hasard (par exemple due à l'arrivée par hasard d'un point chaud juste à l'arrière d'une subduction comme pourraient le proposer des adeptes de la “Sainte Trinité”), mais trahit un phénomène géologique global ignoré par les simplifications habituelles et qui a lieu tout le long de ce segment de subduction.

On peut noter l'absence de volcanisme sur deux segments de la subduction andine : au Nord et centre Pérou, et au centre-Nord argentin et chilien. Cette absence de volcanisme serait la conséquence d'une subduction très plate, entrainant la rareté voire l'absence de fusion partielle du manteau, et d'un champ de contrainte compressif fermant les fissures et empêchant la sortie d'éventuels magmas.