Article | 22/09/2021
Un aperçu géologique des cascades d'Islande – 1/2 : franchissement de coulées mises en relief
22/09/2021
Résumé
Cascades islandaises dues au franchissement par un cours d'eau d'une couche résistante, généralement une coulée de lave massive.
Table des matières
L'Islande est une destination incontournable pour les amateurs de géologie. Elle a d'ailleurs fait l'objet de nombreux articles sur Planet-Terre (voir les Compléments).
Sa position à la rencontre de la dorsale médio-atlantique et d'un point chaud profondément enraciné dans le manteau explique son exceptionnelle activité tectonique, magmatique et géothermique. Des dizaines d'éruptions ont été ainsi documentées au cours des temps historiques (dont celle qui se poursuit depuis quelques mois au moment où j'écris ces lignes en juin 2021 au niveau du Fagradalsfjall, dans la péninsule de Reykjanes, faisant le bonheur des amateurs d'images spectaculaires), et 99,9 % de la surface de l'ile est recouverte par des roches volcaniques variées. Le climat froid de l'Islande, son isolement au milieu de l'Atlantique Nord, sa faible densité de population, en font un paradis volcanologique préservé, d'autant que la végétation y est rare sinon absente (une caractéristique toutefois largement héritée de la dégradation des forêts primitives et des sols par la surexploitation – surpâturage notamment – depuis la colonisation de l'ile par les Vikings).
Par ailleurs, la proximité avec le cercle polaire arctique permet des phénomènes glaciaires d'une ampleur inégalée en Europe, qu'il s'agisse des glaciers actuels (hélas ici comme ailleurs menacés par le réchauffement climatique) ou des traces évidentes laissées par leur extension considérable lors des périodes glaciaires ayant précédé l'Holocène. Ainsi, pour ne citer qu'un exemple, le Vatnajökull, d'une superficie de 8 300 km2 (comparable à la Corse !) est la deuxième plus vaste calotte glaciaire d'Europe après l'Austfonna au Svalbard (anciennement connu sous le nom de Spitzberg) ; et l'ensemble de la région, sur plus de 15 000 km2 (soit 15 % du territoire islandais), est protégé par un parc national, ce qui en fait le plus grand parc national d'Europe.
La dépendance des Islandais à un environnement à la fois rude et fragile a beaucoup fait pour le développement d'une conscience écologique forte dans le pays ; ainsi les paysages et curiosités naturelles sont très bien mises en valeur et protégées. Cela ne va pas cependant sans une certaine tension avec le développement massif du tourisme depuis la fin des années 2000, manne bienvenue après la crise financière de 2008-2010, mais aussi risque pour l'écologie et le mode de vie islandais : la comparaison des 2,2 millions de visiteurs en 2017 par rapport aux 350 000 habitants permanents de l'ile est frappante !
Dans cet article, nous allons nous livrer à un aperçu d'un des aspects de l'Islande apprécié des touristes : sa richesse en cascades toutes plus spectaculaires les unes que les autres. Ce sera prétexte à aborder divers points de géologie.
Le climat de l'Islande est assez arrosé, de type océanique froid dans le Sud et sur les côtes, et de toundra dans les hautes terres. L'infiltration est limitée dans les roches volcaniques peu perméables. Les eaux de ruissellement sont de ce fait assez abondantes, surtout en fin de journée en été, quand la fonte des glaces est maximale. De nombreux cours d'eau sont donc présents dans toute l'ile, et chaque saut topographique est l'occasion de voir apparaitre des rapides et des chutes d'eau. Or l'Islande est largement couverte de coulées basaltiques (notamment à l'Est et à l'Ouest du pays, c'est-à-dire de part et d'autre de l'axe du rift actuel, où le paysage est dominé par des plateaux formés d'importants empilements de coulées très fluides datant du Miocène au Pliocène).
De très nombreuses cascades représentent ainsi le franchissement d'une ou plusieurs coulées de laves horizontales, avant le retour du cours d'eau à un lit faiblement penté entaillant à peine une surface de coulée. Cependant, notons que les formations plus meubles (couches de cendres, hyaloclastites, ou encore roches ayant subi une altération hydrothermale, par exemple) auront davantage tendance à être creusées par des canyons à pente régulière limitant les chutes d'eau.
Seljalandsfoss et Skogafoss
Les élégantes cascades de Seljalandsfoss (figures 1 à 4) et Skogafoss (figures 9 à 12), sur la côte Sud du pays, sont typiques de cette situation d'une rivière dévalant d'une coulée résistante à l'érosion. Leur position est relativement similaire : issus des eaux de fonte du glacier Eyjafjallajökull (figure 13), leurs cours d'eau descendent du plateau volcanique du Sud de l'Islande et franchissent, sur une hauteur d'environ 60 m, un dernier ressaut avant un trajet sinueux dans la plaine qui s'étend depuis cette falaise jusqu'à l'océan, quelques kilomètres au Sud.
Ces vastes plaines côtières où on distingue mal la limite entre terre et mer sont des sandar (singulier sandur, ici en l'occurrence le Skogasandur, figures 4, 12, 14, 15, 16, et 22), terme islandais entré dans le langage des géographes. Il s'agit d'épandages de cendres, de boues, de sables, de graviers et de blocs d'origine fluvio-glaciaire. Sur les sommets avoisinants, la présence de vastes glaciers (ici l'Eyjafjallajökull, célèbre pour l'éruption sous-glaciaire de 2010 ayant perturbé le trafic aérien européen, figure 13 ; et plus à l'Est le Mýrdalsjökull, dont les langues glaciaires descendent jusque dans les sandar) est la source d'une grande quantité de limons et de matériaux de tailles diverses. Ces matériaux sont ensuite remobilisés par les eaux de fonte qui forment des torrents anastomosés dans la plaine littorale. De plus, les éruptions volcaniques se déroulant sous les glaciers provoquent plusieurs fois par siècle des inondations glaciaires de grande ampleur appelées jökulhlaups, qui mobilisent d'énormes volumes de matériaux et remodèlent les sandar. Ainsi la falaise franchie par les chutes de Seljalandsfoss et Skogafoss peut s'interpréter comme une trace laissée en surplomb par l'érosion des jökulhlaups avant leur déversement en mer ; mais il s'agit essentiellement d'une ancienne falaise littorale aujourd'hui ennoyée dans les dépôts sédimentaires fluvio-volcano-glaciaires, l'élargissement du sandar repoussant peu à peu le trait de côte vers le Sud. De plus, le rebond isostatique depuis la dernière glaciation a sans doute contribué à rehausser cette falaise.
À Seljalandsfoss, la falaise elle-même est constituée d'un sous-bassement de hyaloclastites (brèches de verre volcanique mises en place sous l'eau, sous la mer, sous un lac ou plus probablement ici lors d'une éruption sous-glaciaire), d'un niveau intermédiaire de tillites (ancienne moraine consolidée), puis d'une coulée de lave basaltique massive, connue sous le nom de Hamragarðahraun. Les couches de tillites et hyaloclastites sont plus érodables que la coulée qui les chapeaute. Elles forment d'ailleurs des pentes douces couvertes de mousses vert tendre en d'autres points du secteur, et sont surcreusées derrière la cascade en une petite cavité naturelle qui peut se visiter.
La protection contre l'érosion apportée par la coulée sommitale massive et dure explique donc sans doute l'existence de la falaise.
À Skogafoss, la falaise semble avoir une résistance plus homogène à l'érosion. Une observation rapprochée met pourtant là aussi en évidence un empilement de couches horizontales diverses : coulées basaltiques massives et éjectas volcaniques soudés, principalement. L'ascension jusqu'au sommet de Skogafoss (facilitée par un escalier aménagé depuis quelques années) permet de remonter la rivière sur plusieurs kilomètres en direction du col de Fimmvörðuháls. On observe alors une série de ressauts de moindre ampleur, à chaque franchissement de coulée résistante mise en relief par l'érosion. Le cours d'eau est assez large (25 m au niveau de la chute de Skogafoss) et peu profond, montrant une faible incision de ces couches volcaniques dures par la rivière entre deux chutes d'eau.
En amont de Seljalandsfoss de petits cours d'eau serpentent également sur le plateau, certains franchissant la falaise en cascades secondaires à l'Ouest de Seljalandsfoss. L'une d'elle, Gljúfrabúi (figures 5 à 8), mérite le détour par sa situation originale : elle se jette du plateau au niveau d'une cavité en retrait d'une dizaine de mètres dans la falaise principale, d'où le ruisseau ressort par une étroite fissure permettant à peine le passage d'un homme. Faute de profondeur de champ, les photos peinent à rendre la beauté étrange de cette petite chute.
Pour conclure, comme nous sommes en Islande, il y a bien sûr des légendes associées à ces cascades. Ainsi on raconte que le viking Þrasi Þórólfsson aurait caché un coffre contenant un trésor derrière la chute de Skogafoss. Des hommes tentèrent de s'en emparer quelques années plus tard, mais la poignée du coffre céda, et les voleurs ne repartirent qu'avec ce maigre butin. La poignée est aujourd'hui exposée au musée de Skógar.
Svartifoss, la « chute noire » et quelques autres cascades du Sud-Est islandais
D'innombrables autres cascades islandaises occupent des positions similaires à Skogafoss et Seljalandsfoss, au niveau de ressauts formés par des coulées horizontales superposées, par exemple dans les fjords de l'Est du pays (figures 17 à 19).
Il serait fastidieux de les aborder toutes ; admirons simplement la « chute noire » Svartifoss (figures 20 à 22), à Skaftafell, dans le parc national de Vatnajökull, au Sud-Est de l'Islande. Ici ce sont les eaux de fonte de l'immense calotte glaciaire Vatnajökull (plus précisément de sa partie la plus méridionale, l'Öræfajökull) qui alimentent les cours d'eau. Ils rejoignent ici encore l'océan après avoir serpenté sur 20 à 30 km à travers un immense sandur, le Skeiðarásandur, probablement le plus grand au monde avec sa surface de 1 300 km2.
Mentionnons que ce sandur fut marqué par la plus importante éruption recensée depuis la colonisation de l'ile par les Vikings : celle de l'Öræfajökull en juin 1362. Nuées ardentes, dépôts de cendres et jökulhlaups causèrent tant de dégâts et de morts que la région fut abandonnée et prit dès lors le nom d'öræfi, « terres désolées ».
Bien plus tard, ce secteur inhospitalier sera la dernière portion de la route circulaire à être aménagée en 1974.
Il fut à nouveau le théâtre d'un impressionnant jökulhlaup en 1996, lors de l'éruption du Grímsvötn sous les glaces du Vatnajökull. Le débit maximal de cet épisode de débâcle glaciaire, qui emporta les ponts et d'autres portions de la route circulaire, est estimé entre 45 000 et 50 00 m3/s (à comparer aux 200 à 400 m3/s du débit ordinaire du principal fleuve du secteur, le Skeiðará). On évalue à 12,8 millions de m3 le volume de sédiments déposés pendant cet événement unique (représentant en certains points une épaisseur de plus de dix mètres accumulée en une fois).
En dehors de ce contexte sinistre, la particularité de Svartifoss est de franchir une coulée de lave présentant une jolie prismation régulière. Ces orgues basaltiques noirs lui ont d'ailleurs donné son nom.
Notons cependant que dans ce secteur du Sud-Est islandais, les langues glaciaires descendent fréquemment dans le sandur (figure 23) et presque jusqu'à la mer (figures 24 à 27), limitant de facto l'existence de cascades.
Outre la descente directe des glaciers jusqu'à la côte, une autre occasion manquée de générer une cascade se produit lorsque les roches sont moins résistantes à l'érosion, permettant une incision plus marquée et homogène des cours d'eau dans le substratum. C'est par exemple ce qui s'est produit au niveau de Fjaðrárgljúfur (figures 28 et 29), près de Klaustur, également dans le Sud de l'Islande. La rivière y a creusé un canyon long d'environ 2 km pour 100 m de profondeur dans des palagonites datées de 2 Ma. Le creusement a probablement démarré il y a 9 000 ans, lors d'épisodes de débâcle qui ont suivi le dernier maximum glaciaire. La pente plutôt régulière du fond du canyon génère des rapides plutôt que des chutes.
Goðafoss, la « chute des dieux »
Goðafoss, littéralement la « chute des dieux », proche de la route circulaire dans le Nord du pays, si elle n'est pas la plus haute cascade d'Islande, est certainement l'une des plus photogéniques. Le fleuve Skjalfandafljot, 3e plus long du pays (178 km de long) y dévale sur une dizaine de mètres de haut et plus de 30 m de large une coulée de basalte prismée. Celle-ci, appelée Bárðardalshraun, date d'environ 7 000 ans, et représente la première étape de mise en place du volcan bouclier Trölladyngja situé à plus de 100 km au Sud, dans les hautes terres. Il s'agit donc d'un épanchement particulièrement fluide et abondant couvrant une vaste surface (supérieure à 850 km2) pour une faible épaisseur (ici une dizaine de mètres, traversée en une fois par la chute d'eau).
Notons par ailleurs que la vallée empruntée par le fleuve (nommée Bárðardalur) a une signification structurale : il s'agit de la limite tectonique entre les plateaux de basaltes tertiaires à l'Ouest et le graben médian essentiellement Pléistocène à l'Est.
Selon la tradition, en l'an 1000, le parlement islandais (l'Alþingi, réuni dans la vallée du rift à þingvellir) décide de suivre l'avis de son président élu, le lögsögumad (« celui qui dit la loi », car il récitait les lois alors uniquement orales de l'état islandais), Þorgeir Þorkelsson et adopte le christianisme. En revenant chez lui après l'assemblée, celui-ci montre l'exemple en jetant ses statues des dieux de l'ancienne religion nordique dans une chute d'eau, depuis nommée Goðafoss.
Hengifoss et Litlanesfoss, les plus “géologiques” des chutes d'Islande
La chute d'Hengifoss, située non loin du lac Lagarfljót (figure 42), à l'Ouest d'Egilsstaðir, est, avec ses 128 m de chute, l'une des plus hautes cascades d'Islande. Elle est surtout marquée par une géologie riche et originale.
Le plus frappant est l'alternance de coulées de basaltes sombres et massives avec de fines couches d'argiles rouges du plus bel effet (figures 33 et 34). Ces coulées superposées s'étaleraient sur des âges proches de −5 à −6 Ma (Mio-Pliocène, ce qui est cohérent avec la position d'Hengifoss dans l'Est de l'Islande, donc dans des roches volcaniques anciennes, loin de l'axe du rift, selon le modèle d'expansion des fonds océaniques en double tapis-roulant). Les couches rouges correspondraient à des hiatus entre deux éruptions, pendant lesquels les cendres, éjectas divers et autres parties scoriacées des coulées auraient eu le temps d'être altérés en argiles. Cette altération à l'origine d'un sol aurait été d'autant plus intense que le climat de la fin du “Tertiaire” était plus chaud que l'actuel. L'arrivée de la coulée suivante aurait ensuite cuit les argiles, leur donnant une couleur rouge brique caractéristique du fer oxydé à chaud, cf. Thermo-métamorphisme d'un paléosol par une coulée de lave, Bournac (Haute Loire) et Prismation dans des argiles cuites à la base d'une coulée de basalte, Marjallat (commune de Mazeyrat d'Allier, Haute Loire).
Outre ces rayures rouges et noires, les affleurements d'Hengifoss comprennent également des roches sédimentaires (figures 33 à 41), notamment des grès blonds lacustres, avec quelques niveaux charbonneux, et des couches plus argileuses grisâtres. Les roches sédimentaires sont plutôt rares en Islande (elles représentent moins de 0,1 % de la surface du pays), et celles d'Hengifoss ont notamment livré quelques troncs fossiles de conifères traduisant un climat plus chaud à la fin du Mio-Pliocène qu'aujourd'hui. Leur résistance à l'érosion est moindre que celle des coulées de basaltes, et après avoir franchi en un saut les coulées, le cours d'eau a creusé dans les grès une petite gorge en pente plus douce. Il semble de plus que des failles affectent cette série volcano-sédimentaire (figure 41).
Sous la série sédimentaire, une coulée de lave plus ancienne, joliment prismée, donne lieu à une seconde chute, Litlanesfoss (figure 43). Cette cascade de 30 m de haut est encadrée par des colonnes très régulières et divers filons de basaltes. La rivière creuse ensuite une petite gorge en aval et va se jeter dans le lac Lagarfljót.
Évidemment, car nous sommes en Islande, plusieurs récits rapportent la présence d'elfes chantant dans la gorge au pied d'Hengifoss ; et un monstre aquatique proche de celui du Loch Ness occuperait les eaux sombres du lac Lagarfljót.
Après ces exemples de cascades “classiques”, un second article aborde des exemples de cascades plus “originales”, Un aperçu géologique des cascades d'Islande – 2/2 : cascades atypiques.
A. Compléments
Vocabulaire géologique islandais
Fjall : montagne
Foss : (pluriel fossar) cascade
Gljùfur : canyon
Hellir : grotte
Hraun : coulée de lave
Jökul : glacier
Jökulhlaup : débâcle glaciaire
Sandur : (pluriel sandar) plaine littorale d'épanchement volcano-fluvio-glaciaire
Vatn : lac
Localisation des cascades étudiées
Les localisations des cascades citées dans cet article et dans le suivant peuvent être retrouvées grâce au fichier kmz recensant les principales cascades d'Islande aperçues dans ces articles.
Bibliographie et sitographie
L'article d'E.R.C. Baines et al., Erosion during extreme flood events dominates Holocene canyon evolution in Northeast Iceland, publié en 2015 dans les PNAS, est un exemple d'article scientifique théorisant des canyons et chutes d'eau islandaises (notamment Dettifoss et Ásbyrgi) essentiellement hérités de débâcles glaciaires massives à l'Holocène.
À l'inverse, l'article de G. Stucky De Quay et al., Holocene uplift and rapid fluvial erosion in Iceland: a record of post-glacial landscape evolution, publié en 2018 dans les Earth and Planetary Science Letters, minimise l'importance des jökulhlaups post-glaciation au profit du rebond isostatique et d'une érosion fluviatile plus continue.
On trouve sur Planet-Terre d'assez nombreux articles sur l'Islande, destination incontournable des amateurs de géologie, traitant de divers aspects.
- Par exemple, sur la cryoclastie, Galets islandais fracturés par cryoclastie.
- L'immense glacier du Vatnajökull, Les pseudo-moraines du Vatnajökull (Islande) : interaction entre écoulement glaciaire et éruptions volcaniques, et la lagune glaciaire de Jökulsarlon, Couleur et forme des icebergs (Islande et Patagonie).
- La colonisation des coulées de lave par les mousses et lichens en climat froid : La colonisation d'une coulée de lave par des mousses en climat atlantique froid, coulée du Lakagigar (Laki), Islande.
- Les superbes tunnels de lave islandais : Les tunnels de lave islandais, leurs exceptionnels spéléothèmes (stalactites et stalagmites basaltiques) et leur festival de couleurs et Les grottes glacées d'Islande : comment est fixée la température à l'intérieur des cavités souterraines ?.
- La fameuse éruption de l'Eyjafjallajökull en 2010 : Éruption de l'Eyjafjöll sous l'Eyjafjallajökull, Islande.
- La non moins célèbre éruption du Laki en 1783 : Fissure éruptive de Lakagigar (Islande).
- La géothermie : Le Lagon Bleu, Islande et Geysérite et eaux siliceuses.
- Le contexte géodynamique particulier de l'Islande, entre point chaud et dorsale médio-atlantique :L'Islande, une interaction point chaud - dorsale.
- L'extension tectonique encore active : Champ de fractures en Islande.
- Les empilements types trapps de coulées de basaltes “tertiaires” : Coulées basaltiques tertiaires, Isafjördur, Islande.
- La morphologie de surface des coulées basaltiques : Coulées de laves anciennes de type aa (en gratons) : Arizona, Canaries, Islande et Chaîne des Puys, Laves cordées et Stries de friction et de progression sur et dans les coulées de type aa.
- Et de nombreux autres phénomènes volcaniques : Alignement islandais de cratères de soutirage, Mini et maxi bombes fuselées et Exemples de volcans boucliers : Galapagos, La Réunion, Islande, Sicile, Tahiti.
Le Guide des volcans d'Europe et des Canaries, de Maurice Krafft et François-Dominique de Larousière, édité par Delachaux et Niestlé, bien qu'un peu daté (la dernière édition remonte à 1999), reste une précieuse source d'informations.