Lac de lave du Kilauea, Hawaï, 2020 © H. Diettrich, USGS
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Les laves récentes du point chaud d’Hawaï résulteraient d’intenses interactions chimiques dans le manteau terrestre

ActualitéClassé sous :Géologie , Volcanologie , manteau terrestre

Les laves produites au niveau des volcans de certains points chauds ont une particularité : elles sont riches en CO2 et en carbonates. Les roches issues de ces magmas sont ce que l'on appelle des carbonatites. On en trouve notamment dans l'archipel d'Hawaï. Cependant, l'origine de ces magmas est encore très mal connue.

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Dans une étude parue dans la revue Earth-Science Reviews, deux chercheurs ont compilé environ 400 analyses de roches volcaniques issues de la phase de réjuvénation du volcanisme Hawaïen.

Les points chauds sont associés à une remontée mantellique (un panache) très chaude. En général, les points chauds sont considérés comme des architectures magmatiques fixes par rapport au mouvement des plaques. C'est cette particularité qui donne naissance aux archipels comme celui d'Hawaï : la plaque lithosphérique se déplace au-dessus du point chaud, qui va ainsi donner naissance à une série d'îles volcaniques alignées suivant la direction de la plaque.

Normalement, le volcanisme actif se trouve donc sur l'île à l'aplomb du point chaud, comme cela a été le cas avec la dernière éruption du Cumbre Vieja dans l’archipel des Canaries. Les îles les plus anciennes sont donc les plus éloignées de la position du point chaud. Cependant, il arrive que ces îles, dont les volcans sont éteints depuis plusieurs millions d'années, connaissent un regain d'activité volcanique. C'est ce que l'on appelle la phase de réjuvénation.

Dans le cas des volcans hawaïens, certains sont ainsi redevenus actifs 500.000 ans à 3 millions d'années après avoir quitté le point chaud. La phase de réjuvénation serait associée au fait qu'un point chaud n'est pas centré en un point précis mais possède une zone d'influence assez large. Si la zone d'influence privilégiée est celle à l'aplomb du panache mantellique, les zones plus anciennes peuvent donc également encore être affectées par un volcanisme tardif.

Fonctionnement d’un point chaud et naissance des îles volcaniques. © Los688, Wikimedia Commons, domaine public

Les carbonatites : des roches volcaniques à la composition bien particulière

L'étude géochimique des roches de ce volcanisme récent de l'île d'Hawaï montre que les magmas carbonatitiques à l'origine de ces roches sont le résultat de certaines interactions chimiques au cours de la remontée du liquide magmatique dans le manteau terrestre. Ces roches alcalines sont également particulièrement enrichies en éléments volatils, et notamment en CO2. Leur composition chimique riche en carbonates témoigne d'une contamination du liquide magmatique du panache par les roches du manteau. Il s'agit du processus de métasomatisme, qui consiste en des transferts d'éléments chimiques entre un fluide magmatique et les roches encaissantes, que sont les péridotites. La présence de CO2 dans le liquide magmatique remontant dans le panache mantellique favoriserait d'ailleurs ces transferts d'éléments chimiques.

Carbonatite. © Eurico Zimbres, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

D’intenses échanges chimiques au cours de la remontée du magma

Les résultats de l'étude menée par Anastassia Borisova (Géosciences Environnement Toulouse et Université de Moscou) et Romain Tilhac (Université de Grenade, Espagne), montrent que le métasomatisme carbonatitique aurait eu lieu il y a moins de 4,2 millions d'années, à une température supérieure à 1.100 °C et à une pression supérieure à 2 GPa (environ 70 km de profondeur). La composition particulière des roches volcaniques d'Hawaï suggère donc que les réactions de métasomatisme se seraient produites sur un magma ascendant déjà refroidi. De plus, le carbone présent dans les liquides magmatiques du panache hawaïen sous forme de CO2 serait, quant à lui, issu du recyclage d'un manteau ancien (de plus de 1 milliard d'années), ou serait le résultat d'interactions chimiques à la base du point chaud.

La spécificité des magmas de la phase de réjuvénation hawaïenne serait donc le résultat d'intenses interactions chimiques entre le liquide magmatique et les roches encaissantes tout au long de la remontée du panache.

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