Vie et mort des points chauds : ce que nous enseignent ces volcans d’Australie

Hawaï, la Réunion, l’Islande, l’archipel des Canaries… Toutes ces îles sont associées à un intense volcanisme produit par d’importantes remontées de matériel chaud des tréfonds du manteau terrestre. C’est ce que l’on appelle un volcanisme de point chaud, qui se caractérise par une activité intense, régulière et continue sur plusieurs millions d’années.

Les points chauds sont nombreux à la surface du globe. Ils le sont encore plus si l’on considère ceux qui sont désormais éteints et qui ont laissé leurs marques dans le paysage terrestre. Au fil des ères géologiques, ce type de volcanisme a d’ailleurs été responsable, seul ou en partie, de multiples crises biologiques et extinctions, tellement les volumes de lave, de gaz et de cendres émis peuvent être importants. Les trapps du Deccan, qui témoignent d’une série d’éruptions majeures ayant entraîné la fin des dinosaures il y a environ 65 millions d’années, n’en sont qu’un exemple parmi d’autres.

Cartes des points chauds, celui dans l'est de l'Australie est représenté par le numéro 30. © JorisvS, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

Une longue chaîne de volcans éteints dans l’est australien

Mais, malgré son impact sur l’évolution du globe et de son atmosphère, la dynamique des points chauds reste encore mal comprise, notamment la façon dont ils évoluent au cours du temps et comment ils finissent par s’éteindre. Il est en effet rare de pouvoir observer l’évolution continue d’un volcanisme de point chaud, du début à la fin.

La chaîne de volcans située dans l’est du continent australien présente cependant l’avantage de couvrir l’ensemble du cycle de vie d’un point chaud : une opportunité unique d’étudier leur fonctionnement.

Une équipe de scientifiques s’est donc intéressée à cette immense chaîne volcanique, qui fut en activité durant les derniers 35 millions d’années. Cette chaîne, qui s’étend du nord au sud, possède de nombreux volcans désormais éteints dont les caractéristiques évoluent progressivement, permettant ainsi d’observer l’évolution du point chaud de son initiation à sa mort. Il faut se rappeler qu’un point chaud est fixe par rapport aux plaques lithosphériques qui bougent à la surface du globe. Cette chaîne est donc le résultat de l’injection de magma à travers la croûte continentale tandis que la plaque australienne se déplaçait du sud au nord.

Diagramme montrant le point chaud d’Hawaï et le mouvement de la plaque pacifique au-dessus. © Joel E. Robinson, USGS., Wikimedia Commons, domaine public

Une évolution graduelle

Les volcans les plus vieux sont donc situés à l’extrémité nord de la chaîne. Il apparait qu’ils sont également ceux ayant eu l’espérance de vie la plus longue (entre 3,5 et 7 millions d’années chacun), tandis que les volcans situés au sud de la chaîne, les plus jeunes, ont eu une durée de vie bien plus courte (moins de 1,5 million d’années).

Alors que le début de l’activité du point chaud, entre 35 et 27 millions d’années, était associé à d’énormes volumes de magma, la fin (de 20 à 6 millions d’années) est marquée par un clair essoufflement du système magmatique, avec des volumes bien plus faibles. De même, les scientifiques ont pu observer que, si le magma semblait remonter facilement jusqu’en surface au début de cette activité, produisant d’énormes éruptions effusives, les derniers volcans sont caractérisés par des systèmes de conduits magmatiques beaucoup plus complexes, avec l’existence de nombreuses chambres magmatiques et une modification du style éruptif vers un comportement plus explosif. Le basculement semble s’être opéré vers 21-24 millions d’années.

Les orgues volcaniques de Sawn Rock dans le Mount Kaputar National Park. Ce volcan fait partie de la chaîne issue d'un volcanisme de point chaud dans l'est de l'Australie. © Dr. Tracey Crossingham

Moins de magma, mais plus de complexité du système volcanique

L’étude de cette évolution du système magmatique en profondeur a été possible grâce à l’analyse de certains minéraux composant les roches volcaniques. La façon dont les minéraux cristallisent est en effet représentative des conditions régnant au sein des conduits magmatiques et des réservoirs en profondeur. Les chercheurs ont ainsi observé que les cristaux gagnaient en complexité au fur et à mesure de l’évolution du point chaud, indiquant un temps de résidence de plus en plus long dans le système volcanique, avec de multiples étapes. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Gesocience.

Cette évolution, qui implique un magma plus froid et plus visqueux, explique le changement de style éruptif, avec des volcans explosifs vers la fin de vie du point chaud. Les anciens volcans australiens représentent donc un laboratoire naturel unique pour comprendre l’évolution des volcans de point chaud actuels.