4.  Roches et relief volcaniques

a)  Introduction

A la différence des roches éruptives de massif et des roches métamorphiques, les roches volcaniques ou éruptives de surface présentent un degré de cristallisation plus ou moins grand suivant qu'elles arrivent plus ou moins rapidement en surface. Les roches volcaniques non cristallisées sont les roches vitreuses, comme l'obsidienne et la pierre ponce. Les roches volcaniques les plus abondantes, les basaltes, sombres et denses, présentent une pâte constituée de cristaux microscopiques de feldspaths, les microlithes, de péridots et de pyroxènes dont certains, plus gros, sont visibles à l'oeil nu. Parmi les autres roches volcaniques, citons l'andésite, riche en plagioclases et en ferromagnésiens, et la rhyolite, roche claire où dominent le quartz et le feldspath.

Les laves ne sont pas les seules manifestations de l'éruption. En fonction d'une part des caractères propres à l'émission de laves, et d'autre part de la nature des roches émises, de la violence de l'explosion ainsi que de la proportion de matériaux solides de projection, il existe cinq types caractéristiques de relief volcanique.

b) Les boucliers et plateaux de laves

Le type le plus pur en est le volcan hawaiien, caractérisé par un mécanisme effusif, c'est-à-dire par émission de laves fluides à partir du cratère où la lave bouillonne constamment et s'épanche par débordement. Cette émission se produit généralement sans explosions. L'épanchement de la lave peut s'arrêter quand celle-ci ne parvient plus à monter aussi haut que le volcan. La lave s'écoule alors plus bas à partir d'un nouveau lac (cas du Mauna Loa). Le cratère du volcan hawaiien présente le plus souvent une morphologie en gradins, tandis que le volcan lui-même présente la forme d'une vaste galette de lave (l'ensemble du Mauna Loa atteint 100 km de diamètre), généralement en pente faible. L'extrême perméabilité du basalte explique que les vallées n'apparaissent que très tardivement sur les pentes du bouclier de laves. Les fentes de retrait dans lesquelles l'eau s'infiltre s'observent à la surface des laves ridées, dites laves pahoehoe. Le réseau hydrographique, souvent rayonnant à partir du centre du volcan, découpe le plateau de laves en planèzes, plateaux de laves triangulaires.

c) Les trapps

Ils se présentent sous la forme d'un empilement horizontal de couches de laves séparées par des niveaux intermédiaires de type argileux et montrent donc un profil en marches d'escalier. Les reliefs de trapp, plus anciens que les autres phénomènes volcaniques, sont les plus importants en superficie (650 000 km² au Deccan) et en épaisseur (2 000 m en Ethiopie). Les laves sont des basaltes, d'épaisseur variable (10 à 15 m en moyenne), très résistants, mis en place à une température très élevée et solidifiés en gros polygones. L'épanchement s'opère par l'intermédiaire de fissures en contact direct avec la base de l'écorce terrestre. Au sein de la fissure apparaissent des petits cônes dans lesquels la lave monte et descend (c'est le débourrage de la fissure). Lorsque la pression est suffisante, la lave s'épanche. Une fois la lave écoulée, la fissure s'oblitère par solidification et une autre fissure peut apparaître parallèlement à la précédente.

d) Les volcans stromboliens

Ce type de volcan, dont le meilleur exemple est le Stromboli, est caractérisé par l'existence d'un cône de scories dû à la retombée sous forme de lambeaux de la lave embrasée. Les laves sont plus visqueuses que le basalte ; aussi les gaz éprouvent-ils plus de difficultés à se frayer un passage et donnent-ils naissance à de petites explosions. L'existence d'un cône explique que les pentes du volcan strombolien soient fortes (avec des éboulements fréquents). Les pentes des versants oscillent entre 30° et 35°, tandis que les scories soudées à l'intérieur du cratère montrent des abrupts de 60° à 70°. Selon la force des explosions, les scories sont envoyées plus ou moins loin dans l'atmosphère. Soudées, elles accomplissent un trajet court, retombent à l'état pâteux et se soudent aux précédentes. Sur le bord des cratères, elles forment une couche plus résistante. Les scories meubles se figent pendant leur parcours aérien et présentent un aspect bulleux. Les bombes torsadées proviennent d'une lave qui, par rotation dans l'espace, prend la forme d'une poire. Selon les moments, l'émission volcanique concerne l'un ou l'autre des deux types de scories; c'est ce qui explique l'aspect stratifié du volcan. Les projections volcaniques varient de quelques grammes à des dizaines de kilos mais les cônes ne sont jamais de grande taille.

La force de projection d'un volcan strombolien est faible; aussi l'obstruction du cratère par les laves visqueuses est-elle à craindre. Des explosions peuvent alors détruire le cône, une nouvelle éruption faisant naître un nouveau cône souvent emboîté dans le précédent ou excentré. Si les laves sont plus fluides, elles tendent à sortir à travers le cône lui-même, qui devient alors un cône égueulé. Un tel épanchement de lave signifie en général la fin de l'activité du volcan.

Ce type de volcan émet également des coulées de laves nettement plus résistantes que les cônes, et présentant le même aspect que les laves des boucliers du fait de leur grande perméabilité liée aux larges fissures de refroidissement. Ainsi, ces laves sont presque insensibles au gel. Le ruissellement n'apparaît que lorsque la lave devient moins perméable.

e) Les volcans d'explosion.

Dans le cas de ces volcans, l'explosion se produit parce que la lave, siliceuse et très visqueuse, donne naissance à un bouchon sous la forme d'un culot de lave. Il existe deux types de volcanisme explosif : le type vulcanien et le type ignimbritique.

1°.  Le type vulcanien

— Le type vulcanien est caractérisé par des cendres qui ont le temps de se refroidir avant de retomber. Le matériel émis comprend des pierres et des cendres projetées très haut en raison de l'importance des gaz et de la vapeur d'eau. Les débris, en général très fins, sont emportés par le vent (transport à l'origine de la dissymétrie du cône, comme à Krakatoa) et retombent à l'état solide en donnant des tufs. Les éruptions entraînent des chutes de pluies qui provoquent simultanément la destruction partielle du volcan. Elles sont également entrecoupées de longues périodes d'arrêt, au cours desquelles peuvent naître des lacs d'eau. Lorsqu'une nouvelle éruption se produit, le volume total de l'eau est projeté sur les versants, qui sont ainsi érodés. Les débris emportés se déposent plus loin et sont à l'origine de la formation des tufs. La montagne Pelée présente un cas particulier : l'explosion verticale n'a pas eu lieu car le culot a résisté, entraînant une puissance accrue des gaz. Ceux-ci, alourdis de matières en suspension et devenus très chauds, se sont échappés par une issue latérale. A la suite des gaz, les poussières se sont répandues, incandescentes, sur les flancs du volcan (nuées ardentes). Les cendres, trop lourdes, ont formé une épaisse couche blanchâtre.

2°.  Le type ignimbritique

— Le type ignimbritique est caractérisé par l'émission de nuées ardentes (cendres retombant à l'état incandescent). Ce type de volcan se présente sous l'aspect d'un bouclier aux pentes très faibles au centre duquel existe un vaste secteur déprimé, la caldeira. Au microscope, la lave apparaît comme un amalgame de poussières. Il n'existe pas de coulée, et la lave ne forme qu'une masse plus ou moins épaisse. La caldeira n'est pas le résultat d'une explosion, mais d'un effondrement. En effet, les gaz qui ne peuvent s'échapper se sont réchauffés sous la lave avant de pulvériser celle-ci sous forme de nuées ardentes par l'intermédiaire de fissures existant dans la lave.

f) Les formes volcaniques particulières.

Si le gaz intervient seul sans émissions, il est à l'origine d'un relief de caldeiras. Ce type de relief correspond au fait que le magma parvient à quelque distance de la surface terrestre. S'il rencontre une nappe d'eau, il transforme celle-ci en vapeur et une explosion se produit immédiatement. D'où l'existence d'une caldeira d'explosion (explosion phréatique).

Si la lave intervient seule, elle est à l'origine d'extrusions : les aiguilles et les dômes. Les aiguilles peuvent s'élever très haut et revêtir des formes diverses. Les dômes sont, d'une part, les bulles édifiées par la dacite, lave excessivement visqueuse, peu apte à donner des épanchements (le centre des bulles conserve le plus souvent des gaz, ce qui explique l'érosion plus facile de la partie centrale), et, d'autre part, des constructions comparables à celles de châteaux forts, la lave refroidie donnant d'énormes polygones.