Lave : Formation, Géologie et Variétés
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Lave : du magma mantellique à la roche volcanique
La lave est un magma qui atteint la surface de la Terre, perd de la chaleur et des gaz, et devient une roche volcanique. Sa forme finale dépend de la manière dont le mélange a été généré, de l'endroit où il a éclaté, de la quantité de silice et de gaz qu'il contenait, et de s'il a refroidi dans l'air, sous l'eau, sous une croûte ou sous forme de fragments en suspension.
Qu'est-ce qui compte comme lave ?
La lave est une roche en fusion ou partiellement en fusion qui jaillit à la surface. Tant qu'elle est encore sous la surface, elle s'appelle magma ; une fois qu'elle émerge d'un évent, d'une fissure ou d'une fracture, elle devient lave et commence à refroidir en roche ignée extrusive.
Un refroidissement rapide donne à la lave ses textures caractéristiques à grains fins, vitreuses ou poreuses. Le basalte dense, la scorie vésiculaire, la pierre ponce pâle, l'obsidienne brillante, la roche de dôme en blocs et la lave en coussins sous-marins arrondis peuvent tous être des produits volcaniques, bien qu'ils paraissent très différents. Leurs différences proviennent de la chimie du mélange, du contenu en gaz, de la température, de la viscosité, de la teneur en cristaux et de l'environnement de refroidissement.
Coulée de lave
Un corps cohérent de roche en fusion se déplaçant à la surface. Les coulées basaltiques peuvent parcourir de grandes distances ; les coulées riches en silice sont généralement courtes, épaisses et à flancs raides.
Fragment de lave
Un fragment de lave projeté, éclaboussé, déchiré ou brisé d'un flux. Les bombes, éclaboussures, cendres et scories conservent le mouvement et le contenu en gaz de l'éruption.
Verre de lave
Un mélange refroidi trop rapidement pour que des cristaux puissent se former. L'obsidienne et la tachylite sont des matériaux volcaniques vitreux importants.
Comment se forme le magma
Le magma se forme lorsque les conditions permettent à la roche solide de fondre partiellement. Les trois principales voies sont la décompression, l'ajout de volatils et le transfert de chaleur.
Fusion par décompression
Le manteau chaud remonte et la pression diminue plus rapidement que le matériau ne refroidit. Cela permet une fusion partielle sans nécessiter une grande augmentation de température. La fusion par décompression alimente les dorsales médio-océaniques, les rifts continentaux et de nombreux systèmes de points chauds, produisant couramment du magma basaltique.
Fusion par flux
L'eau et d'autres volatils libérés par une plaque en subduction abaissent le point de fusion du coin mantellique sus-jacent. Ce processus est central dans les arcs volcaniques, où les magmas andésitiques et dacitique sont courants.
Fusion par transfert de chaleur
Le magma mafique chaud s'infiltre dans une croûte plus froide et y transfère de la chaleur. En milieu continental, cela peut aider à générer des mélanges riches en silice, y compris du magma rhyolitique associé aux caldeiras, dômes et systèmes contenant de l'obsidienne.
Comment le magma évolue avant l'éruption
Après le début de la fusion, le magma peut évoluer par cristallisation fractionnée, assimilation des roches environnantes, mélange magmatique, perte de volatils et stockage dans des réservoirs crustaux. Ces processus expliquent pourquoi une même province volcanique peut émettre du basalte, de l'andésite, de la dacite et de la rhyolite à différents moments.
Contextes tectoniques
La composition de la lave et le style d'éruption sont fortement liés au contexte tectonique. Chaque contexte fournit un équilibre différent de chaleur, pression, eau, interaction crustale et stockage du magma.
| Environnement | Processus de fusion | Produits typiques de lave | Expression géologique |
|---|---|---|---|
| Dorsales médio-océaniques | Fusion par décompression du manteau ascendant. | Basalte tholéiitique, lave en coussins, coulées en nappes, dykes. | Création de la croûte océanique et de crêtes volcaniques sous-marines. |
| Zones de subduction | Fusion par flux d'eau et volatils dérivés de la plaque subduite. | Basalte, andésite, dacite, rhyolite, dômes, coulées en blocs. | Arcs insulaires, arcs continentaux, stratovolcans et centres explosifs. |
| Points chauds | Fusion par décompression dans les panaches mantelliques ou anomalies thermiques durables. | Boucliers basaltiques, basaltes alcalins, tubes de lave, pāhoehoe, ʻaʻā. | Îles océaniques, volcans boucliers et longues chaînes volcaniques. |
| Rifts continentaux | Extension, décompression et transfert de chaleur crustal. | Basaltes à rhyolites, coulées d'obsidienne, dômes et laves alcalines. | Vallées de rift, systèmes de fissures, champs volcaniques et complexes de caldeiras. |
| Grandes provinces ignées | Fusion mantellique à grand volume et éruption fissurale. | Basaltes de grande étendue, séquences épaisses de coulées, plateaux de lave. | Plateaux volcaniques stratifiés et grandes provinces basaltiques. |
Chimie, température et viscosité
La teneur en silice est l'un des facteurs les plus importants qui contrôlent le comportement de la lave. La lave basaltique à faible teneur en silice est plus chaude et plus fluide ; la lave rhyolitique à haute teneur en silice est plus froide, plus collante et plus susceptible de piéger le gaz ou de se vitrifier.
| Type de lave | SiO typique2 | Température typique d'éruption | Viscosité relative | Produits courants |
|---|---|---|---|---|
| Basaltique | Environ 45-52 % en poids | Environ 1100-1250 °C | Faible | Pāhoehoe, ʻaʻā, tubes de lave, coulées en nappes, lave en coussins, scories. |
| Andésitique | Environ 52-63 % en poids | Environ 900-1100 °C | Moyen | Coulées en blocs, laves de cônes composites, projections, brèches. |
| Dacitique | Environ 63-69 % en poids | Environ 800-950 °C | Élevé | Courtes coulées épaisses, dômes, épines, marges ponceuses. |
| Rhyolitique | Supérieur à environ 69 % en poids | Environ 650-850 °C | Très élevée | Obsidienne, ponce, lave à bandes d'écoulement, dômes, coulées. |
Pourquoi le gaz change tout
Les volatils tels que l'eau, le dioxyde de carbone et le dioxyde de soufre se dissolvent dans le magma en profondeur. Lorsque le magma remonte et que la pression diminue, ces volatils forment des bulles. Si la lave est fluide, le gaz peut s'échapper plus facilement. Si la lave est visqueuse, le gaz peut rester piégé, produisant du ponce, une fragmentation explosive ou une croissance de dôme sous pression.
Styles d'écoulement en surface et sous-marin
Le style d’écoulement de la lave exprime directement la viscosité, la pente, le débit d’effusion, la vitesse de refroidissement, la teneur en cristaux et la formation de croûte. Les systèmes basaltiques peuvent produire des formes lisses et dentelées, tandis que les laves riches en silice construisent souvent des masses courtes, épaisses et blocailleuses.
Pāhoehoe
Le basalte fluide développe une croûte fine et flexible qui se plisse et se plie tandis que la lave continue de s’écouler dessous. Le résultat est des surfaces lisses, cordées, gonflées ou en coquille.
ʻAʻā
Un flux basaltique perturbé se brise en clinker anguleux et se déplace avec une surface rugueuse et abrasive. Il se forme souvent quand la lave est plus froide, plus cristalline ou soumise à une contrainte élevée.
Coulées blocailleuses
La lave andésitique à rhyolitique forme souvent des coulées épaisses avec des surfaces fracturées en blocs. Leur intérieur peut rester chaud et ductile tandis que la croûte extérieure se brise en dalles anguleuses.
Dômes de lave
Une lave dacitique ou rhyolitique très visqueuse peut s’accumuler près d’un évent au lieu de s’écouler loin. Les dômes peuvent croître en lobes, épines ou coulées, et leur effondrement peut générer des dépôts de blocs et cendres.
Lave en coussin
Une éruption sous-marine refroidit la lave en lobes arrondis avec des bords vitrifiés. Les coussins témoignent d’éruptions sous-marines ou sous-glaciaires et sont courants dans le basalte océanique.
Tubes de lave
Un flux de basalte peut se solidifier en surface tandis que la lave liquide s’écoule à l’intérieur, isolée thermiquement. Quand le flux se vide, il peut laisser un tube semblable à une grotte.
Variétés géologiques de lave
Les variétés de lave se comprennent mieux comme des combinaisons de composition et de texture. Un nom comme basalte, andésite ou rhyolite décrit la chimie et la minéralogie ; un nom comme scorie, ponce, obsidienne ou lave en coussin décrit la texture ou l’environnement d’éruption.
| Variété | Composition ou processus | Caractère visible | Ce qu’elle enregistre |
|---|---|---|---|
| Basalte | Lave mafique à faible teneur en silice. | Sombre, à grain fin, parfois vésiculaire ou porphyrique. | Lave chaude et fluide commune aux dorsales, points chauds, rifts et provinces de basaltes en nappes. |
| Andésite | Lave intermédiaire, souvent associée aux arcs volcaniques. | Gris à brun, souvent porphyrique, blocailleux ou bréchique. | Lave plus visqueuse influencée par des systèmes de subduction riches en eau et l’évolution crustale. |
| Dacite | Lave intermédiaire à felsique riche en silice. | Gris clair à brun, blocailleux, formant des dômes, parfois ponceux. | Haute viscosité, forte rétention de gaz, et coulées ou dômes courts et épais. |
| Rhyolite | Lave à haute teneur en silice. | Pâle à rougeâtre, à bandes d’écoulement, vitreux, ponceux ou formant des dômes. | Melt riches en silice qui refroidissent en obsidienne, ponce, dômes ou coulées striées. |
| Obsidienne | Verre volcanique rapidement trempé, généralement rhyolitique. | Verre noir brillant, brun, gris ou strié avec fracture concoïde. | Refroidissement si rapide que les cristaux n’ont pas eu le temps de croître. |
| Scorie | Fragments de lave mafiques à intermédiaires riches en gaz. | Roche poreuse sombre, rouge ou brune avec des parois de bulles épaisses. | Styles d’éruption produisant dégazage, oxydation et scories. |
| Ponce | Lave felsique riche en gaz, expansée en verre mousseux. | Matériau pâle, très vésiculaire, léger qui peut flotter initialement. | Activité siliceuse explosive ou effusive riche en volatils. |
| Projection et bombes | Fragments en fusion éjectés d’une cheminée. | Gouttes soudées, rubans torsadés, bombes en fuseau, formes en croûte de pain. | Fragmentation et modelage alors que la lave était encore plastique ou en fusion. |
Structures de refroidissement et caractéristiques post-flux
Une fois que la lave cesse de bouger, le refroidissement continue d’inscrire de nouvelles structures dans la roche. Ces caractéristiques aident les géologues à reconstituer la direction du flux, l’histoire du refroidissement, l’interaction avec l’eau et les altérations ultérieures.
Joints colonnaires
Les flux épais et les lacs de lave peuvent se contracter en colonnes polygonales en refroidissant. Les colonnes poussent approximativement perpendiculairement aux surfaces de refroidissement.
Bandelettes de flux
La lave riche en silice et l’obsidienne peuvent conserver des stries, plis et bandes issus du mouvement de couches de fusion légèrement différentes avant le refroidissement final.
Marges refroidies
La lave en contact avec l’eau, les sédiments humides, la glace ou l’air froid peut développer des bords vitreux ou des peaux à grains fins.
Joints et fractures
La contraction au refroidissement, l’inflation du flux et les contraintes ultérieures créent des fissures qui peuvent guider les fluides et la croissance de minéraux secondaires.
Inflation de la lave
Le basalte fluide peut continuer à s’alimenter sous une croûte, soulevant la surface et créant des tumuli, des crêtes de pression et des cavités creuses.
Amygdales
Les vésicules peuvent ensuite être remplies par des minéraux tels que calcite, quartz, calcédoine, zéolites, chlorite ou épidote, formant une lave amygdaloïde.
Vésicules, amygdales et traces de gaz
Les vésicules sont des bulles de gaz figées. Leur taille, forme, abondance et alignement révèlent comment les gaz se sont échappés, la vitesse du mouvement de la lave et la manière dont le flux a refroidi.
- Les vésicules rondes se forment lorsque les bulles sont préservées sans beaucoup d’étirement.
- Les vésicules allongées témoignent du mouvement ou du cisaillement du flux alors que la lave était encore molle.
- Les sommets riches en vésicules montrent souvent une accumulation de gaz près de la partie supérieure d’un flux de basalte.
- Les amygdales montrent que des fluides ont ensuite traversé la roche et déposé des minéraux secondaires.
- La mousse de pierre ponce représente une vésiculation extrême dans un verre riche en silice.
Identification et ressemblances
La lave est identifiée par sa texture, son contexte, sa minéralogie, sa densité, son magnétisme et sa fracture. La couleur seule n’est pas fiable, car la scorie industrielle, le clinker de four, le verre manufacturé, les déchets de charbon et les matériaux poreux teints peuvent ressembler à la roche volcanique.
Indices utiles
- Les vésicules peuvent être arrondies, étirées, ouvertes ou remplies de minéraux.
- Le basalte est généralement dense, sombre et faiblement magnétique à cause des oxydes de fer et de titane.
- L’obsidienne présente un éclat vitreux et une fracture conchoïdale.
- La pierre ponce est exceptionnellement légère en raison de pores scellés abondants.
- Le contexte volcanique soutient fortement l’identification.
Scorie et clinker
La scorie peut être sombre et vésiculaire, mais elle peut contenir des gouttelettes métalliques, des couleurs non naturelles, des surfaces de verre industriel ou un contexte lié aux fonderies, aux voies ferrées, aux fours ou aux décharges.
Verre naturel versus verre manufacturé
L'obsidienne et le verre manufacturé peuvent tous deux se fracturer de manière concoïdale. Les bandes d'écoulement, les sphérulites, les inclusions volcaniques et le contexte géologique aident à confirmer une identification d'obsidienne.
Entretien et manipulation
Le basalte dense et de nombreux spécimens de lave sont stables pour l'exposition, mais les formes poreuses et vitrifiées nécessitent une manipulation plus soigneuse. La pierre ponce et la scorie peuvent perdre des grains issus des parois fines des bulles, tandis que l'obsidienne peut avoir des bords très tranchants. Évitez les chocs thermiques, l'eau bouillante, la flamme directe et les huiles ou cires lourdes qui peuvent s'infiltrer dans le matériau poreux et modifier sa surface.
Nettoyage
Utilisez une brosse douce, une poire soufflante ou un chiffon sec. Le basalte stable peut être brièvement rincé puis bien séché, mais la scorie et la pierre ponce poreuses ne doivent pas rester humides.
Stockage
Enveloppez l'obsidienne et les autres morceaux de verre tranchants pour que les bords ne coupent pas la peau ni ne rayent les spécimens voisins. Soutenez la pierre ponce et la scorie fragiles par en dessous.
Exposition
Un éclairage latéral révèle mieux les vésicules, les lignes d'écoulement, l'éclat vitreux et les amygdales remplies de minéraux qu'un éclairage direct intense.
Questions fréquemment posées
La lave est-elle toujours basaltique ?
Non. Le basalte est le type de lave le plus répandu à la surface de la Terre, surtout dans les contextes océaniques et de points chauds, mais la lave peut aussi être andésitique, dacitique, rhyolitique ou avoir une composition plus inhabituelle.
Pourquoi certains coulées de lave semblent-elles lisses tandis que d'autres paraissent dentelées ?
Le pāhoehoe lisse et l’ʻaʻā dentelé peuvent tous deux être basaltiques. La différence vient de la température, de la cristallinité, de la teneur en gaz, de la pente, du débit et de la manière dont la croûte extérieure se casse ou se plie tandis que l'intérieur continue de bouger.
Comment la lave devient-elle obsidienne ?
L'obsidienne se forme lorsque la lave riche en silice refroidit si rapidement que les cristaux n'ont pas le temps de croître. Le résultat est un verre volcanique à l'éclat brillant et à la fracture concoïdale.
Pourquoi la pierre ponce peut-elle flotter ?
La pierre ponce contient tellement de bulles de gaz scellées que sa densité globale peut être inférieure à celle de l'eau. Une fois que l'eau pénètre dans le réseau poreux, un morceau qui flottait peut finalement couler.
Que sont les amygdales dans la lave ?
Les amygdales sont d'anciennes bulles de gaz ultérieurement remplies par des minéraux transportés par des fluides. Les remplissages courants incluent la calcite, le quartz, la calcédoine, les zéolites, la chlorite et l'épidote.
La lave peut-elle se former sous l'eau ?
Oui. Les éruptions sous-marines sont courantes aux dorsales médio-océaniques et dans les contextes volcaniques océaniques. La lave qui jaillit dans l'eau forme souvent des structures en coussin avec des marges vitrifiées refroidies.
L’histoire de la formation en un coup d’œil
La lave est l'aboutissement visible d'un processus géologique profond : la roche fond partiellement, le magma remonte, les gaz se dilatent, et le matériau en fusion émerge dans l'air, l'eau, la glace ou sur le sol à découvert. À partir de ce moment, le refroidissement commence à transformer le mouvement en texture. Le basalte cordé, l’ʻaʻā dentelé, la lave en coussin, le verre d'obsidienne, la mousse de pierre ponce, la scorie, les dômes, les tubes, les colonnes, les vésicules et les amygdales sont tous des témoins de la même transformation : la chaleur de la Terre devenant un langage de surface permanent.