PYROCLASTIQUES (ROCHES)

PYROCLASTIQUES (ROCHES)

Les éruptions volcaniques se caractérisent par des dégagements gazeux et par l’émission de matériaux presque toujours silicatés plus ou moins fluides. Ceux-ci peuvent s’écouler sous forme de laves; ils peuvent aussi être dissociés sous l’effet de l’expansion des gaz, en donnant des produits très variés que l’on groupe sous le terme général de roches pyroclastiques, ou, plus brièvement, sous le nom de pyroclastites ( 神羽福, «feu», et見靖精礼﨟, «brisé»). Ces produits, une fois émis, peuvent s’agglomérer, être consolidés par un ciment ou demeurer sous forme de débris meubles, plus ou moins vulnérables vis-à-vis de l’altération météorique.

Les matériaux pyroclastiques non consolidés

Les produits de projection qui retombent au sol et restent bien individualisés sont parfois appelés «tephras». On les rencontre, en proportions très variables, dans les types de dynamisme classiques, et ils sont particulièrement abondants dans les cônes et les stratovolcans. Bien qu’il s’agisse typiquement de roches détritiques, on n’a jamais utilisé pour les décrire la nomenclature des sédimentologistes (rudites, arénites, etc.) et l’on conserve une terminologie fondée à la fois sur des caractères granulométriques et sur des considérations génétiques.

Les cendres , poussières , sables (ashes ) sont constitués de fragments de lave pulvérisée, trempés sous forme vitreuse, en principe d’une taille inférieure à 4 mm. Leur coloration, très variable, dépend essentiellement de la teneur en fer et du degré d’oxydation. On peut en rapprocher les «cheveux de Pélé» des volcans hawaïens, qui se présentent comme des fils étirés assez analogues à la laine de verre, et les «gouttes de pluie» qui résultent de l’agglomération de poussières autour d’un noyau humide.

Les lapilli et escarbilles (cinders ) sont des fragments compris entre 4 et 32 mm, formés le plus souvent par de la lave bulleuse, mais parfois aussi par des cristaux expulsés du magma sans fragmentation, ainsi que par des débris des roches antérieurement consolidées.

Les bombes et les blocs , de taille toujours supérieure à 32 mm, peuvent atteindre des masses de plusieurs dizaines de tonnes. On réserve plutôt le terme de blocs aux fragments projetés à l’état solide et celui de bombes aux éléments encore fluides, mais cette distinction est assez subjective dans le cas des magmas très visqueux. Les «bombes en fuseau» ont acquis leur forme typique en tournoyant au cours de leur trajectoire: elles correspondent à des basaltes assez fluides et contiennent parfois en leur centre des nodules de péridotites ou d’autres inclusions. Très souvent, les lambeaux de lave de ce type retombent en s’aplatissant et forment les «bombes en galette» ou en «bouse de vache». Lorsque le magma est plus visqueux, l’expansion des gaz qui se poursuit dans la partie centrale peut entraîner la rupture de la partie superficielle figée au contact de l’air; ce sont les «bombes en croûte de pain»; assez caractéristiques du dynamisme vulcanien.

Les termes scories et ponces , d’emploi très courant, sont en fait, comme les précédents, assez mal définis. La plupart des volcanologues qualifient de scories des éléments de lave vésiculeuse, sans forme particulière. Elles se constituent par projection au niveau de la cheminée, mais elles apparaissent aussi par fragmentation de la pellicule consolidée qui recouvre les coulées et qui se dissocie généralement au cours de la progression. Les ponces sont des matériaux très vésiculeux, dont la densité apparente peut être inférieure à celle de l’eau et dont la forme est en général arrondie. Elles accompagnent d’ordinaire les coulées d’obsidienne, mais elles participent souvent aussi à un dynamisme très particulier, que l’on détaillera plus loin.

Tous ces matériaux sont projetés à des distances, horizontales et verticales, variables suivant leur taille et suivant la violence des explosions. Des blocs de quelques tonnes peuvent franchir plusieurs kilomètres, et les cendres les plus fines atteignent fréquemment des altitudes de 5 000 à 10 000 m. La chute de ces produits entraîne un classement net en fonction de la granulométrie, et les poussières volcaniques retombent souvent à très grandes distances, ce qui permet dans certains cas d’excellentes corrélations stratigraphiques (tephrochronologie).

En général, cependant, ces débris non consolidés ont une existence éphémère. Les verres volcaniques sont en effet particulièrement altérables, surtout en climat chaud et humide, et ils évoluent rapidement en sols à allophanes ou à montmorillonites ^{[cf. VERTISOLS]}. Seuls des processus particuliers permettent l’accumulation durable des matériaux pyroclastiques.

Les matériaux pyroclastiques consolidés

Lorsque les cendres sont entraînées dans des dépressions, elles peuvent se consolider, par l’intermédiaire d’un ciment dont la nature n’est pas directement éruptive, pour former des cinérites et des tufs . Il s’agit donc de formations mixtes, volcano-sédimentaires, qui sont en général finement stratifiées et dont l’origine marine ou continentale ne peut être déterminée que par l’analyse du contexte géologique ou par la présence de fossiles caractéristiques. Cependant, dans l’ensemble, les tufs sont plutôt marins et calcaro-pélitiques (et parfois constituées de lapilli ou de blocs), alors que les cinérites sont plutôt lacustres et siliceuses (et d’ailleurs souvent associées à des diatomites).

Les hyaloclastites sont des roches souvent fort bien stratifiées qui accompagnent ordinairement les émissions basaltiques sous-marines, sous-lacustres ou sous-glaciaires. Lancés dans l’eau par l’explosion volcanique, les fragments de lave, brutalement trempés, éclatent en débris vitreux anguleux qui s’accumulent en se mêlant aux sédiments éventuels et qui se trouvent cimentés par des minéraux zéolitiques. Leur association avec des «pillow-lavas» est fréquente et ce type de roche est très répandu dans les fonds océaniques. Là encore, la grande instabilité des verres basiques permet une facile évolution, et en particulier le passage, souvent décrit, à des amphibolites. On peut en rapprocher les «pépérites» d’Auvergne et les «pipernos» d’Italie, dont l’aspect granulaire résulte d’un processus analogue, mais sous-lacustre, ainsi que les «tufs palagonitiques» d’Islande, attribués à des éruptions basaltiques sous-glaciaires.

On a regroupé sous le terme d’épanchements pyroclastiques (pyroclastic flows ) des formations variées, auxquelles correspondait un nombre impressionnant de types descriptifs: tufs chaotiques, tufs soudés, tuffo-laves, ignimbrites, nuées ardentes, avalanches incandescentes, etc. La multiplicité des appellations allait souvent de pair avec leur imprécision et, dans les années cinquante, une bibliographie démesurée a répandu une confusion totale sur ce sujet. L’unité de tous ces ensembles n’a été reconnue que récemment, par l’analyse précise du processus éruptif. Il s’agit de magmas visqueux et assez riches en gaz, dont les vacuoles se dilatent jusqu’à la rupture de leurs parois communes. On a alors une sorte d’émulsion d’échardes vitreuses, de ponces et éventuellement de cristaux, dans une phase gazeuse à haute température, qui ne se mélange pas à l’air ambiant et dont la température est voisine à 900 ⁰C. Cette écume très mobile peut s’épancher sur des surfaces considérables et le long de pentes très faibles, de l’ordre de quelques degrés. Une fois immobilisée, elle s’affaisse sur elle-même et les particules vitreuses ont tendance à se coller les unes aux autres, en raison du poids de l’ensemble de la formation et en raison de la température encore élevée à ce stade (on a montré expérimentalement que cette soudure ne cesse qu’au-dessous de 600 ⁰C). La consolidation peut faire intervenir également des actions fumérolliennes ou des circulations météoriques secondaires, mais le caractère essentiel de ces formations est leur faible déperdition calorifique, qui les oppose nettement aux projections aériennes, directement en contact avec l’air atmosphérique. Dans les cas extrêmes, la structure «vitroclastique», initiale disparaît totalement, et l’on obtient les lentilles aplaties de verre homogène («flammes») ou même de véritables coulées de laves reconstituées («rhéoïgnimbrites»). Bien entendu, il peut y avoir alors convergence avec les structures dues à l’écoulement de laves fortement bulleuses, et seule une analyse détaillée permet de reconstituer l’évolution rhéologique dans son ensemble.

Ces épanchements pyroclastiques sont le mode d’émission prédominant des magmas acides (rhyolites, dacites). Ils affectent des volumes considérables, pouvant atteindre des centaines de kilomètres cubes et entraînant en général la formation de caldeiras d’effondrement de plusieurs kilomètres de diamètre. Par contre, les célèbres «nuées ardentes» de type péléen, associées parfois aux extrusions de dômes ou d’aiguilles, ne présentent que des volumes très inférieurs à un kilomètre cube et ne peuvent d’ailleurs pas se compacter en raison de leur masse insuffisante.

Encyclopédie Universelle. 2012.