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Formation des Puys d'Auvergne

par Aminata et Adama COULIBALY, Joanna DEVERGIE, Lisa FERNANDEZ, Firas LAJILI, Yohann LEVEQUE, Nicolas SOUCHET, Amélie VINCENT et Acina YJJOU.
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Voyage géologique des élèves de S en Auvergne,
octobre 2007

(Tous les termes spécialisés sont expliqués dans le lexique de géologie !)

I : Les 3 principaux types de volcans en Auvergne
Les 80 volcans d'Auvergne sont alignés sur un axe Nord- Sud, d'où le nom de Chaîne des Puys. Ce sont des volcans jeunes mais qui ne se réveilleront pas, car ils sont tous monogéniques. Un volcan monogénique est un volcan qui s'est formé en une seule fois, et qui ne reste pas en activité.

1°) Volcan en forme de cône avec cratère
La majorité des volcans d'Auvergne sont des volcans en forme de cône avec un cratère.
Ils ont été formés par du magma qui vient de l'asthénosphère, montant le long de failles ouvertes au travers de croûte suffisamment dense pour que la surface soit atteinte sans formation de chambre magmatique.
Au moment où le magma se rapproche de la surface, les gaz s'échappent facilement sous l'allégement de la pression. Le magma devient lave fluide, s'échappant sous forme de coulées ou étant projetée en l'air. De multiples gouttes de taille très variées retombent tout autour du jet central et se figent en prenant des formes très variées. Ces scories s'accumulent en cône, formant petit à petit un volcan à cratère. Les scories sont très foncées car relativement pauvres en silice et riches en fer et magnésium, ce sont des scories basaltiques.

Volcan en dôme =>

 

Volcan en cône =>

 

 

vus depuis la carrière de Gandaillat

2°) Volcan à dôme
Le magma qui monte en surface est enrichi en silice donc visqueux. Les gaz s'échappent difficilement, ce type de volcan peut exploser en nuée ardente. A près dégazage, la lave ne s'écoule pas car ellee est pâteuse, aussi se solidifie-t-elle en dôme. La roche volcanique ainsi formée s'appelle trachyte, elle est riche en silice donc claire.

3°) Volcan sans relief = Maar
Le maar n'a pas de relief, pas de cône ni de dôme.
Au cours de sa montée vers la surface, le magma rencontre une nappe phréatique à quelques kilomètres de la surface. L'eau s'évapore brutalement au contact du magma ce qui créé une accumulation de vapeur d'eau et cette pression extraordinaire va arracher les roches et le sol au dessus du point de rencontre. C'est pour cela que le maar est en creux et non en relief.
Après solidification de la lave en verre volcanique, le cratère peut devenir un lac s'il reste de l'eau à l'état liquide dans la nappe phréatique.

Pourquoi y a-t-il ces différences entre volcans alors que tous naissent de la même chambre magmatique ?

II : Transformation du magma responsable de cette différenciation
Le magma (mot signifiant pâte) provient de la fusion partielle de roches du manteau, partie du globe terrestre située entre la croûte et le noyau (en moyenne de 30km à 2.900km de profondeur). Les roches du manteau se fluidifient quand varient les condition de changement d'état (température, pression, pourcentage d'eau). le magma monte car il est moins dense que les autres roches du manteau.
A la surface de la croûte, le magma se transforme en lave quand il dégaze à cause de la diminution de pression.
Si le magma remonte directement de l'asthénosphère, il arrive en surface à une température de 1.200°C donc il est très fluide et dégaze sans difficulté en surface. Comme ce magma n'est passé par aucune chambre magmatique, il n'est pas différencié : il est en majorité constitué de 47% de Si, 17% de Al, 10% de Fe, 4% de Na, 2% de Mg, 1,5% de K.

Le cône se forme par accumulation de scories basaltiques. Le cratère peut être égueulé si une coulée emporte les scories au fur et à mesure de l'éruption. La lave s'écoule d'autant plus facilement qu'elle est fluide, se solidifiant en langue de basalte.

Les 80 volcans de la chaîne des puys ont beau être jeunes, ils ne se réveilleront pas car ils sont monogéniques. Pourtant la chambre magmatique existe encore sous la chaîne, aussi peut-il y avoir naissance de nouveaux volcans en Auvergne.

Une chambre magmatique est une vaste zone sous terre, située entre 10 et 50km de profondeur dans la lithosphère. Du magma s'infiltre dans cette zone d'accumulation par une ou plusieurs failles, y restant s'il se trouve en milieu moins dense, le bloquant dans sa montée.
Le magma peut alors sortir par une autre faille étroite de la chambre magmatique et remonter en surface, donnant naissance à un volcan en haut de cette cheminée.
Le magma peut aussi rester dans cette chambre pendant plusieurs siècles et subir une cristallisation fractionnée. L'olivine cristallise en premier car son point de changement d'état correspond à une température et une pression les plus élevées. L'olivine est un cristal translucide, riche en fer et en magnésium, de couleur vert clair à noir selon le pourcentage de Fe ou Mg. Puis des pyroxènes cristallisent, tombent eux aussi au fond de la chambre car ils sont plus denses que le magma. Comme ces cristaux extraient du magma les atomes dont ils sont constitués, le magma restant s'enrichit proportionnellement en atomes non cristallisés : la roche volcanique trachytique naît d'un magma constitué de 59% de Si, 19% de Al, 6% de Na, 5% de K, 4% de Fe, 0,5% de Mg.
En même temps, la densité du magma résiduel diminue, ce qui peut faciliter sa remontée en surface, formant alors un nouveau volcan. Cette remontée peut aussi être déclenchée par l'arrivé de nouveau magma du manteau qui presse le contenu de la chambre comme le piston d'une seringue.
Le contenu de la chambre peut aussi rester sur place et cristalliser complètement et donner naissance à des roches plutoniques (exemple: granite ou gabro).