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Devils Tower, monument du Wyoming

Ceux qui ont vu le film de Steven Spielberg, « Rencontres du troisième type », connaissent bien Devils Tower, la Tour du Diable, une étrange montagne qui s’élève au-dessus des plaines du Wyoming aux USA. Cette montagne est formée de colonnes caractéristiques des roches volcaniques. Ils sont causés par le refroidissement lent du magma suivi de la contraction et de la fracturation de la roche. Il apparaît des fractures en étoiles à trois branches qui se rejoignent en prismes hexagonaux. Ces formations sont le plus souvent basaltiques, comme dans la Chaussée des Géants en Irlande du Nord. Ici, la roche est différente : c’est de la phonolite. Son nom vient du fait qu’elle forme des dalles sonores. C’est également la roche du mont Gerbier-de-Jonc. La caractéristique majeure des phonolites est leur richesse en éléments alcalins : potassium et sodium.

Celle de Devils Tower a une texture porphyrique. Elle a des grands cristaux danorthoclase (feldspath alcalin), qui peuvent atteindre 16 mm de long, d’aegyrine, d’augite (des pyroxènes) et de titanite. Ces cristaux sont plongés dans une matrice grise à grise verdâtre constitués de cristaux plus petits d’anorthoclase, d’albite (feldspath sodique), de feldspath potassique, d’analcime (15 % du volume total), d’aegyrine, de néphéline et de noséane. L’altération de la roche a produit quelques autres minéraux. L’aegyrine est un pyroxène alcalin. La présence de néphéline, qui est un aluminosilicate de potassium et de sodium, est incompatible avec celle du quartz. Ce minéral est le feldspathoïde le plus courant. L’analcime et la noséane appartiennent à la même famille de silicates, celle des zéolites. Tous ces minéraux donnent à la roche une teinte claire. Elle contient très peu de verre, c’est-à-dire de lave solidifiée mais pas cristallisée. Cela explique que l’épaisseur des prismes atteigne les quatre mètres. En effet, plus la teneur en verre d’une roche volcanique est faible, plus les prismes (ou orgues) obtenus sont grossiers.


Devils Tower phographiée par Colin Faulkingham. Domaine public.
P. Závada et al., Devils Tower (Wyoming, USA): A lava coulée
emplaced into a maar-diatreme volcano?, Geological Society of America, 2015.

Pour comprendre ce qu’est vraiment Devils Tower, il faut regarder son environnement. Je prends pour cela une carte géologique faite en 2015 par des auteurs tchèques. La zone, qui s’appelle les Black Hills, a été bombée et érodée. Cela a mis le socle précambrien, constitué de roches magmatiques et métamorphiques, à l’affleurement. Sur ce socle, des sédiments du Paléozoïque (surtout calcaires) et du Mésozoïque se sont déposés. La carte établit une distinction entre ceux du Trias, du Jurassique et du Crétacé, comprenant des grès et des argiles. À quelques kilomètres au nord-ouest de Devils Tower, il y a cinq dômes : les Missouri Buttes. Trois d’entre eux sont en phonolite à analcime. Les deux autres sont constitués d’une roche volcanique moins alcaline, la trachyte. Ces dômes ne sont pas très spectaculaires mais leur présence montre que Devils Tower n’est pas un vestige volcanique isolé. Il y en a d’autres au sud-est : Sugarloaf, Maitland, Tomahawk et Meadow creek. Les âges qui ont été obtenus à Devils Tower et Missouri Buttes, par les isotopes de l’argon, sont d’environ 49 millions d’années. Ces vestiges sont contemporains de l’orogenèse laramienne, au cours de laquelle les Montagnes Rocheuses sont nées. Ceci dit, il reste à expliquer la géométrie très particulière de Devils Tower. Il y a plusieurs théories mais c’était certainement un corps enfoui sous des sédiments qui a été dégagé par l’érosion. Ce pourrait être les restes d’un laccolite, une intrusion de magma sous pression dans les roches sédimentaires, qui les a fait gonfler en un dôme. Moins vraisemblablement, ce pourrait aussi être du magma solidifié dans une ancienne cheminée volcanique, appelé « neck » par les géologues.

Les auteurs que j’ai cités ont élaboré une nouvelle théorie, selon laquelle Devils Tower résulterait du remplissage d’un diatrème par de la lave. Un diatrème est un cratère en forme d’entonnoir résultant de la rencontre explosive de magma avec des eaux souterraines. Il a généralement entre 2 000 et 2 500 mètres de profondeur. Il est rempli de fragments de roches, si bien qu’il apparaît comme une dépression à fond plat appelée maar. Un lac l’occupe parfois, comme le lac Pavin dans le Massif Central. Dans le cas de Devils Tower, l’explosion aurait été suivie d’une effusion de lave qui aurait rempli le maar. Cet édifice se trouvait tout au fond de l’entonnoir, au-dessus du conduit d’alimentation en magma. Quand les prismes se sont formés, ils étaient perpendiculaires à la surface de l’entonnoir, ce qui explique que Devils Tower ait la forme d’une souche d’arbre. L’édifice s’est donc refroidi par le bas. L’érosion a presque tout retiré. Elle a également décapé les couches de sédiments du Crétacé, laissant celles du Jurassique. Cette théorie s’appuie sur le fait que d’autres vestiges volcaniques sont aussi des diamètres, dont celui de Tomahawk. L’érosion l’a détruit quasiment jusqu’à la base, qui est située dans le socle précambrien.

Voir l’article de Pierre Thomas, écrit en 2017 :
http://planet-terre.ens-lyon.fr/image-de-la-semaine/Img583-2017-11-06.xml

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