Les Orgues Basaltiques
Les orgues (par analogie avec l'instrument) ou les colonnes basaltiques sont une formation géologique composée de colonnes régulières. Elle résulte de la solidification et de la contraction thermique d'une coulée basaltique peu de temps après son émission. La partie inférieure, qui se refroidit ou s'assèche plus lentement, se fracture de la surface vers la profondeur sous formes de prismes sub-verticaux à section hexagonale d'ordre décimétrique.
La genèse des orgues a été mise en équation par Lucas Goehring et ses collègues de l'Université de Toronto. La loi d'échelle mise en évidence relie la largeur entre deux fissures aux propriétés du milieu et au flux de chaleur ou d'humidité. Les orgues volcaniques résultent d'une contraction thermique par refroidissement.
Les orgues se forment par rétraction de la lave en fin de refroidissement.
Il y a alors diminution de volume liée à la solidification totale de la coulée. La prismation qui se forme s'effectue perpendiculairement aux surfaces de refroidissement. Il en résulte des orgues verticales pour une coulée horizontale. Idéalement, on observe trois systèmes de prismation superposés :
• au sommet de la coulée : la fausse colonnade ;
• au cœur de la coulée : l'entablement ;
• à la base de la coulée : la vraie colonnade.
La présence et l'importance relative des divers systèmes varie considérablement d'une coulée à l'autre. Ainsi l'entablement peut manquer totalement ou se développer sur les deux tiers de l'épaisseur totale. En général, plus le refroidissement est lent et plus les prismes seront réguliers.
Pourquoi une géométrie naturelle hexagonale ?
L'hexagone correspond à l'expression géométrique traduisant au mieux la répartition des déformations et le relâchement des contraintes de retrait. C'est pourquoi les prismes volcaniques sont hexagonaux. Pour comprendre ces phénomènes, les 2 mots clés sont homogénéité et hétérogénéité.
• Hétérogénéité du refroidissement (effets sur les bords de la coulée) pour les laves et hétérogénéité de l'évaporation pour les argiles (existence de gradient d'humidité dans l'épaisseur de la couche d'argile).
• Homogénéité du milieu (aussi bien pour les argiles que pour les laves). Plus précisément, on devrait parler d'isotropie du milieu.
L'hétérogénéité va entraîner la fissuration. Par exemple pour les argiles la teneur en eau dans la partie inférieure de la couche est supérieure à celle de la partie supérieure, ce qui va provoquer un effet de "tuilage" (concavité) par retrait différentiel. De plus, il faut noter que la partie supérieure en contact avec l'atmosphère présente un retrait libre alors qu'il y a accrochage de la partie inférieure à son support, d'où là encore retrait différentiel.
L'homogénéité du milieu va faire que les contraintes vont se répartir aussi d'une façon homogène dans le plan (pour les argiles) ou dans l'épaisseur (pour les laves). La forme "iso-contrainte" idéale dans le plan est un cercle avec un inconvénient toutefois qui réside dans le non remplissage intégral de la surface. Le meilleur compromis géométrique est l'hexagone qui résout à la fois l'isotropie et le problème d'empilement. Évidemment, dans la nature, cet "idéal hexagonal" n'est pas toujours vérifié et ce sont alors des motifs polyédriques qui se réalisent.
(Notons que cette occupation optimale de l'espace et l'utilisation d'un minimum de cire n'ont pas échappé aux abeilles qui élaborent des alvéoles hexagonales).
À cet endroit, nous trouvons clairement des colonnades, des colonnes de forme très uniforme de bas en haut. Cela peut être le résultat d'un refroidissement très uniforme, ou de l'érosion de la couche supérieure d'entablement. Parmi les exemples les plus connus de ces «basaltes en forme de colonne», on trouve la chaussée du géant en Irlande et le Postpile du diable en Californie, aux États-Unis. Des basaltes colonnaires ont même été trouvés à la surface d’une planète, preuve d'une activité volcanique antérieure.
Ces structures sont souvent hexagonales en coupe transversale, mais des polygones de trois à douze côtés ou plus peuvent être observés ailleurs. Le diamètre des colonnes dépend de la vitesse de refroidissement. Un refroidissement très rapide peut entraîner des colonnes assez petites (<1 cm de diamètre) et fragiles, tandis qu'un refroidissement plus lent est plus susceptible de produire de grandes colonnes. Les coulées de lave basaltiques commencent immédiatement à se rafraîchir du haut, du bas et des côtés vers le centre, où le plus de chaleur reste. Alors que le fond du flux se refroidit lentement parce qu'il est isolé par le sol ci-dessous, le haut refroidit plus rapidement car il est exposé à l'air plus frais de l'atmosphère, au vent et à la pluie, ainsi qu'à l'écoulement de l’eau dans la rivière.
Référence - http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/orgues-volcaniques.xml - https://fr.wikipedia.org/wiki/Orgues_basaltiques
Pour enregistrer cette earthcache
1/ Quelle structure à été construite par l'homme pour observer ce phénomène ?
2/ Pensez-vous que la lave ici a refroidi lentement ou rapidement? Expliquez pourquoi.
3/ Mesurez le diamètre moyen des premières colonne situé à droite. Utilisez votre GPS ou Phone comme unité de mesure.
4/ En face du bassin au loin vous apercevez des prismes à quel étage de prismation appartiennent-ils? et dites pourquoi ?
5/ Nommez un autre endroit sur terre, ou une autre planète et qui sait sur l’île de la Réunion où le basalte en colonne a été trouvé, mais n'utilisez pas les endroits énumérés.
6/ Vous pouvez prendre une photo du site mais cela n'est pas obligatoire.
N'hésitez pas à répondre dans votre propre langue.
Traduction / Translation
