Le piton de la Fournaise
Le piton de la Fournaise, culminant à 2632 mètres, compte parmi les plus actifs de la planète. Son activité dure depuis plus de 500 000 ans : le point chaud qui en est à l’origine est alimenté par un panache mantellique actif depuis plus de 65 millions d'années, qui au fil de la dérive des plaques tectoniques a d'abord créé les trapps du Deccan en Inde, puis les îles Laquedives, les Maldives, l'archipel des Chagos et enfin les Mascareignes. Le piton de la Fournaise tel qu’on le connaît aujourd'hui date d'environ 4 700 ans, lorsqu’un effondrement majeur a donné naissance à l'enclos Fouqué en s'accompagnant d'explosions cataclysmiques.
La plupart des éruptions débutent par des fissures d'où les laves jaillissent en rideau. Puis elles se concentrent en un seul ou en quelques points propulsant les laves au rythme des coups de pression. Une partie se répand sous forme de coulées de surface ou à l'intérieur de tunnels de lave. Une autre partie peut être projetée à plusieurs dizaines de mètres de hauteur, les retombées formant des cônes. Ces éruptions effusives ne présentent en général pas de danger pour les populations. Il arrive cependant que certaines se produisent en dehors de l'Enclos, affectant alors des zones habitées : en 1977, les coulées ont détruit une partie du village de Piton Sainte-Rose (voir GC5JCJZ). De temps à autre, il se déclenche aussi des effondrements dus au poids des roches sur le toit d'une chambre magmatique qui s'est vidée. Le cratère Dolomieu s'est ainsi effondré puis comblé à plusieurs reprises.
Chronologie de la coulée d’avril 2007
La coulée d’avril 2007 recouvre la partie sud du Grand Brûlé, au pied du rempart du Tremblet. Cette coulée a été émise par le Piton Tremblet à 580 m d’altitude et s’est épanchée jusqu’à la mer où elle atteint une largeur de 1,8 km, créant une nouvelle plate-forme de 45 hectares sur la mer. L’éruption d’avril 2007 est considérée comme une éruption majeure pour le Piton de la Fournaise. La chronologie détaillée (figure 1) est la suivante :
Figure 1 : Chronologie de la coulée 2007 (source : Michon L., Laboratoire GéoSciences Réunion, Université de la Réunion, Fiche geosite « Coulée de lave de l'éruption d'avril 2007 »)
- 30 mars : une fissure éruptive s’ouvre à 1900 m d’altitude, au pied sud-est du Dolomieu. Cette éruption s’est arrêtée après seulement 10h25 d'activité après avoir émis une courte coulée de lave. Malgré l’arrêt de l’activité en surface, l’observatoire volcanologique a continué à enregistrer une importante activité sismique sous le sommet.
- 2 avril : deux nouvelles fissures éruptives se sont ouvertes à basse altitude (580 m), proches du rempart du Tremblet et à 3 km du littoral. Rapidement, l’activité s’est concentrée sur la fissure aval qui émettait de hautes fontaines de lave (100-150 m de hauteur) et une coulée progressant rapidement vers la mer. Cette coulée avait atteint l’océan 11h25 plus tard. Les magmas émis étaient des basaltes pauvres en olivine (< 5 % de cristaux visibles à l’œil nu).
- du 2 au 4 avril : l’activité s’est progressivement intensifiée et a alimenté de nombreux bras de lave qui ont commencé à construire une plate-forme en mer.
- 5 avril : l’augmentation de l’activité était encore plus notable avec la formation de nouveaux bras de lave à fort débit. La nature du magma a changé avec l’émission d’océanite (basalte riche en cristaux d’olivine visibles à l’œil nu).
- 6 avril : alors que le sommet du Piton de la Fournaise était en train de s’effondrer, le Piton Trembet atteint son paroxysme, aussi bien en terme de fontaines de lave dont la hauteur dépassait 200 m, qu’en terme de débit des bras de la coulée (> 1000 m3.s-1). Durant cette phase, le débit a été tel que l'écoulement de la lave s'est poursuivi sous l’eau.
- 7 et 8 avril : l’activité, bien que déclinante, restait à un haut niveau.
- du 9 avril au 1er mai : l’éruption s'est poursuivie à un niveau plutôt régulier. L’essentiel de l’écoulement de lave s'est alors produit en tunnel. Le 1er mai, l’éruption s’est arrêtée. La coulée formée atteint localement 60 m d’épaisseur au pied du rempart du Tremblet.
La plage du Tremblet
Figure 2 : Vue aérienne de la plage du Tremblet (source : Michon L., Laboratoire GéoSciences Réunion, Université de la Réunion, Fiche geosite « L'olivine, constituant essentiel des océanites »)
En plus de la plate-forme de 45 hectares, l’arrivée de la coulée 2007 sur la mer a créé une nouvelle plage : la plage du Tremblet. De 200 mètres de long environ, entre le Quai de Sel et la coulée 2007, elle est bordée par une ancienne falaise littorale au pied de laquelle sont préservées des reliques de coulée de lave datant vraisemblablement de l’éruption de 1800 (voir figure 2).
La caractéristique première de cette plage est d’être constituée d’un sable contenant une très grande majorité de cristaux d’olivine. En effet, le magma de la seconde phase de la coulée 2007 est une océanite, un magma basaltique particulièrement riche en olivine : jusqu’à 60 % en volume ! Lors de son arrivée sur le littoral, l’interaction entre eau et lave entraîne des explosions et une fragmentation de la lave, qui libère les olivines de l’océanite. La lave est vitrifiée par le contact avec l’eau, formant de petits fragments noirs de basalte vitrifié.
Les olivines libérées et les fragments de basalte se sont accumulés sur le littoral au Sud de la coulée de lave pour former une plage au pied de l’ancienne falaise littorale. La concentration progressive en olivine du sable de plage provient d’un tri sédimentaire exercé par l’action de la dynamique littorale (vents et vagues). Avec le temps, la sédimentation des olivines a été privilégiée du fait de leurs caractéristiques minéralogiques, en particulier leur densité (environ 3,3 contre 2,5 pour le basalte vitrifié).
La ségrégation granulaire
Avez-vous déjà remarqué qu’à la surface d’un paquet de céréales, on retrouve les plus grosses pépites, alors qu’au fond il n’y a que miettes et poudre ? Alors que pourtant, les pépites les plus grosses donc les plus lourdes devraient tomber au fond, non ?? L’explication tient dans le phénomène de « ségrégation granulaire ». Physiquement complexe, ce phénomène est toutefois assez intuitif : imaginez un bocal avec des billes au fond, recouvertes de sable. Sous l’action de vibration (chocs par le fond ou vibrations latérales), les billes se retrouveront au bout d’un certain temps en surface, et le sable au fond (voir figure 3).
Figure 3 : Illustration de la ségrégation granulaire
Comment l’expliquer ? Quand on secoue le bocal, tous les grains sont soulevés, et les petits peuvent se glisser dans les interstices, pour aller se placer sous les gros grains. L’inverse étant impossible (les gros ne passent pas sous les petits), au fur et à mesure les gros objets remontent en surface et y demeurent. Le milieu granulaire se comporte donc comme un tamis qui laisse tomber les petites particules, mais pas les grosses. Lorsque la densité des petits grains est supérieure à la densité des gros grains, le phénomène est d’autant plus rapide et marqué.
Questions
Au point d’observation (waypoint 1) :
1. D’après la teinte générale de la plage, de quelle couleur sont les cristaux d’olivine ?
2. À la surface de la plage, vous pouvez distinguer des motifs et des zones plus sombres que le reste. Approchez-vous et grattez la surface sur quelques centimètres. Vous devriez voir des grains bien différents dessous : sont-ils plus gros ou plus petits, et de quelle couleur sont-ils ?
3. En vous appuyant sur l’observation précédente et le descriptif de la cache, expliquez la formation de ces motifs sombres en surface.
(Optionnel) : si vous disposez d’un contenant adapté (fond de bouteille en plastique, bocal, …), faites l’expérience ! Placez dans votre récipient sur une faible hauteur (2-3 cm) du mélange des deux types de grain et secouez latéralement ou tapotez les parois comme pour tasser ou niveler. Qu’observez-vous ? Libre à vous de nous envoyer des photos avant/après si votre expérience est concluante !
Au bout de la plage (bord de la coulée 2007, waypoint 2) :
4. Comparez les grains de sable d’olivine avec les cristaux d’olivine visibles dans la roche volcanique : lesquels sont les plus gros ?
5. Au contact avec l’eau, les cristaux présents dans la lave ont-ils été libérés de la lave en conservant leur taille originelle ? Comment l’expliquer ?
(Optionnel) : une petite photo en noir et blanc de vous ou votre GPS avec la plage en arrière-plan est facultative mais fortement appréciée ^^
Loguez cette cache et envoyez-nous vos propositions de réponses soit via notre profil, soit via la messagerie geocaching.com. Nous vous contacterons en cas de problème.
Piton de la Fournaise volcano
The 2632 meters high Piton de la Fournaise is one of the most active volcano on the planet. Its activity lasts since more than 500 000 years. The hot point at its origin is supplied by a mantle plume active for more than 65 million years which created the Decan trapps in India, Laccadive islands, Maldives, Chagos archipel and then Mascarene islands, following the movement of tectonic plates. Piton de la Fouraise as we know it now formed 4700 years ago, when a massive collapse gave birth the Enclos Fouqué .
Most of its eruptions begin with cracks where lava flows up as curtains. It then concentrates into one of several spots that ejects lava. A part of it spreads as lava flows on the surface or inside lava tunnels. The other part may be projected in the air, up to dozens of meters high, fallouts accumulation creating cones. These effusive eruptions are generally not a threat to human population, but it can sometimes take place outside the Enclos, concerning inhabited areas: in 1977, lava flows destroyed a part of Piton Sainte-Rose village (see GC5JCJZ). Time to times, collapsing also takes place, due to the rock mass on the roof of empty magmatic chambers. The Dolomieu crater has then collapsed several times, then filled up.
April 2007 lava flow chronology
April 2007 lava flow covers the southern part of Grand Brûlé, at the base of Tremblet rampart. The lava flow was emitted by piton Tremblet (altitude 580m) and flew down to the sea, where it reach 1,8 km width, creating a new 45 hectares platform on the sea. April 2007 eruption is considered as a major piton de la Fournaise eruption. Here is the detailed chronology (see also figure 1):
Figure 1 : Chronologie de la coulée 2007 (source : Michon L., Laboratoire GéoSciences Réunion, Université de la Réunion, Fiche geosite « Coulée de lave de l'éruption d'avril 2007 »)
- March 30th: an eruptive crack open at an altitude of 1900 m, at the eastern southern base of Dolomieu crater. This eruption stopped after an activity of only 10h25, after having emitted a short lava flow. Despite the lack of activity on the surface, the local volcanological observatory still records an important seismic activity underneath the summit.
- April 2nd : deux new eruptive cracks open at a low altitude (580 m), near the Tremblet rampart and 3km far from the littoral. Rapidly, the activity concentrated on downstream crack, which emitted high lava fountains (100-150m high) and a lava flow quickly advancing towards the sea. This lava flow reached the ocean 11h25 later. Emitted lavas were basalts with low levels of olivine (less than 5% crystals visible to the naked eye).
- From April 2nd to 4th : the activity progressively intensified and supplied numerous lava streams which started to build a platform on the sea.
- April 5th : the still increasing activity was even more noteworthy with the formation of other high flow lava streams. The magma nature changed as oceanite was emitted (a basalt with high levels of olivine visible to the naked eye).
- April 6th: as the Piton de la Fournaise summit was collapsing, Piton Tremblet reach its paroxysm, in terms of lava fountains higher than 200 meters as well as lava flow levels (> 1000 m3.s-1). During this phase, the flow was so high that the lava even continued to flow under water.
- April 7th and 8th: the activity was declining but remained at a high level.
- From April 9th tot May 1st: the eruption continued with a regular level of intensity. The main lava flows occurred then as tunnels. May 1st, the eruption stopped. The lava flow reaches a thickness of locally 60 meters at the base of Tremblet rampart.
Tremblet’s beach
Figure 2 : Aerial view of Tremblet’s beach (source : Michon L., Laboratoire GéoSciences Réunion, Université de la Réunion, Fiche geosite « L'olivine, constituant essentiel des océanites »)
In addition to the 45 ha platform, the arrival of 2007 lava flow created a new beach: Tremblet’s beach. Approximately 200 meters wide, between ‘Quai de Sel’ and 2007 lava flow, it is bordered by an foreign littoral cliff at the base of which can be found relics of a lava flow probably dating from the 1800 eruption (also see figure 2).
The main characteristic of this beach is that it is constituted with a sand containing a large majority of olivine crystals. Indeed, the emitted magma during the second phase of April 2007 is an oceanite: a particularly rich in olivine (up to 60% volume) basaltic magma. When it arrived on the littoral, the interaction between water and lava led to explosions and lava fragmentation, which liberate olivine from the oceanite. Lava is vitrified as it makes contact with water, forming small black fragments of vitrified basalt.
Free olivine and basalt fragments accumulated on the littoral, at the south of lava flow and formed a beached at the base of an ancient littoral cliff. Increasing olivine concentration in the beach sand is due to a sedimentary sorting applied by the action of littoral dynamics (wind, waves). With time, sedimentation of olivine was privileged because of their mineralogical properties, especially their density (around 3,3 against 2,5 for vitrified basalt).
Granular segregation
Did you ever notice that on the surface of a breakfast cereal packet, you will always find the biggest chips, when at the bottom lies powder and crumbs? Yet, bigger chips are heavier, so they should lie down in the bottom, shouldn’t they?? The explanation holds into the ‘granular segregation’ phenomenon. Physically complex, this phenomenon is however quite intuitive: imagine a jar, with marbles on the bottom, then covered with sand. Under action of vibrations (repetitive shocks on the bottom, lateral vibrations),after some time marbles will appear on the surface, and the sand will lie on the bottom (also see figure 3).
Figure 3 : Illustration of granular segregation
How to explain that? When the jar is shaken, all the grains are raised up, and the small ones can slip into interstices and go under big grains. The opposite being impossible (big grains don’t slip under the small ones), big objects gradually move back up to the surface and stay there. Granular environment behaves as a sieve which let down small particles but not big ones. When the density of small grains is greater than the big’s one, this phenomenon is even more quick and emphasized.
Questions
At observation point (waypoint 1) :
1. Giving the main color of the beach, what is the color of olivine crystals?
2. On the beach surface, you can see darker patterns and areas. Go where you see it, scratch the surface for a few centimeters. You should see very different sand grains underneath: are they bigger or smaller, and what color are they?
3. According to the previous observation and cache listing, explain how these dark patterns are formed on the surface.
(Optional): if you have an appropriate container (bottom of a plastic bottle, jar,…), make the experiment! Place 2-3cm of the mix of the two grain types in your container. Shake laterally your container, or tap on its sides, as if you were packing or leveling it. What do you observe? Feel free to send us before/after pictures if your experiment is conclusive!
At the beach end (side of 2007 lava flow, waypoint 2) :
4. Compare the olivine sand grains and olivine crystals visible in the volcanic rocks: which ones are the biggest?
5. When lava reached water, did the crystals inside the lava keep their original size when they were liberated from the lava? How would you explain that?
(Optional) : a black and white picture of you or your device with the beach behind is not mandatory but deeply appreciated ^^
Log this cache and send your suggested answers to the email address of our profile or via geocaching.com functionality. We will contact you if necessary.