III. — Composition chimique et minéralogique do magma neuf

La lave, comme celle des éruptions précédentes du Vésuve, est constituée par une leucittéphrite (1) ; elle présente d'assez grandes variations de caractères extérieurs, c'est en moyenne une roche d'un gris noir, bulleuse dans les parties superficielles des coulées. On n'y distingue à l'œil nu qu'un petit nombre de phénocristaux de leucite (1 à 2 millimètres de diamètre), d'augite et enfin, de loin en loin, de biotite.

(1) J'emploierai désormais le terme de leucittéphrite à la place de celui de leucotéphrite, en usage en France, celui-ci étant mal formé et prêtant à l'équivoque,

L'examen microscopique permet de distinguer, en outre, des plagioclases basiques, voisins de l'anorthite lorsqu'ils se trouvent en phénocristaux, de la bytownite, quand ils forment des microlites, enfin de la titanomagnétite et, comme éléments accessoires, de l'olivinc et de l'apatite. Notons en terminant la fréquence d'un verre brun en lames minces.

Je me suis proposé d'étudier cette lave aux deux points de vue qui m'ont préoccupé dans l'étude de celle de la Montagne Pelée : 1° rechercher les variations possibles de composition chimique au cours de l'éruption ; 2° étudier les variations de la cristallisation de la lave en fonction des conditions de refroidissement. Malheureusement, les conditions d'observation ont été beaucoup moins favorables qu'aux Antilles, puisque j'ai été réduit à n'étudier que les parties superficielles des coulées et quelques produits de projection.

1° Composition chimique.

On a vu que, depuis une longue période, une colonne de magma fondu se maintenait dans le cône terminal ; au début d'avril 1906, le magma s'est élevé jusqu'au voisinage du sommet, puis s'est déversé à l'extérieur par des bouches de plus en plus basses (1 200 mètres, 800 mètres, 600 mètres). Le sommet de la montagne étant à environ 1 330 mètres, on voit donc qu'avant le 8 une colonne de magma d'environ 700 mètres de hauteur surmontait le point de sortie le plus bas, par lequel est venu au jour, dans la journée du 8, une très grande quantité d'apports profonds.

On pouvait donc se demander si la composition chimique de la lave remplissant les fissures du cône vésuvien était différente de celle arrivant avec une grande vitesse de la profondeur, si elle avait varié dans ses canaux souterrains et, dans l'affirmative, de quelle façon. Ne s'était-il pas produit, dans le magma fondu, de différenciation ou d'endomorphisme sous l'influence des parois du conduit souterrain, sur la composition duquel les explosions vulcaniennes nous ont fourni des documents qui sont étudiés plus loin.

Une semblable recherche, pour être complète, devrait s'appuyer sur un grand nombre d'analyses ; le résultat négatif que m'a fourni l'étude

de la composition des deux termes extrêmes m'a engagé à ne pas pousser plus loin la recherche (1). Je donne ci-contre l'analyse faite par le même chimiste (M. Pisani) et par la même méthode (celle de Henri Saintc- Glaire-Deville, avec vérification des alcalis par la méthode de Lawrence Smith) des deux roches suivantes :

a. Scorie des explosions stromboliennes du début du paroxysme d'avril, rejetée près de l'Observatoire ;

b. Lave issue de la bouche de 600 mètres (Cognoli) et arrêtée le 8 avril près du cimetière de Torre Annunziata ; j'ai prélevé l'échantillon au front de la coulée, sur une surface mise à nu par les travaux de voirie effectués sur la lave encore chaude.

Je donne en outre, comme document, l'analyse des laves de 1631 (c), de 1872 (d) et celle (e) d'un type vitreux de 1903 (2) (valle dell' Inferno) dues toutes trois à M. Washington (3) :

SiO 2 47,50 48,28 47,71 47,65 48,10

Fe 2 3 1,52 1,12 2,46 2,63 2,48

FeO 7,62 7,88 5,68 6,48 6,10

MgO 3,86 3,72 4,80 4,19 4,27

CaO 9,16 9,20 9,42 9,01 8,16

Na 2 2,72 2,84 2,75 2,78 2,65

TiO 2 1,05 1,28 0,37 1,13 1,41

P 2 0> tr. 0,51 0,77 0,50 1,01

ZrO 2 » » 0,06 0,02 »

BaO » » 0,26 0,24 0,08

Les analyses a et b sont remarquablement concordantes, et Ton peut

(1) Comptes Rendus, t. CXXIH, 1906, p. 13.

(2) Prof. Papers U. S. G. S., 1903, p. 307. Certains des nombres donnés ici présentent quelques différences avec ceux que j'ai reproduits dans la note précitée, M. Washington ayant, dans sa dernière publication, apporté des corrections aux nombres publiés par lui antérieurement. Peutêtre faut-il faire quelque réserve sur la date de 1872 de la roche d : elle a été recueillie sous l'Observatoire; elle est indiquée comme riche en phénocristaux de leucite et pauvre en ceux d'augite : celte description se rapporte à la lave de 1858 se trouvant dans ce gisement, et non à celle de 1872, qui est très riche en phénocristaux d'augite et extrêmement pauvre en ceux de leucite.

(3) The roman comagmatic région (Carnegie Institution of Washington, Publication n° 57, 1906, p. 116).

s'attendre à trouver des différences plus étendues entre des analyses plus nombreuses. La plus grande différence s'observe dans la teneur en anhydride phosphorique ; elle est très faible dans a ; une triple vérification a montré qu'il ne s'agit pas là d'une erreur analytique. Ce fait est sans doute accidentel, l'examen microscopique permettant de voir des cristaux d'apatite dans tous les échantillons de scories étudiés; mais ils y existent en quantité très variable.

En tous cas, ces analyses montrent nettement la constance de composition du magma, du commencement à la lin du paroxysme ; c'est pourquoi je n'ai pas cru devoir multiplier les analyses. Cette constatation était d'ailleurs rendue assez vraisemblable par la remarquable analogie de composition chimique existant entre les laves de 1906, de 1631, de 1872 (?) et de 1903. Elles appartiennent au même groupe de la classification chimico-minéralogique, c'est-à-dire à la braccianose (II. 7. 2. 2) à la limite de la vésuvose (II. 8. 2. 2). Je renvoie au chapitre VI pour la discussion de cette composition, qui sera faite en même temps que celle d'autres roches du Vésuve et de la Somma.

Cette constance de composition chimique n'apparaît pas, si Ton examine les nombreuses analyses des laves du Vésuve qui ont été publiées par Fuchs (1) et dans lesquelles de très grandes différences se remarquent, notamment dans les alcalis, mais la comparaison des résultats qu'il donne pour la lave de 1631 avec ceux des analyses de M. Washington et de M. Haughton donne peu de confiance dans les nombres publiés par cet auteur et dans ceux des autres chimistes, dont il a rapporté les résultats.

2° Composition minfralogique et structure.

Je me suis surtout attaché à suivre le développement de la cristallisation, en comparant entre elles les formes de refroidissement de moins en moins rapides (2).

(1) Nettes Jahrbuch, 1869, 174.

(2) Le type le plus cristallin étudié a été recueilli le 15 avril, c'est-à-dire huit jours après l'arrêt de la lave ; on voyait encore, ce jour-là et pendant les quelques jours suivants, de la lave incandescente dans quelques cavernes de la coulée. Les parties profondes de celle-ci en voie de refroidissement lent fourniront naturellement des types à cristallinité bien supérieure.

a. Scories projetées par les explosions stromboliennes . — Les scories des explosions stromboliennes sont très riches en verre brun ; j'ai examiné des fragments qui m'ont été remis par M. Matteucci et dont l'analyse est donnée en a\ ils sont d'un brun noir, étirés, très fragiles; ils s'émiettent sous la pression du doigt ; ils ont été rejetés dans un état très fluide. D'autre part, je dois à M. Mercalli un échantillon qu'il a recueilli, le 5 avril, à la bouche de 1 200 mètres. C'est une scorie qui, à l'inverse de la précédente, est fort résistante, bien que non moins riche en verre. Enfin j'ai recueilli moi-même, dans les produits des avalanches sèches, quelques échantillons très vitreux et fort analogues aux précédents, mais dont je ne fais pas état, puisque je ne puis pas assurer qu'ils proviennent bien réellement de cette éruption.

Ces scories renferment dans leur verre, continu ou bulleux, de gros phénocristaux a 1 (211) de leucite (biréfringente) (pi. I, fig. 1) et d'augite, une quantité médiocre de plagioclases basiques et fort peu d'apalite et d'olivine en cristaux nets. Tous ces minéraux ont cristallisé librement, sans être gênés par leurs voisins. Les cristaux de leucite sont souvent réunis en plus ou moins grand nombre, englobant ou moulant de l'augite ; ils sont en moyenne pauvres en inclusions vitreuses (avec ou sans bulles) disposées sans ordre. L'augite zonée est vcrdàtre ; ses cristaux automorphes, de la forme commune, contiennent de grosses inclusions vitreuses d'un brun plus foncé que le résidu vitreux de la roche.

Le plagioclase est très basique, oscillant entre la bytownite et l'anorthite ; il estmaclé suivant les lois de l'albiteet de Carlsbad. Les faces g 1 (OlO) sont limitées par les faces p (001), a { (Î01) et quelquefois m (HO) ont (110). Ces formes en losanges ont été signalées dans la lave de 1881-1883 par F. Kreutz (1), qui indique leur analogie avec celles des feldspaths des verres basaltiques. Ce sont en somme celles qui dominent parmi les microlites de toutes les roches basiques ; si elles n'ont guère été signalées que dans des types très vitreux, c'est que ceux-ci sont les seules roches dans lesquelles les microlites feldspathiques ont pu se développer librement sans être gênés par les minéraux voisins. Il est facile de s'assurer

(i) Tschermak. min. u. petr. Mitteil., VI, 1884, 133.

de ce fait en étudiant le basalte de Perrier, près d'Issoire (Puy-de-Dôme) : sur les surfaces altérées des parties vitreuses, on distingue, à l'œil nu, un grand nombre de petites lamelles de ce genre, faciles à isoler : elles ne sont plus visibles dans les échantillons dépourvus de verre, bien que la forme des cristaux reste la même, ainsi qu'il est facile de s'en assurer par l'examen d'une section microscopique de la roche : les contours de la face g % sont dans ce cas effacés par leur contact avec les minéraux avoisinants.

Dans les scories, les plagioclases constituent, au point de vue de leurs dimensions, une série continue entre de véritables phénocristaux et des individus presque microlitiques ; mais on ne peut pas distinguer deux périodes distinctes de cristallisation.

Dans le verre brun clair, apparaissent en assez grand nombre de très petits cristaux d'augite, à formes fort nettes, souvent accolés à des grains de titanomagnétite ; quelques formes fourchues rappellent les cristallites d'olivine, signalées par M. Kreutz dans la lave de 1883. Enfin on trouve aussi, mais en petit nombre, des cristaux de leucite extrêmement petits, qui n'occupent pas toute l'épaisseur de la préparation. En faisant varier le point, on peut constater qu'ils sont formés par des trapézoèdres a % (21 i ), dont les faces sont creuses ou les arêtes en relief; ils paraissent analogues à ceux que M. Sinigallia (1) a observés dans une lave très vitreuse de l'éruption de 1753.

Nous nous trouvons ici en présence du magma, surpris au cours d'une cristallisation normale et tranquille ; le refroidissement a été brusque, sans cristallisation au cours du rapide parcours aérien ; on voit, par comparaison avec les roches épanchées, que la formation d'un second temps est à peine esquissée dans la cheminée du volcan.

b. Hoches épanchées (pi. I, fig. 2 à G). — J'ai examiné toute une série d'échantillons recueillis en différents points des coulées ; leur cristallinité est inégale, mais tous se distinguent des scories projetées par l'extraordinaire abondance de la leucite microlitique. Quelques-uns permettent bien de voir encore, çà et là, de petits cristaux naissants de leucite, comme ceux qui viennent d'être décrits, mais dans tous, la plus grande partie de

(1) ISeues Jaltrbuch, Beil., Bd. Vil, 417.

la leucite microlitique se trouve en cristaux d'une épaisseur supérieure à celle des préparations (0 mm ,02). De plus, les phénocristaux de leucite sont beaucoup moins abondants ; leur pauvreté en inclusions vitreuses, qui sont distribuées d'une façon quelconque, contraste avec l'abondance de cellesci dans la leucite microlitique ; elles y sont généralement orientées régulièrement, comme le montrent les ligures 5 de la planche I et 1 de la planche VL Ce mode de distribution des inclusions me semble très caractéristique des cristaux de leucite ayant cristallisé rapidement.

Dans les échantillons du front de la coulée de Torre Annunziata, que j'ai recueillis sur une surface mise à nu sur environ 3 mètres de hauteur, le verre brun est très riche en microlites et en cristallites, mais il reste encore limpide, comme dans les scories projetées; dans des fragments détachés à l'état encore pâteux, au contraire, les microlites sont peu nombreux et le verre très abondant. Les phénocristaux sont, par ordre d'importance, l'augite (souvent zonée comme dans la fig. 4 de la pi. II), la leucite et les plagioclases (ayant environ un tiers de millimètre) ; il existe en outre localement un peu de biotite et toujours de l'apatite.

Dans un échantillon, prélevé à une altitude de 500 mètres, au-dessous de la bouche de Cognoli, les phénocristaux de leucite et de plagioclases sont moins abondants ; par contre, il existe de loin en loin un phénocristal d'olivine. Le verre est rendu trouble par des ponctuations de magnétite. Un fragment recueilli sous Gasarella, à 350 mètres d'altitude, contient moins encore de feldspaths, mais plus de leucite ; les phénocristaux sont souvent groupés en nids. Dans les parties scoriacées superficielles de la coulée près l'Oratorio, la proportion des phénocristaux d'augite est très variable, celle des phénocristaux de plagioclases plus grande que dans les roches précédentes. Enfin, un morceau prélevé par M. Mercalli, à la bouche de 750 mètres, qui a donné naissance à la coulée de Terzigno, contient quelques lames de biotite ; les microlites de labrador-bytownite sont plus longs que dans la roche précédente ; le verre est rendu opaque par des ponctuations de magnétite.

Le type le plus cristallin que j'ai observé a été obtenu en brisant la partie intérieure de gros blocs de la surface des coulées, fendus par retrait. La roche ne renferme pas davantage de leucite que les échantillons pré-

Nouvblles Archivbs du Muséum, 4 e série. — IX. 4

cédents, mais le verre a entièrement disparu ; il est remplacé par un feutrage de microlites d'augite, de labrador et de labrador-bytownite, enfin de magnétite. Le verre en inclusions dans la leucitea subi le même sort que celui de la pâte; il est en partie transformé en petits cristallites d'augite et en agrégats de magnétite à aspect scoriacé, dont les figures 6 de la planche 1, et \ bi * de la planche VI donnent une idée fort nette.

Notons, en terminant, que toutes ces roches renferment une petite quantité d'olivine microlitique, qui, au lieu d'avoir les formes prismatiques suivant Taxe vertical, qui caractérisent les microlites d'olivine des andésites et des labradorites de la Chaîne des Puys (1), se présente uniquement en petits losanges, limités par des faces g 1 (120) et é (OU). La proportion d'olivine est d'ailleurs toujours faible, et je ne comprends pas bien pourquoi beaucoup des pétrographes, qui distinguent les roches à leucite et plagioclases en leiicittèphrites ou en leucitbasa- ?iites, suivant qu'elles sont dépourvues d'olivine ou qu'elles en renferment, rangent les roches modernes du Vésuve parmi les secondes, alors qu'en général, au point de vue minéralogique, leur place incontestable est parmi les premières.

Des observations qui précèdent, on peut tirer deux conclusions au sujet de la cristallisation de la leucite : les phénocristaux sont certainement d'origine intratellurique, mais vraisemblablement de cristallisation peu profonde, puisque les scories rejetées du cratère par les explosions stromboliennes paraissent en renfermer davantage que les laves épanchées. Cette remarque concorde bien avec celle faite par L. Palmieri, à la suite des éruptions de 1871 et de 1872 et généralisée depuis lors par M. Mercalli(2), à savoir que les laves des éruptions du type 1895 (laves cordées, plissées, etc.) (3), épanchées lentement de fissures élevées du cône, sont beaucoup plus riches en phénocristaux de leucite que celles des éruptions des types de 1760 et de 1872, qui, émises très vite, n'ont pas séjourné

(1) Michel-Lévy, Bull. Soc. géol. France, XVlll, 1890, 728.

(2) L. Palmieri, Atti A. Accad. Scient. Napoli, V, 1872, n° 17, p. 16. — Mercalli. Notizie vesuv. (Bull. Soc. Sismol. lta/.,U, 1895. — Voir aussi Johnston Lavis, Fifty conclusions relating to the eruptivc phenomena of M* Somma, Vesuvius, Naples, 1890, 3.

(3) Exemples de leucittéphrites riches en phénocristaux de leucite : laves de 1804 à 1821, de 1841 à 1350, de 1851 à 1861, de 1871, de 1876 à 1905.

longtemps dans la cheminée du volcan : les laves de ce dernier type sont riches en phénocristaux d'augite (1).

Inversement, on peut assurer que la phase microlitique de la leucite commence à peine dans la cheminée ; elle se produit au cours de l'épanchement, et cela brusquement (2), à l'inverse de ce qui a lieu pour les feldspaths, dans lesquels on constate souvent une continuité de dimensions entre les phénocristaux les plus grands et les microlites les plus petits.