CHAPITRE XXI

Distribation géographique des volcans. — Morcellement des continents. — Origine des laves. — Origine des émanations gazeuses. — Ascension des produits volcaniques. — La pyrosphère et la barysphère.

Distribution géographique des volcans. — Le problème de la distri* butîon géographique des volcans préoccupe depuis fort longtemps les Géologues, et à juste titre, car de sa solution dépend, dans une large mesure, celle de la question beaucoup plus générale de la cause des phénomènes volcaniques.

Pendant longtemps, la localisation des volcans dans le voisinage des côtes était, pour beaucoup d'auteurs, une règle absolue, sur laquelle s'appuyait une théorie du volcanisme naguère assez généralement admise. Les explorations récentes ont fait connaître des exceptions si nombreuses à cette règle qu'il n'est plus possible de lui attribuer la moindre valeur [1]. La plupart des grands volcans de l'Amérique du Sud se trouvent à une distance de la côte qui varie de 150 à 250 km. Les cônes de scories de l'Arizona sont à plus de 500 km dans l'intérieur des terres. On connaît aujourd'hui dans le Sahara et dans l'Asie centrale des volcans éteints situés à plusieurs milliers de kilomètres de tout rivage.

Aussi une autre tendance s'est-elle fait jour depuis longtemps : beaucoup d'auteurs voient une corrélation étroite entre le phénomène volcanique et la présence des cassures verticales qui traversent les couches supérieures de l'écorce terrestre; pour eux le magma fluide n'aurait pu s'épancher à la surface qu'en profitant de fractures préexistantes qui lui auraient livré passage. On a opposé avec raison à cette conclusion trop absolue l'existence des necks d'Ecosse, des petits volcans de Souabe étudiés par Branco, des cheminées diaman-

314 LES PHÉNOMÈNES GÈOLOGIQCBS

tîfëresdu Cap, dont remplacement ne coïncide jamais avec § Iw un accident tectonique [3]. On a fait ressortir également

que beaucoup de centres éruptifs, loin de jalonner les grandes cassures, se rencontrent à une distance assez considérable de ces dislocations et Ton a conclu un peu hâtivement à l'indépendance totale des deux catégories de phénomènes. On ne saurait oublier toutefois l'injer- 3 tion, si souvent observée dans les appareils volcaniques J anciens et fortement dénudés, de véritables réseaux de S5 fentes d'une grande étendue horizontale, par des niag- •S mas qui ensuite se répandent en coulées. Michel-Lé vy g rappelle à ce sujet les énormes coulées du Mont-Dore ^ issues d'un filon mince de la même roche, visible à cet - état sur 800 m de hauteur [2, 4]. Il n'est pas possible § non plus d'ignorer les alignements parfaitement rec- 3 tilignes de cônes volcaniques que l'on observe en petit

2 sur les fentes radiales des grands centres éruptifs. Sur I une plus vaste échelle, les grands volcans eux-mêmes "^ s'alignent fréquemment en longues traînées (fig. 129, Z 133). Souvent les cassures sont ensevelies sous un man- .^ teau de projections, mais il est des cas où l'accident tec-

Q^à § tonique se révèle soit par la juxtaposition de deux ter- ^ ]5^ ^ rains d'âge différent, soit par l'existence d'un dyke S rectiligne qui réunit deux volcans voisins. Les observa- •2 tions récentes de Thoroddsen en Islande sont à cet égard ^ tout à fait démonstratives [S].

g La dépendance étroite qui relie les volcans à certaines zones disloquées de la surface terrestre est de plus en plus évidente. Elle est ou immédiate, les bouches de sortie étant alignées le long des fractures (fig. 130, 131);

3 ou indirecte, les volcans étant situés en dehors des cas-

sures, mais se trouvant localisés dans des aires d'affaissement, dans des fossés délimités par des lignes de faille. Il est difficile de faire le départ de ces deux catégories de volcans, mais il importe de rechercher quelles sont les relations de position existant entre les zones de plissement et les accidents accompagnés de venues éruptives qui sont dus à des mouvements verticaux (fig. 132).

Les fractures transversales proprement dites n'ont qu'assez rarement livré passage à des éruptions volcaniques. On peut citer cependant la faille de Schio, dans le Vicentin,

qui est jalonnée par les massifs éruptifs des CoUi Berici et des monts Euganéens et qui coupe transversalement la zone des Alpes Vénitiennes. Quelquefois ces accidents sont simplement marqués par des venues d'eaux thermales. La ligne des Thermes, au sud de Vienne, qui coupe transversalement les Alpes Orientales, fournit un exemple bien connu de ces phénomènes éruptifs atténués.

Les décrochements transversaux sont quelquefois minéralisés ou tout au moins accompagnés de filons de quartz. Il est plus rare qu'ils correspondent à des dykês éruptifs. Cependant ceux-ci affectent

\Lora(/oux

|"oVo"J Cônes de Sco/v'es kr\\ \Cou/ées (/e/atv

Granité 9 8ass/te tfe Cfiarat/e

Fig. 130. — Carie schématique des volcans de Gravenoire, de Charade et de Beaumont, près Glermont-Ferrand (d'après Ph. Glanoeaud).

fréquemment des directions parallèles aux principaux décrochements, comme par exemple dans le massif Armoricain et dans le Harz,

Les fractures longitudinales correspondent, par contre, souvent à des alignements volcaniques. En Europe, Tare formé par iEgine„ Milo, Santorin et Nisyros est parallèle aux lignes de plissements de TArchipel. A Sumatra et à Java les volcans sont disposés suivant des alignements orientés comme ces îles elles-mêmes. Une disposition analogue se retrouve tout le long de la Cordillère des Andes et, dans TAmérique du Nord, dans les vastes régions tabulaires comprises entre la Sierra Nevada et les Montagnes Rocheuses. Il s'agit là probablement d'un affaissement général de toute une large bande com-

prise entre deux zones plissées, d'ailleurs d'âge différent. Des coulées immenses, comme celles de TOregon, masquent en général les points de sortie des produits éruptifs.

On a vu dans un précédent chapitre que le continent Asiatique est bordé au sud et à Test par une série de chaînes en arcs de cercle, placés bout à bout, en forme de festons. Dans l'Est toutes ces guirlandes sont Tolcanisées et les volcans présentent la même disposition arquée, due probablement à l'existence de fractures parallèles aux plissements. L'arc Malais, les Philippines, le Japon, les Kouriles, les Aléoutiennes sont parmi les régions du Globe qui comptent le plus

f\iy de Charade

Volcan de Gravenoire «23

Cône de Montjoly CôneA

Fig. 131. — Coupe à travers les volcans de Charade, de Gravenoire el de Beaumoot

(d'après P. Glanoeaud).

T, graoite; y', granalito; t\ t*, arkoses, argiles et calcaires maroeux tertiaires; «, scories basaltiques; |i\ ?*, coalées de basalte; a, allavions quaternaires; T, P, f^, T, f*, failles.

grand nombre de volcans actifs ou éteints. Les Moluques, la Nouvelle-Guinée, les îles Salomon, les Nouvelles-Hébrides, la Nouvelle- Zélande sont également des centres volcaniques plus ou moins actifs. Enfin, les terres antarctiques possèdent les volcans Erebus el Terror, dans la terre de Victoria, et ceux de la terre de Graham. II existe ainsi tout autour de Tocéan Pacifique une couronne de volcans récents que Ton a souvent appelée le « cercle de feu du Pacifique t , quoique cette ceinture volcanique ne soit rien moins que circulaire. Son tracé est des plus sinueux, surtout si l'on tient compte du raccordement des zones volcaniques des deux Amériques par l'arc des Antilles et si Ton raccorde les Andes aux terres Antarctiques par une courbe analogue à celle des Antilles, comme nous l'avons fait pour le tracé des plissements tertiaires.

Sur tout le pourtour du Pacifique, il ne peut guère y avoir de doute que, en général, les volcans récents jalonnent les lignes directrices des plissements de la fin du Tertiaire,

On n'a fait qu'indiquer sommairement, dans un précédent chapitre, que les zones de plissement d'un âge déterminé peuvent contourner des massifs anciens qui correspondent à des aires de surélévation appartenant à des zones plissées d'une époque antérieure. Les bandes de plissements alpins contournent ainsi des massifs anciens qui font partie de la chaîne Armoricaine-Varisque. Mais ces aires de surélévation anciennes se sont souvent effondrées postérieurement au plissement des zones plus récentes qui les entourent et leur effondrement total ou partiel a été accompagné de venues éruptives localisées sur la ligne de démarcation qui sépare les deux zones d'âge différent. Dans le cas des plissements alpins, les massifs armoricains-varisques contournés se sont affaissés et des groupes de volcans ont pris naissance sur le bord interne concave des sinuosités de la zone alpine. Michel-Lévy réunit ce type particulier d'accidents sous la dénomination A' effondrements en ovales méditerranéens [2],

Dans la Méditerranée occidentale, par exemple, les plissements tertiaires du Rîf marocain et de la Cordillère Bétique se sont moulés, autour d'un massif ancien qui ne devait pas tarder à s'abimer en grande partie sous les eaux, de sorte que, sur l'emplacement de ce massif, la sonde rencontre aujourd'hui des fonds supérieurs à 1 500 m au large de Malaga, supérieurs à 2 000 m au large d'Oran. Sur le pourtour de l'aire effondrée se sont édifiés les puissants appareils volcaniques du cap de Gâta, sur la côte andalouse, de Tiffarouïne et de Dellys, sur la côte algérienne. Ces volcans, aujourd'hui éteints, étaient en pleine activité à la fin de l'ère Tertiaire.

Plus à l'est, la Tyrrhénide formait un noyau ancien que les plissements récents de l'Apennin et de la Sicile ont contournés. Son effondrement a donné naissance aux fosses profondes de la mer Tyrrhénienne ; sur sa périphérie, les volcans du Latium, de la Campagne Napolitaine et des îles Eoliennes forment une ceinture éruptive justement célèbre. De l'ancienne Tyrrhénide il ne subsiste plus aujourd'hui que la Calabre, tout comme le massif des Traras, le Sahel d'Oran, le Sahel d'Alger, la Grande Kabylie, l'Edough de Bône doivent être envisagés, avec le noyau cristallophyllien de la chaîne Bétique, comme des débris de l'ancien massif de la Méditerranée occidentale.

L'arc des Karpates s'est, lui aussi, moulé autour d'un vieux môle de la chaîne Armoricaine-Varisque. Comme la Tyrrhénide, ce massif ancien s'est effondré, mais les dépôts tertiaires et les alluvions du Danube ont comblé Taire d'affaissement. Le bord interne des Kar^ fates est volcanisé, comme dans les cas précédents^

DISTRIBUTION GÉOGRAPHIQUE DBS VOLCANS Ui

En dehors de TEurope, la mer des Antilles constitue Thomologue de la Méditerranée occidentale. Les Grandes Antilles et les chaînes du Venezuela correspondent à la chaîne Bétique et au Rîf ; le continent « antilléen » s'est effondré lui aussi, et les volcans des Petites Antilles marquent son ancien pourtour.

Il existe encore une catégorie particulière d'alignements volcaniques, dont les relations avec les zones de plissement n'ont été reconnues que dans ces dernières années. Il s'agit des arêtes de rebroussement des arcs montagneux disposés en festons. Ces lignes constituent des lieux privilégiés pour la sortie des matières volcaniques.

En 1898, Michel-Lévy citait [2] dans la rubrique des « effondrements divers » les volcans du Plateau Central, qui coïncident avec la convergence des plis armoricains et varisques. Depuis, les exemples se sont multipliés [XII, 12; 6]. En Europe on peut mentionner, dans une zone de plissement plus ancienne, le fossé de Christiania, avec ses venues éruptives postsiluriennes, situé à la rencontre de plis S.W.-N.E. et de plis N.W.-S.E., parallèles d'ailleurs aux rivages du Skagerrak et du Kattegat. Dans la zone tertiaire des Dinarides, les rebroussements sont fréquents : l'axe volcanique de Pantelleria et Linosa correspond à peu près à la bissectrice de l'angle formé par les plis de la Tunisie et ceux de la Sicile; en Asie Mineure il existe deux .arêtes de rebroussement volcanisées; en Perse, les volcans d'Ormuz se trouvent à la rencontre de deux festons secondaires de l'arc Iranien; en Inde, le centre volcanique de Katch est situé dans l'angle de l'arc Iranien et de l'arc Himalayen et les salses de l'Assam surgissent près de l'intersection de l'arc Himalayen et de Tare Malais. Enfin, pour terminer la liste des exemples empruntés à l'Asie, au Japon la < Grande Fosse » constitue un accident transversal, qui correspond à la rencontre des deux arcs montagneux de l'île Nippon et qui est jalonné par de grands volcans tels que le Fouji-Yama.

En Afrique, la traînée rectiligne formée par le volcan de Cameroun et les îles Fernando-Pô, du Prince, Saint-Thomas et Annobon est sur la bissectrice de l'angle du golfe de Guinée, qu'il est difficile de ne pas mettre en rapport avec l'allure des plissements. L'île de Saintfi-Hélène , également volcanique, se trouve dans le même alignement.

Morcellement dès continëp(ts. — Outre ces lignés de Volcanisme dont le» relations avec tes zone? de plissement ré<^ented soïit évi-'

dentés, il en est d'autres qui se trouvent en dehors et qui semblent correspondre aux grandes cassures suivant lesquelles a eu lieu Teffondrement des aires continentales [XII, 12].

Le continent Nordatlantique, dont le bouclier Canadien, le Grœnland, le Spitzberg, la Terre François-Joseph, le bouclier Scandinave constituent des débris, a été morcelé en partie par des efTondrements suivant des cassures, dont les relations avec les zones de plissement

Fig. 133. — Carte tectonique de Tlslande, indiquant les relations des centres éruptif» avec les cassures (d'après Ta. Thoroddsen).

nous échappent encore. Le bord oriental du Groenland, si l'on fait abstraction des fjords qui le découpent, est presque rectiligne et peut être envisagé comme une grande fracture N.-S., dans le prolongement de laquelle est située l'Islande, un des plus importants centres volcaniques du Globe. Les cassures qui ont donné au Spitzberg et à la Terre François-Joseph leurs contours actuels sont également accompagnées de venues éruptives.

Les failles semblent avoir été étrangères au morcellement du continent AfricanO'Brésilien ou Sudatlantique et les rivages atlantiques des deux continents aujourd'hui séparés ne sont qu'exceptionnellement devenus le siège de phénomènes volcaniques. En revanche,

DISTRIBUTION GÊOGUAPHIQUE DES VOLCANS 32i

le versant oriental du continent Africain présente les dislocations verticales les plus développées en lonj^ueur que Ton connaisse. La vallée du Jourdain, la dépression de la mer Morte, le golfe d*Akaba et la mer Rouge constituent le fo$$é erylhréen^ effondré entre deux failles parallèles, jalonnées par plusieurs volcans éteints. Dans son prolongement vers le sud, se trouve la faille qui délimite à l'est le haut-plateau abyssin, couvert de vastes épanchements de roches éruptives; puis vient l'immense fosnié éthiopien^ aligné suivant la même direction N.-S., avec ses gigantesques cAnes volcaniques du Kenia et du Kilimanjaro. Cette longue bande effondrée possède vraisemblablement avec les plissements anciens de l'Afrique orientale des rapports étroits, qui toutefois nous échappent encore; mais il y a lieu de remarquer qu'elle se trouve, avec le fossé érythréen, dans le prolongement de l'alignement volcanique qui correspond à l'arête de rebroussement de l'arc Taurique oriental et de l'arc Iranien.

Le continent Australo Indo-Malgache est lui aussi morcelé par de grandes cassures méridiennes. La principale est jalonnée par les Maldives, les Laquedives, les Chagos et, bien plus au sud, les îles volcaniques de Saint-Paul et d'Amsterdam. Elle prolonge l'arête de rebroussement où s'opère le raccord de l'arc Iranien et de l'arc Himalayen. La faille, rectiligne sur une longueur de 10 degrés, qui forme la côte est de Madagascar, n'accuse, par contre, aucune relation avec les rebroussements des zones plissées de l'Asie méridionale. Elle n'est pas volcanisée et les volcans du Nord de Madagascar et de l'archipel des Comoresne sont même pas situés dans la zone affaissée.

Les grands alignements d'iles volcaniques plus ou moins parallèles entre eux semblent être aussi de grandes cassures, le long desquelles s'est probablement produit l'enfoncement sous les eaux de l'ancien continent Pacifiqtie,

Quant au continent Sino-Sibérien, il a résisté aux effondrements, mais les cassures, souvent accompagnées de venues éruptives, n'y font pas entièrement défaut. Les géologues russes les ont qualifiées de disjonctives; elles doivent sans doute leur origine à la décompression du continent, lors du plissement des chaînes récentes qui l'entourent.

De cette esquisse sommaire du morcellement des aires continentales il importe surtout de retenir le fait remanjuable que les cassures volcanisées, correspondent aux arêtes de rebroussement des plissements tertiaires, se prolongent à de grandes distances, bien en dehors de la zone occupée par ces plissements*, de manière à entamer

i. On remarquera aussi que les rassures méridiennes qui délimitent le fossé de la vallée du Rhin et que Ton peut suivre vers le nord jusque dans le Hanovre (A. von

Hadc; Traité do Géolugio. 21

322 LES PHÉNOMÈNES GEOLOGIQUES

profondément les aires continentales voisines, préparant ainsi leur effondrement et facilitant la montée des produits volcaniques.

Dans tous les cas, qu'il s'agisse de fractures transversales ou longitudinales, d'effondrements en ovales méditerranéens ou d'arêtes de rebroussement volcanisées, il n'est plus possible de nier aujourd'hui la corrélation évidente qui existe entre les venues éruptives et les effondrements de l'écorce terrestre.

Les cas sont bien rares, par contre, où les volcans occupent l'emplacement d'anticlinaux. On peut citer le cône volcanique du Demavend, posé sur un faisceau anticlinal de l'arc Iranien, et les îles volcaniques de la zone axiale de l'Atlantique (Âçores, Saint-Paul, Ascension, Tristan da Gunha, Gough), qui surgissent sur la crête du géanticlinal médian dont il a été plusieurs fois question dans de précédents chapitres.

On conçoit maintenant les causes de la localisation fréquente des phénomènes volcaniques dans le voisinage des côtes. Beaucoup de rivages actuels correspondent à de grandes cassures ou sont parallèles aux lignes directrices des chaînes de montagnes; il est naturel, dès lors, que les volcans y soient particulièrement fréquents.

Le problème des causes de la distribution géographique des volcans peut être aujourd'hui considéré comme à peu près résolu. Mais il ne suffit pas d'expliquer les conditions tectoniques qui ont permis la venue au jour de produits d'origine interne, il faut aussi pouvoir établir l'origine première de ces produits et se rendre compte du mécanisme de leur ascension. Le problème du volcanisme réside tout entier dans la recherche d'une réponse à ces deux questions.

Origine des laves. — Il est un fait qui ressort de plus en plus de toutes les recherches modernes sur la composition chimique des roches éruptives, c'est l'étroite affinité qui existe entre les roches d'épanchement et les roches de profondeur constituées par les mêmes éléments minéralogiques essentiels. Ces roches, qui appartiennent à une même famille, n'offrent entre elles que des différences de structure; l'identité de leur composition chimique est souvent telle que l'on doit admettre une communauté d'origine. On ne peut supposer que les types microlithiques et les types grenus soient issus d'un même magma fluide consolidé dans des conditions de pression différente, car les roches granitoïdes — nous l'avons montré dans un

Rœnen) sont alignées dans ]e prolongement du fossé de Christiania, beaucoup plus ancien, comme si les fractures du début de Père Paléozoïque avaient rejoué à une époque bien plus récente*

précédent chapitre — renferment des minéraux dont l'existence est inconciliable avec l'hypothèse de l'origine i}^née de ces roches. Par contre, il est parfaitement légitime d'envisager les roches d'épanchement comme le résultat de la fusion des roches de profondeur; l'air de famille des venues éruptives d'une même province pétrographique s'explique dès lors aisément : il est dû à une communauté d'origine, imputable à la constance dans la composition des matériaux granitoïdes qui, en un même point du Globe, ont été amenés successivement à l'état de fusion.

Nous commençons à voir clair dans la genèse des roches granitiques; nous avons pu exposer, dans un précédent chapitre (ch. XIII), une hypothèse qui rend compte des relations génétiques unissant les schistes cristallins et les granités et qui fait appel, pour expliquer les conditions de température et de pression nécessaires au métamorphisme régional, à la descente graduelle du fond des géosynclinaux. En poursuivant les conséquences de cette théorie, on est conduit à envisager une descente de ce fond dans des profondeurs telles que les granités et les gneiss sont amenés à une température permettant leur fusion.

Le granité est fusible à environ 1200*; si nous prenons comme ^ valeur maximum du degré géothermique 33 m, nous pouvons admettre que dès la profondeur de 40 km cette température de 1 200"* se trouve atteinte et que la fusion du granité y est possible. En réalité, la valeur du degré géométrique semble diminuer avec la profon- \ deur, de sorte que ces mêmes conditions doivent être réalisées à une profondeur sensiblement moindre. '

La descente graduelle du fond des géosynclinaux conduit donc nécessairement à la fusion des roches sédimentaires déjà profondément métamorphisées. Une descente plus brusque doit avoir lieu lors de la production des grandes cassures de la lithosphère et des affaissements qui en résultent. Des couches profondes ont pu ainsi être plongées subitement dans une zone où elles ont été amenées à l'état de fusion.

Par ces deux phénomènes, approfondissement des géosynclinaux et affaissement le long des fractures, la provision de magma fluide emmagasinée au-dessous de l'écorce terrestre se trouve sans cesse renouvelée et les variations locales dans la composition des produits éruptifs s'expliquent parla diversité des roches qui entrent en fusion. Mais il ne peut être question d'attribuer ainsi une origine en quelque sorte externe à la totalité des matériaux fondus sur lesquels flotte la lithosphère. On ne comprendrait pas la teneur en alcalis d'un

grand nombre de roches volcaniques, car les roches sédimen tairas n'en renferment que de faibles quantités et les roches métamorphiques doivent certainement leurs feldspaths à des émanations d'origine profonde. Il est difficile dès lors d'échapper à Thypothèse d'une pyrosphère continue, qui, à partir d'une certaine profondeur, passe à un noyau solide d'une densité très élevée. Nous reviendrons plus loin sur cette question.

Origine des émanations gazeuses. — L'origine des vapeurs et des gaz que les volcans rejettent en masses formidables lors des paroxysmes et en quantités moindres dans les phases de repos a été attribuée par les divers auteurs à des sources multiples : infiltration des eaux superficielles, fusion des roches en profondeur, émanations issues de la pyrosphère. Passons en revue ces hypothèses, qui toutes trois ont encore aujourd'hui des défenseurs.

De même que la théorie de la localisation des volcans dans le voisinage des eûtes, celle de l'origine superficielle de l'eau et des gaz rejetés par les volcans a été [>endant longtemps prépondérante. On supposait que, par des fissures situées le long des lignes de rivages, l'eau de mer s'infiltrait dans les profondeurs de la Terre et entrait en contact avec les masses fluides de l'intérieur. Immédiatement vaporisée, son expansion devait déterminer les phénomènes explosifs et l'ascension des laves. On expliquait du môme coup les éruptions elles-mêmes et l'émission de prodigieuses quantités de vapeur d'eau et de chlorures qui les accompagne.

On a vu plus haut ce qu'il convient de penser de la prétendue localisation des volcans sur les côtes. Si la vapeur d'eau et les chlorures provenaient d'infiltrations d'eau marine, il faudrait supposer l'existence de fissures de plusieurs centaines de kilomètres réunissant aux océans les volcans qui existent dans le centre des continents. Il est évident, d'autre part, que, pour arriver en contact avec les réservoirs profonds de lave, l'eau d'infiltration aurait à vaincre des pressions énormes et qu'elle serait d'abord soumise à des températures assez élevées pour la réduire à l'état de vapeur et, par conséquent, la débarrasser des sels qu'elle renfermait en dissolution. On a fait remarquer aussi que le caractère rythmé des paroxysmes volcaniques s'accorde mal avec l'hypothèse d'une infiltration lente de l'eau, qui devrait donner lieu au contraire à un phénomène d'une grande régularité. Ce qui est vrai de la pénétration en profondeur des eaux marines l'est à plus forte raison de l'infiltration constante des eaux météoriques, à laquelle certains auteurs ont fait appel.

Par contre, Teau qui se trouve à Tétat combiné dans plusieurs

minéraux abondants dans les roches doit évidemment être mise en

liberté lors de la fusion qui se produit en profondeur et qui donne

naissance, comme on vient de le voir, à des laves de composition

chimique identique à celle des roches granitoïdes. Armand Gautier

a réalisé toute une série d'expériences dont il a tiré des conclusions

capitales sur l'origine de la vapeur d'eau et dos gaz des éruptions

volcaniques [7-9]. Ce chimiste éminent a soumis, après les avoir

préalablement séchées à 200'*, à des températures voisines du rouge

et dans le vide, diverses roches à l'état pulvérisé et a mesuré les

quantités de vapeur d'eau et de gaz qui s'en échappent. 1 kgr de

granité porté au rouge donne ainsi 10 gr d'eau et un volume de

gaz égal à 6 à 7 fois celui de la roche. 1 m' de granité, pesant

2 664 kgr, donnera donc 26 640 kgr d'eau et 1 km* en fournira

26 640000 tonnes, soit plus de 26 millions de m*. En même temps,

il se produira 6,7x1000 000 ou près de 7 milliards de m* .de gaz

calculés à 15**, dont il faut tripler le volume à la température du

rouge, à laquelle ils ont pris naissance.

L'eau mise en liberté n'est pas de l'eau d'imbibition ou eau de carrière, c'est de l'eau combinée entrant dans la composition même des minéraux du granité. Les gaz qu'Armand Gautier a extraits du granité sont les suivants : hydrogène libre (77 °/o environ), acide carbonique (15 °/o)» oxyde de carbone (20 7o)» méthane (2 7o)» azote et argon (0,83 **/„). Ce sont précisément ceux dont l'analyse a révélé l'existence dans les fumerolles de Santorin et ilu Mont Pelé. Les autres roches cristallines donnent des résultats analogues.

On peut donc conclure, avec Armand Gautier, que les roches qui subissent une forte élévation de température par leur descente dans des régions profondes abandonnent de l'eau et des gaz identiques à ceux des émanations gazeuses des volcans et en quantité largement suffisante pour expliquer tout au moins les immenses masses de vapeur d'eau rejetées lors des paroxysmes. Ainsi la grande éruption de l'Etna en 1865 dura 200 jours et donna, d'après les relevés approximatifs de Fouqué, l'énorme volume de 11000 tonnes par jour, soit un peu plus de 2 millions de tonnes pour l'ensemble de cette période critique. Or, 1 km' de granité fournissant au rouge environ 27 millions de tonnes d'eau, le quart de ce volume, conclut Armand Gautier, aurait donc suffi à entretenir la totalité de l'éruption de l'Etna de 1865.

Pour expliquer la formation et la sortie des eaux thermales, qui est une forme atténuée des phénomènes éruptifs, il ne sera pas néces-

saire de faire intervenir, comme pour la genèse des laves et la production des émanations volcaniques, des effondreiîients brusques ou la descente rapide des géosynclinaux; il suffira, pour entretenir leur écoulement, d'une sorte de distillation lente des roches cristallines de la région par la chaleur des masses fluides sous-jacentes.

Les gaz qui se dégagent lorsque l'on chauffe au rouge des roches éruptives n'y préexistent pas, ils résultent de diverses réactions qui ont été étudiées par Armand Gautier et qui rendent très bien compte de la manière dont s'est effectuée en profondeur la mise en liberté de l'hydrogène, de l'acide carbonique, de l'oxyde de carbone, de l'azote des éruptions volcaniques.

Mais aucune de ces réactions n'explique la présence, dans les émanations des volcans, des chlorures métalliques et des chlorures alcalins; aussi Armand Gautier attribue-t-il, avec Suess, ces substances à la zone incandescente de la sphère terrestre. Il est d'ailleurs infiniment vraisemblable que les chlorures ne sont pas les seules émanations de la pyrosphère; il convient sans doute d'y ajouter les sulfures, arséniures, carbures, etc. Suess en fait venir également la vapeur d'eau elle-même. En écartant l'origine marine des chlorures et de l'eau des volcans, il conclut que la masse des mers se trouve accrue à chaque éruption. « La mer, dit-il, n'est pas le producteur, elle est le consommateur du sel » [XIX, 7].

Ascension des produits volcaniques. — Il ne suffit pas, pour résoudre le problème du volcanisme, de pouvoir déterminer l'origine des produits volcaniques liquides et gazeux, il importe aussi de trouver les causes de l'arrivée au jour de ces éléments, ou, d'une manière plus générale, de leur ascension.

La descente lente du fond des géosynclinaux rend compte du renouvellement incessant des magmas fluides profonds et de certaines variations locales de leur composition, ainsi que de la montée lente des gaz distillés; mais il est nécessaire d'invoquer une descente brusque ou des effondrements le long des lignes de fracture pour expliquer le dégagement subit de vapeur d'eau et de gaz qui parait être la cause des phénomènes explosifs. On a vu précédemment (ch. XVIII) que la formation des diatrèmes (necks, cheminées diamantifères) doit être attribuée à des explosions souterraines. Le remplissage de ces perforations verticales de la lithosphère est dû à la projection verticale par l'expansion des gaz, de portions du magma profond et de fragments de roche arrachées aux parois des cheminées. On peut concevoir aussi que, une fois la perforation réalisée, des laves

DISTRIBUTION GÉOGRAPHIQUE DRS VOLCANS m

fluides s'élèvent dans la cheminée sous la poussée des gaz, pour se répandre ensuite à la surface. Il est évident que les laves peuvent de même utiliser des fractures préexistantes pour s'élever dans les mêmes conditions. L'explosion des gaz explique fort bien à la fois le caractère paroxysmal des éruptions, avec leurs projections violentes et leurs coulées qui vident complètement les cratères, et l'échappement rythmé des gaz par la cheminée ou par les fissures du volcan sous la forme de fumerolles, pendant les périodes de repos.

La force d'expansion des gaz rend parfaitement compte des éruptions péléennes, vulcaniennes et stromboliennes, accompagnées de phénomènes explosifs fréquents et intenses, mais il est difficile de .l'invoquer dans les éruptions du type hawaïen, où les laves s'écoulent tranquillement par des cassures, sans projection violente de gaz. Il est nécessaire alors de chercher ailleurs la cause de l'ascension des laves.

Dès 1836, John F. W. Herschell voyait, dans le fait que les compartiments de l'écorce terrestre en voie d'affaissement pèsent sur la masse fondue interne, la cause de l'ascension des laves « par simple pression hydrostatique > [XIII, 2]. Depuis, c'est surtout à Ed. Suess qu'est dû le développement de cette conception du volcanisme, en faveur de laquelle on peut surtout invoquer la coïncidence des lippues volcaniques avec les aires d'affaissement de l'écorce terrestre. Pour les fossés la corrélation est tout à fait évidente. Quant aux arêtes de rebroussement correspondant à la convergence de deux festons des zones de plissement, leur coïncidence avec des fractures volcanisées se conçoit aisément, car, suivant une remarque ingénieuse de Michel-Lévy [4], le poids des deux chaînes qui se font face sur le voussoir intermédiaire facilite la sortie des produits volcaniques.

L'intrusion du magma fondu entre les strates des terrains sédimentaires et la formation des laccolithes concordent également beaucoup mieux avec la notion d'une matière fluide s'élevant sous l'action de la pression d'un voussoir voisin qu'avec l'hypothèse d'une ascension causée par la force d'expansion des gaz. Dans les filons-couches et dans les laccolithes, l'existence de phénomènes de contact imputables à des fumerolles est un fait plutôt exceptionnel.

La ptrosphère et la barysphère. — Au-dessous de la lithosphère se trouve une zone continue, la pyrosphère, constituée par un magma fondu à haute température. Les données géothermiques confirment à cet égard les conclusions auxquelles conduisent l'étude du métamorphisme régional et celle de la composition chimique des roches éruptives.

La composition de ce magma est probablement variable dans sa partie supérieure seulement, en raison de Tassimilation locale de roches diverses, qui viennent y plonger par Tenfouissement du fond des géosynclinaux ou de voussoirs descendus le long de lignes de fractures. A une plus grande profondeur, il est probable que sa coni position moyenne est plus homogène et qu'elle se rapproche de la composition moyenne des roches silicatées qui constituent la plus grande partie de la lithosphère. Dans toute sa masse, elle présente sans doute, sur une vaste échelle, des phénomènes de rochage, le magma en fusion abandonnant les gaz qu'il renfermait en dissolution. Ainsi prendraient naissance le magma ferro-magnésien et le magma alcalin de Michel-Lévy [XX, 9]. Le magma ferro-magnésien deviendrait, dans ces conditions, de plus en plus basique et de plus en plus dense avec l'augmentation de la profondeur, pour présenter finalement une composition voisine de celle du péridot.

Ce minéral se rencontre en effet à l'état d'enclaves dans beaucoup de roches volcaniques basiques, en particulier dans les basaltes. Il forme aussi, comme on sait, le noyau de beaucoup de bombes rejetées par les éruptions stromboliennes. Dans l'un et dans l'autre cas, il s'agit sans doute de portions d'un magma très basique consolidées à une très grande profondeur et entraînées par l'ascension du basalte en fusion.

Beaucoup de météorites renferment également des quantités plus ou moins grandes de péridot et ce minéral y accompagne presque toujours le fer natif, le fer chromé, le fer nickelé et le pyroxène. Or le péridot se rencontre associé à ce dernier minéral dans diverses roches granitoïdes sans éléments blancs et, de plus, ces roches sont les principaux gisements des minerais de nickel et de chrome. D'autre part les seules roches terrestres qui renferment du fer natif sont des roches à péridot. On a trouvé des blocs énormes de ce métal à Ovifak, au Groenland, associés à des basaltes à péridot. Le fer diamantifère de Canon Diablo, dans l'Arizona, est lui aussi d'origine volcanique et ses blocs sont disséminés autour d'un cratère.

De cette analogie frappante qui existe entre les météorites et les éléments terrestres d'origine profonde Daubrée a conclu [XV, 1] à l'unité de composition du système solaire. Les météorites seraient des débris d'un astre fragmenté, tombés accidentellement sur notre Globe, et l'intérieur de la Terre présenterait une composition en tous points semblable à celle des météorites. Au-dessous de la zone riche en péridot se trouverait une zone où le fer et les métaux voisins existeraient à l'état non oxydé. Le péridot serait non seulement

la scorie de ce noyau métallique de la Terre, mais encore la scorie universelle.

Les célèbres recherches de II. Moissan sur la reproduction du diamant [10] ont apporté des arguments nouveaux à Tappui de cette hypothèse. D'après cet illustre chimiste, si prématurément enlevé à la science, il existerait sous le magma silicate do la pyrosphère des masses fondues de fer très riches en carbures de fer et d'autres métaux. Des arrivées brusques d'eau auraient donné lieu à un dégagement explosif de carbures d'hydrogène, d'où la formation des diatrèmes. L'explosion aurait entraîné à la fois du magma ferromagnésien solidifié dans les cheminées diamantifères sous la forme de péridotite, et de la fonte carburée, qui, en se refroidissant brusquement sous pression aurait donné naissance à du diamant, dans des conditions analogues aux reproductions synthétiques au four électrique. Telle serait aussi l'origine des projections de fer diamantifère de Canon Diablo.

L'hypothèse d'un noyau interne ferrugineux, d'une barysphère, est en contradiction avec l'ancienne conception d'une masse en fusion ignée ou même gazeuse s'étendant jusqu'au centre de la Terre, mais elle est confirmée par plusieurs faits récemment mis en évidence par divers savants et en particulier par le grand physicien écossais Lord Kelvin (Sir William Thomson).

Plusieurs méthodes très différentes appliquées à la recherche de la densité moyenne de la Terre concordent dans leurs résultats et conduisent à une valeur un peu supérieure à 5, Comme les couches superficielles sont constituées par de l'eau salée dont la densité dépasse légèrement l'unité et par des roches dont la densité moyenne est environ 2,5, on doit supposer que l'intérieur de la Terre possède, par compensation, une densité supérieure à 5. Sans admettre le chiffre extrême de 10,6, auquel conduisent les calculs de Roche, il est cependant légitime d'assigner au noyau central une densité tout au moins égale à celle du fer, 7,7, ou peut-être un peu supérieure.

On a dit souvent que ce résultat n'était pas conciliable avec l'hypothèse de températures extrêmement élevées au centre de la Terre et avec celle de l'existence d'un noyau formé de matières en fusion ou à l'état gazeux, qui, en raison des énormes pressions qu'elles supportent, se trouveraient à un état « pratiquement équivalent à l'état solide ». Lord Kelvin [11] objecte en outre à cette conception que rien ne nous autorise à admettre une augmentation régulière de la température vers l'intérieur de la Terre, à partir de la couche en fusion dont les phénomènes volcaniques et les données

géothermiques nous révèlent Texistence. Le même savant a montré en outre que les valeurs de la précession des équinoxes et de la nutation diffèrent beaucoup de celles auxquelles conduit le calcul dans l'hypothèse d'un noyau interne en fusion. Il a fait remarquer enfin qu'une sphère fluide couverte d'une croûte d'une minceur extrême devrait être affectée dans son ensemble par le phénomène des marées. Il conclut donc que sa plus grande partie est à Tétat solide.

L'hypothèse d'un noyau métallique ou barysphère, composé en grande partie de fer, est en harmonie avec ce que nous savons du magnétisme terrestre. Nous verrons dans le chapitre suivant qu'elle est confirmée par l'étude des tremblements de terre.

1. — Ferdinand IASwl. Spalten und Vulcane. Jahrb. d, k. k. geoL ReichsansL, XXXVI, p. 3i 5-326, 1886.

2. — A. Michel- LÉ v Y. Sur la coordination et la répartition des fractures et des effondrements de Técorce terrestre en relation avec les épanchements volcaniques. Bull. Soc. géol. Fr., 3« sér., XXVÏ, p. 105121, pi. ï, 1898.

3. — W. Branco. Zur Spaltenfrage der Vulcane. SUzungsber. d. k, preuss. Akad. d. Wiss., 1903, n^ XXXVI, p. 757-778. (Nombreuses indications bibliographiques).

4. — Michel Lévy. Le volcanisme. Rev. scient.^ 5» sér., Y, p. 577-584, 12 mai

5. — Th. Thoroddsen. Die Bruchlinien Islands und ihre Beziehungen ru den Vulkanen. Peterm. Miit., LI, p. 49-53, pi. V, 1905.

6. — Emile Haug. Sur les relations tectoniques et stratigrapfaiques de la Sicile et de la Tunisie. C. /?. Ac. Se, CXLII, p. 1105-1107, 1906.

7. — Armand Gautier. A propos de la composition des gaz des fumerolles du Mont Pelé. Remarques sur Torigine des phénomènes volcaniques. C. A. Ac, Se., CXXXVI, p. 16-20, 1903.

8. — Id. Théorie des volcans. Bull. Soc. belge de Géolj XVII, P. V., p. 555-562,

9. — Id. La genèse des eaux minérales et ses rapports avec le volcanisme. Annales des Mines, 10*^ sér., IX, 1906, p. 316-370.

10. — Henri Moissan. Nouvelles recherches sur la reproduction du diamant. Annales de Chimie et de Physique, 8« sér,, V, p. 174-208, 12 fig., 1905.

11. — Sir William Thomson [Lord Kelvin]. The internai condition of the earth; as to température, fluidity and rigidity [1878]. Glasgow GeoL Soc. Trans., VI, p. 38-49, 1882.