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Au vu de l’activité souterraine importante, il est normal de trouver autant de magma sur de vastes étendues du territoire islandais. Examinons désormais les transformations de ce magma.
A l’intérieure des chambres magmatiques se produisent plusieurs phénomènes dont certains sont dépendants du temps, nous retiendrons deux faits d’ordre physique :
La différenciation par gravité : ce type de différenciation permet d’expliquer la présence de coulée rhyolitiques acides, caractéristiques des dorsales. Pour que cette différenciation se fasse, il faut du temps mais aussi une quantité importante de magma. La conjonction d’un volcanisme de point chaud et de dorsale permet de fournir ce magma dans les bonnes proportions. Lorsque le magma remonte à la surface, il se refroidit. Ce refroidissement, s’il est assez lent, permet aux atomes de s’organiser en cristaux. Au contraire, un refroidissement rapide conduira à la vitrification du magma : le verre, une structure désordonnée. Ainsi certains cristaux de forment avant d’autres et certains sont plus denses que d’autres. Prenons le cas de l’olivine. Il s’agit d’un des premiers cristaux à se former dans la chambre magmatique. L’olivine est dense et basique : elle aura tendance à se déposer au fond de la chambre et de rendre par conséquent le haut de la chambre plus acide. C’est ainsi que se produit cette différenciation par gravité, le magma se trouve réparti par étages correspondant à différentes cristallisations. Lors des éruptions, le chimisme des laves émises dépendra des étages d’où provient le magma. Le temps est ici un facteur clé car la décantation des cristaux est très lente. NB : ce type de différenciation n’est pas spécifique des coulées rhyolitiques. Plus généralement, elle a contribué à la formation de la Terre. Lorsque la planète n’était qu’une boule en fusion, les éléments les plus lourds (exemple le fer) ont été concentrés dans le centre formant ainsi le noyau ; les éléments les plus légers (exemple la silice) subissant moins la gravité restent plus en surface formant la croûte terrestre.
La différenciation par assimilation : ceci correspond à la digestion par le magma des roches provenant de l’encaissant (parois de la chambre magmatique). Ces roches sont souvent chimiquement différentes du magma. Là encore il faut du temps. En Islande, l’assimilation explique les intrusions basaltiques dans les coulées rhyolitiques en certains lieux notamment à Laugarhraun.
L’incidence des variations climatiques influe sur la taille (et donc le poids) des glaciers. Les glaciers eux-mêmes via leur masse exercent une pression considérable sur les chambres magmatiques. Certains points du glacier Vatnajökull ont une épaisseur de plus de 1000 mètres. Cette pression induit deux phénomènes. Premièrement la température de fusion du magma augmente avec la pression : une production de magma est plus difficile sous une forte pression. Deuxièmement, la pression agit sur l’encaissant : une chambre magmatique sur laquelle se trouve une calotte épaisse de près de 1 km de glace est moins susceptible de laisser sortir le magma que si la glace était absente. En effet, une éruption se produit lorsque la pression des gaz est suffisante pour écarter les roches de l’encaissant et frayer un passage au magma. Lors de glaciations, les glaciers sont plus épais et exercent plus de pression. Dès lors, il est beaucoup plus difficile au magma de sortir. Il y a ainsi formation d’intrusions c’est à dire du magma qui refroidit à l’intérieur du manteau. Dans ces conditions, la différenciation sera plus efficace car de grandes quantités de magma vont s’accumuler dans les chambres magmatiques et le refroidissement sera plus lent. Le magma qui en résulte sera plus uniforme aboutissant à la formation de véritables cristaux et peu de verre.
Lorsque le magma arrive à la surface de la lithosphère, on le nomme lave. Différents paysages résultent de l’action de la lave suivant que l’éruption se produit en période glaciaire (où les glaciers recouvrent un territoire vaste) ou en période tempérée.
Parfois les éruptions sous glaciaires provoquent la fonte d’énorme quantité de glace et donnent naissance à de gigantesques crues comme par exemple dans le désert de Skeidararsandur en 1996.
Durant les périodes tempérées : les éruptions sous glaciaires sont moins fréquentes que les éruptions aériennes, les glaciers s’étant en partie retirés. Prenons l’exemple de la prismation des coulées. Il s’agit d’un phénomène lié au refroidissement long de la lave lors d’une éruption aérienne qui explique la création d’orgues basaltiques.
L’apparition d’hexagones dans un tel système n’est pas le fait du hasard. Si par exemple des cercles se forment au lieu de polygones, il y aurait nécessairement des vides entre les cercles qui seraient remplis par de la lave encore plastique contrecarrant alors le refroidissement de la couche de lave. Un système composé de figures dotées de plus de six cotés ne laisse aucun vide : une figure est d’autant plus résistante à la pression que son nombre de côtés est élevé. Un orgue basaltique est donc la structure la plus stable plutôt que toute autre qui résulte d’un refroidissement lent de la lave provenant d’une éruption aérienne.
La vie joue également un rôle dans la formation de sols particuliers : lorsqu’un glacier creuse une vallée pour se retirer ensuite lors d’une période tempérée, il laisse une coupe qui expose une succession de coulées et de couches sédimentaires. Les sédiments sont le résultat d’une activité organique. L’importance de cette activité biologique et donc des sédiments dépend du temps écoulé entre deux coulées, du chimisme de la première et du climat qui a régné entre les deux éruptions. Les franges sédimentaires s’érodent plus facilement que les franges issues de la lave. Il en résulte une structure caractéristique en escalier, très fréquente en Islande : la montagne en escalier.
Les altérations de la lave refroidie contribuent énormément à la genèse des paysages. Comme précédemment, l’action des glaciers (conséquence du climat) et la présence de sédiments (résultants de la vie) agissent de concert. La présence ou l’absence de glaciers, lors de l’affleurement, amènent à la formation de volcans totalement différents. Leur action sur la lave refroidie donne des structures particulières :
Les vallées en U, en pyramide : le passage d’un glacier puis son retrait laisse une trace, une sorte d’empreinte. La section de cette empreinte peut revêtir plusieurs formes, en U, ou en triangles.
Les montagnes en escalier : comme décrit en §1.2.2, ces structures sont dues à la superposition de plusieurs couches de sédiments et de lave refroidie. L’érosion prématurée des sédiments par rapport à la lave conduit à la formation de la montagne en escalier. Ces sédiments emportés se retrouvent souvent en fond de vallée induisant en erreur le scientifique étudiant l’histoire géologique de ce site.
Les éboulements : la pression exercée par la glace sur un flanc de montagne peut provoquer des chutes importantes et puissantes où les débris vont parcourir plusieurs kilomètres.
Les crues (jökulhlaup) : l’influence d’un glacier se fait sentir sur l’hydrographie. La présence d’un glacier rend le débit des rivières situées en aval irrégulier suivant la saison. L’eau provenant des glaciers est chargée de sédiments arrachés au lit du glacier. Une éruption sous glaciaire peut entraîner une jökulhlaup d’une magnitude extrême. Le volcanisme est dans ce cas là responsable de crises majeures et nous verrons en §1.4.1 quelques exemples.
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En plus des différenciations (dont le temps nous l’avons vu est un paramètre important), un autre fait agit : le climat peut lui-même avoir une influence sur le magma à l’intérieur des chambres magmatiques. Certes de manière marginale par rapport au temps.
