L’Erta Ale : futur volcan sous-marin ou stigmate d’un rift est-africain avorté ?
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Le volcan Erta Ale, situé dans la dépression de l’Afar en Éthiopie, est l’un des rares sites où il est possibled’observer un lac de lave permanent. Il est localisé à l’aplomb du point chaud de l’Afar.L’Erta Ale se situe au début de la branche descendante du point triple de l’Afar qui connectedeux structures de rift océanisées que sont la mer Rouge et le golfe d’Aden au rift est-africain intracontinental.L’Afar est l’une des rares zones de la planète où, comme en Islande, on peut observer la naissance d’un océan à ciel ouvert. Nous retraçons les grandes étapes de la mise en place de cet ensemble structural et nous posons la question du devenir océanique ou non du rift est-africain.La plaque somalienne poursuivra-t-elle sa migration pour devenir une île comme Madagascar ? Le rift est-africain va-t-il s’océaniser ou avorter ?Article publié dans : DETAY M. — L’Erta Ale : futur volcan sous-marin ou stigmate d’un rift est-africain avorté ? in LAVE, revue de l’association de volcanologie européenne, 150, 26-29 et 16-17 (2011).
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L’ERTA ALE
images deMichel DETAY
Vue générale de la caldeira et du pit crater sud. Il y a quelques années, l’ensemble de la caldeira était rempli d’un lac de lave.Celui-ci s’est réduitau cours du temps, mais il continue d’être actif. En décembre 2010, il a encore débordé pour former les coulées noires bien visibles sur la photographie. À gauche, détail du lac de lave permanent où l’explosion incessante de bulles de gaz agite la surface du lac. À droite, vue générale au fish eye du pit crater sud. Le lac de lave permanent se situe à une quinzaine de mètres de profondeur. Les photographessur la lèvre opposée donnent l’échelle. Les zébrures de lave rouge rappellent les limites de plaques flottant sur le manteau supérieur.
ÉtudE
L’ERTA ALE futur volcan sous-marin ou stigmate d’un rift est-africain avorté? MicHel DETAY Le volcan ErTa Ale, siTUé Dans la Dépression De l’Afar en ÉThiopie, esT l’Un Des rares siTes où il esT possible D’observer Un lac De lave permanenT. Il esT localisé à l’aplomb DU poinT chaUD De l’Afar. L’ErTa Ale se siTUe aU DébUT De la branche DescenDanTe DU poinT Triple De l’Afar qUi connecTe DeUx sTrUcTUres De rifT océanisées qUe sonT la mer RoUge eT le golfe D’ADen aU rifT esT-africain inTraconTinenTal. L’Afar esT l’Une Des rares zones De la planèTe où, comme en IslanDe, on peUT observer la naissance D’Un océan à ciel oUverT. NoUs reTraçons les granDes éTapes De la mise en place De ceT ensemble sTrUcTUral eT noUs posons la qUesTion DU Devenir océaniqUe oU non DU rifT esT-africain. La plaqUe somalienne poUrsUivra-T-elle sa migraTion poUr Devenir Une île comme MaDagascar? Le rifT esT-africain va-T-il s’océaniser oU avorTer? Comme pour l’Afrique et l’Amérique du Sud,Le rift est-africain il suffit de regarder une carte géograpHique pour En ÉtHiopie, la zone de rift est intracontinen-constater que cette zone de l’Afrique et de l’Ara-tale. Le point triple de l’Afar décrit un Y où trois bie représente les deux morceaux d’un seul et plaques se côtoient, séparées par des zones même puzzle formant aujourd’Hui la «corne de d’expansion avec: l’Afrique ».La fragmentation du Gondwana au – laplaque nubienne (au nord-ouest) qui est Mésozoïque, suivie de la collision des plaques isolée de la plaque somalienne (au sud-est) par le Arabe et Indienne contre l’Eurasie lors de la fer-rift étHiopien ou est-africain qui s’étend du sud meture de la TétHys, sont à l’origine de la struc-de la dépression de l’Afar, traverse l’ÉtHiopie, le ture actuelle de cette région du globe(fig. 1). Kenya où il se sépare en deux brancHes, orientale La corne de l’Afrique regroupe l’ÉtHiopie, et occidentale, et se termine après plus de l’ÉrytHrée, la Somalie, le Yémen et la République 6 000 km au sud de la Tanzanie ; de Djibouti. Cette zone abrite en son cœur la – la plaque nubienne est séparée de la plaque dépression de l’Afar, un des déserts les plus arabique par l’intermédiaire de la mer Rouge sur cHauds de la planète. L’activité tectonique et vol-une longueur d’environ 2 000 km et une largeur canique intense de cette zone est attribuée à un de 230 km; point cHaud depuis 30Ma, responsable de l’ex-– laplaque somalienne est détacHée de la tension de la corne de l’Afrique. La présence de plaque arabique par l’intermédiaire de la ride cette anomalie mantellique est confirmée par les d’Aden (dorsale de Carlsberg) qui s’étend de données géopHysiques (vitesses sismiques faibles) l’océan Indien au sud de la mer Rouge, dans la et géocHimiques (signature isotopique primitive). région de Tadjoura. La sismicité rend également compte du régime Les deux derniers rifts se sont océanisés et extensif decette région. On y observe de nom-sont immergés depuis environ 13Ma, alors que breux séismes, généralement à faible profondeur le rift étHiopien est toujours émergé. L’épisode (≈10 km), qui surlignent les grands systèmes de d’extension de cette zone a débuté au Miocène fractures. Sur le plan géomorpHologique, cette et elle est actuellement soulignée par de nom-dépression apparaît comme un graben triangu-breux lacs (Tanganyika, Kivu et Malawi) et par laire encadré par le bloc Danakil au nord-est et des édifices volcaniques majeurs (Kilimandjaro les plateaux étHiopiens à l’ouest et au sud. Les 5 895 m,mont Kenya 5199 m).Il est générale-plateaux étHiopiens sont des trapps, c’est-à-dire ment admis que ce pHénomène d’expansion qu’ils sont composés d’une multitude de coulées océanique aboutira, dans quelques millions d’an-basaltiques qui ont formé des unités de plusieurs nées, à l’océanisation de la zone de rift et à la milliers de mètres d’épaisseur. Ces trapps se sont dérive de la plaque somalienne qui deviendra mis en place, il y a une trentaine de millions d’an-une île, comme Madagascar. nées, en quelques centaines de milliers d’années L’Historique de ces riftings peut se décompo-seulement. Enfin, du point de vue pétrologique, ser en trois étapes majeures: la corne de l’Afrique représente la plus jeune des grandes provinces basaltiques de notre planète.– Oligocène : mise en place du point cHaud et Ici trapps, point cHaud et panacHe mantel-début du rifting. C’est au Tertiaire, il y a près de lique, fracturation continentale et ouverture30 Ma, que s’amorce la séparation de l’Afrique et océanique apparaissent liés au sein d’un pointde l’Arabie qui faisaient partie d’un seul et même triple unique au monde.ensemble. On attribue cette rupture à la mise en
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place d’un point cHaud qui amorce un bombement de la croûte et du manteau. Ces épisodes volcaniques ont été de courte durée bien que les épancHements de lave aient été très importants (1,5million de 3 km debasaltes, générale-ment alcalins, épancHés sur 2 plus de 500000 km ).Ils sont à l’origine des trapps que l’on retrouve sur les plateaux étHiopiens et yéménites. On date de – 25 Mala mise en place des failles normales qui causent un amincissement de la croûte continentale et le début de son affaisse-ment. La mer Rouge est la première à se mettre en place, suivie de l’ouverture du rift étHiopien. La dor-sale du golfe d’Aden se forme vers le Miocène inférieur (–20 Ma) ; – Mi o c è n em o y e n (– 20 Maà –7 Ma) : l’accré-tion océanique. La mer Rouge et le golfe d’Aden entrent dans une pHase d’océanisation alors que le rift est-africain reste au stade continental. Entre 10 et 15Ma, l’ouverture de la Fig. 1 - CarTe cinémaTiqUe De la zone Afro-Arabe (viTesses en cm/an). ViTesses relaTives ride d’Aden s’effectue rapi-; BM : DéTroiT De; Gt : golfe De taDjoUra(flèches noires) viTesses absolUes (flèches blanches) dement (13-15 cm/an) d’estBab El ManDeb. d’après A. PoinTU (2007), moDifié. en ouest. L’accrétion océa-nique de la mer Rouge a commencé vers 13 MaRouge s’est décalée brutalement vers l’Ouest au dans la région du golfe de Suez. Celle-ci n’estniveau de la latitude 15°N et a individualisé la donc pas syncHrone avec la ride d’Aden maismicroplaque Danakil (–10 Ma) ; s’opère légèrement plus tard, comme en atteste 1 – Pliocène à AntHropocène: jonction des trois son plancHer crustal, plus jeune que celui du zones d’expansion? Un réseau complexe de golfe d’Aden. Deux failles structurantes se pro-failles provoque la rotation de microplaques en pagent dans une direction convergente en décHi-miroir (bloc Danakil et bloc Ali SabieH dans le rant la plaque africaine. Elles évoluent indépen-golf deTadjoura), faisant appel à des rifts spéci-damment l’une de l'autre et de manière oppo-fiques comme celui d’Asal-GHoubbet qui pro-sée :celle de la mer Rouge progresse vers le longe la ride d’Aden. Par ailleurs, le rift de la mer Sud/Sud-Est alors que la ride d'Aden emprunte Rouge baisse en intensité, ce qui empêcHe sa la direction Ouest/Sud-Ouest jusqu’en Afar propagation vers le Sud. Le rift est-africain, pour créer le golfe de Tadjoura. Les deux dor-court-circuité par la ride d’Aden, continue son sales ne se sont pas rejointes car le point cHaud expansion avec une intensité plus faible de l’Afar aurait été déjà actif. En effet, il est vrai-1. Néologisme forgé en 2000 par Paul Crutzen, prix Nobel semblable que ce point cHaud a récHauffé et de cHimie, pour désigner la période où l’impact industriel rendu plus ductile la litHospHère sus-jacente, la et démograpHique devient un élément fondateur de la rendant ainsi plus souple et donc moins fractu-sixième extinction de masse, une ère géologique en plein rable. Au Pliocène récent, la ride de la merdevenir...
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(0,4 cm/an)et pourrait être en pHase d’avorte-ment. Il est classiquement admis que dans 2 Ma l’Arabie sera définitivement séparée de l’Afrique et qu’un océan sera en place dans 5 Ma. Si la tectonique des plaques est un outil fan-tastique qui rend bien compte des pHénomènes macroscopiques, en revancHe elle est décevante quand on s’intéresse à de petits objets avec un recul temporel insuffisant. On fait alors appel à des microplaques et des micro-rifts, avec des cinématiques complexes pour tenter de dégager des tendances structurales qui apparaissent sou-vent confuses. L’Erta Ale La dépression de l’Afar abrite de nombreux volcans dont le fameux Erta Ale, littéralement « lamonTagne qUi fUme»qui(13,60° N- 40,67° E) constitue l’une des manifestations volcaniques du rift est-africain avec, au nord, la zone géo-tHermique du Dallol, les volcans Gada Ale, l'Alu, le Dalaffilla, le Borale Ale et, au sud, les volcans Ale Bagu et l’hayli Gub. Le système volcanique de l’Erta Ale s’étire sur 95km de long et 42km de large. Le volca-nisme est bimodal et on y rencontre tous les intermédiaires entre des basaltes transitionnels primitifs et des rHyolites. Une telle variété de rocHes a longtemps intrigué les géologues. En effet, les laves rencontrées dans la région sont très variées, on y trouve à la fois des tHoléiites de 2 type N-MORB(mer Rouge), des basaltes transi-tionnels et des basaltes alcalins. Les études géo-cHimiques ont mis en évidence un processus continu entre les rocHes de la mer Rouge et le sud Afar. Elles proviennent de la cristallisation fractionnée d’un réservoir de point cHaud appauvri en terres rares légères. Ces édifices sou-lignent la brancHe descendante du point triple de l’Afar rejoignant le rift est-africain. L’Erta Ale, volcan-bouclier de 613m d’alti-tude, est situé dans la dépression Danakil (– 120 m)à l’aplomb du rift est-africain. L’Erta Ale demande une marcHe d’approcHe de plu-sieurs Heures que l’on effectue généralement de nuit pour éviter les températures extrêmes de la journée. Son sommet est composé d’une cal-deira décrivant une ellipse d’environ 1 600 m de long et 700m de large. Deux cratères sont encore actifs au sein de la caldeira et le cratère sud accueille un des rares lacs de lave perma-nents terrestres. On ne rencontre des lacs de lave permanents que dans quelques édifices volcaniques: le Nyiragongo au Congo, l’Érébus en Antarctique,
2. MORB signifieOcean RiDge BasalT« MiD»basaltes carac-téristiques des rides médio océaniques. N signifie qu’il est appauvri en éléments trace.
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le Kilauea à hawaï, le Villarrica au CHili, le KartHala aux Comores et le Marum au Vanuatu. Notons également la présence de lacs de lave permanents sur Io, satellite de Jupiter. Le lac de lave de l’Erta Ale serait actifdepuis 1906 selon certains témoignages. En 1968, lors de l’expédition d’haroun Tazieff, on dénombrait deux lacs de lave, un dans cHaque pit-crater. Le niveau de la lave ne cesse d’osciller entre –165 m et des débordements, le dernier ayant eu lieu fin 2010. Quel devenir pour le rift est-africain? L’absence de croûte océanique dans le détroit de Bab-el-Mandeb démontre que la jonction des deux rifts n’est pas encore réalisée en environne-ment océanique. Ainsi, la séparation des deux plaques Arabique et Afrique se poursuit actuelle-ment en domaine continental. Ceci pose le pro-blème de l’avenirde ce rift intra-continental. En effet, lorsqu’un rift n’aboutit pas à la création d’un plancHer océanique, c’est souvent le signe d’une baisse d’activité des courants mantelliques sous-jacents et d’un refroidissement de la zone. Les mesures des faibles vitesses d’écartement (0,4 cm/an)en sont un signe annonciateur. La zone risque de se refroidir, la surrection régio-nale peut alors cesser et être remplacée par une subsidence liée au refroidissement et à la contraction tHermique des unités géologiques. Il est généralement admis que pour qu’un rift évolue vers un bassin océanique, il est nécessaire qu’une zone de subduction soit présente sur au moins l’un de ses compartiments, qui «tire »la plaque plongeante vers le manteau. Le rift de la mer Rouge s’est océanisé notamment grâce à l’action de la subduction, sous la cHaîne de Zagros, en Iran, de l’Arabie sous l’Eurasie. L’analyse Historique de la dislocation de la Pangée primitive met en évidence que seuls les rifts couplés à des zones de subduction sont devenus des frontières de plaques. Aujourd’Hui, le volcanisme de la corne de l’Afrique est essentiellement sous le contrôle du point cHaud de l’Afar responsable des épancHe-ments de CFB(« ConTinenTalFlooD BasalTs»)for-mant les trapps d’ÉtHiopie et du Yémen. L’ana-lyse et l’évolution spatio-temporelle des séries alcalines rencontrées dans le rift est-africain semblent bien s’inscrire dans la dynamique de passage d’un stade cratonique à un stade pré-océanique. Cependant, contrairement à ce qui est souvent écrit, plusieurs éléments laissent entendre que le rift est-africain, toujours conti-nental, n’est pas un océan qui s’ouvre mais un rift en train d’avorter. Faute de réaliser une rup-ture litHospHérique, il risque de se remplir de sédiments comme cela a été le cas pour le rift aulacogène de la Bénoué. En effet, sur le plan
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géocHimique, il s’agit d’une signa-ture de basaltes transitionnels, intermédiaires entre les tHoléiites océaniques et les basaltes alcalins de rifts intra-continentaux. Nous ne sommes donc pas, du point de vue de la géocHimie des laves, dans un environnement tHo-léiitique de rift océanique. Par ail-leurs, comme en attestent les carac-téristiques géologiques et structu-rales, la séparation pHysique des deux plaques ne s’est toujours pas réalisée en domaine océanique. Enfin, la faible valeur d’extension du rift est-africain (4mm/an) est très faible et semble annoncer la fin de l’épisode de rifting. Compte tenu de tous ces élé-ments, deux scénarii apparaissent pour le rift est-africain: son avor-tement (rift aulacogène) ou son évolution vers un océan et l’émer-gence d’un sous-continent est-africain. Le devenir de l’Erta Ale se pose donc entre un futur vol-can sous-marin ou le stigmate émergé d’un rift avorté ?o Images coUleUr en DoUble-page cenTrale.
HorniTo specTacUlaire proche DU piT craTer norD. Les horniTos (Terme espagnol DésignanT Un peTiT foUr) se consTiTUenT aU sein D’Une coUlée, oU sUr Une fracTUre, par l’agglUTinaTion De lave soUs pression. La lave s’écoUle alors sUr les borDs De l’éDifice en DéveloppenT ces Draperies caracTéris-TiqUes. NoTre gUiDe Afar, armé De sa Kalash-nikov, Donne l’échelle.
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