un aspect du volcanisme en equateur
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Un aspect du volcanisme en Equateur.
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Thierry de GOUVENAIN Septembre 2012
Volcan CHIMBORAZO 6310 m
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Sommaire. 1. Aperçu géographique et géologique.
11 Localisation politique. 12 Géographie physique des Andes. 13Segmentation de la chaîne andine actuelle. 14 Les trois grands ensembles géologiques de l’Equateur.
2. Le circuit de 3 semaines. 21 Le trajet. 22 L’organisation.
3. Quelques volcans d’Equateur. 31 Le Cotopaxi. 32Le Tungurahua. 33Le Chimborazo. 34 Le Quilotoa.
4. Autres curiosités géologiques. 41 Dans la dépression inter-andine. 42 Coulées dans la Cordillère Orientale. 43 Les terrains sédimentaires du bassin de Cuenca. 44 « Pillow-lavas » à San Lorenzo, côte Pacifique. 45 Retombées autour de Quito, principalement du volcan Pichincha.
5. Mais dans ce pays, il y a aussi… 51 Le fameux train des Andes. 52 Des fleurs. 53 Des oiseaux. 54 Des mammifères marins. 55 Des gens sur les marchés.
56 La fameuse ligne de séparation des hémisphères terrestres. 2
1 Aperçu géographique et géologique.
11 Localisation politique.
C’est là !
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Rappels succincts sur les plaques tectoniques …
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… dans le contexte général de la tectonique.
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Cas de la subduction:
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12 Géographie physique des Andes.
La chaine andine est le trait morphologique le plus important du continent sud-américain. C’est l’une des illustrations les plus spectaculaires, à l’échelle de la planète, d’une marge continentale active. Cette chaine linéaire s’étend sur 8000 km le long de la marge ouest du continent, avec une largeur maximale de 900 km. Elle peut être divisée en 3 segments différents séparés par 2 déflexions: * les Andes du Nord, qui comprennent l’ouest du Venezuela, la Colombie et l’Equateur, ** une première déflexion dans l’extrême nord du Pérou, * les Andes Centrales, qui incluent le Pérou et la Bolivie, ** une deuxième déflexion à la frontière Pérou-Chili, * le segment des Andes du sud, long de 4000 km, s’étend entre Chili et Argentine.
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13 Segmentation de la chaîne andine actuelle.
Les Andes actuelles sont subdivisées en 4 zones de volcanisme actif:
* la zone volcanique nord qui inclue les Andes de Colombie et d’Equateur, de 5° N jusqu’à 2° S; * la zone volcanique centrale regroupant les volcans actifs du sud Pérou, de Bolivie et du nord du Chili, entre les latitudes 16° s et 28° S;
* la zone volcanique du sud, constituée par l’alignement des volcans de la partie centrale du Chili, entre les latitudes 33° et 46° S; * la zone volcanique australe, correspondant aux volcans de l’extrême sud du continent (Patagonie et Terre de Feu), entre les latitudes 48° et 54° S.
Les 3 premières zones sont en relation avec la subduction de la plaque de Nazca tandis que la zone australe est liée à la subduction de la plaque Antarctique.
On observe 2 lacunes volcaniques principales qui correspondent à 2 secteurs de subduction plane liées au passage en subduction des rides volcaniques de Nazca et de Juan Fernandez, formées en contexte de point chaud.
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14 Les trois grands ensembles géologiques de l’Equateur.
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La Costa.
La Sierra, avec les 2 cordillères et la vallée inter-andine.
L’Oriente.
141 La Costa (zone d’avant-arc) .
La Costa est plate et ne s’élève qu’à quelques centaines de mètres. Elle est formée d’un substratum de laves basiques, de dolérites (roche magmatique intermédiaire entre les gabbros grenus et les basaltes microlithiques) , de gabbros à affinité chimique de plateaux océaniques, surmonté par des roches de type arc insulaire, d’âge Crétacé supérieur (-96 / -65 Ma).
Ce substratum est recouvert en discordance par les sédiments marins d’avant-arc.
142 L’Oriente (zone arrière-arc).
C’est la partie haute du bassin amazonien, drainé par un réseau hydrographique très dense et couverte d’une jungle tropicale.
La plaine amazonienne comprend des séquences sédimentaires marines et continentales d’âge paléozoïque (-540 / -250 Ma) et mésozoïque (-250 / -65 Ma), mises en place sur le craton guyanais.
L’ouest de cette zone présente des faciès volcano-clastiques témoins d’un arc volcanique jurassique (-203 à -135 Ma), surmontés par les sédiments marins crétacés (-135 / -65 Ma) et continentaux tertiaires (-65/ -2 Ma).
Des failles décrochentes dextres forment en profondeur des structures exploitées par l’industrie pétrolière.
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143 La Sierra (l’arc).
Elle forme une échine constituée par la Cordillère Real (ou Cordillère Orientale) et la Cordillère Occidentale qui s’élèvent à 3500 – 4000 m et sont dominées par des volcans qui atteignent les 6000 m.
La Cordillère Real, à l’Est, est constituée de roches paléozoïques (-540 / -250 Ma) et mésozoïques (-250 / -65 Ma) métamorphisées, partiellement recoupées ou recouvertes par des roches intrusives et volcaniques tertiaires (-65 / -2 Ma).
La Cordillère Occidentale est formée de terrains océaniques, accrétés entre le Crétacé Supérieur (-96 / -65 Ma) et le Paléocène (-65 / -23 Ma), comprenant localement une couverture sédimentaire, et recoupés par les intrusions de l’arc magmatique Eocène supérieur (-53 / -34 Ma) à actuel.
Entre ces cordillères, la vallée inter-andine est une dépression tectonique s’élevant à 2000 – 3000 m, s’étirant sur 300 km de long et 20 – 30 km de large. Initiée à partir du Miocène Supérieur (-11 / -5 Ma), elle est remplie de produits continentaux et volcano-clastiques. Au sud de 2°30 de latitude la vallée disparait, les deux cordillères se rejoignant pour former une seule chaîne.
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144 Pourquoi 2 cordillères en Equateur ?
C’est dû à la ride de Carnegie !
En quelques mots: La ride de Carnegie (300 km de large et 3 km de hauteur) représente la trace du point chaud des Galapagos sur le plaque de Nazca. Elle constitue un relief de 2000 m au-dessus du plancher océanique et le début de sa formation remonterait à 15 Ma ou plus. C’est un trapp océanique.
La Cordillère Orientale (Cordillère Real) est le résultat de la subduction de la plaque Nazca sous le continent tandis que la Cordillère Occidentale est due à la collision de la ride de Carnegie, jeune (Tertiaire) donc chaude, avec un plan de Banioff peu pentu.
Une partie de la convergence est absorbée par la déformation de la plaque supérieure conduisant à des sur-épaississements crustaux et à une importante surrection par réaction isostatique.
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145 Le volcanisme Pliocène (-5,3 / -1,75 Ma) à actuel en Equateur.
Les premiers à avoir étudié les volcans d ’Equateur sont La Condamine et Bouguer (1736) puis von Humboldt (1803).
Environs 70 volcans d’âge Pliocène à actuel ont été recensés parmi lesquels 7 sont historiquement actifs:
• Nevado Cayambe (n°24)
• El Reventador (n°25)
• Guagua Pichincha (n°30)
• Antisana (n° 40)
• Cotopaxi (n°48)
• Tungurahua (n°60)
• Sangay (n° 68)
du nord au sud, d’où le nom de « Vallée des volcans » donné par von Humboldt à cette région.
Ces volcans se distribuent le long de 4 axes:
• la Cordillère Occidentale
• la Cordillère Real
• la vallée inter-andine
• du côté amazonien de la Cordillère Real.
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Caractéristiques des laves des volcans d’Equateur.
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Diagramme de Harker – Cox (1979)
Volcans d’Equateur.
Pour faire simple (!) : • Laves principalement dans la série calco-alcaline. • Les variations de teneur en SiO2, des basaltes aux andésites, dacites et rhyolites reflètent un processus de
cristallisation fractionnée impliquant des minéraux hydratés (amphiboles). Une part de contamination crustale s’y ajoute pour les rhyolites qui sont plus abondantes dans la Cordillère Orientale où la croute continentale est plus épaisse.
146 Carte géologique.
On distingue aisément les deux grands types de terrains: • les terrains sédimentaires • les terrains magmatiques et
métamorphiques.
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2 Le circuit de 3 semaines.
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21 Le trajet.
22 L’organisation.
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Organisateur. Responsable technique.
3 Quelques volcans d’Equateur.
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31 Le COTOPAXI.
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311 Caractéristiques.
* Altitude 5897 ou 5911 m, selon les sources. Cordillère Orientale.
* Vaste strato-volcan aux pentes raides incisées par de profondes vallées radiales. Plusieurs cratères sommitaux sont présents dont le plus vaste fait 550 x 800 m. Une calotte glaciaire surmonte l’édifice.
* Les éruptions historiques les plus violentes se sont produites en 1744, 1768 et 1877.
* L’éruption de 1877 s’est manifestée par des écoulements pyroclastiques et des retombées de téphras importantes. Des lahars ont également déferlé dans les vallées sur plus de 100 km en direction du Pacifique et du bassin amazonien. Cette éruption a causé plus d’un millier de victimes.
* L’aléa le plus dangereux est l’émission de coulées boueuses en direction de Latacunga (10000 habitants) au sud et en direction de Quito vers le nord.
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312 Les retombées de téphra du Cotopaxi.
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Quels sont les phénomènes éruptifs identifiables sur cette coupe ? Reconstituez l’historique de ceux-ci.
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Pour vous aider !
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Succession de retombées grossières. Retombées fines.
Dépôts de déferlantes basales.
Dépôts de lahars.
Succession de retombées grossières ou fines.
Chronologie de phénomènes éruptifs.
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Détail des successions de dépôts.
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2e ensemble de déferlantes lors de l’écoulement
du lahar ?
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… sur de fortes épaisseurs !
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Faille normale prouvant l’existence d’un phénomène tectonique de distension après des retombées et avant d’autres éruptions.
32 Le TUNGURAHUA.
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L’un des volcans les plus actifs d’Equateur.
321 Caractéristiques.
* Altitude 5023 m, Cordillère Orientale.
* Forme un cône de 3000 m par rapport à sa base, aux pentes très raides et coiffées d’un glacier.
* Grandes éruptions historiques en 1773, 1886 et 1916-1918. Regain d’activités explosives en 2006, 2008, 2010, 2011 et 2012.
* On note à peu près un évènement par siècle, débutant généralement par des projections de cendres et de ponces et des coulées pyroclastiques andésitiques à dacitiques et se terminant par l’épanchement de coulées d’andésites basiques.
Conformément à la loi de Murphy, connue aussi sous le nom de « loi de la tartine », le volcan était calme, avec quelques fumerolles et grondements, lorsque nous y étions mais est entré en éruption avec projection de téphras à 3000 m au-dessus du sommet une semaine après notre retour en France.
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Coulée de lave aux pieds du Tungurahua.
322 Les produits éruptifs du Tungurahua.
Rappel: les débits prismatiques.
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Dépôts de lahars aux pieds du Tungurahua.
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Autre lahar du Tungurahua.
33 Le CHIMBORAZO.
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Le point culminant d’Equateur.
331 Caractéristiques.
* Altitude 6310 m, Cordillère Occidentale.
* Le plus haut volcan et le point culminant d’Equateur et des Andes du Nord, bien sûr coiffé d’un glacier.
* Le sommet est le point le plus éloigné du centre de la Terre à cause du bourrelet équatorial de notre planète.
* Activité à dominante andésitique à dacitique.
* Forte activité éruptive de -5 Ma à – 8000 ans mais la dernière éruption se serait produite en 550 (+/- 150 ans).
* Le Chimborazo est considéré comme un volcan actif et potentiellement dangereux.
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332 Les produits éruptifs du Chimborazo.
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Impact
Retombées successives.
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Détail de l’impact. Les coulées proches du sommet.
Complément !
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L’auteur, au refuge Wimper, à 5013 m.
34 Le QUILOTOA.
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La caldera et son lac.
341 Caractéristiques.
* Altitude 3914 m, Cordillère Occidentale.
* Caldera quasi circulaire de 3 km de diamètre contenant un lac de 2 km de diamètre;
* Strato-volcan au sommet tronqué formé de la superposition de produits pyroclastiques, donc sensibles à l’érosion.
* Emission de magma dacitique lors d’éruptions pliniennes.
* Dernière grande éruption plinienne en 1200 après J-C, environ.
* Autres éruptions en 1660 et 1859.
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342 Les produits d’éruption du Quilotoa.
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Dépôts de ponces dacitiques sur la crête de la caldera.
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Retombées pyroclastiques à une vingtaine de kilomètres du volcan. Les arbres sur la rive opposée donnent l’échelle !
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La même vallée vue d’un autre endroit.
4 Autres curiosités géologiques.
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41 Dans la dépression inter-andine.
Plissements dans des terrains métamorphiques.
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Compression tectonique.
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Que voit on (hormis le marteau !) ?
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Belle faille inverse, preuve d’une compression tectonique.
Rappel sur les failles:
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Schistosité = terrains métamorphiques. Autre faille inverse.
42 Coulées dans la Cordillère Orientale (vers BANOS).
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On distingue aisément la colonnade et l’entablement tandis que la fausse-colonnade est masquée par la végétation.
43 Les terrains sédimentaires du bassin de CUENCA.
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Dépôts sableux / gréseux à Cuenca.
51 Photo TdG
Traces de « ripple-marks » dans des dépôts gréseux proches de Cuenca.
44 « Pillow-lavas » à SAN LORENZO, côte Pacifique.
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Le pédoncule est bien visible. Surface craquelée caractéristique.
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… dont la bordure est une belle faille normale.
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Rappel: le volcanisme sous-marin remonté sur la terre ferme, le complexe ophiolitique.
Il ne s’agit pas d’une éruption sous-marine sur la terre ferme mais des traces d’une telle éruption.
Ce phénomène ne peut être visible que lorsqu’un fond marin repose sur un terrain continental, à la suite d’un mouvement tectonique appelé obduction.
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Nous ne décrirons pas le complexe ophiolitique mais seulement la partie visible
en surface (le fond marin) de celui-ci, c’est-à-dire les « pillow-lavas » ou laves en
coussins.
Rappel: formation de pillow-lavas ou lave en coussins.
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Pédoncule
Mer
Complexe filonien.
45 Retombées autour de QUITO, principalement du volcan Pichincha.
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Camion.
Enormes épaisseurs de ponces, sur des dizaines de kilomètres, autour de Quito …
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… aux formes parfois curieuses …
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…et bien tourmentées… Il s’agit de slumps (formations sédimentaires qui ont été reprises par un slumping).
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… preuve de mouvements tectoniques.
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Rappel: le slump.
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• Slumping: phénomène sous-aquatique de glissement en masse de sédiments encore gorgés d’eau (glissement synsédimentaire), qui donne naissance à des plis ou à des brèches intraformationnels.
• Slump: formation sédimentaire qui a été reprise par un slumping.
5 Mais dans ce pays, il y a aussi …
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51 Le fameux train des Andes.
… qui gravit la montagne par des zig-zags. (photo prise de l’intérieur du train)
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La rame moderne,
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… et d’autres versions !
52 Des fleurs.
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53 Des oiseaux.
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54 Des mammifères marins.
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67 Photos TdG
55 Des gens sur les marchés.
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Dans le marché de Saquilisi.
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Sur les marchés de Guamote et Otavalo.
56 La fameuse ligne de séparation des hémisphères terrestres.
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« La Mitad del Mundo .»
« La Mitad del Mundo. »
« Ligne » déterminée en 1736 lors d’une mission de l’Académie des Sciences menée par La Condamine et Bouguer.
Cette mission avait pour but de mesurer un arc de méridien de 1° sur la ligne équatoriale afin de déterminer si la Terre était parfaitement sphérique ou si elle était aplatie, ce qui devait couper court à la polémique sur sa forme.
Au même moment, Maupertuis et Clairaut faisaient une mesure similaire en Laponie.
La comparaison des mesures montra que la Terre est aplatie aux pôles, idée défendue par Newton.
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Equateur: Photos, schémas et dessins.
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• Photos: Thierry de GOUVENAIN.
• Schémas et dessins: ** notice Meta Odos ** « Terre, portrait d’une planète », Marshak éditions de BOECK ** « Roches et paysages », F. Michel éditions BELIN ** « Planète volcans » sous la direction d’Alain Gourgaud CRDP Auvergne ** « Bases de sédimentologie » H. Chamley éditions DUNOD