Les points chauds

Présentation

Comme les séismes, les volcans ne se répartissent pas de façon aléatoire à la surface de la planète. Plusieurs se situent aux frontières de plaques (volcanisme de dorsale et de zone de subduction). Cependant, certains se trouvent au milieu des plaques lithosphériques. Il s'agit des points chauds.

Les points chauds, des alignements insulaires

Le volcanisme de point chaud est un volcanisme intraplaque, qu'on retrouve principalement, mais pas exclusivement, sur les plaques océaniques. Le matériel fondu au niveau du point chaud est moins dense que le matériel ambiant. De ce fait, il remonte vers la surface et vient percer la lithosphère pour former un volcan. Ces volcans sont très abondants à l'intérieur des plaques lithosphériques, surtout sur les plaques océaniques. Les fonds océaniques du Pacifique en constituent un bon exemple où on a une multitude de ces volcans, dont la plupart sont sous-marins (appelés guyots). Cependant, certains percent la surface des océans pour former des archipels comme les îles Marshall ou les îles Hawaii.
Les points chauds sont stationnaires et peuvent fonctionner pendant plusieurs voire 100 millions d'années (Ma).

Les deux schémas ci-dessus et ci-dessous illustrent la formation et l'évolution d'un point chaud. Si une plaque lithosphérique se déplace au-dessus d'un point chaud qui fonctionne sporadiquement, il se construit un chaînon de volcans. Les volcans les plus vieux se situent à l'extrémité du chaînon qui est la plus éloignée du point chaud, alors que les plus jeunes se situent à proximité du point chaud. On retrouve plusieurs de ces chaînons sur les plaques océaniques, comme par exemple, le chaînon qui va des îles Hawaii jusqu'aux fosses Aléoutiennes-Kouriles (chaînon Hawaii-Empereur) dans le Pacifique-Nord.

Le chaînon Hawaii-Empereur

Ce chapelet de volcans était un bon exemple de la marque laissée sur le plancher océanique par le déplacement d'une plaque au-dessus d'un point chaud. Il a été établi que les volcans d'Hawaii, à l'extrémité sud du chaînon, sont tout à fait récents (ils ont moins de 1 Ma). L'âge des volcans le long du chaînon est de plus en plus vieux à mesure qu'on s'éloigne d'Hawaii. Le plancher océanique au niveau de la fosse de subduction des Aléoutiennes date de 80 Ma. C'est dire qu'il a fallu 80 Ma pour former le chaînon en entier.
Cependant, une équipe de l'Université de Rochester a remis en cause en novembre 2003 le mécanisme des points chauds jugés fixes, par l'étude de l'orientation de laves magnétisées, les magnétites, prelevées tout au long de cette chaîne volcanique : les points chauds se seraient déplacés et non pas uniquement les plaques tectoniques. Ainsi, entre -80 et -45 Ma, le déplacement du point chaud aurait donné naissance au chaînon Empereur, puis depuis 45 Ma, au chaînon d'Hawaii.

Définition et origine des points chauds

Un point chaud naît donc de la présence inhabituelle de matériel mantellique profond et chaud à la base de la lithosphère. Une telle anomalie thermique est générée par l'ascension vers la surface de remontées mantelliques sous la forme d'un panache, leur densité étant inférieure à celle des terrains traversés alors appauvris en éléments traces. Mais la structure et l'origine des panaches mantelliques sont encore peu connues. Il semble acquis que la plupart se forment vers 700 km de profondeur, limite entre l'asthénosphère et le manteau inférieur, mais il n'est pas exclu qu'ils prennent naissance plus en profondeur, notamment vers 2900 km, à la limite supérieure du noyau. La présence occasionnelle de zones de fusion locale et massive au niveau de l'interface manteau-noyau pourrait alimenter de puissants panaches d'origine profonde. Les interactions physico-chimiques entre la base du manteau et le noyau solide, dont la rotation est plus rapide que celle du manteau, initieraient d'importants flux de chaleur permettant cette fusion.

Les bombements liés aux points chauds

La chaleur du panache provoque une augmentation de la température locale qui, additionnée à la décompression adiabatique, produit une fusion partielle à la base de la lithosphère. Le diamètre du panache s'élargit jusqu'à atteindre 100 voire 150 km de diamètre à la base de la lithosphère, ce qui produit alors en surface un fort débit de laves de nature tholéïtique (Hawaï, La Réunion). En compensation du changement de densité engendré par le changement de température à la base de la lithosphère, il se produit un soulèvement isostatique matérialisé en surface par une intumescence thermique en forme de bombement topographique.

Trapps, rides océaniques et îles volcaniques : longévité et productivité du volcanisme de point chaud

Les vastes épanchements volcaniques tabulaires nommés "trapps" seraient la conséquence de l'impact initial d'un panache mantellique puissant sous une lithosphère fragilisée et déchirée. La poussée mécanique et l'anomalie thermique du panache provoquent dans un premier temps un bombement puis une déchirure et un volcanisme effusif extrêmement productif.

Le volcanisme des Afars en représenterait un exemple en cours et pose la question du rôle des points chauds dans le processus de rifting.
Le massif des Trapps du Deccan (Inde) est vraisemblablement le résultat de l'activité majeure entre 70 et 40 Ma du point chaud qui se manifeste sous l'île de la Réunion depuis 5 Ma. Le parcours de la plaque indienne sous ce panache de remontées mantelliques est matérialisé par une ride topographique asismique au fond de l'Océan Indien, témoignant de l'intumescence thermique et du volcanisme à l'aplomb de la zone de fusion sublithosphérique. Cette ride, reconnue sous le nom de Chacos-Maldives, relie en effet la province volcanique du Deccan à l'île de la Réunion, en passant par l'archipel des Maldives, les Chagos (vers 35 Ma), le bassin des Mascareignes (30 Ma) et l'île Maurice (activité sous-marine dès 15 Ma puis aérienne 7 Ma plus tard). Cet alignement n'est toutefois pas continu : il a été séparé en deux tronçons décalés par l'ouverture de la dorsale Centrale-Indienne entre les Chagos et le plateau des Mascareignes à partir du Paléocène.

La durée d'un point chaud se chiffrerait donc en plusieurs dizaines voire centaines de millions d'années. Mais les traces de points chauds disparaîssent souvent sous des zones de subduction ou de collision si bien qu'on est en droit de se demander si ces manifestations mantelliques ne sont pas continues ou cycliques dans certains cas.

Conclusion

Longtemps considérée comme marginale, l'activité des points chauds est néanmoins susceptible de créer des reliefs de volume non négligeable (à partir du plancher océanique, l'île de Hawaii est plus grande que l'Everest). Les alignements insulaires et les rides océaniques sont en effet de véritables chaînes de montagne érigées en plusieurs dizaines de millions d'années. Ces reliefs volcaniques sont pourtant exclus de la notion d'orogenèse, traditionnellement réservée aux chaînes de subduction, de collision et d'obduction. L'expression d'"orogenèse de point chaud" est inexistante dans la littérature. Toujours est-il que les points chauds ne sont probablement pas assez puissants actuellement pour créer une croûte continentale et générer un épaississement crustal qui les classerait en tant que mode orogénique.