Points chauds et volcanisme

Des volcans loin des frontières de plaques — traceurs du mouvement de la lithosphère.

1 L'idée

La plupart des volcans se situent aux frontières de plaques (dorsales, zones de subduction). Certains volcans actifs, comme le Piton de la Fournaise (La Réunion) ou Kilauea (Hawaï), se trouvent pourtant en plein milieu d'une plaque : ce sont des volcans de point chaud.

Un point chaud est alimenté par un panache mantellique : une colonne de matière mantellique chaude et moins dense que son environnement, qui remonte depuis de grandes profondeurs (base du manteau, voire interface manteau–noyau). Le panache est considéré comme fixe par rapport à la plaque lithosphérique qui se déplace au-dessus de lui. Ce déplacement relatif crée, au fil du temps, une chaîne de volcans alignés dont les âges augmentent avec la distance au volcan actif.

2 Notions clés

Point chaud

$\text{Panache mantellique fixe} \Rightarrow \text{volcanisme intra-plaque}$

Vitesse de la plaque

$v = \dfrac{d}{\Delta t}$

Magma basaltique

$\text{Faible teneur en SiO}_2 \Rightarrow \text{viscosité faible} \Rightarrow \text{éruption effusive}$

3 La chaîne Hawaï–Empereur

Lire la chaîne

L'île d'Hawaï (Kilauea) est actuellement au-dessus du point chaud : âge $\approx 0$ Ma, activité intense.

L'île de Maui, au nord-ouest, est âgée d'environ $1{,}3$ Ma : la plaque Pacifique l'a éloignée du point chaud.

Les guyots de la chaîne Empereur, encore plus au nord, atteignent $40$ à $80$ Ma.

Conclusion : la plaque Pacifique se déplace vers le nord-ouest.

Calculer la vitesse

Distance Hawaï–Maui $\approx 180$ km ; écart d'âge $= 1{,}3 - 0 = 1{,}3$ Ma.

$v = \dfrac{180}{1{,}3} \approx 138$ km/Ma $\approx 13{,}8$ cm/an.

Méthode — Exploiter une chaîne de points chauds

Repérer le volcan actif (âge le plus jeune) : il est actuellement au-dessus du point chaud.
Identifier la direction de la chaîne : les volcans plus anciens indiquent la direction de déplacement de la plaque.
Mesurer la distance $d$ entre deux édifices d'âges $t_1$ et $t_2$ connus (en Ma).
Calculer $v = \dfrac{d}{|t_2 - t_1|}$ ; pour convertir en cm/an : $1$ km/Ma $= 0{,}1$ cm/an.
Un coude dans la chaîne signale un changement de direction du mouvement de la plaque à la date correspondante.

Erreurs fréquentes

Le point chaud est fixe : c'est la plaque qui se déplace — ne pas inverser.
Ce volcanisme est intra-plaque : il n'est lié ni à une dorsale ni à une subduction.
Le magma est basaltique (effusif) — ne pas le confondre avec le magma andésitique-rhyolitique des zones de subduction (explosif).
Si $d$ est en km et $\Delta t$ en Ma, $v$ est en km/Ma ; diviser par $10$ pour obtenir des cm/an.