Cet échantillonnage est destiné à couvrir deux objectifs principaux : identifier et caractériser des structures jusqu’alors inconnues (cône volcanique, mont sous-marin…), prélever des roches caractérisant les premiers stades d’évolution du Piton de la Fournaise ou appartenant à un potentiel édifice volcanique plus ancien.
Plus précisément, nous cherchons à savoir si :
- les laves sous-marines ont des caractéristiques géochimiques différentes des laves subaériennes ;
- l’échantillon MD59-DR10B (Fournaise 2 ; Lénat et al., 2009), qui est attribué au Volcan des Alizés se distingue chimiquement des autres roches ;
- les laves qui peuvent potentiellement appartenir au Volcan des Alizés sont identifiables.
Deux zones distinctes ont été échantillonnées lors de la campagne océanographique Meteor 75-ERODER 2 en janvier 2008 : les flancs sous-marins de l’édifice volcanique de La Réunion et les monts sous-marins au Sud-Ouest (Fig. III.1). En février 2010, suite aux résultats obtenus sur les échantillons dragués sur la Rift Zone NE de la Fournaise pendant ERODER 2, un deuxième prélèvement a été effectué dans cette même zone au cours de la campagne océanographique MD175-GEISEIR 2 (Fig. III.1).
Notre échantillonnage sous-marin a été complété par des laves draguées lors d’une campagne océanographique plus ancienne, MD59-Fournaise 2 réalisée en 1988. Les échantillons récupérés de Fournaise 2 ont été choisis soit pour leur nature chimique soit en raison de leur ”grand” âge.
Cette thèse ne traite que des échantillons prélevés sur l’édifice volcanique réunionnais.
Les cinq dragues faites sur les monts volcaniques au Sud-Ouest de La Réunion sont localisées plus précisément et décrites en annexe, avec les analyses correspondantes. Les dragues ERO2 DR3 (sur la RFZ NE du PdF) et ERO2 DR 5 (sur le Mont Lasso) ont été perdues en mer, leur localisation est seulement répertoriée en annexe.
Figure III.1. Localisation des sites de dragages autour de La Réunion, des campagnes ERODER 2 et GEISEIR 2, positionnés sur la carte bathymétrique ombrée compilée de FOREVER et ERODER 1-2.
• Cône à l’Est de l’île : ERO2 DR1
Le cône sous-marin au sommet aplati à 80 km au NE de La Réunion, présente une forme cylindrique avec une hauteur d’environ 250 m et un diamètre de 2,9 km (Oehler et al., 2007). Il y en a sept de ce type au large de la Rift Zone NE du Piton de la Fournaise (Fig.
III.1 et III.2). Leur origine reste inconnue, et nous ne savons pas s’ils sont à rattacher au volcanisme du point chaud de La Réunion ou s’il s’agit de structures du plancher océanique comme cela est proposé par Oehler et al. (2007).
Cette première drague n’a remonté qu’un seul échantillon, très émoussé et altéré (un bloc d’océanite). Nous doutons fortement de son origine in situ et ne l’utiliserons pas dans
les diagrammes de résultats. Sa composition en éléments majeurs sur roche totale est fournie en annexe.
Figure III.2. Carte bathymétrique du cône adventif à l’Est au large des Rift Zones du Piton de la Fournaise.
• Rift Zones NE et SE de la Fournaise : ERO2 DR2, DR8, DR9, DR10 et GSR2 DR10, DR11
Dans le chapitre précédent, nous avons rappelé les arguments en faveur de l’existence du Volcan des Alizés, avec la mise en évidence d’un complexe hypovolcanique sous le Grand Brûlé (Malengreau et al., 1999 ; Lénat et al., 2001 ; Gailler et al., 2009). D’après la compilation des données de forage (Rançon et al., 1988), de gravimétrie (Malengreau et al., 1999 ; Gailler et al., 2009) et de magnétisme (Lénat et al., 2001), la zone la plus probable pour trouver des laves appartenant à ce volcan disparu se situe dans la partie sous-marine.
Dans ce domaine sous-marin, la majeure partie des formations présentes est interprétée comme des dépôts d’avalanches de débris. Il existe peu de reliefs paraissant directement construits par l’activité éruptive. Parmi ceux-ci, il y a les rift zones actuelles du Piton de la Fournaise.
La morphologie de ces zones préférentielles d’injection magmatique est accidentée à la base alors qu’elle est plus lissée sur la partie supérieure (Fig. III.3 et III.4). Cette aspect laisse supposer qu’un relief ancien, façonné par l’érosion, est en partie nappé par des coulées de laves plus récentes (Lénat et al., 2001 ; Gailler et al., 2009). Nous avons donc dragué les formations présentes à la base de ces rift zones (Fig. III.3) pour tenter d’avoir accès à des roches anciennes, appartenant potentiellement au Volcan des Alizés.
La forme en éventail de la RFZ NE (Fig. III.3) la rend plus facile à échantillonner que la RFZ SE de la Fournaise, beaucoup plus abrupte (Figure III.5). Six dragues ont donc été faites sur la première (dont une perdue) (Fig. III.1, III.3 et III.4) et une sur la seconde (Fig.
III.1 et III.5).
Figure III.3. Carte bathymétrique de la rift zone NE du Piton de la Fournaise avec le positionnement des dragues ERO2 DR2, GSR2 DR10 et DR11 au nord et ERO2 DR8 et DR9 au sud.
Figure III.4. (a) Carte bathymétrique de la rift zone NE du Piton de la Fournaise. (b) Carte bathymétrique focalisée sur la partie nord. (c) Partie nord en courbes de niveaux espacées de 100 m.
Figure III.5. Carte bathymétrique de la rift zone SE du Piton de la Fournaise avec le positionnement de la drague ERO2 DR10.
• Rift Zone de l’Etang Salé du Piton des Neiges : ERO2 DR6 et DR7
Cette structure est plus étroite et plus longue que les autres rift zones de La Réunion (Fig. III.1 et III.6). Elle est plus proche de la morphologie des rift zones d’Hawaii (Lénat et al., 2001). Cette ride est dans le prolongement des cônes adventifs subaériens alignés du flanc Sud-Ouest du Piton des Neiges, orientée N25-30, ce qui correspond à l’orientation des failles transformantes régionales (Michon et al., 2007).
Figure III.6. Carte bathymétrique de la rift zone de l’Etang Salé du Piton des Neiges avec le positionnement des dragues ERO2 DR6 et 7.
• Echantillons de la campagne océanographique Fournaise 2 : MD59 DR10 et DR15
Nous avons eu accès à des échantillons dragués en 1988, sur le Cône Eliane (MD59-DR15) et dans la Ride de la Drague (MD59-DR10 ; Fig. III.7) pendant la campagne océanographique Fournaise 2 (MD59-Fournaise 2 ; Lénat et al., 2009). Nous avons voulu étudier davantage la composition chimique de ces roches, pour leur particularité chimique (enrichissement en K2O de MD59-DR15) ou pour leur ”grand” âge (1,8 ± 0,44 Ma pour l’échantillon MD59-DR10).
Figure III.7. Localisation des dragues de la mission MD59-Fournaise 2. Les cercles en jaune sont les deux sites de dragages auxquels nous avons eu accès. Modifiée d’après Lénat et al., 2009.
Le Cône Eliane se situe dans le prolongement de la Rivière des Remparts (Fig.
III.8.a.), aligné avec deux autres cônes (Oehler et al., 2007). Postérieurement à la mission Fournaise 2, il a été échantillonné en 1993 pendant la campagne océanographique SO87 avec le navire allemand R/V Sonne. Les analyses chimiques montrent que les échantillons du Cône Eliane sont relativement riches en potassium (Fretzdorff et al., 2002). Ce critère est très intéressant car nous avons également des laves plus riches en potassium dans notre étude, c’est pourquoi nous avons voulu faire des analyses complémentaires sur cet échantillon.
L’échantillon MD59-DR10 B (Fig. III.8.b.) a été daté à 1,81 ± 0,44 Ma (Lénat et al., 2009). Du fait de son âge ancien (le plus vieil échantillon sous-marin connu avant cette étude) et de sa localisation à l’Est du Massif du Piton de la Fournaise, cette roche pourrait être un bon candidat pour être attribuée au Volcan des Alizés (Lénat et al., 2009). Bien qu’il s’agisse d’un bloc prélevé au sein d’une avalanche de débris (Fig. III.9), et qui n’a donc pas été échantillonné en place, il est très intéressant pour nous de connaître sa composition chimique pour identifier la composition possible (et supposée) des laves de cette époque.
Figure III.8. (a) Carte bathymétrique de la zone de dragage du Cône Eliane (MD59 DR15). (b) Carte bathymétrique de la zone de dragage de la Ride de la Drague (MD59 DR10). Les points oranges et rouges sont les sites de dragages d’ERODER 2 et GEISEIR 2.
Figure III.9. Photographie des fonds sous-marins prise au cours de la drague MD59 DR10, au niveau de la Ride de la Drague. Il s’agit de roches volcaniques remaniées sous forme de blocs noirs, recouverts par des sédiments marron clair. D’après le 9ème fichier supplémentaire de Lénat et al., 2009.