Contexte géologique et géochimique

5.2.1. L’Arc Eolien

L’Arc Eolien est situé au Nord de la Sicile et au Sud Est de la mer Tyrrhénienne, à la marge interne du massif cristallin Calabro-Péloritain, en Méditerranée occidentale (Fig. 5.1). Le volcanisme Eolien résulte de la subduction de la lithosphère ionienne sous la plaque tyrrhénienne (e.g. Gasparini et al., 1982, Anderson et Jackson, 1987 ; Gillot, 1987 ; De Astis et al., 2003).

Le développement de cet arc s’est fait selon des directions tectoniques régionales préexistantes. Ainsi, Salina, Lipari et Vulcano forment un vaste complexe volcanique central,

aligné le long d’un système de faille cisaillante dextre Tindari-Letojanni, orienté NNO-SSE (Barberi et al., 1994) (Fig. 5.1).

N N

La géochimie des magmas de l’arc éolien montre une grande variabilité, de séries tholeïtiques et calco-alcalines à des séries shoshonitiques et alcalines potassiques (De Astis et al., 1997, 2003). Depuis 50 ka, une transition progressive du volcanisme éolien depuis des termes calco-alcalins vers des termes shoshonitiques et alcalins potassiques a été observée dans le complexe central de l’arc ainsi que dans sa partie Est. En revanche, les volcans de la partie ouest (partie la plus ancienne) présentent des produits calco-alcalins (De Astis et al., 1997, 2003).

Les données géochronologiques montrent la migration de l’activité volcanique depuis Alicudi (1020 ka ; Gillot, 1987) puis Filicudi (219 ka ; De Rosa et al., 2003) à l’Ouest jusqu’à un complexe central Salina-Lipari-Vulcano au Sud et jusqu’à l’île de Stromboli à l’Est. Le volcanisme de ce complexe central a été interprété comme étant le fruit d’une activité de rift qui s’est propagée progressivement vers le sud depuis Salina jusqu’à Vulcano (Mazzuoli et al., 1995). Toutefois, l’incompatibilité des données géochronologiques proposées par De Rosa et al. (2003), avec ce modèle, entraine les auteurs à attribuer ce volcanisme à une activité de Figure 5.1. Carte schématique

des îles et des seamounts de l’Arc Eolien (Peccerillo et al., 2004).

Chap 5. Teneur et comportement de l’eau dans les liquides primaires tracés par les inclusions vitreuses : le système de la Sommata

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rift rapide, avec une remontée du manteau centrée sur Lipari et dont la répartition de l’activité (vers le Nord ou le Sud) serait contrôlée par la discontinuité Tindari-Letojanni.

5.2.2. Vulcano

Vulcano est l’île la plus au Sud de l’arc éolien. Elle est considérée comme active avec une dernière activité datée à un peu plus d’un siècle (1888-1890 ; Frazzetta et al., 1984). Elle occupe une surface de 22 km2 dont la base se trouve à 1000 m sous le niveau de la mer (Gabbianelli et al., 1991). Ces successions volcaniques reposent sur des unités métamorphiques correspondant à l’Arc Calabrien (Barberi et al., 1994 ).

Six unités principales ont alors été identifiées (Fig. 5.2a): Vulcano Primordial, la caldéra de Piano, le complexe Mastro Minico-Lentia, la caldéra de La Fossa, le cône de La Fossa et Vulcanello (Keller, 1980). Vulcano Primordial est la structure la plus ancienne de l’île (120 ka) et ses dépôts affleurent encore aujourd’hui dans la partie sud de l’île (Keller, 1980 ; De Astis et al., 1989, 1997). Ce stratovolcan a été affecté par un effondrement caldérique daté à 100 ka, formant la caldéra de Piano. La dépression générée a été partiellement remplie par une succession de coulées de laves et de dépôts pyroclastiques entre 100 et 78 ka (De Astis et al., 1989, 1997) générant ainsi la partie nommée Vulcano Piano. Il y a à peu prés 50 ka, un système de failles normales a disséqué Vulcano Piano et sa partie nord formant ainsi la « Caldera de La Fossa ». De nombreuses éruptions se sont alors produites émettant en surface des magmas basaltiques à shoshonitiques de 50 à 25 ka auxquels appartiendraient les produits de La Sommata. Le complexe Mastro Minico-Lentia se développe entre 25 et 15 ka à l’intérieur de la caldéra de La Fossa par l’intermédiaire de coulées de laves et de dépôts pyroclastiques de composition rhyolitique, trachytique et latitique. Ce complexe est ensuite affecté par un nouvel effondrement caldérique qui finalise la forme actuelle de cette caldera (Frazzeta et al., 1984 ; De Astis et al., 1989). Enfin, le complexe shoshonitique à trachytique de Vulcanello s’est formé sur la bordure du bassin d’effondrement, dans la partie extrême Nord de l’île. L’activité de l’île de Vulcano se concentre, par la suite, dans sa moitié Nord, à l’intérieur de la caldéra de la Fossa pour former le cône de La Fossa. L’évolution spatio-temporelle (SSE vers NNO ; De Astis et al., 1997) du volcanisme de l’île de Vulcano a été accompagnée d’une importante évolution géochimique des produits émis.

a

a

b

b

Des études pétrologiques, géochimiques et géophysiques ont été réalisées sur le cône de La Fossa (cône actif de l’île) et sur les produits de sa dernière éruption (1888-1890) afin de comprendre de façon plus précise la structure interne de l’édifice de Vulcano (Clocchiatti et al., 1994 ; Gioncada et al., 1998). Ces études, complétées par celle de Peccerillo et al. (2006), ont ainsi permis de démontrer que le volcanisme de Vulcano fonctionne par l’intermédiaire de

Figure 5.2. a) Carte simplifiée de l’île de

Vulcano représentant les principaux dépôts et centres éruptifs de l’île. Une chronologie des dépôts indiquant la succession des différentes unités ainsi que leur géochimie dans un diagramme TAS y sont également représentés. B basalte ; TB trachybasalte ; SH shoshonite ; LT latite; TR trachyte ; RY rhyolite. (Keller, 1980 ; Gioncada et al., 1998). b) Epaisseurs des niveaux géologiques crustaux et intervalles de profondeur des zones d’accumulations magmatiques sous Vulcano (Peccerillo et al., 2006).

Chap 5. Teneur et comportement de l’eau dans les liquides primaires tracés par les inclusions vitreuses : le système de la Sommata

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- Un réservoir profond (17 à 21 km sous l’édifice) où se concentrent des liquides basaltiques, très peu évolués venant de la fusion partielle d’un manteau métasomatisé.

- Un réservoir intermédiaire (8 à 14 km sous l’édifice) dans lequel les magmas évoluent par des processus de cristallisation fractionnée et d’assimilation crustale depuis des termes basaltiques jusqu’à des termes rhyolitiques.

- Un réservoir superficiel (1,3 à 5,5 km), à l’intérieur des discontinuités sédimentaires.

Dans le cas des produits de La Sommata, Gioncada et al. (1998) suggèrent un stockage pré-éruptif superficiel, à environ 3 km de profondeur, à l’intérieur des discontinuités sédimentaires.