Evolution structurale du volcan actif du Piton de la Fournaise, Ile de la Réunion — Océan indien occidental

Abstract

This structural study shows that the Piton de la Fournaise volcano was built over four periods separated by 3 calderas. Each stage, dated by K/Ar and CI4 data, and characterized by its own stratigraphy, intrusive system and collapses, is analysed in detail. The stratigraphical study shows lithological and petrological units within some of these stages. The lavas of Piton de la Fournaise are alkaline basalts ranging in composition from picrite to hawaiite. The feeder dikes systems are radial and converging to the volcanic paleocenters of each period. However, the majority of intrusions and surface cones are concentrated along rifts named « Reunion type » because of there wideness. The uplift of magma in these rift zones causes displacement and sumpling of the unsupported seaward flank of the volcano. Collapse structures with variable diameter, formed at different phases of the volcano history. Some are compared to calderas in relation to an intermediate magma chamber, others seem to be due to the bulge and strecht of the massif. The 3 calderas of great size (8–15 km) separating each stage are related to a lower and larger magmatic chamber. This geological study of Fournaise leads us to purpose an evolutive pattern of the volcano based on paleogeographical and paleostructural reconstitutions. The first Fournaise was built over a rift trending N 120 of the old neighbouring volcano of Piton des Neiges. The activity of this rift progressively decreased all through time with the development of a curved intrusive system where most eruptions took place. As in the Hawaiian rifts, the influence of gravitational stresses is invoked to explain the migration of the intrusive zones.

Resume

L’étude structurale du volcan de la Fournaise permet de lui reconnaître 4 grands stades de construction séparés par la mise en place de 3 caldeiras. Chaque stade est d’abord analysé de façon détaillé, avec stratigraphie, système d’alimentation et structures d’effondrement. L’étude stratigraphique fait apparaître, au sein de certaines phases, des unités lithologiques et pétrographiques différentes; Chaque phase est datée par K/Ar ou CI4. Les laves de la Fournaise sont des basaltes à caractéres faiblement alcalin ou transitionnel s’étalant des termes océaniques aux termes hawaitiques peu nombreux. Les systèmes d’alimentation, matérialisés par les dykes et les cones de surface, sont radiaires aux différents paléocentres volcaniques qui se sont succédés. Néanmoins il existe des axes préférentiels d’intrusion appelés « rift de type Réunionnais » en raison de leur largeur importante. La montée du magma le long de certains de ces axes déstabilise les flancs du volcan qui glissent vers la mer. Des structures d’effondrement, de diamètre variable, apparaissent à différentes époques de l’histoire du volcan. Certaines sont assimilées à des caldeiras en liaison avec une chambre magmatique intermédiaire, d’autres seraient le résultat de gonflements et d’étirements importants à l’échelle du massif. Les 3 caldeiras séparant les phases sont de grandes tailles (8 à 15 km) et sont en relation avec une chambre magmatique profonde. Cette étude géologique de la Fournaise permet de proposer un modèle évolutif du volcan basé sur des reconstitutions paléogéographiques et paléostructurales. Le premier massif de la Fournaise s’est édifié dans le prolongement du rift N 120 du volcan voisin ancien du Piton des Neiges. L’ activité de ce rift diminue progressivement au cours des temps au profit du dévelopment d’un système intrusif courbe où se situe à l’heure actuelle la grande majorité des éruptions. A l’image des rifts hawaïens, l’influence des contraintes gravitationnelles est invoquée pour expliquer cette migration des zones intrusives.