Contexte géologique de l'anneau de feu

Le Cercle de Feu du Pacifique est une zone de 40 000 km en forme de fer à cheval, d'activité tectonique et volcanique intense qui entoure l'océan Pacifique. Il est défini par des limites de plaques convergentes où la lithosphère océanique est forcée sous des plaques continentales ou d'autres plaques océaniques, un processus appelé subduction. Cette subduction entraîne la fusion partielle du manteau, produisant des magmas riches en volatiles qui se lèvent pour former des volcans arc, génèrent des intrusions plutoniques et, en fin de compte, produisent un large spectre de roches ignées.

Répartition des roches ingénieuses à travers l'anneau de feu

La répartition des roches ignées au sein de l'anneau de feu n'est pas uniforme; elle reflète de près la géométrie des zones de subduction et l'emplacement des arcs volcaniques. Les principaux environnements formant des roches comprennent les arcs insulaires (p. ex., le Japon, l'Indonésie, les Philippines), les arcs continentaux (p. ex., les Andes, les Cascades) et les bassins de l'arc arrière où la tectonique extensive génère également un magmatisme mafique.

Les Andes d'Amérique du Sud

Le long de la marge ouest de l'Amérique du Sud, les sous-ducs de la plaque Nazca sous la plaque sud-américaine. Cet arc continental produit une épaisse séquence de roches volcaniques andésitiques à dacites, ainsi que de grands batholithes granitiques comme le Batholithe côtier du Pérou. Des affleurements ignifugés s'étendent ici du Permien à l'Holocène, avec la plus forte densité de jeunes roches volcaniques concentrées dans les zones volcaniques centrales et méridionales. Les basaltes sont moins communs dans l'arc principal mais apparaissent dans la région de l'arc arrière, en particulier dans les basaltes du plateau de Patagonie.

Amérique centrale et Mexique

Les sous-produits de la plaque de Cocos sous la plaque des Caraïbes et la plaque nord-américaine, générant un arc volcanique qui comprend la ceinture volcanique transmexicaine et l'arc volcanique d'Amérique centrale. L'exposition de roches ingérées va des cônes de cylindre basaltique au Michoacán aux dômes de lave dacitiques au Guatemala. La région est remarquable pour les grands systèmes de caldera qui produisent des ignimbrites rhyolitiques, comme la caldera de Los Humeros au Mexique. Ces dépôts pyroclastiques couvrent des milliers de kilomètres carrés et sont importants pour comprendre le volcanisme explosif.

La gamme Cascade (États-Unis et Canada)

Dans le Nord-Ouest du Pacifique, les sous-ducs de la plaque Juan de Fuca sous la plaque nord-américaine forment l'Arc volcanique de Cascade. Cet arc contient des stratovolcanes emblématiques et dominés par les espèces, comme le mont Rainier, le mont Sainte-Hélène et le mont Hood. Les roches ignées sont principalement andésites et dacites, avec des quantités moindres de basalte dans les contreforts de Cascade et de rhyolite dans les éruptions liées à la caldera, comme celles du lac Crater (Mont Mazama).

L'Alaska et l'Arc Aléoutien

L'arc aléotique abrite une densité élevée de volcans andésites et basaltiques, dont beaucoup sont sujets à des éruptions fréquentes. Les expositions rocheuses ignées ici sont plus jeunes et moins érodées que dans les arcs plus anciens, fournissant une fenêtre directe dans la génération active de magma. Les îles aléoutiennes elles-mêmes sont essentiellement les sommets d'une longue chaîne de stratovolcanes construits sur la croûte océanique.

Kamchatka et les îles Kuril (Russie)

La péninsule de Kamchatka et les îles Kuril forment une zone de subduction complexe où la plaque du Pacifique descend sous la plaque d'Okhotsk. Cette région présente certaines des suites rocheuses ignées les plus volcaniques du Ring of Fire, y compris les basaltes de haute magnésie, les andésites, les dacites et les rhyolites rares. Le groupe volcanique massif de Klutchevskoï représente une source prolifique de lave mafique à intermédiaire, tandis que les volcans d'Avacha et Koryaksky produisent des compositions plus évoluées.

Japon, Ryukyus et Taïwan

Le Japon se trouve à l'intersection de quatre plaques tectoniques (Pacifique, mer des Philippines, eurasienne et nord-américaine), créant un réseau de zones de subduction qui produisent une grande variété de roches ignées. L'arc Izu‐Bonin‐Mariana est principalement composé de basalte et d'andésite, tandis que les arcs continentaux japonais (NE Honshu et SW Honshu) produisent des magmas plus siliciques, y compris des dépôts de rhyolite volumineux et de tuf soudés associés à de grandes calderas. L'arc Ryukyu et Taïwan ajoutent des provinces basaltes rétro-arc et des séquences d'ophiolite qui conservent les restes de la lithosphère océanique antique.

Asie du Sud-Est : Indonésie, Philippines et Papouasie-Nouvelle-Guinée

L'Indonésie accueille à elle seule plus de 130 volcans actifs, ce qui en fait le plus grand fournisseur de jeunes roches ignées dans l'Anneau du feu. Les arcs de Sunda et de Banda produisent un continuum allant du basalte à l'andésite, en passant par la dacite et la rhyolite, avec des éruptions siliciques explosives notables à Tambora et Toba. L'arc des Philippines expose de la même façon les suites typiques des roches architecturales, avec la présence supplémentaire d'adakites, des roches intermédiaires qui se forment lorsque de jeunes sous-ducs de croûte océanique chaude et qui fondent partiellement.

Nouvelle-Zélande et l'Arc Kermadec-Tonga

Le dernier segment sud de l'anneau de feu comprend l'arc de Kermadec-Tonga et la Nouvelle-Zélande. L'arc des Tonga est l'une des zones de subduction les plus rapides de la Terre et produit principalement des roches basaltiques à andésites. Nouvelle-Zélande La zone volcanique de Taupō est une province de rhyolite majeure, avec de nombreux effondrements de caldera qui ont produit de vastes feuilles d'ignimbrite.

Principaux types de roches ignées dans l'anneau de feu

La diversité de composition des roches ignées dans le Cercle du feu reflète les variations des paramètres de subduction, comme la trempe de la dalle, l'entrée de sédiments et la profondeur de fusion partielle, ainsi que les processus qui se produisent dans la croûte de la plaque de coupe.

Basalt

Le basalt est la roche ignée dominante de la croûte océanique et il apparaît largement dans les bassins de l'arc arrière, les monts sous-marins et les premiers stades du développement de l'arc insulaire. Dans l'anneau de feu, les basaltes sont généralement calci-alcalines ou tholéiitiques. Ils sont le produit principal de la fonte directe du manteau au-dessus de la dalle subductrice et sont le magma parent de toute la suite volcanique.

Andésite

L'andésite est la pierre caractéristique du volcanisme de la zone subduction. C'est la composante principale des stratovolcanes des Andes, des Cascades, du Japon et de l'Indonésie. Les Andésites se forment par une combinaison de cristallisation fractionnelle du basalte, d'assimilation du matériel crustal et de mélange de magmas mafiques et siliciques. Leur composition intermédiaire (environ 57–63 pour cent SiO2) donne lieu à des laves à viscosité modérée qui produisent des volcans classiques en forme de cône et parfois des éruptions explosives.

Dacite

La dacite, dont la teneur en silice est comprise entre 63 et 69 %, est commune aux arcs continentaux et insulaires matures. Elle apparaît souvent dans les dômes de lave, les intrusions peu profondes et les écoulements pyroclastiques explosifs. Plusieurs des plus grandes éruptions historiques, comme le mont Sainte-Hélène en 1980 et le mont Pinatubo en 1991, ont éclaté.

Rhyolite

La rhyolite est la roche volcanique la plus riche en silice du Cercle de Feu, qui contient généralement plus de 69 % de SiO2. Elle est associée à des éruptions de formation de caldera dans des centres siliciques liés à la subduction, comme la Zone Volcanique de Taupō, les monts Jemez et le Complexe Volcanique Altiplano-Puna dans les Andes centrales. Ces éruptions produisent des feuilles d'ignimbrite et des dépôts de chute de pumice qui peuvent couvrir des dizaines de milliers de kilomètres carrés.

Équivalents plutoniques

Les mêmes magmas qui éclatent aux volcans se refroidissent lentement en profondeur, formant des roches ignées intrusives. Les roches plutoniques les plus courantes sont le gabbro (l'équivalent intrusif du basalte), la diorite (andésite), la granodiorite et le granit (rhyolite). Ces roches forment les racines des arcs insulaires et continentaux et sont exposées après un soulèvement prolongé et une érosion.

Processus conduisant à la formation de roches ingérées dans les zones de subduction

La distribution et la composition des roches ignées dans l'anneau de feu ne peuvent être comprises sans examiner les processus physiques et chimiques sous-jacents.

  • Déshydratation de la lame: Au moment où descend la plaque océanique, ses minéraux libèrent de l'eau et d'autres volatiles dans le coin du manteau qui recouvre le manteau.
  • Menture du flux contre fusion de la décompression: Dans les zones de subduction, la fusion du flux domine parce que l'ajout d'eau déclenche la fusion à des températures plus basses.
  • Différenciation magma: Le magma qui se lève refroidit et subit une cristallisation fractionnelle, produisant progressivement des fusions riches en silice. Ce processus explique la séquence du basalte à l'andésite en dacite en rhyolite observée dans de nombreux arcs.
  • assimilation de la croûte: Magma passant par une épaisse croûte continentale peut incorporer et fondre partiellement des roches crustales, enrichissant la fonte dans la silice et les alcalis et diversifiant davantage les compositions rocheuses.
  • : L'injection de basalte frais et chaud dans une chambre de magma silicique peut déclencher le mélange, produisant des compositions intermédiaires qui sont autrement difficiles à produire par cristallisation fractionnelle seule.

Ces processus fonctionnent ensemble pour produire le grand spectre de composition des roches ignées trouvées le long du Anneau du Feu. L'équilibre spécifique entre eux dépend de facteurs tels que l'épaisseur de la croûte, l'angle de subduction, le taux de convergence, l'âge et la composition de la dalle de subducting.

Incidences sur l'évaluation des risques liés au volcan et sur les ressources naturelles

La répartition des roches ignées dans l'anneau de feu a des conséquences pratiques directes sur l'atténuation des risques et l'exploration des ressources.

Cartographie des risques volcaniques

Les systèmes andésitiques et dactiques sont sujets à des éruptions explosives, des écoulements pyroclastiques et des lahars, ce qui pose des risques pour les zones peuplées en Indonésie, au Japon, dans les Andes et dans les Cascades. Les provinces basaltiques, par contre, produisent généralement des écoulements de lave non explosifs qui menacent la propriété plus que la vie.

Énergie géothermique

Les jeunes intrusions ignées, surtout celles qui ont moins d'un million d'années, sont les sources de chaleur pour les systèmes géothermiques à haute température. L'anneau de feu contient les champs géothermiques les plus productifs du monde, y compris les Geysers en Californie, Cerro Prieto au Mexique et les champs aux Philippines, en Indonésie, au Japon et en Nouvelle-Zélande.

Dépôts minéraux

Les processus ignés liés à la subduction sont le moteur principal de la formation de dépôts ignés porphyriques, de veines d'or épithermique et de dépôts de sulfures massifs volcaniques. La présence de ces précieux gisements minéraux suit de près la distribution de roches ignées calc‐alcalines dans le Cercle de feu. Les principales provinces d'or cuivreux des Andes (Chuquicamata, Grasberg) et du Pacifique Sud-Ouest (Batu Hijau, Lihir) sont directement liées au magmatisme lié à l'arc.

Résumé

Le Cercle de feu du Pacifique est l'environnement mondial dominant pour la production de roches ignées, avec des types de roches allant du basalte à la rhyolite et leurs équivalents plutoniques distribués systématiquement le long des zones de subduction. Les concentrations les plus élevées de roches ignées suivent l'alignement incurvé des arcs volcaniques actifs, des Andes à l'Amérique centrale, des Cascades, des Aléoutiens, du Kamchatka, du Japon, de l'Indonésie et de la Nouvelle-Zélande.

Pour plus de détails, voir l'article USGS Ring of Fire , un complet Encyclopædia Britannica article sur l'anneau de feu, et le Smithsonian Institution Global Volcanism Program base de données pour les données actuelles sur les éruptions et l'échantillonnage de roches.