Un Hawaïen

Le basalte de Timber Hill raconte une histoire d’antan, lorsque le sud-ouest du Montana était très différent et était le théâtre de vigoureuses éruptions volcaniques.

Yellowstone Caldera Chronicles est une chronique hebdomadaire rédigée par des scientifiques et des collaborateurs de l'Observatoire du volcan Yellowstone. La contribution de cette semaine est celle de Jesse Mosolf, géologue au Montana Bureau of Mines and Geology.

Chaque été, des groupes d'étudiants en géologie se rassemblent dans les Sweetwater Hills, au sud-est de Dillon, dans le Montana, pour étudier et cartographier le basalte de Timber Hill dans le cadre de leurs cours de synthèse universitaires. Le basalte de Timber Hill est une ancienne coulée de lave qui forme maintenant une mesa importante dans la région, située au-dessus du Sweetwater Canyon, là où la route passe sous d'imposantes falaises de basalte sombre, près de la jonction de Springbrook Creek. Ici, les étudiants ont l'occasion d'étudier la volcanologie du basalte de Timber Hill et de réfléchir à son origine. Après tout, le sud-ouest du Montana n’est pas nécessairement connu pour ses volcans.

Comment les géologues savent-ils que le basalte de Timber Hill est né d’une ancienne coulée de lave ? Les vésicules sont le premier indice : elles donnent à la roche une texture poreuse. Le magma est plein de gaz (principalement du dioxyde de carbone et de l'eau), et lorsqu'il atteint la surface et éclate sous forme de coulée de lave, il subit une énorme chute de pression, ce qui provoque l'« exsolution » des gaz dissous et la formation de bulles. Les bulles piégées sont « gelées » dans la lave en refroidissant. Le basalte contient également des joints en colonnes (fissures de refroidissement) qui indiquent une roche chaude qui s'est refroidie et contractée. Lorsque le basalte est ouvert avec un marteau, une surface fraîche révèle de minuscules cristaux de minéraux d'olivine, de pyroxène et de plagioclase enchâssés dans une matrice sombre à grains fins. Cet assemblage de cristaux est courant dans le basalte, et les données géochimiques du laboratoire confirment une composition relativement faible en silice et riche en magnésium et en fer, également indicative du basalte. Collectivement, ces caractéristiques suggèrent que le basalte de Timber Hill était une lave extrusive qui éclatait et coulait vers le bas. La lave était beaucoup plus fine que les coulées de lave rhyolite épaisses et pâteuses que l’on peut trouver dans la caldeira de Yellowstone, mais pas si différente des coulées de lave basaltique que l’on trouve dans les caldeiras plus anciennes du système de Yellowstone.

Mais si la lave a coulé vers le bas, pourquoi réside-t-elle actuellement à 500 pieds au-dessus du ruisseau Sweetwater ? Les géologues ont utilisé des techniques modernes de datation radiométrique pour déterminer que le basalte de Timber Hill est entré en éruption il y a 6 millions d'années. Le paysage du sud-ouest du Montana était très différent à cette époque, et la lave coulait probablement dans une ancienne vallée fluviale, appelée paléovallée dans le langage des géologues. La lave coulait sur les sédiments meubles de la formation de Sixmile Creek qui s'étaient accumulés au fond de la paléovallée, elle-même creusée dans la roche du socle. Le basalte est beaucoup plus résistant que les sédiments sous-jacents et la roche du socle, et il protège donc les unités rocheuses sous-jacentes de l'érosion. Finalement, la topographie s'est inversée, créant une mesa qui se dresse désormais bien au-dessus du drainage moderne des cours d'eau.

Quelle était la durée exacte de cette paléovallée ? Et de quel volcan le basalte de Timber Hill est-il issu d'une éruption ? Certains géologues pensent que le basalte proviendrait d'un volcan voisin dont l'édifice s'est érodé depuis longtemps. D'autres pensent que la lave basaltique est issue du champ volcanique de Heise, qui est l'un des nombreux grands centres volcaniques créés comme le point chaud de Yellowstone suivi au nord-est le long de la plaine de la rivière Snake, au sud de la frontière entre le Montana et l'Idaho. Le basalte de Timber Hill se trouve à plus de 80 miles de Heise, avec plusieurs chaînes de montagnes imposantes entre les deux, ce qui soulève la question : était-il même possible qu'une coulée de basalte voyage aussi loin ? Les restes du basalte de Timber Hill peuvent être retrouvés à environ 30 miles des Sweetwater Hills jusqu'à Lima, Montana. Le chemin de la coulée de lave de Lima à la plaine de la rivière Snake est plus difficile à cerner, mais la lave peut avoir parcouru 30 à 50 milles supplémentaires. Cela peut sembler invraisemblable à certains, mais les géologues peuvent en réalité citer un certain nombre d’exemples de longues coulées de basalte. Les coulées de lave du groupe basaltique du fleuve Columbia s'étendent sur des dizaines à des centaines de kilomètres de long et enregistrent probablement l'émergence du point chaud de Yellowstone après une période de dormance relative. Un autre point chaud bien connu sert d'analogue moderne : les coulées de basalte du Mauna Loa ont parcouru plus de 30 miles à travers l'île d'Hawaï au cours de leur voyage depuis leurs sources jusqu'à l'océan.