Une nouvelle étude menée par des géoscientifiques de l'Université de Liverpool a identifié la température à laquelle le magma de refroidissement se fissure pour former des colonnes géométriques telles que celles trouvées à la Chaussée des Géants en Irlande du Nord et à Devils Postpile aux États-Unis.

Les colonnes géométriques se produisent dans de nombreux types de roches volcaniques et se forment lorsque la roche se refroidit et se contracte, résultant en un réseau régulier de prismes polygonaux ou de colonnes.

Les joints colonnaires sont parmi les caractéristiques géologiques les plus étonnantes de la Terre et dans de nombreux domaines, y compris la Chaussée des Géants, ils ont inspiré des mythologies et des légendes.

L'une des questions les plus persistantes et les plus intrigantes auxquelles les géologues sont confrontés est la température à laquelle le magma de refroidissement forme ces joints colonnaires.

Les géoscientifiques de Liverpool ont entrepris une étude pour découvrir à quel point les roches étaient chaudes lorsqu'elles se sont ouvertes pour former ces tremplins spectaculaires.

Dans un article publié en Communication Nature , des chercheurs et des étudiants de l'École des sciences de l'environnement de l'Université ont conçu un nouveau type d'expérience pour montrer comment, à mesure que le magma se refroidit, il se contracte et accumule le stress, jusqu'à ce qu'il craque. L'étude a été réalisée sur des colonnes basaltiques du volcan Eyjafjallajökull, Islande.

Ils ont conçu un nouvel appareil pour permettre le refroidissement de la lave, saisi dans une presse, se contracter et se fissurer pour former une colonne. Ces nouvelles expériences ont démontré que les roches se fracturent lorsqu'elles refroidissent environ 90 à 140 °C en dessous de la température à laquelle le magma se cristallise en une roche, qui est d'environ 980?C pour les basaltes.

Cela signifie que les joints colonnaires exposés dans les roches basaltiques, comme observé à Giant's Causeway et Devils Postpile (USA) entre autres, ont été formés vers 840-890 ?C.

Yan Lavallée, Professeur de volcanologie de Liverpool qui a dirigé la recherche, a déclaré:"La température à laquelle le magma se refroidit pour former ces joints colonnaires est une question qui fascine le monde de la géologie depuis très longtemps. Nous voulions savoir si la température de la lave qui provoque les fractures était chaude, chaud ou froid.

"J'ai passé plus d'une décennie à réfléchir à la manière de répondre à cette question et de construire la bonne expérience pour trouver la réponse à cette question. Maintenant, avec cette étude, nous avons trouvé que la réponse est chaude, mais après il s'est solidifié."

Docteur Anthony Lamur, pour qui ce travail faisait partie de sa formation doctorale, a ajouté : « Ces expériences étaient techniquement très difficiles, mais ils démontrent clairement la puissance et l'importance de la contraction thermique sur l'évolution des roches refroidissantes et le développement des fractures".

Dr Jackie Kendrick, un chercheur post-doctoral du groupe de Liverpool a déclaré:"Connaître le point auquel le refroidissement des fractures du magma est critique, comme -au-delà de conduire à l'incision de cette caractéristique géométrique étonnante- il initie la circulation du fluide dans le réseau de fractures. Le flux de fluide contrôle le transfert de chaleur dans les systèmes volcaniques, exploitable pour la production d'énergie géothermique. Les découvertes ont donc d'énormes applications à la fois pour la volcanologie et la recherche géothermique. »

Comprendre comment le magma de refroidissement et les roches se contractent et se fracturent est essentiel pour comprendre la stabilité des constructions volcaniques ainsi que la façon dont la chaleur est transférée dans la Terre.

Le professeur Lavallée a ajouté :« Les résultats mettent en lumière les observations énigmatiques de perte de liquide de refroidissement faites par les ingénieurs islandais alors qu'ils foraient dans des roches volcaniques chaudes à plus de 800 °C ; la perte de liquide de refroidissement dans cet environnement n'était pas prévue, mais notre étude suggère qu'une contraction substantielle de ces roches chaudes aurait ouvert de larges fractures qui auraient drainé la boue de refroidissement du trou de forage.

"Maintenant que nous savons cela, nous pouvons revoir notre stratégie de forage et poursuivre notre quête du nouveau développement de sources d'énergie de magma."