Hawaii - la dorsale Puna, une partie sous-marine de l'East Rift Zone.

La plus grande partie de l’île d’Hawaii est sous-marine … il en est de même pour le volcan Kilauea.

L'archipel Hawaiien, avec Big Island au premier plan - les parties émergées sont en gris - les parties immergées en différentes couleurs selon leur profondeur -Doc. AVCAN

      Big island / Hawaii - le cap Kumukahi, pointe émergée de l'East Rift Zone - photo HVO - USGS.

La zone de rift Est du Kilauea ne s’arrête donc pas à la côte, mais se poursuit sur 75 km sous la mer au-delà du Cap Kumukahi, en direction du NE, atteignant une profondeur de 5.400 mètres. Cette partie immergée est connue sous le nom de dorsale Puna.

                                              Big island / Hawaii - morphologie - Doc. USGS

                   Localisation des zones de Rift (ERZ : East Rift Zone) , des dorsales et volcans.

                                      Vue bathymétrique 3D de la dorsale Puna - Doc. USGS

                            Big island - bathymétrie des dorsales Puna et Hilo 

                   Doc.  J.Robinson  - JMSTC,USGS, Monterey inst, Scripps inst oceanogr.

Sa pente moyenne est de 50 mètres au kilomètre jusqu’à une profondeur de 2800 m., puis passe plus profondément à 100 mètres/km. (en comparaison, la pente moyenne de la partie émergée est de 23 m/km.)

La dorsale Puna est entourée au nord et au sud par des coulées de lave sous-marine étendues ; celles-ci, découvertes en 1986, proviennent du segment le plus profond de la dorsale. Son extrémité Est recouvre partiellement une zone de rift plus ancienne, connue sous le nom de dorsale Hilo, en relation avec le volcan Kohala.

Son activité historique remonte à la fin du 18° siècle, selon la tradition orale hawaïenne, mais sans preuve évidente. En 1884, une éruption d’un jour a été observée à une profondeur de seulement 20 mètres.

Au début des années 60, les premières photos et échantillons  sur le bas de la dorsale Puna démontrent que l’axe de la zone de rift consiste en de jeunes coulées en coussins, de lave de composition chimique similaire à la lave émise en subsurface par le Kilauea.

Puna ridge : Pillow lavas à une profondeur de 2107 m -  photo 2001 MBARI ( Monterey Bay Aquarium Research Institute)

Des recherches suivantes ont permis d’identifier une grande variété de structures volcaniques, similaires ou différentes de celles rencontrées à l’air libre : des fissures, des cratères-puits, des skylights (de tunnels de lave), des cônes, des dorsales de pillow, des terrasses de lave.

Les terrasses forment des structures vaguement circulaires, à surface relativement plate ou peu bombée (visibles sur la Bathymétrie, à proximité du Cap Kumukahi) ; elles sont proéminentes, large de plusieurs kilomètres et haute de plusieurs centaines de mètres, et d’un volume estimé jusqu’à plus d’un km³. Certaines terrasses possèdent un ou plusieurs cratères sommitaux.

Elles sont censées résulter d’éruptions de longue durée, qui ont extrudé de la lave à taux faible ou modéré. Diverses hypothèses sont proposées pour expliquer leur croissance : une inflation vers le haut et l’extérieur du réseau sous-marin de tubes de lave, ou une accumulation de lave derrière des digues, à la façon de lac de lave … un facteur déterminant reste les basses températures sous-marines.

             Puna ridge - Skylight indiqué par la flèche - doc. D. Smith, Woods Hole Oceanographic

Des skylights marquent le parcours des tunnels de lave. Les plus importants sont situés sur une terrasse à une profondeur de 1.100 mètres, sur le bord d’un cratère de 150-200 m. de diamètre. Le plus profond se trouve vers 3500 mètres de profondeur.

Des cônes de forme circulaire, pouvant aller jusqu’à 2500 m. de diamètre et une hauteur de 140 m., ponctuent la dorsale Puna. Ils ont un sommet plat et un cratère, comme pour les cônes subaériens ; un cratère profond suggère le drainage de la lave, après la formation du cône. De petits cônes, connus en surface comme des hornitos, d’un diamètre inférieur à 100 m. et aux parois presque verticales sont couverts de pillow tubulaires et de gravats, sont supposés s’être formés à la surface d’une coulée, ou au-dessus d’un tunnel de lave.

Des dorsales hautes et étroites – de quelques mètres à 200 m. de large et une hauteur allant jusqu’à 30 m. -, pouvant atteindre quelques kilomètres de longueur et composées principalement de coussins de lave, sont appelées dorsale en coussins (pillow ridge), ou encore murailles de coussins (pillow walls) si leur côtés sont très raides. 

Ces pillow ridges sont interprétés comme étant des évents primaires construits directement sur une fissure sous-marine. Cette fissure n’est plus visible, ensevelie sous une accumulation de lave en coussin ou de tunnel de lave.

Les éruptions sur la dorsale Puna, et leur alimentation par des dykes, semblent plus viable thermiquement que celles alimentées de la même façon en subaérien. De ce fait, les éruptions sur la dorsale immergée sont plus durable, et concernent de plus grands volumes que celles survenant sur la zone de rift Est émergée. (Parfitt)

Sources :

- HVO - Puna ridge : underwater segment of the Kilauea East Rift Zone - 2002 - link

- Volcanic structure of the crest of the Puna Ridge, Hawaii: Geophysical implications of submarine volcanic terrain - By DAniel J.Fornari & al.

- Internal structure of Puna ridge : evolution of the submarine east Rift zone of Kilauea volcano , Hawaii - by Stephen Leslie & al.  - link

- A compraraison between subaerial and submarine eruptions at Kilauea volcano, Hawaii : implications for the thermal viability of lateral feeder dikes. - by Elisabeth Parfitt & al.