Les tunnels de lave - introduction.

Véhiculer la lave sur des kilomètres nécessite la présence de structures qui conservent à la lave sa chaleur et ses qualités rhéologiques : les tunnels de lave

Ce ne sont pas des objets rares, mais d'autre part tous les volcans n'en abritent pas non plus. Les plus connus se retrouvent principalement aux Etats-Unis, et notamment sur les volcans de l'ouest et à Hawaii, aux îles Canaries, à La Réunion, en Corée, à l'Etna, aux Açores, en Islande ... on en trouve également sur d'autres planètes de notre système solaire : sur la Lune, Io, Mars, Vénus Mercure e.a.

USA - "Crater of the Moon" - de grands tunnels de lave sont présents au sein des coulées basaltiques -   © Bernard Duyck.

En énumérant ces endroits, on s'aperçoit que leur présence est liée à celle de volcans effusifs, ou qui ont présenté une activité effusive au début de leur mise en place.

Ces tunnels se forment lors d'éruptions effusives, alors qu'une lave généralement basaltique, pauvre en silice, très chaude (1.100 -1.200°C) et très fluide, s'épanche à vitesse élevée (15 à 50 km./h.)

Lors des émissions importantes, tant en volume qu'en durée, ont lieu, la lave coule suivant la topographie, envahit l'espace, entraînée par son propre poids. Rapidement, la coulée commence à se solidifier en surface et sur ses bords, alors que le flot de lave continue à progresser. Ces rivières de lave sous-terraines s'organisent en réseau de complexité plus ou moins grande (monotubes, anastomoses, multi-étages ... ) qui s'isolent du reste de la coulée par des parois ignifugées naturelles qui permettent à la lave de minimiser ses déperditions énergétiques.

A la fin de l'éruption, la lave continue à progresser dans ces drains, parfois à des niveaux plus bas, constituant des banquettes. Puis le flot n'étant plus alimenté, le drain se vide laissant un tunnel (lava tube) accessible après refroidissement total.

Les étapes de formation d'un tunnel et d'une lucarne - Schémas de Pierre Thomas / Laboratoire des Sciences de la Terre - ENS Lyon.

Hawaii - Big island - Tunnel de lave, présentant une seconde coulée interne et des stalactites au plafond - © Carole et Frédéric Hardy

Différentes structures peuvent marquer les systèmes de tunnels de lave. Le site "Virtual lava tube" propose une vue résumant celles-ci :

Schéma de Carlene Allred  / Virtual lava tube, reprenant les différentes structures rencontrées lors sde l'exploration d'un tunnel de lave.

Hawaii - Kilauea - un skylight dans un tunnel de lave sur la plaine costale - on peut y voir des stalactites en formation suite à une re-fusion du plafond - photo HVO / USGS.

Des lucarnes naturelles - skylights - se forment, suite à l'effondrement d'une partie du toit du tunnel, laissant apercevoir un flot de roche en fusion.

La chaleur qui rayonne de ce flot a une telle importance que les parois internes du tunnel peuvent refondre et laisser goutter des stalactites de lave. Des éclaboussures décorent les parois, suite à un dégazage de la lave entraînant ces projections.

Les parois des tunnels de lave présentent souvent des encoches ou des terrasses horizontales (banquettes), que l'on peut suivre sur des dizaines de mètres. Ces encoches ou terrasses sont dues au diverses variations de niveau de la lave dans le tunnel.

 Usa - Newberry - Lava river cave : de belles grosses banquettes habillent le bas du tunnel de lave - 

© JM. Mestdagh

USA - Lava Beds National Monument  - plancher plat du tunnel de lave de "Valentine cave" - © Dave Bunnell / Wikipedia.

Chute de lave - le volcano-spéléologue donne l'échelle - photo © Dave Bunnell / The Virtual Lava Tube.

Comme pour de l’eau qui s’écoule, un flot de lave peut former en sous-terrain une chute … de lave sur un terrain soudainement accidenté ; elles se forment le plus souvent dans les niveaux bas du tube de lave. Au point de chute, il peut se former des stalagmites de lave.

Cascade (chute) de lave et lac de lave sous-terrain - notez l'élargissement du tunnel, érosion des parois au niveau proche du lac, la surface figée du lac un peu en contrebas des bords - © Dave Bunnell / The Virtual Lava tube.

De grandes chutes de lave peuvent donner naissance à leur base à un lac de lave sous-terrain, un bassin dont la profondeur peut atteindre deux fois sa taille en largeur. Les turbulences résultent en un élargissement du passage qui s’agrandit à la base de la chute, et par érosion sur les pourtours du lac.

Lorsqu’un flot de lave se meut sur le plancher d’un tunnel de lave préexistant, il peut d’encroûter et former un nouveau tunnel … un tunnel dans un tunnel. Ils sont communs à la surface d’une coulée pahoehoe.

"A tube in tube" - Couverture de l'ouvrage de Dave Bunnell sur les tunnels de lave américains (réf. en sources)

Parfois, on peut observer deux tunnels superposés l'un sur l'autre, qui peuvent se superposer sur des centaines de mètres de longueur. Dans ce cas, il y a baisse du niveau de la lave en deux temps, avec formation d'une croûte solide au sommet de la lave durant son écoulement à un niveau intermédiaire.

Equipement minimum : une polaire (dans un tunnel de lave, comme dans une grotte, la température peut être fraîche), une ou deux lampes (idéalement une frontale et une torche puissante) et éventuellement un casque ... la rencontre avec les stalactites de lave est cause de blessures.

Pour les tunnels plus difficiles, la combinaison et le matériel du spéléologue peut s'avérer nécessaire.

A suivre : quelques exemples de tunnels de lave, situés sur différents continents.

Sources :

- Good Earth graphics - the virtual lava tube - link

- Laboratoire de Sciences de la Terre / ENS Lyon : L'intérieur des tunnels de lave : terrasses, encoches et niveaux de retrait emboîtés, plancher, tunnels superposés ... - Pierre Thomas - link

- Caves of fire : inside America's lava tubes - par Dave Bunnell 2008. / ISBN 978-1-879961-31-9