Visions de Mars en Islande

Publié le 25.07.2016

Sur Terre, la grande majoritĂ© des dĂ©serts sableux est constituĂ©e de grains de quartz qui rĂ©sultent de l’érosion de roches cristallines siliceuses, les Ă©tendues recouvertes de sables issus de roches volcaniques Ă©tant beaucoup moins frĂ©quentes alors qu’elles sont majoritairement prĂ©sentes sur Mars, l’Islande prĂ©sente nĂ©anmoins un certain nombre d’analogies avec cette planète.

La formation et l’évolution des sables Ă©oliens fait appel Ă  diffĂ©rents processus en relation avec le vent, l’érosion fluviatile ou glaciaire, l’altĂ©ration mĂ©tĂ©orique, le transport et le tri des sĂ©diments. Dans le monde, seules certaines rĂ©gions volcaniques prĂ©sentent un climat propice Ă  la formation et Ă  la prĂ©servation de sables Ă©oliens d’origine volcanique, dĂ©rivĂ©s majoritairement de roches basaltiques [1].

JPEG - 61.8 ko
Caldeira du volcan Askja en Islande
CrĂ©dit photo : Wikimedia Commons
Certains droits rĂ©servĂ©s : USGS

Ce type de sĂ©diment se rencontre notamment en Islande, ce pays combinant en effet un volcanisme actif soumis Ă  un climat froid et humide, il en rĂ©sulte que 22 000 km2 sont des rĂ©gions riches en sable comportant une faible densitĂ© de vĂ©gĂ©tation, elles reprĂ©sentent 21 % environ de la surface totale du pays. On rencontre souvent les nappes de sable dans les plaines inondables situĂ©es Ă  la marge des glaciers ou proche des rivières glaciaires, elles reprĂ©sentent la consĂ©quence de l’érosion, du transport et du dĂ©pĂ´t de matĂ©riaux volcaniques. Les roches volcaniques dont sont issus les sables peuvent prĂ©senter des compositions très diffĂ©rentes, certaines coulĂ©es de laves peuvent ĂŞtre riches en phĂ©nocristaux [2], d’autres sont enrichies en verre volcanique, ce qui aura une influence sur la composition et la texture des grains de sable. La prĂ©sence de sables volcaniques sur Mars est Ă  prĂ©sent scientifiquement attestĂ©e, que ce soit Ă  l’aide de la tĂ©lĂ©dĂ©tection depuis l’espace ou par l’observation directe des robots depuis son sol. L’étude de ces sables, en utilisant notamment la spectrophotomĂ©trie et l’inertie thermique de surface, a permis de dĂ©finir que la dimension des grains Ă©tait gĂ©nĂ©ralement de l’ordre de 100 micromètres (0,1 mm) environ et compatible avec un transport Ă©olien dans l’atmosphère martienne.

JPEG - 366.2 ko
Dunes de sable sur Mars (Rover Curiosity)
CrĂ©dit photo : NASA/JPL-Caltech
Certains droits rĂ©servĂ©s : Droits NASA

L’origine basaltique de ces sables, composĂ©s de pyroxène [3], d’olivine [4] , de plagioclase [5] et de verre volcanique [6] a Ă©tĂ© rĂ©vĂ©lĂ©e par l’utilisation de la tĂ©lĂ©dĂ©tection dans l’infrarouge thermique, dans le proche infrarouge ainsi que dans le visible, elle a Ă©tĂ© confirmĂ©e par des observations in situ des robots sur les sites d’atterrissage de Gusev, Meridiani et Phoenix. Pour mieux comprendre tous ces phĂ©nomènes, il a Ă©tĂ© nĂ©cessaire de sĂ©lectionner des « analogues terrestres » et l’un des meilleurs candidats se trouve ĂŞtre l’Islande. Depuis plusieurs annĂ©es, des Ă©quipes de recherche foulent le sol islandais afin de tenter d’expliquer la genèse et la morphodynamique des nappes de sables volcaniques. L’une de ces Ă©quipes s’est attachĂ©e Ă  Ă©tudier deux zones riches en sable, la première est appelĂ©e Dyngjusandur, elle est situĂ©e Ă  la marge du glacier Dyngjujökull, au sud du volcan Askja, la nappe couvre une surface d’environ 270 km2, c’est l’une des plus grandes d’Islande. La seconde, nommĂ©e Lambahraun est localisĂ©e au sud du glacier Langjökull, dans la partie sud-ouest du pays. L’étude minĂ©ralogique de Dyngjusandur indique que les sables prĂ©sentent quatre composants : du verre volcanique, du pyroxène, de l’olivine, et du plagioclase. Le verre volcanique peut reprĂ©senter de 80 Ă  90 % du pourcentage total, ceci pouvant ĂŞtre expliquĂ© par l’érosion de roches comme des laves en coussins (pillow lavas) [7] et surtout des hyaloclastites [8], ces roches Ă©tant gĂ©nĂ©rĂ©es sous le glacier au contact direct de la glace par refroidissement rapide et Ă©tant ainsi très riches en verre volcanique.

JPEG - 166.2 ko
Plage de sable noir au sud de l’Islande
CrĂ©dit photo : Mathieu Allory
Certains droits rĂ©servĂ©s : Licence Creative Commons-CC BY-SA 3.0

Les sables auraient Ă©tĂ© transportĂ©s par les rivières sous-glaciaires, les vents dominants orientĂ©s sud-est Ă  sud-ouest les auraient finalement dispersĂ©s au nord du glacier, ces sables ont une composition homogène typique des basaltes tholĂ©iitiques. En ce qui concerne Lambahraun, la morphologie des dĂ©pĂ´ts Ă©oliens semble contrĂ´lĂ©e par les vents catabatiques [9]. Les sables sont formĂ©s Ă  80 % de cristaux d’olivine, de pyroxène et de plagioclase, ce qui est conforme Ă  la composition minĂ©ralogique de roches basaltiques, 20 % seulement des grains sont constituĂ©s de verre volcanique. Les roches volcaniques dont seraient issus ces sables proviendraient cette fois d’éruptions Ă  l’air libre et non sous-glaciaires, les coulĂ©es de lave auraient Ă©tĂ© Ă©rodĂ©es par les avancĂ©es et les retraits successifs du glacier sur une durĂ©e relativement courte Ă  l’échelle gĂ©ologique qui est estimĂ©e Ă  4 000 ans. Ce site offre une excellente opportunitĂ© pour l’étude de la sĂ©grĂ©gation minĂ©rale et du phĂ©nomène physique de granoclassement des grains dĂ©rivĂ©s de roches basaltiques, ce qui aidera Ă  la comprĂ©hension de la variabilitĂ© compositionnelle des nappes de sable et dunes martiennes.

Ces recherches sur les sables islandais peuvent ainsi nous aider à comprendre des phénomènes qui se déroulent sur une planète située à plusieurs millions de kilomètres. Sur Terre, le réchauffement climatique actuel entraîne un retrait généralisé des glaciers et augmente le risque de crues. Cette situation va libérer de nouvelles quantités de sable qui se trouvent encore actuellement piégées sous les glaciers islandais, ces masses de sédiments vont être prochainement disponibles pour subir un transport fluviatile et/ou éolien, ce qui, à terme, va contribuer à augmenter la surface des déserts sableux dans le pays.

Ludovic Hamiaux, INIST-CNRS

[1]Lien Wikipédia sur basalte.

[2]Lien Wikipédia sur phénocristal.

[3]Lien Wikipédia sur pyroxène.

[4]Lien Wikipédia sur olivine.

[5]Lien Wikipédia sur plagioclase.

[6]Lien Wikipédia sur verre volcanique.

[7]Lien Wikipédia sur pillow lava.

[8]Lien Wikipédia sur hyaloclastite.

[9]Lien Wikipédia sur vent catabatique.

Situer cette recherche