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Les minéraux fumerolliens de Vulcano

Présentation de l’île de Vulcano et du volcan de la Fossa
Vulcano est la plus méridionale des Îles Eoliennes. Elle est composée de quatre structures géologiques principales (Figure 1):
· Vulcano Sud, un ancien stratovolcan dans lequel s’est formée par effondrement la caldeira del Piano
· Lentia
· La Fossa
· Vulcanello



Carte structurale simplifiée de Vulcano (© Université du Nord Dakota)


Cette île peut être considérée comme étant l’île ayant le risque volcanique le plus élevé pour l’archipel des Eoliennes.

Le cône actuellement actif, est appelé cône de La Fossa ou Gran Cratere. Il culmine à 391 mètres d’altitude et mesure près d’un kilomètre de diamètre à sa base. Il se situe dans la caldeira della Fossa ou caldeira Lentia. Cette dernière est délimitée à l’Ouest et au Sud par des murs et est ouverte vers le Nord et l’Est. Son plancher ne se situe qu’à quelques mètres au-dessus du niveau de la mer.

Le cône de La Fossa a été construit durant différents cycles éruptifs. Chaque cycle est caractérisé par une séquence typique d’évènements provenant de différents cratères. Aucun paléosol, ni surface d’érosion ne sont observés dans les dépôts d’un même cycle. Cela montre que ces dépôts se sont faits en une seule fois, sans pause notable dans l’activité éruptive.


Events fumerolliens sur la bordure Nord du cratère de La Fossa (© E. Reiter)

La dernière éruption sur l'île date de 1888-1890. Elle s'est produite au cône de La Fossa. Elle a émis des magmas visqueux qui remontent avec difficulté à la surface. Ils s'accumulent dans la partie haute de la cheminée volcanique sous forme d'une galette de lave ou d'un dôme. Ce bouchon, une fois refroidi, bloque le dégazage et la pression des gaz augmente dans le volcan. Lorsque cette pression dépasse la résistance du bouchon, une violente explosion projette des cendres, des scories et des bombes à plusieurs kilomètres de hauteur. Le dégazage se poursuit, puis un nouveau bouchon se met en place dans le cratère. Le cycle peut alors recommencer tant que la source de magma n'est pas tarie. C'est ainsi qu'ont été définies les éruptions de type vulcanien.

Depuis cette éruption, l'activité volcanique est caractérisée par des fumerolles à hautes températures concentrées à proximité du cône actif (Figure 2). D'autre part, des émissions gazeuses à faibles températures existent en bord de mer (Figure 3) et on enregistre aussi des émissions diffuses de CO2.


Emissions gazeuses à faible température sous marine le long de la plage de Baia di Levante (© S. Reiter)

Les fumerolles

La montée du magma à travers la croûte terrestre provoque, par décompression, la libération des gaz dissous. Ainsi, des gaz s’échappent des volcans qu’ils soient en éruption ou non. Ces gaz peuvent s’échapper de la surface de deux manières différentes : soit par des trous à la surface du sol (l’ensemble gaz plus trou est alors appelé fumerolle), soit de manière diffuse à travers le sol.

La composition chimique des gaz (et donc des fumerolles) dépend en grande partie de leur température : o Jusqu’à 100°C, les fumerolles sont constituées d’eau et de gaz carbonique
o Entre 100 et 300°C, le composant majoritaire est l’eau mais elle est accompagnée d’acide borique, de gaz carbonique, de méthane, d’hélium, d’argon, d’ammonium, et de sulfure d’hydrogène
o Entre 300 et 500°C, elles contiennent de l’eau, de l’hydrogène sulfuré, du dioxyde de soufre, de l’hydrogène et de l’acide chlorhydrique
o Au dessus de 500°C, les fumerolles sont dites sèches car elles ne contiennent plus d’eau. Leurs constituants sont alors l’hydrogène, le dioxyde de soufre, le fluor et le chlore.

Minéralogie des fumerolles de Vulcano

Dans cette partie, seuls les principaux minéraux fumerolliens seront décrits avec précision. Le tableau 1 reprend une grande partie de la minéralogie des fumerolles à Vulcano avec leurs températures de dépôts. Le tableau 2 liste les espèces minérales présentes à Vulcano.

Minéral Or, Soufre, Tellure, Arsénopyrite, Bismuthinite, Pyrite, Réalgar, Sphalérite, Wurtzite,
Galène, Bursaïte, Cannizzarite, Cosalite, Galénobimuthinite, Heyrovskiite, Kirkiite, Lillianite, Mozgavaïte, Wittite, Barberiite, Halite, Malladrite, Sylvite, Salmiac, Cristobalite, Sassolite, Barytine

Soufre
Le soufre (S) de couleur jaune à orangé cristallise sous forme de cristaux aplatis ou d’aiguilles (figure 4). Il est assez fréquent de constater des coulées ou des gouttelettes de soufre fondu.
Le soufre pur est jaune. Sa possible couleur orangée est due à certaines impuretés dont le sélénium.
Il se forme par oxydation du sulfure d’hydrogène au contact de l’oxygène de l’air. Il peut aussi se former par réaction entre le sulfure d’hydrogène et l’anhydrite sulfureux.


Aiguilles centimétrique de soufre sur le bord du cratère de La Fossa, Vulcano (© E. Reiter)

Pyrite La pyrite (FeS2) est un sulfure de fer de couleur dorée, se présentant généralement sous forme de cristaux cubiques (figure 5) ou octaédriques. Dans les fumerolles de Vulcano, ces cristaux sont de très petite taille (inférieure au millimètre). Elle s’y présente sous forme de petits agrégats dorés associés à différents sulfosels.
La pyrite se forme par réaction entre le chlorure de fer et le sulfure d’hydrogène.


Cube de pyrite de taille pluricentimétrique (collection privée. ©E. Reiter)

Hématite
L’hématite (Fe2O3) est un oxyde de fer se rencontrant moins fréquemment dans les fumerolles de Vulcano. Il forme des placages de cristaux gris de taille millimétrique à éclat métallique.

Cannizzarite
La cannizzarite(Pb4Bi9S11) est un sulfosel de plomb et de bismuth qui a été découvert à Vulcano durant la première moitié du XXème siècle. Elle se présente sous forme de prismes gris très aplatis de très petite taille.

Salmiac
Le salmiac (NH4Cl) est assez fréquent sous la croûte de soufre qui recouvre une grande partie du cratère de la Fossa. Ce chlorure, incolore ou blanc, présente un goût salé et piquant typique. Sa formation implique une réaction entre l’ion ammonium et l’acide chlorhydrique. L’origine de l’ammonium est encore discutée (origine profonde ou contamination par une source organique).

Sassolite
La sassolite ou acide borique (B(OH)3 ou H3BO3) est très fréquente sur Vulcano. Plusieurs tonnes d’acides boriques se déposent tous les jours autour des évents fumerolliens, formant de grands placages blancs immaculés à éclat nacré (figure 6). Ces derniers sont en fait constitués d’une multitude de petits cristaux tricliniques de petites dimensions. Il s’agit d’un des minéraux les plus fragiles qui existent.


Soufre (en jaune) et sassolite (en blanc) dans l’évent fumerollien F38 sur le bord Nord du cratère de La Fossa, Vulcano (© E. Reiter)


Lever de soleil sur le Vulcano
Photo: J. Sintès.
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