Devils Tower (Wyoming / Etats Unis) : De la légende à la science // Devils Tower : From legend to science

drapeau francaisSi vous lisez le livre “Dans les pas de l’Ours” de Jacques Drouin et Claude Grandpey (Editions Séquoia), vous trouverez un chapitre consacré à Devils Tower. Cette étrange structure volcanique se dresse au beau milieu de terrains sédimentaires dans l’Etat du Wyoming.

DevilsTower est surtout connue pour une belle légende amérindienne qui prétend que les stries qui parcourent le monolithe ont été provoquées par les griffes d’un ours. Mais je n’en dis pas plus ; je vous renvoie aux pages de l’ouvrage !

L’origine de cette structure phonolitique de 386 mètres de hauteur est débattue depuis des lustres et plusieurs théories se sont affrontées pour expliquer son apparition il y a quelque 49 millions d’années. Les explications les plus fréquemment avancées font état d’une montée de magma qui se serait frayé un chemin dans les couches sédimentaires sous la surface ou à l’intérieur d’une cheminée dans les profondeurs d’un volcan.

Récemment, des géologues tchèques ont appuyé cette hypothèse en comparant Devils Tower à une structure géologique semblable connue sous le nom de Bořeň dans leur pays. D’après eux, Bořeň est le vestige d’un diatrème (également appelé maar-diatrème) né d’une explosion provoquée par la rencontre du magma et de l’eau souterraine. Après cette explosion, un dôme aurait rempli le cratère et l’érosion l’aurait déchaussé au cours des millénaires suivants.

Pour démontrer que Devils Tower ressemble à Bořeň, les géologues tchèques se sont intéressés à l’agencement des colonnes du monolithe et à l’alignement des minéraux magnétiques qui se trouvent à l’intérieur. En analysant des échantillons de roches, ils ont constaté que, vers la base de l’édifice, les minéraux magnétiques en forme d’aiguilles inclus dans la roche sont disposés pratiquement verticalement, ce qui correspond à la direction prise par le magma avant sa solidification. En revanche, vers le sommet, l’orientation des minéraux devient horizontale.

En se référant à ces observations, les scientifiques ont procédé à des manipulations physiques et des simulations numériques en laboratoire.

En introduisant et en compressant du plâtre liquide dans un cône inversé où ils avaient au préalable introduit des sédiments, ils ont obtenu un monticule semblable à celui qui apparaît à l’issue de l’explosion d’un maar-diatrème. Une fois le plâtre durci, ils en ont fait une coupe et observé l’intérieur. Des colorants leur ont permis de voir le trajet suivi par le matériau compressé. Comme ils avaient également introduit des particules magnétiques,  ils ont pu étudier leur orientation, de la même façon qu’ils l’avaient fait à Devils Tower.

Les simulations informatiques ont permis d’observer la formation des colonnes de Devils Tower dans différents scénarios.

Les colonnes verticales de Devils Tower – qui s’évasent à leur base – correspondent au résultat obtenu lors de la manipulation avec un cratère en forme d’entonnoir dans le col duquel s’est formé un bouchon de lave. Dans cette partie des modèles en plâtre, l’orientation des particules magnétiques correspond à celle des minéraux de Devils Tower : on a une tendance à la verticale à la base et à l’horizontale vers le sommet.

La conclusion des scientifiques tchèques est que « Devils Tower est le vestige d’un épanchement de lave ou d’un dôme de forme aplatie qui s’est mis en place à l’intérieur d’un vaste cratère phréato-magmatique au sommet d’un édifice volcanique de type maar-diatrème ».

Si beaucoup de scientifiques admettent l’hypothèse tchèque, ils ne sont pas convaincus que ce soit la seule explication possible de la formation de Devils Tower. Il serait probablement utile d’étudier les formations de même type, mais beaucoup moins visibles, qui existent dans cette région du Wyoming.

Source : Scientific American.

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drapeau anglaisA number of hypotheses for the 49-million-year-old monolith have been put forward over the years. The most popular explanations today either refer to some magma ascent squeezed in between subsurface layers of sediments, or within a conduit deep inside a volcano.

Recently, Czech geologists supported this theory by comparing Devils Tower with a similar geological structure known as Bořeň in the Czech Republic. The researchers concluded that Bořeň is the product of a maar-diatreme, which is built by an explosion when a body of magma underground encounters groundwater. After the blast, they believe, a flat dome of lava filled the crater. Erosion ate away at the edges of that dome during the following millenniums until only the innermost portion remained at the surface.

To demonstrate the similarities between Bořeň and Devils Tower, the Czech researchers studied the distinctive shape of the Devils Tower columns and the alignment of magnetic minerals within them. By analysing rock samples, they noticed that near the base the needle-shaped magnetic minerals within the rock are generally close to vertical, the result of the direction the magma flowed before it solidified. Closer to the top of the formation, however, the orientation of those minerals becomes horizontal.

With that information in hand, the researchers turned to models, both digital and physical: The physical one involved squeezing soft plaster upward through an inverted cone full of sediment until it formed a mound atop the surface. This approximated the eruption of lava following the explosive phase of a maar-diatreme volcano. When the plaster hardened, the researchers could cut it open to examine the interior structure, highlighted by some colorant that formed stripes distorted by flow. Because they mixed in some magnetic particles as well, they could also measure their orientation just as they had done at Devils Tower.

The digital model allowed the researchers to compare columns that would be produced in different scenarios of the tower’s formation.  .

The vertical columns of Devils Tower, which splay outward near the bottom, match the pattern expected if the formation were indeed the plug in the neck of a funnel-shaped crater filled with a dome of erupted lava. In that portion of the plaster models the orientation of the magnetic particles also matches the orientation of the minerals from Devils Tower: closer to vertical around the base and horizontal near the top.

The conclusion of the Czech researchers was that “Devils Tower is a remnant of a coulee or low lava dome that was emplaced into a broad phreatomagmatic crater at the top of a maar-diatreme volcano.”

If many scientists admit the Czech hypothesis, they are not convinced it is the sole explanation for the formation of Devils Tower. It might be interesting to study the similar, if less spectacular, buttes in the vicinity of Devils Tower, which likely formed in the same way.

Source : Scientific American.

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De la légende….

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…à la dure réalité géologique

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En juin, certaines tribus amérindiennes procèdent à des cérémonies au pied du monolithe.

(Photos:  C. Grandpey)

Une réflexion au sujet de « Devils Tower (Wyoming / Etats Unis) : De la légende à la science // Devils Tower : From legend to science »

  1. Bonjour Claude,
    Diable de tour !
    Voici une nouvelle qui nourrit d’espoir la recherche scientifique en volcanisme, et est de nature à personnellement me réconciliée avec elle.
    En guise de remerciement, je me permets une petite plaisanterie sous forme de proverbe : « Rien de tel qu’un bon « mono-litre » pour digérer la belle « plâtrée Granpeysienne » d’infos volcaniques ».
    On en reprendrait bien encore un peu !
    Bonne journée
    Bien cordialement
    Pierre Chabat

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