Les colonnes basaltiques ont une régularité si parfaite car elles se forment lors du refroidissement uniforme et rapide de la lave basaltique, ce qui entraîne une contraction régulière de la roche et crée ces structures hexagonales caractéristiques.
Lorsqu'une coulée de lave basaltique très chaude commence à refroidir, son volume diminue progressivement : c'est la fameuse contraction thermique. La roche perd lentement sa chaleur, ce qui fait rétrécir la matière. Et comme le refroidissement est relativement uniforme, la contraction provoque des fissures régulières, réparties à intervalles assez réguliers. Résultat, ces craquelures forment des structures en prismes géométriques très nets, souvent hexagonaux, parce que c'est la forme idéale pour répartir uniformément les contraintes générées par ce retrait thermique. On retrouve d'ailleurs cette belle géométrie à différentes échelles, des petits pavages rocheux jusqu'aux impressionnantes colonnes basaltiques qui forment parfois des falaises entières.
Quand la lave chaude commence à refroidir, elle se contracte en perdant progressivement de la chaleur. Mais cette contraction ne se fait pas sans tensions : des contraintes mécaniques apparaissent dans la roche en solidification au fur et à mesure qu'elle perd en volume. La roche se retrouve bloquée, coincée par le matériau autour d'elle déjà refroidi, et ne peut pas rétrécir librement. Résultat : une accumulation de contraintes internes finit par créer des fissures bien régulières. Comme quand de la boue se dessèche au soleil en morceaux assez réguliers, le basalte, lui aussi, cherche à se diviser en structures ordonnées sous l'effet des tensions accumulées. Ces fissures suivent alors souvent une forme hexagonale parce que c'est une manière efficace, énergétiquement parlant, d'évacuer ces contraintes internes, donnant naissance aux fameuses colonnes basaltiques.
La régularité étonnante des colonnes basaltiques est largement due aux propriétés cristallines du basalte. Lorsque cette roche refroidit, ses minéraux comme les pyroxènes, les plagioclases et l'olivine cristallisent selon des modèles spécifiques, ordonnés et répétitifs, créant une structure interne régulière. Cette symétrie cristalline guide la propagation uniforme des fissures pendant la contraction thermique, facilitant ainsi des fractures nettes et régulières. Plus la cristallisation est homogène, plus les colonnes prendront leur fameuse forme hexagonale hyper régulière. Inversement, si des impuretés ou hétérogénéités minérales s'introduisent, la régularité s'estompe vite, rendant les colonnes plus irrégulières, voire franchement ratées. Bref, la qualité et la pureté du cristal font toute la différence entre une jolie colonne hexagonale bien dessinée et un amas rocheux quelconque.
Les fissures naissent généralement à partir de petits défauts microscopiques dans le basalte qui refroidit. Quand la roche se contracte en perdant sa chaleur, des tensions mécaniques apparaissent. Ces tensions s'accumulent petit à petit jusqu'à ce qu'une fissure se forme. Dès que l'une apparaît, elle avance vite et se propage en suivant souvent une direction bien précise : celle qui libère le mieux toute cette énergie accumulée. Ce phénomène d'avancée rapide, appelé propagation des fissures, se fait par à-coups. La fissure grandit d'un coup, s'arrête un peu puis repart, générant du coup des segments réguliers qui forment les fameuses colonnes hexagonales. Au fur et à mesure que ça avance, ces fissures créent des réseaux réguliers car c'est la façon la plus simple pour répartir de manière égale la contrainte mécanique. Cette dynamique particulière explique pourquoi les colonnes basaltiques ont une régularité visuelle presque étonnante.
La Chaussée des Géants en Irlande du Nord est sans doute l'exemple le plus connu : près de 40 000 colonnes hexagonales, formées lors du refroidissement rapide d'une coulée de lave, créent un paysage unique et impressionnant. Autre formation star, les orgues basaltiques du Devils Postpile en Californie montrent des colonnes extrêmement régulières, dont beaucoup affichent clairement leur symétrie hexagonale. En Islande, les Svartifoss ("cascade noire") s'écoulent majestueusement entourées par des orgues basaltiques parfaites, qui inspirent même l'architecture locale, notamment l'église emblématique de Reykjavik. Toujours en Islande, les falaises basaltiques de Reynisfjara près de Vik forment une paroi étonnante juste au bord d'une plage de sable noir, décor spectaculaire qui attire énormément de curieux et de photographes. Moins connues mais tout aussi impressionnantes, les colonnes basaltiques du site français Orgues d'Ille-sur-Têt montrent comment le phénomène peut prendre des formes différentes mais toujours surprenantes.
Certaines colonnes basaltiques ont été utilisées par l'Homme pour construire des bâtiments ou des murs. Par exemple, l'île écossaise de Staffa a inspiré l'architecture naturelle de la grotte Fingal, qui est entièrement bordée de ces étonnantes formations géométriques.
La régularité étonnante des colonnes basaltiques a même conduit au développement de modèles mathématiques et physiques utilisés aujourd'hui pour étudier d’autres phénomènes naturels similaires, tels que le craquèlement des roches ou de la boue desséchée.
La planète Mars possède aussi des formations basaltiques analogues à celles trouvées sur Terre, ce qui peut aider les scientifiques à mieux comprendre les conditions géologiques passées de la planète rouge.
Bien que les colonnes basaltiques soient souvent hexagonales, elles peuvent aussi prendre des formes pentagonales, heptagonales, voire octogonales en fonction des conditions locales lors du refroidissement du basalte.
La formation des colonnes basaltiques peut s'étaler sur plusieurs dizaines à plusieurs centaines d'années, selon l'épaisseur de la coulée de lave et les conditions locales de température et de refroidissement qui déterminent la vitesse de contraction thermique.
Oui ! La NASA a identifié des formations similaires à des colonnes basaltiques sur la surface de Mars, ce qui indique que des processus volcaniques analogues à ceux présents sur Terre sont également survenus sur la planète rouge.
Oui, elles peuvent encore apparaître à chaque fois qu'une coulée de lave basaltique chaude se refroidit lentement. Par exemple, des colonnes basaltiques relativement récentes se sont formées durant les éruptions volcaniques en Islande.
Bien que les colonnes basaltiques montrent souvent des formes hexagonales remarquablement régulières à cause de la répartition uniforme des tensions lors du refroidissement, certaines colonnes peuvent présenter 5 ou 7 côtés selon les conditions spécifiques du refroidissement.
Parmi les exemples emblématiques, on retrouve la Chaussée des Géants en Irlande du Nord, les orgues basaltiques de Garni en Arménie, la grotte de Fingal en Écosse, ou encore les spectaculaires formations de la cascade Svartifoss en Islande.
Le basalte est une roche volcanique sombre issue du refroidissement rapide de la lave riche en fer et en magnésium, courante sur Terre mais aussi observée sur d'autres planètes, telles que Mars.
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Question 1/5
